УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКИХ ФРАКЦИЙ Российский патент 2004 года по МПК G01F11/00 

Изобретение относится к средствам дозированного отбора и введения жидкостей в системы обработки воды и может быть использовано в рыбоводстве, медицине, транспорте, коммунальном хозяйстве.

Известны цифровые электронные приборы управления дозаторами [1]. К такому прибору возможно параллельное подключение нескольких дозаторов, например, в системах соотношения расходов, когда выдача доз должна производиться синхронно в заданном соотношении. Отключение одного из каналов возможно только по гидравлическому тракту при помощи запорного клапана.

В групповых системах дозирования для дистанционного включения или отключения одного или нескольких дозаторов применяют прибор управления типа ПУ-10 [1]. Он содержит генератор и несколько каналов, включающих десятичные счетчики, триггеры, формирователи, логические схемы, усилители и переключатели. Отключение любого канала осуществляется блокированием работы схем соответствующими выключателями.

Известные групповые и многоканальные системы автоматического дозирования применяются, если расходы исходных растворов для всех дозаторов одинаковы или являются линейными функциями одной общей переменной для заданного режима дозирования. При этом эти системы, представляющие собой сложные конструкции, не могут обеспечить высокую точность дозирования.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа одноканальный мембранный дозирующий насос серии "F"(2), применяемый для точного дозирования жидких сред. Насос имеет микропроцессорное управление с вводом программы вручную или дистанционно от ПК. Микропроцессор через электромагнитный привод связан с дозатором. К насосу предусмотрено подключение однопозиционного датчика уровня и аварийного блока. Когда уровень реагента в баке снижается ниже минимального уровня, датчик отключает насос, включается аварийный блок, и на передней панели загорается сигнальная лампочка.

Известный насос имеет сложную конструкцию, является одноканальным и управляет одним дозатором.

В ряде систем, например, в системах воспроизводства биологических объектов необходимо проводить лечебные и профилактические процедуры, связанные с неблагоприятной эпизоотической обстановкой одновременно с большим количеством отдельных групп объектов. В этих условиях режим обработки каждой группы необходимо осуществлять по программе, соответствующей уровню и характеру зараженности среды, обеспечив при этом высокую точность расхода дозируемого препарата.

Технической задачей изобретения является управление режимом работы n-го количества дозаторов от одного устройства управления с возможностью индивидуального задания для каждого дозатора, например, различной их производительности или продолжительности работы, достигая при этом высокой точности дозирования.

Техническая задача решается тем, что в устройство для автоматического дозирования жидких фракций, содержащее микропроцессор, через электромагнитный привод, связанный с дозирующим устройством, датчик уровня жидкости и аварийный блок, согласно изобретению, дополнительно введены n-канальный буферный усилитель, жидкокристаллический индикатор, ячейка памяти, устройство автосброса, генератор прямоугольных импульсов, датчик расхода жидкости, клавиатура, при этом входы микропроцессора соединены с генератором прямоугольных импульсов, устройством автосброса, датчиком уровня жидкости, датчиком расхода жидкости, клавиатурой, а первый выход через n-канальный буферный усилитель соединен с электромагнитными приводами n-дозаторов, второй и третий выходы соединены с управляющими входами жидкокристаллического индикатора, причем третий выход является одновременно и выходом шины данных, по которым происходит обмен данными процессора и жидкокристаллического индикатора, четвертый и пятый выходы соединены со входами ячейки памяти для хранения текущих данных, при этом пятый выход является одновременно и входом для обмена данными между процессором и ячейкой памяти для хранения текущих данных, шестой выход связан с аварийным блоком.

Технический результат, достигнутый в предлагаемом изобретении, получен за счет снабжения известного устройства n-канальным буферным усилителем, жидкокристаллическим индикатором, ячейкой памяти, устройством автосброса, датчиком расхода жидкости, клавиатурой, генератором прямоугольных импульсов, что позволило с помощью программы, введенной в микропроцессор, формировать и синхронизировать сигналы управления дозаторами в строгой последовательности, независимо от их возможного совпадения вследствие их различной дискретности и исключить их пропадание при взаимной блокировке, а также сбои в режиме максимальной частоты импульсов при одновременной работе n-го числа электромагнитных приводов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит микропроцессор 1, у которого вход синхронизации связан с выходом генератора 2 прямоугольных импульсов, вход сброса с выходом устройства 3 автосброса, другие входы соединены с клавиатурой 4, датчиком 5 уровня жидкости и датчиком 6 расхода жидкости. Первый выход микропроцессора 1 связан через n-канальный буферный усилитель 7 с n-электромагнитными приводами 8...8_n n-дозаторов 9...9_n, второй и третий выходы соединены с управляющими входами жидкокристаллического индикатора 10, причем третий выход является одновременно и входом шины данных, по которым происходит обмен данными микропроцессора 1 и жидкокристаллического индикатора 10, четвертый и пятый выходы соединены со входами ячейки памяти 11 для хранения текущих данных, причем пятый выход является одновременно и входом для обмена данными между микропроцессором 1 и ячейкой памяти 11 для хранения текущих данных, шестой выход соединен с аварийным блоком 12. Блок питания 13 электрически соединен с буферным усилителем и, соответственно, с микропроцессором, и с дозаторами.

Устройство с помощью стыка RS232 может быть подключено к компьютеру для дистанционного управления режимами работы каждого дозатора независимо от других дозаторов.

В микропроцессор введена специальная программа - диспетчер, синхронизирующая включение-выключение каждого из n-каналов буферного усилителя и управляющая через него электромагнитными приводами дозаторов таким образом, что включение каждого дозатора распределено по времени и не совпадает с включением последующего, а величина паузы между следующими друг за другом включениями-выключениями дозаторов достаточна для восстановления напряжения питания буферного усилителя и электромагнитных приводов дозаторов.

Устройство работает следующим образом.

Последовательность прямоугольных импульсов фиксированной частоты с выхода генератора 2 прямоугольных импульсов фиксированной частоты поступает на вход синхронизации микропроцессора 1. На вход сброса микропроцессора 1 поступает импульс сброса с выхода устройства автосброса 3, устанавливающий микропроцессор 1 в исходное состояние, необходимое для начала его работы. Микропроцессор 1 опрашивает ячейку памяти 11, в которой хранится информация о текущих режимах работы каждого из n-каналов буферного усилителя 7 и соответствующих им n-электромагнитных приводов 8, перезаписывает эти режимы в свою рабочую память. С выхода датчика уровня жидкости 5 сигнал поступает в микропроцессор 1.

С выхода датчика 6 расхода жидкости последовательность импульсов поступает на вход микропроцессора 1, который по частоте поступающих импульсов устанавливает режим работы n-го канала буферного усилителя 7 и соответствующего электромагнитного привода 9. На индикатор 10 микропроцессор 1 выдает информацию о режиме работы и состоянии n-го канала буферного усилителя 7 и соответствующего электромагнитного привода 8. Просмотр (проверка) режимов и их изменение задаются вручную или дистанционно сигналами, поступающими с выхода клавиатуры 4 или по стыку RS232 на микропроцессор 1.

При включении блока 13 питания происходит сброс микропроцессора 1, который начинает работу с установки режимов работы жидкокристаллического индикатора 10, проверки состояния входов (выходов) микропроцессора 1, после чего переходит в соответствующий режим работы, если все периферийные устройства в исправном состоянии.

Если обнаруживается программный сбой, например, при резких включениях-выключениях сетевого напряжения, то срабатывает устройство 3 автосброса, формирующее сигнал сброса микропроцессора 1. Последний при этом перезапускается с восстановлением прерванного режима, информация о котором хранится в ячейке памяти 11. Восстановленный текущий режим отображается на индикаторе 10.

Принцип управления дозаторами 9 заключается в том, что микропроцессор 1 определяет, какой из n-дозаторов 9 в данное время включен, дает ему доработать до конца, т.е. выдержать запрограммированную продолжительность включения до паузы. Одновременно приходящие заявки на включение других дозаторов 9 устанавливаются им в очередь. По окончании работы контролируемого дозатора 9 выдерживается пауза, необходимая для подзарядки конденсаторов блока питания 13, от которых работают дозаторы, затем дается разрешение на включение следующего дозатора и цикл повторяется.

Если от датчика уровня жидкости поступает сигнал о наличии жидкости в расходной емкости, то процесс работы дозаторов не прерывается. Если поступает сигнал о снижении уровня жидкости в емкости ниже минимального уровня, микропроцессор 1 отключает дозатор, питающийся от этой емкости и включает аварийный блок 12. На передней панели устройства начинает мигать сигнальная лампочка "Авария".

Заданный объем препарата, вводимого в поток свежей воды, протекающей с переменным расходом, поддерживается благодаря тому, что на вход микропроцессора поступает сигнал от датчика расхода протекающей жидкости, изменяя паузу между включениями-выключениями дозаторов.

Устройство по стыку RS232 можно подключить к компьютеру и считывать состояние устройства, а также контролировать режимы работы каждого канала управления дозаторами на экране компьютера.

Микропроцессор анализирует состояние сигналов от датчика уровня жидкости, датчика расхода жидкости и ячейки памяти и по стыку RS232 передает в память компьютера.

Предлагаемое устройство является актуальным для тех производств, где технологически необходимо одновременное внесение большого количества доз, например, лечебных растворов в среду обитания автономных групп биологических объектов, для санитарной обработки отдельных потребителей и т.д.

Управляя n-количеством дозаторов, устройство при этом обеспечивает высокую точность расхода дозируемого раствора каждого дозатора в автономном режиме, определяемом расходом раствора, концентрацией препарата и экспозицией.

Устройство по сравнению с прототипом является простым, как по конструкции, так и в эксплуатации. Его эффективность почти в n-раз выше прототипа за счет сокращения трудозатрат обслуживающего персонала при одновременной обработке n-потребителей, благодаря чему сокращается время обработки очагов заражения и снижаются потери биологических объектов от болезней. Эти потери могут составлять до 5-20% от живых особей уже через 6-8 ч в случае отсутствия мер профилактики и значительной концентрации возбудителей болезни в среде обитания. Таким образом, применение предлагаемого устройства наиболее эффективно в ситуации, когда имеется необходимость дифференцированного подхода к режиму дозирования одновременно для каждого из n-потребителей.

Кроме того, применение предлагаемой электронной схемы с соответствующей программой управления позволяет осуществлять независимую параллельную работу n-каналов, за счет синхронного переключения питания электромагнитных приводов соответствующих дозаторов, благодаря чему суммарная мощность потребляемая дозаторами от сети сопоставима с мощностью одноканального прототипа.

Источники информации

1. М.В. Соколов, А.Л. Гуревич "Автоматическое дозирование жидких сред". - Л.: Химия, 1987 г., стр.211-214, 253.

2. Описание электромагнитного мембранного дозирующего насоса серии "F" (прототип).

Изобретение относится к средствам дозированного отбора и введения жидкостей в системы обработки воды и может быть использовано в рыбоводстве, медицине, транспорте, коммунальном хозяйстве. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей и повышение точности дозирования. Устройство для автоматического дозирования жидких фракций содержит микропроцессор, n-канальный буферный усилитель, устройство автосброса, жидкокристаллический индикатор, ячейку памяти, датчик расхода жидкости, датчик уровня жидкости, аварийный блок, генератор прямоугольных импульсов, клавиатуру, при этом входы микропроцессора соединены с генератором прямоугольных импульсов, устройством автосброса, датчиком уровня жидкости, датчиком расхода жидкости, клавиатурой, а первый выход - с n-канальным буферным усилителем, через электромагнитные приводы связанный с n-дозаторами, второй и третий выходы соединены с управляющими входами жидкокристаллического индикатора, причем третий выход является одновременно и входом шины данных, по которым происходит обмен данными процессора и жидкокристаллического индикатора, четвертый и пятый выходы соединены со входами ячейки памяти, при этом пятый выход является одновременно и входом для обмена данными между процессором и ячейкой памяти, шестой выход связан с аварийным блоком. 1 ил.

Устройство для автоматического дозирования жидких фракций, содержащее микропроцессор, через электромагнитный привод связанный с дозатором, датчик уровня жидкости и аварийный блок, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены n-канальный буферный усилитель, устройство автосброса, жидкокристаллический индикатор, ячейка памяти, датчик расхода жидкости, генератор прямоугольных импульсов, клавиатура, при этом входы микропроцессора соединены с генератором прямоугольных импульсов, устройством автосброса, датчиком уровня жидкости, датчиком расхода жидкости, клавиатурой, а первый выход через n-канальный буферный усилитель соединен с электромагнитными приводами n-дозаторов, второй и третий выходы соединены с управляющими входами жидкокристаллического индикатора, причем третий выход является одновременно и входом шины данных, по которым происходит обмен данными процессора и жидкокристаллического индикатора, четвертый и пятый выходы соединены со входами ячейки памяти для хранения текущих данных, при этом пятый выход является одновременно и входом для обмена данными между процессором и ячейкой памяти для хранения текущих данных, шестой выход связан с аварийным блоком.