Автоматический ротационный вискозиметр Советский патент 1984 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к автоматическому контролю, измерению и регули рованию вязкости различных сред,наппример утфелей сахарного производства. Известен ротационный вискозиметр, содержащий измерительную микромашину выполненную в виде последовательно включенных генератора и двигателя с резистором, на валу которого укреплен измерительный цилиндр, вторичный прибор,снабженный второй микромашиной, выполненной аналогично первой, причем генератор первой и второй микромашин.- включен по компенсационной схеме Li, Известен ротационный вискозиметр, содержащий двухфазный асинхронный двигатель, в качестве датчика, мосто вую схему измерения, образованнзпо вторичной обмоткой трансформатора со средней точкой и двумя плечами, в схеме измерительного моста два смежных плеча образованы статорными обмотками двухфазного двигателя. Проти волежащие смежные плечи - конденсаторами, а общее напряжение питания измерительного моста и двигателя дат чика подведено к одной диагонали мос та, к второй диагонали которого подключен индикатор разбаланса С 2 3. В сахарной промьшленности применя ется для измерения вязкости многопре дельньм анализатор. Его работа заклю чается в измерении момента на валу асинхронного электродвигателя с мягкой нагрузочной характеристикой, который служит приводом мешательно го устройства. При этом величина момента электродвигателя определяется по числу его оборотов при неизменном напряжении питания 3. Недостатками указанных устройств являются невысокая, точность измерени вязкости, малая надежность, зависимость показаний от температуры иссле дуемой среды и, как следствие, трудность использования в системах автоматического регулирования вязкости Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ротационный вискозиметр, содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения, элемент сравнения, регулятор скорости, усилитель мощности, электродвигатель, на валу которого закреплен исполнительный орган, а также измеритель тока и I регистрирующий прибор. Кроме того, он содержит задающий , генератор, усилитель-преобразователь, буферный блок, усилитель мощности,причем выход задающего генератора через делитель частоты и усилительпреобразователь соединен с первичной обмоткой импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с одним из входов усилителя мощности, а также через формирователь и ключ с синхронизирующим входом блока памяти, выход которого через буферньм блок соединен с другим входом усилителя мощности, при этом выход усилителя мощности соединен с подключенным через измеритель тока к регист1 ирующему прибору электродвигателем, на валу которого закреплен исполнительный орган, и входом блока сравнения,другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход через предварительный усилитель - с входом блока памяти С. Известное устройство обладает следующими недостатками. Точность измерения достигается тем, что обороты двиггателя поддерживаются постоянными независимо от изменения вязкости среды, при этом ток пропорционален вязкости. Снятие сигнала скорости производится при отключенном питании двигателя, что переводит его в режим динамического торможения, а этот режим не является установившимся, следовательно, и ток якоря не может быть пропорционален вязкости. Дискретное снятие сигнала скорости при аналоговом регуляторе скорости и отсутствии регулятора тока не позволяет.оптимизировать (сократить) время переходного процесса, что отрицательно &казывается на точности измерения. Работа устройства в системе автоматического регулирования вязкости . ненадежна, так как вязкость многих веществ зависит от температуры и молярной концентрации. При неизменной молярной концентрации вязкость значительно зависит от температуры. Следовательно, при одной и той же молярной концентрации показания устройства могут изменяться при колебаниях температуры, что снижает точность. Отсутствие ограничения тока двигателя снижает надежность устройства. Целью изобретения является повьшение точности измерения и надежности работы в системах автоматического рёгулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматический ротационный вискозиметр, содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения, элемент сравнения, регулятор скорости, усилитель мощности, электродвигатель, на валу которого закреплен исполнительный орган, а также измеритель тока и регистрирующий прибор, введены источник опорног напряження-задатчик, первый элемент сравнения, регулятор тока, тахогенератор, измеритель температуры исполнительного органа, нуль-орган, ключ, функциональный преобразователь, причем последовательно соединены источник опорного напряжения-задатчик, второй элемент сравнения, регулятор скорости, первый элемент сравнения, регулятор тока, усилитель мощности, электродвигатель, выход тахогенератора подается на вход второго элемен та сравнения, выход измерителя тока на вход первого элемента сравнения и через ключ - на первый вход функцио нального преобразователя,на второй вход которого подключен измеритель температуры исполнительного органа, выход функционального преобразователя соединен с входом регистрирующего прибора, выход регулятора тока соеди нен с входом нуль-органа, выход кото рого соединен с управляющим входом ключа. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, второй элемент 2 сравнения, регулятор/3 скорости, первый элемент 4 сравнения, регулятор 5 тока, усилитель 6 мощности, электродвигатель 7 с исполнительным органом 8, чувствительный элемент 9 измерителя 10 температуры, тахогенератор 11, измеритель 12 тока, блок 13 защиты, нуль-орган 14, ключ 15, функциональный преобразователь 16, регистрирующий прибор 17, нелинейный блок 18, блок 19, второй нелинейный блок 20. Устройство работает следующим образом. При питании стабилизированным нап ряжением электродвигателя, на валу которого установлен исполнительный орган, погруженный в исследуемую ере ду, ток в его якорной цепи пропорцио нален в установившемся режиме вязкости среды. Поддержание постоянной

скорости вращения исполнительного органа осуществляется последовательно соединенными источником 1 опорного напряжения - задатчиком, вторым элементом 2 сравнения, регулятором 3 скорости, первым элементом 4 сравнения, регулятором 5 тока, усилителем 6 мощности, тахогенератором 11 и измерителем 2 тока. Регулятор 5 тбка интегрально-пропорциональный, диффе ренцирующая часть которого компенсирует электромагнитную постоянную времени электродвигателя 7 с исполнительным органом 8, а интегрирующая часть обеспечивает оптимизацию време-. ни переходного процесса по модульному оптимуму. Регулятор 3 скорости пропорциональный. Ограничение тока двигателя достигается путем ограничения выхода и регулятора 3 скорости, являющегося заданием на ток Ij, двигателя. Выход регулятора 5 тока соединен с входом нуль-органа 14, включающим в себя дифференцирующую ftC-цепь. В установившемся режиме сигнал выхода регулятора 5 тока постоянный во времени. При постоянном во времени сигнала на выходе регулятора 5 тока нуль-орган 14 через ключ 15 заводит сигнал i на вход функционального преобразователя 16. Так как ввод сигнала i в функциональный преобразователь производится только в установившемся режиме, то этим обеспечивается более высокая точность измерения текущего значения вязкости среды. Коррекция текущего значения вязкости t по температуре производится функциональным преобразователем 16. При вращении исполнительного органа 8 в исследуемой среде за счет трения происходит его дополнительный нагрев и вязкость в месте контакта уменьшается, что вводит дополнительную погрешность. Дпя устранения этого на теле исполнительного органа 8 установлен чувствительньй элемент 9 измерителя 10 темперагуры исполнительного органа, сигнал которого Т поступает на вход функционального преобразователя 16. Его работа построена на реализации следующей зависимости 1 - вязкость; где и В - постоянные величины; А N - молярная концентрация; Т - температура среды. Функциональный преобразователь содер жит последовательно соединенные нелинейный блок 18, выполняющий операциюtb(n.-A) В блок 19 - умножения сигнала Т температуры исполнительного органа, на выходе блока умножения получается значение молярной концентрации N дл данной среды. Во втором нелинейном блоке 20, реализующем операцию получают абсолютное значение вязкост для температуры ,, соответствующей оптимальной температуре регулирования вязкости. Значение вязкости с выхода функционального преобразовате ля 16 поступает на регистрирующий прибор 17. Блок 13 защиты предназначен для защиты электродвигателя от превьшения максимального тока якоря На его вход поступает текущее значение тока 1д , в случае его превьпиения система отключается, выход блока 13 защиты заведен на вход усилителя мощности. Применение предлагаемого устройства по зволяет значительно повысить точность поддержания постоянной скорости вращения электродвигателя,что, в свою очередь, с учетом коррекции по температуре, значительно улучшает Точность измерения вязкости. Реализация устройства на серийных интегральных схемах позволяет получить высокие надежностные характеристики устройства.. Экспериментально доказано, что сигнал предлагаемого устройства, введенный в систему автоматического регулирования вязкости утфеля, позволил улучшить качество регулирования и исключить перерегулирование системы, возникающее при колебаниях teMnepaTyры от оптимальной, несмотря на постоянство молярной концентрации, т.е. были исключены наблюдавшиеся ранее непроизводительные процессы, вызывавшие дополнительные затраты пара для регулирования температуры.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР, содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения, элемент сравнения, регулятор скорости, усилитель мощности, электродвигатель, на валу которого закреплен исполнительный орган, а ЙГ-ПУЯЗЯ Ао I . . f I 1 SHbjiiiGieKji «о I также измеритель тока и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью пЪвьшения точности измерения и надежности работы в системах автоматического регулирования, в него введены источник опорного напряжения - задатчик, первый элемент сравнения, регулятор тока, тахогенератор, измеритель температуры исполни.тельного органа, нуль-орган, ключ, функциональный преобразователь, причем последовательно соединены источник опорного напряжения - задатчик, второй элемент сравнения, регулятор скорости, первый элемент сравнения, § регулятор тока, усилитель мощности, электродвигатель, выход тахогенератоw ра подается на вход второго элемента сравнения, выход измерителя тока на вход первого элемента сравнения и через ключ - на первый вход функционального преобразователя, на второй вход которого подключен измеритель температзфы исполнительного органа, выход функционального преобразоватесо со tc ля соединен с входом регистрирующего прибора, выход регулятора тока соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с управляющим входом 00 ключа.