Унифицированный цифровой влагомер Советский патент 1986 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности твер- дагх и сьшучих вешеств диэлькометри- ческим методом.

Целью изобретения является повьше- ние точности измерений.

На фиг.1 показана структурная схема унифицированного цифрового влагомера; на фиг.2 - структурная схема блоков для получения корректирукмчего напряжения; на фиг.З - временная диаграмма, поясняющая работу схемы.

Унифицированный цифровой влагомер (фиг.1) содержит первичный преобразо- ватель 1, включенный в колебательный контур 2, питаемый генератором 3 высокой частоты, буферный каскад 4, частотный симметричный детектор 5, который подключается к входу диффе- ренцнального усилителя 6j выходы которого соединены с входом блока 7 сравнения, вькод последнего подключен к входу компаратора 8, к второму входу которого подключен выход интег ратора 9,выход компаратора 8 связан с входом триггера 10,выход Q триггера 10 соединен с входом элемента И-НЕ I}, к второму входу которого подключен выход тактового генератора 12, выход Q триггера 10 соединен с входом Запуск интегратора с сбросом 9,выход элемента И-НЕ 11 связан с входом двоично- десятичного счетчика 13,выходал которых подключены соответственно к входам дешифраторов 14,выходы которых через блок резисторный делитель I5 подключаются к входу усилителя 16, выход которого через выктаочатель 57 связан с входом интегратора 9 со сбросом, один выход формирователя 19 импульса Запуск соединен с входом Si триггера 10, а второй выход связан с трехразрядньш счетчиком 13, выходы дешифраторов 14 связаны с цифровыми индикаторами 18.

Блоки 8-12 образуют преобразователь напряжение - число импульсов, а блоки 13-16 - преобразователь число импульсов - напряжение на резис- горном делителе с возможностью установления с помощью переменных резисторов нужного закона преобразования.

Влагомер работает следующим образом.

Напряжение на выходе блока 7, являющееся мерой влажности (или соответствующей емкости), преобразуется

5 0 5 0 О 5

Q

5

S

(блоки 8-12) в количество импульсов по закону, задаваемому с помощью на- пряжения с выхода преобразователя число импульсов - напряжение (блоки 13-16),. В блоке 19 вырабатываются импульсы., обнуляющие счетчик 13 и интегратор 9. Во время измерения кор- ректир |ПОщее напряжение (фиг.2) на выходе усилителя I6 меняется в соответствии с состоянием счетчика 13, положения движков переменных резисторов в блоке резисторного делителя 15 и подается на вход интегратора 9, меняя ;длительность импульса на выходе компаратора 8. При равенстве О выходного напряжения компаратора 8 происходит переключение триггера 10, что приводит к прекращению интегрирования и закрытию схемы 11.

Состояние счетчика, расшифрованное дешифратором 14, отображается на индикатора 18.

Настройка и градуировка влагомера.

Настройка и градуировка влагомера должна производиться при включенном положении корректирующего напряжения: после импульса вместо первичного преобразователя к унифицированному Влагомеру подключают образцовьй переменный конденсатор Р 534, с помощью которого задается напряжение (С),, где С - значение емкости с пФ, соответствующей определенной 1влажности измеряемого материала; П - показание прибора (значение влажности) ,

Первоначально задается с помощью Р 534, которая соотйетствует емкости первичного преобразователя.

После импульса Сброс счетчик I3 приводится в нулевое состояние и на соответствующем выходе дешифратора 14 появляется напряжение, которое через соответствзпощую цепочку: делитель 15, усилитель 16, выключатель 17, поступает на вход В интегратора 9 и меняет напряжение U, на U (в основном делают так, что U я U ) .

С появлением импульса Запуск не срабатьшает компаратор 8, так как на кыходе блока 7 , держа интегратор 9 в нулевом состоянии с помощью три1- гера 10, Соответственно нет импульсов счета на входе счетчика 13 и он остается в нулевом состоянии.

В дальнейшем с помощью образцового конденсатора Р 534 задается следующее значение С из зависимости П --f (С) .

.Так как на входе блока 2 С не равно О, то на выходе блока 7 и после импульса Запуск срабатывает компаратор 8, триггер 10, запускается интегратор 9 с временем интегри- рования, заданным напряжением U на входе В (угол наклона о.) .Интегрирование происходит пока амплитуда импульса не достигнет амплитуды U и на входе Q триггера 10 формируется импульс длительностьюt .который пропускает через элеме11т И-НЕ 1 1 определенное количество импульсов, запи- сьгеается в счетчике 13 и высвечивается на цифровом индикаторе 18.

Если информация на цифровом индикаторе 18 (количество импульсов на выходе счетчика 13) не соответствует значению П (из зависимости П(С), то с помощью потенциометра в цепочке, связанной с нулевым выходом дешифратора 14 в резисторном делителе 15, меняя напряжение на входе В интегратора 9, можно добиться нужного индикаторного показания индикатора 1 На этом кончается настройка первой точки зависимости (C).

Для следующей точки конденсатором Р 534 задается, следующее значение С. Соответственно U на выходе блока 7. Импульс Сброс сбрасывает предыдущую информацию в счетчике 13 и после появления импульса Запуск интегрирование происходит сначала с заданным напряжением U, до нового состояния счетчика 13,дешифратора 14 При новом состоянии счетчика 13 дешифратора 14 напряжение появляется на соответствующем выходе дешифратора и с помощью Потенциометра в резистор ном делителе 15 меняют напряжение Uo на и на входе В, меняя время интегрирования на , можно добиться нужного показания индикатора 18.

Таким образом, установив уровни в делителе 15 напряжения, для каждого состояния счетчика 13 дешифратора

14, можно менять время инт егрирова ния, доведя его до нужного значения.

Настройка влагомера ведется как указано в описании поочередно, начиная от нуля до нужной величины показания влагомера. Каждого последующего значения показаний индикатора добиваются регулировкой потенциометра, связанного с выходом дешифратора предыдущего значения.

Использование предлагаемого влагомера позволит получать точные резуль таты измерений непосредственно в процентах влажности любого материала,

что особенно важно для автоматизированных; систем управления.

Формула изобретения

Унифицированный цифровой влагомер, содержащий первичный преобразователь, включенный в колебательный контур, питающ ш генератор высокой частоты, частотный симметричный детектор, буферньй каскад и дифферен- циальньш усилитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены блок сравнений

компаратор, интегратор, триггер, элемент И-НЕ, двоично-десятргчньш счетчик, дешифратор, цифровой индикатор, блок резисторных делителей, выключатель, при этом выход дифференциального усилителя соединен через блок : сравнения с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом интегратора,а выход- с управляющим входом триггера и первым входом системы И-НЕ, второй вход которой соединен с генератором, а выход - с последовательно соединенными двоично-десятичным счетчиком, резисторным делителем, выключателем, информацион- HbtNs входом интегратора, причем цифровой индикатор подключен к вьосоду дешифратора.

К блоку

1ЛУлу I

/8 1ГГ

ULb

к блоку 9

Ф««. /

S fZ3

17

Ш

Фиг.2

Фиг.З

Изобретение относится к измерительной технике v может быть использовано для измерения влажности твердых и сыпучих веществ диэлькометри- ческим методом. Цель изобретения - повьшение точности измерений. Цифровой влагомер содержит элементы пре- образования емкости датчика в напряжение, преобразования этого напряжения в число импульсов, двоично-десй- тичкый счетчик, к выходу которого подключен дешифратор, нагруженный резисторным делителем в каждой выходной шине дешифратора; просуммированный со всех выходов дешифратора сигнал поступает на вход интегратора, управляющего работой преобразователя напряжения первичного преобразователя в число импульсов. В устройстве обеспечивается коррекция характеристики влагомера дискретностью 0,1%. 3 ил. v ю со ОО о ю О5