Устройство для определения содержания связующего в стеклопластиках Советский патент 1986 года по МПК G01N5/04 

изобретение относится к производству стеклопластиков, в частнос ти к устройствам для определения содержания связующего в стеклопластиках, и может быть использовано на предприятиях по производству стекло волокна и стеклопластиков. Целью изобретения является повышение точности и уменьшение времени .измерения. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для опреде ления содержания связующего в стеклопластиках,- на фиг. 2 - диаграммы напряжений в характерных точках функциональной схемы; на фиг. 3 кинематическая кривая изменения вес пробы от времени. Устройство содержит весы 1 с пре образователем 2 веса в стандартные сигналы и шток 3, на котором закреп ляется тигель 4 с пробой стеклоплас тика, теплоизолятор 5, нагревательная печь 6 с механизмом 7 открывани и отверстием 8 для отвода продуктов сгорания, блоки 9 и 10 памяти, реве .сивный счетчик 11, блок 12 вычитания, показьшающий прибор 13, генера тор 14 импульсов, тактовый коммутатор 15, двоично-десятичный счетчик 16, преобразователь 17 двоично-деся тичного кода в позиционный, элемент 4И-НЕ 18, элементы 2И-НЕ 19 и 20, формирователь 21 интервалов времени инверторы 22-24, делитель 25 частоты, элемент ЗИ-НЕ 26, триггеры 27-29, схему 30 задержки, элемент И 31, электронные ключи 32-34 у интегратор 35, компаратор 36, дифференциальную цепочку 37, формирователь 38 импульсов, элемент ИЛИ 39, кнопку S и RC-цепь. Устройство работает следующим образом. Содержание связующего определяет ся путем взвешивания тигля с пробой до и после выжигания и вычисления процентного содержания связующего согласно выражения. т - массы проб соответстве где т, ; но до и после выжигани На фиг. 2 по оси ординат приведены диаграммы напряжений на выходе элементов и схем (обозначения диаграмм соответствуют нумерации элеме 38 тон и схем фиг. 1), а по оси абсциссвремя в условных единицах. Генератор 14 импульсов осуществляет синхронизацию работы элементов и узлов устройства. После помещения пробы стеклопластика в тигель 4 и кратковременного нажатия кнопки S Сброс-пуск (сигналом, снимаемым с цепи RC и с инвертора 23) производится сброс в исходное состояние двоично-десятичного счетчика 16, формирователя интервалов 21 времени через элемент 2И-НЕ 19 и триггера 27. При сбросе счетчика 16 снимается запрет с элемента 2И-НЕ 20 (через нее на первый вход тактового коммутатора 15 начинают поступать тактовые импульсы с частотой, например ,100 кГц от генер тора 14 импульсов) и формирователя 21 интервалов времени. При этоМ на вход формирователя 21 с делителя 25 частоты, имеющего коэффициент деления 1:5000, подаются импульсы, ,например с частотой 20 Гц. . . Формирователь 21 интервалов времени, выполненный, например, на двухдекадном счетчике с Фазоимпульсным представлением информации, формирует интервалы времени длительностью 5 с (вырабатывает импульсы с периодом повторения 5с), которые используются для уравновешивания весов 1 после установки на них кюветы с навеской пробы, для выработки команд на опускание и подъем печи 6, а также для работы интегро-дифференциальной схемы. Через 5 с после нажатия кнопки S с выхода формирователя 21 (диагр. 21 на фиг. 2) импульс поступает на формирователь команд, состоящий из тактового коммутатора 15, двоично-десятичного счетчика 16 и преобразователя двоично-десятичного кода в позиционньй 17., Тактовый коммутатор 15, вьтолненный, например, на селекторе-мультиплексоре на восьми каналах со стробированием, как уже указывалось выше, синхронизируется последовательностью тактовых импульсов (диаг. 20 на фиг. 2). В момент совпадения на входе коммутатора 15 выходного импульса формирователя 21 интервалов времени с тактовым импульсом на выходе коммутатора появляется импульс, считываемый двоично-десятичным счетчиком 16, выполненным, например на двоично-десятичном 4-разрядном счетчике. При этом на втором выходе преобразователя 17 двоично-десятичного кода в позиционный, выполненном, например, уа сдвоенном дешифраторе-мультиплексоре микросхемы, с приходом с управлякщего выхода преобразователя 2 веса сигнала Коней преобразования заканчивается (фиг. 2 диагр. 17/2) формирование команды Запись N . По этой команде с цифрового выхода преобразователя 2 веса в первьй бло 9 памяти осуществляется запись п-значного (в данном случае 3-значного) цифрового числа N , пропорционального массе m пробы стеклопластика (до выжигания). Одновременно это число с вькодов регистра перезаписьшается в реверсивный счетчик 11.

После записи числа N с третьего выхода преобразователя 17 через элементы 18 (4И-НЕ/ и 19/ первый элемент 2И-НЕ) производится повторньА запуск формирователя 21 интервалов времени, в результате чего вырабатывается команда (диагр. 17/3 на фиг. 2), по которой механизм 7 открывания перемещает вниз нагретую

до 600-700 с печь 6.

По истечении 5 с с выхода формирователя 21 подается импульс на четвертый вход тактового коммутатора 15 и На четвертом выходе преобразователя 17 (диагр. 17/4) фиксируется начало времени выжигания. При этом формирователь 21 интервалов времени переходит в режим выработки периодической последовательности импульсов с периодом повторения 5 с, необходимой для пуска и работы интегро дифференциальной схемы. С поступлением десятого импульса этой последовательности на схему 30 задержки, представленной, например, десятичной счетной декадой, ее выходньм сигналом, задержанным относительно момента пуска устройства на i 50 с, осуществляется подключение к работе интегратора 35 и остальных элементов интегродифференциальной схемы.

Задержка Т вводится для того, чтобы интегродифферен-циальная схема начинала функционировать после выхода процесса потери веса на режим выжигания. Согласно кинетической: кривой фиг. 3 режиму вьгаигания предшествует режим интенсивного высушивания и разогрева пробы. Собственно выжигание наступает череЗ 3-10 с после опускания печи 6 с момента -возгорания материала пробы появления пика на кинетической кривой.

Принцип определения времени выжигания с помощью интегродифференциальной схемы основан на фиксации наступления момента постоянства веса при выжигании связующего из материала пробы (момента равенства нулю скорости изменения веса пробы в процессе ее выжигания). Осуществляется это-посредством сравнения за равные промежутки времени At двух соседних текущих (предыдущей и последующей) площадей под кинетической кривой выжигания (фиг. 3), изменяющейся по экспоненциальному закону. При поступлении непрерывного сигнала с аналогового выхода преобразователя 2 веса через инвертор 24 в электронные ключи 32 и 33 на вход интегратора 35 сигнал на выходе компаратора 36 появляется при наступлении равенства указанных площадей (S и S ), т.е. по-существу, равенство нулю первой производной экспоненты в данной области (2 At) ее определения.

Реализация указанного принципа определения времени выжигания интегродифференциальной схемой выполняется таким образом.

С появлением на выходе схемы 30 задержки сигнала срабатывает триггер 28, снимая запрет с элемента И 31, а также через элемент ИЛИ 39 закрывает электронный ключ 34 - включает в работу интегратор 35. При снятии запрета через элемент И-с выхода формирователя 21 на счетный вход триггера 29 поступает последовательность импульсов с периодом повторения 5 с, и управляет работой электронных ключей 32 и 33 (фиг. 2, диагр. 32 и 33), попеременно открывая и закрывая их. Через ключ 32 напряжение на вход интегратора 35 поступает в фазе, а через инвертор 24 и ключ 33 - в противофаэе выходному аналоговому напряжению преобразователя 2 веса, т.е. на выходе интегратора выделяь:тся разность напряжений проинтегрированных за предьщущий и последующий пятисекундные отрезки времени (диагр. 35 на фиг. 2). После каждого очередного акта сравнения длительностью 10 с, интегратор 35 устанавливается в исходное состояние посредством разряда времязадающей емкости Cj через электрон.ный ключ 34. Ключ открывается на короткое время (несколько млс), импульсами, которые вьфабатываются после дифференцирования фронтов выходного импульса триггера 29 с помощью дифференциальной цепочки 37 и последующего формирования их форми рователем 38 импульсов (диагр. 37 и 38). При достижении, на выходе интегра тора равенства сравниваемых за анализируемый отрезок времени напряжений срабатывает компаратор 36, уста навливая триггеры 28 и 29 в исходно состояние и отключая тем самым, ин: тегродифференциальную схему. С другой стороны, выходной импульс , ком паратора подается на пятый вход тактового коммутатора 15, фиксируя окончание времени выжигания (диагр. 36 и 17/4 на фиг. 2) и начало форми рования команды Запись N на пятом выходе преобразователя 17, а также отключая формирователь 21 интервало времени. Формирование команды Запись заканчивается при поступлении с управляющего выхода преобразо вателя 2 веса сигнала Конец преобразования (диагр. 17/5). По этой команде в блок 1О памяти с цифровог : выхода преобразователя 2 веса произ водится запись 3-значного числа N , пропорционального массе т. стекла, ,оставшегося в тигле 4 после выжигания пробы сте,клош1астика. Блок 10 памяти представляет собой реверснвный счетчик на шесть десятичны: : раз рядов, причем число N записывается в трех старших разрядах счетчика, т.е. получается число N 10 . После записи Nj с шестого выхода преобразователя 17 двоично-десятичного кода в позиционный через элементы 18 и 19 осуществляется новый . запуск формирователя 21 интервалов времени, в результате чего вьфабаты вается команда (фиг. 2 диагр. 17/6) по которой механизм 7 открывания пе ремещает вверх печь 6, Окончание этой команды фиксируется импульсом с выхода формирователя 21, воздейст вухщим на седьмой, вход тактового коммутатора 15. При этом на выходе 386 двоично-десятичного счетчика 16 устанавливается число, которым, вопервых, через инвертор 22 вводится запрет на элемент 2И-НЕ 20 (прекра щается подача тактовых импульСсв на первый вход тактового коммутатора 13) 15), во-вторых, снимается запрет с элемента 26 (ЗИ-НЕ) и через него от генератора 14 импульсов одновременно на вычитающие входы реверсивного счетчика 11 и блока 10 памяти подаются счетные импульсы. При поступлении на вход реверсивного счетчика N , счетных импульсов на выходе счетчика появляется импульс, которым производится перезапись содержимого блока 9 памяти в счетчик 11, и далее цикл повторяется. Таким образом, реверсивный счетчик 11 делит входную частоту на число N . Выходные импульсы счетчика 11 поступают на блок 12 вычитания. Счетные импульсы, поступающие на блок 10 памяти, вычитаются из числа NJ 10. В момент прихода -го импульса на выходе блока 10 памяти появляется сигнал Конец счета, который возвращает триггеру27 исходное состояние. Триггер 27 накладывает запрет на элемент 26 (прекращается подача счетных импульсов через него), а также подключает показывающий прибор 13. Такое же число импульсов, т.е. N,j I 10 , приходит на вход реверсивного счетчика 11, таким образом с выхода его на блок 12 вычиблок10 импульсов. тания поступает - После7;нее число в блоке вычитания вычитается из числа 10 , в результа.те чего имеем отношение 1000N. N, -N, , - ,о( 1000 пропорциональное, согласно выражению (1), содержанию связующего в пробе стеклопластика. Индикация полученного числа осуществляется показывающим прибором 13. Формула изобретения Устройство для определения содержания связующего в стеклопластиках, содержащее тигель, нагревательную печь с механизмом открывания печи. весы, преобразователь веса в стандартньш сигнал, два блока памяти, реверсивный счетчик, блок вычитания показывающий прибор и генератор импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения времени определения устройство дополнительно содержит тактовый коммутатор, двоично-десяти ньй счетчик, преобразователь двоично-десятичного в позиционный код, два элемента 2И-НЕ, элемент ЗИ-НЕ, элемент 4И-НЕ, элемент И, элемент ИЛИ, первый и второй инверторы, три триггера, формирователь интервалов времени, делитель частоты, схему задержки, три электронных ключа, ин тегратор, компаратор, дифференциаль ную.цепочку, формирователь импульсов и схему пуска, состоящую из кнопки, RC-цепи и третьего инвертора, при этом выход тактового коммутатора соединен с первым входом двоично-десятичного счетчика, выход которого подсоединен к входам преоб разователя двоично-десятичного в позиционный код первого инвертора и первому входу элемента ЗИ-НЕ, пер вый, третий, четвертый и шестой выходы преобразователя двоично-десятичного в позиционньй код связаны с входами элемента 4И-НЕ, третий и четвертый выходы преобразователя двоично-десятичного в позиционный код соединеныс механизмом открывания печи, а второй и пятый выходы с первыми входами блоков памяти, выход элемента АИ-HE подключен к од ному входу первого элемента 2И-НЕ, другой вход которого связан с RC-цепью, входом третьего инвертора и нормально разомкнутым контактом кнопки, выход третьего инвертора подключен к второму входу двоичнодесятичного счетчика и первому входу первого триггера, выход первого элемента 2И-НЕ соединен с входом формирователя интервалов времени; другой вход которого через делитель 5388 частоты подключен к генератору импульсов , первому входу второго элемента 2И-НЕ и второму входу элемента ЗИ-НЕ, выход второго элемента 2И-НЕ соединен с первым входом тактового коммутатора, выход формирователя интервалов времени соединен с вторым, четвертым и седьмым входами тактового коммутатора, входом схемы задержки, и первым входом элемента И, третий и шестой входы тактового коммутатора подключены ,к выходу управления преобразователя веса, выход первого инвертора подсоединен к второму входу второго элемента 2И-НЕ, второй вход первого триггера соединен с выходом второго блока памяти, а выход первого триггера - с третьим входом элемента ЗИ-НЕ и входом показьюающего прибора, выход элемента ЗИ-НЕ подключен к входам реверсивного счетчика и второго блока памяти, выход схемы задержки соединен с первым входом второго триггера, выход которого связан с вторым входом элемента И и первым входом элемента ИЛИ, выход элемента И соединен с первым входом третьего триггера, первый выход которого подключен к входу управления первого электронного ключа, а второй - к входу управления второго электронного ключа и входу дифференциальной цепочки, вход второго электронного ключа через второй инвертор и вход первого электронного ключа связаны с аналоговым выз4одом преобразователя веса, а выходы их . подсоединены к входу интегратора, выход которого соединен с входом компаратора,, выход компаратора соединен с вторыми входами второго и третьего триггеров и пятым входом тактового коммутатора, выход дифференциальной цепочки через формирователь импульсов связан с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с- управляющим входом третьего электронного ключа, вход и выход третьего элек- , тронного ключа связаны с входом и выходом интегратора.

8

Q

Ф14г.З

Изобретение относится к устройству для определения содержания свял зугацего в стеклопластиках, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить точность и уменьшить время измерения. Устройство содержит весы 1 с преобразователем 2 веса нестандартные, сигналы, шток 3, на котором смо нтирован тигель 4 с пробой стеклопластика, теплоизолятор 5, нагревательную печь 6 с механизмом открывания 7 и отверстием 8 для отвода продуктов сгорания, а также средства автоматики (блоки 9, 10 памяти, реверсивный счетчик 11, блок 12 вычитания, тактовый коммутатор 15, двоич. но-десятичный счетчик 16с преобра,зователем 17 кода в позиционный). Генератор импульсов 14 осуществляет синхронизацию работы элементов и узлоз устройства. Содержание связующего определяют путем взвешивания тигля 4 с пробой до и после выжигания, а затем вычисляют % связующего согласно выражению: m -т /ш 100%, где т и m - массы проб до и пос ле выжигания. 3 ил.