Ротационный электровискозиметр Советский патент 1986 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к устройствам для непрерывного измерения вязкости жидкостей и предназначено для исследования реологических характеристик керметных паст и других неньютоновских жидкостей в процессе их структурных превращений.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширения технологических возможностей.

На чертеже приведена структурная схема ротационного электровискозиметра.

Схема электровискозиметра включает генератор 1 опорной частоты, подключенный к входам делителя частоты 2, управляемого делителя 3 частоты, цифрового преобразователя 4 и двух схем управления 5 и 6 электродвигателями 7 и-8 внешнего и внутреннего воспринимающего цилиндров 9 и 10, схему синхронизации I, подключенную к выходу делителя 2 частоты и соединенную с логической переключающей схемой 12, коммутируемым источником 13 тока и процессором 14. Схемы 5 и 6 выполнены по аналогичной схеме и содержат формирующие устройства 15, на входы которых подключены дискретные датчики 16 и 17. Формирующее устройство 15 соединено с дискретны устройством 18 коррекции, которое в свою очередь связано с генератором опорной частоты и логическим устройством 19 сравнения частот. Второй вход логического устройства 19 частот подключен к выходу логической переключающей схемы 12, Выход логического устройства 19 сравнения частот соединен через селектор 20 импульсов со входом цифрового преобразователя 4 и через электронный ключ 21 с обмоткой якоря электродвигателя 8 внутреннего воспринимающего цилиндра 10. Выход коммутируемого ис to4HHKa 13 тока соединен со статор- ной обмоткой асинхронного электродвгателя 22, вал которого соединен с валом электродвигателя 8. К процессору 14 подключен индикатор 23 вязкости.

Ротационный электровискозиметр работает следующим образом.

Импульсы опорной частоты, вырабатываемые генератором 1, поступают на один из входов управляемого делителя частоты 3, цифрового преобразователя 4, делителя 2 частоты, дис

кретного устройства 18 коррекции в схемах управления приводами 6 и 5 и процессора 14.

Коэффициент деления, соответствующий желаемой скорости сдвига, задается кодом через нходную шину управляемого делителя 3 частоты.

С выхода делитешя 2 частоты импульсы с частотой, равной номинальной частоте f вращения электродвигателей 7 и 8, поступают на вход схемы управления приводом 5, на импульсный вход логической переключающей схемы 12 и на вход схемы 1I синхронизации. Схема 6 управления приводом, как и схема 5 управления приводом, выполнены по схеме импульсной системы управления электроприводом постоянного тока с дискретным управлением.

На второй вход логической переключающей схемы 12 (ЛПС) поступают импульсы с управляемого делителя 3 частоты. На выходе ЛПС 12, подключенном к входу логического устройства 19 сравнения частот (ЛУС) схемы управления приводом 6, в зависимости от сигнала на управляющем входе ЛПС 12, подаваемого со схемы синхронизации 11, могут быть импульсы с частотой

., либо с частотой

fz-fi/N,

где f.

fi К

fi N

- частота генератора 1 опорной частоты;

частота на выходе делителя 2 частоты;

коэффициеьгт деления делителя 2 частоты;

частота на выходе управляемого делителя 3 частоты;

цифровой код на управляющей шине управляемого дели- теля 3 частоты, соответствующий коэффициенту деления необходимого для получения частоты импульсов. , Этими импульсами запускается логическое устройство 19 сравнения частот и на его выходе появляется постоянное напряжение, которым открывается электронный ключ 21 и на якоре электродвигателя 8 под воздействием тока создается момент, который раскручивает ротор и закрепленр1ый на нем дискретный датчик 17. Когда частота импульсов с дискретного датчика 7, подаваемых через дискретное устройство 18 коррекции на второй вход логического устройства 19 сравнения частот,достигнет частоты импульсов, подаваемых с выхода логической переключающей схемы 12, на выходе ЛУС 19 частот возникает импульсное напряжение с частотой,.равной частоте с выхода ЛПУ 12, и длительностью, пропорциональной моменту нагрузки на валу электродвигателя 8 внутреннего воспринимающего цилиндра 10. Этими импульсами регулярно открывается электронный ключ 21 и на обмотку якоря электродвигателя 8 подается напряжение, среднее значение которого достаточно для поддержания заданной частоты вращения кодом на управляющем входе управляемого делителя 3 частоты.

В случае превышения частоты импульсов , поступающих с датчика 17 по сравнению с частотой импульсов, поступающих с выхода логического устройства 12 переключения, на выходе ЛУС 19 частот отсутствует напряжение и электронньй ключ 21 отключает напряжение, подаваемое яа якорь электродвигателя 8, тем самым снижается частота вращения вала электродвигателя 8 и дискретного датчика I7 и устанавливается заданная скорость вращения. При этом дискретное корректирующее устройство 18 расширяет импульсы, поступающие на второй вход ЛУС 19 частоты сцелью снижения времени переходного процесса, вызванного изменением нагрузки на валу электродвигателя 8.

Аналогично работает и схема 5 управления приводом, на один из входов логического устройства сравнения частот которой поступают импульсы с выхода делителя 2 частоты, а на второй вход ЛУС - с выхода дискретного датчика 16.

Таким образом, путем изменения управляющего кода на управляющем входу ЛПС мозкно регулировать частоту вращения вала электродвигателя 8, задавая тем самым требуемую скорость сдвига исследуемого материала.

Момент вязкого трения.пропорционален величине вязкости при посто1276957 где

to

t5

20

25

30

35

40

45

Ч

ч

W. коэффициент, зависящий от геометрических размеров ц линдров 9 и 10; измеряемая вязкость; угловая частота вращения внутреннего воспринимающе цилиндра 10;

угловая частота вращения цилиндра;

Момент вязкого трения М воспри нимается электродвигателем 8 как момент нагрузки, который на выходе селектора импульсов 20 представляет ся в виде длительности импульсов и подается на вход цифрового преобраз вателя 4, с выхода которого в виде частоты пропорциональной этому моме ту поступает на вход процессора 14 в виде /Т.

На одном валу с электродвигателе 8 внутреннего воспринимающего цилин ра 10 закреплен ротор асинхронного электродвигателя 22, в обмотки статора которого подается стабилизированный постоянный ток от коммутируе мого источника 13 тока при поступле нии разрешающего сигнала со схемы 1 синхронизации. В этом случае на эле тродвигатель действует тормозной мо мент и на выходе ЛУС 19 частот и д лее выходе селектора 20 импульсов и входе цифрового преобразователя 4 появляются импульсы длительностью

н-Т,,

где Т, - длительность импульса без подключения асинхронного электродвигателя 22; Т - длительность импульса вызванная дополнительной нагрузкой.

Соответственно на выходе цифрово го преобразователя 4 появляется код

,/T,+T,. .

Если же по сигналу схеьы I1 синхронизации угловая частота вращения электродвигателя 8 равна угловой частоте вращения электродвигателя 7, т.е. , тогда появившаяся длитель ность импульса на выходе селектора 20 импульсов будет соответствовать вязкому трению . Таким образом, и код цифрового преобразователя 4-Кз целиком определяется аддитивными поянной разности скоростей внутреннего 55 грешностями всех вместе взятых блоков электровискозиметра.

воспринимающего 10 и 9.

и внешнего

М

-K-Kw -w

276957 где

to

t5

20

25

30

35

40

45

Ч

ч

W. коэффициент, зависящий от геометрических размеров цилиндров 9 и 10; измеряемая вязкость; угловая частота вращения внутреннего воспринимающего цилиндра 10;

угловая частота вращения цилиндра;

Момент вязкого трения М воспринимается электродвигателем 8 как момент нагрузки, который на выходе селектора импульсов 20 представляется в виде длительности импульсов и подается на вход цифрового преобразователя 4, с выхода которого в виде частоты пропорциональной этому моменту поступает на вход процессора 14 в виде /Т.

На одном валу с электродвигателем 8 внутреннего воспринимающего цилиндра 10 закреплен ротор асинхронного электродвигателя 22, в обмотки статора которого подается стабилизированный постоянный ток от коммутируемого источника 13 тока при поступлении разрешающего сигнала со схемы 11 синхронизации. В этом случае на электродвигатель действует тормозной момент и на выходе ЛУС 19 частот и далее выходе селектора 20 импульсов и входе цифрового преобразователя 4 появляются импульсы длительностью

н-Т,,

где Т, - длительность импульса без подключения асинхронного электродвигателя 22; Т - длительность импульса вызванная дополнительной нагрузкой.

Соответственно на выходе цифрового преобразователя 4 появляется код

,/T,+T,. .

Если же по сигналу схеьы I1 синхронизации угловая частота вращения электродвигателя 8 равна угловой частоте вращения электродвигателя 7, т.е. , тогда появившаяся длительность импульса на выходе селектора 20 импульсов будет соответствовать вязкому трению . Таким образом, и код цифрового преобразователя 4-Кз целиком определяется аддитивными погрешностями всех вместе взятых блоков электровискозиметра.

Схема I1 синхронизации обеспечивает последовательную работу электровискозиметра в трех описанных выше режимах (для каждой скорости сдвига измеряемой жидкости), при которых цифровой код на входной тине процессора 14 определяется соответственно

K,,(W,)+M .

K B lIi iL h iiliLiL .

U J.1G

M,,+Nj

N ., 3 M,+N,

где M - максимальный момент электродвигателя 8; M - момент трения в подшипни-

ках;

М - нормированный тормозной момент асинхронного электродвигателя 22;

N- - аддитивная погрешность цифрового преобразователя 4. Поскольку цель изобретения достигается путем вычисления аддитивной и мультипликативной погрешностей электровискозиметра, то достаточно приведенных выражений для вычисления вязкости. Это обеспечивается процессором 14, вычисляющим вязкость согласно зависимости ,

h N N, -N J M N-1

Результат вычисления выводится на индикатор 23 и параллельно может выведен на схему управления технологическим процессом.

Редактор В.Ковтун Заказ 6659/35

Составитель В.Вощанкин Техред А.Кравчук.

Корректор

Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4,

o

5

0

5

0

5

р

Формула изобретения

Ротационный электровискозиметр, содержащий внешний цилиндр, внутренний воспринимающий цилиндр, соединенный с воспринимающим электродвигателем и асинхронным электродвигателем, дополнительный электродвигатель привода внешнего цилиндра, генератор опорной частоты, схему измерения, на выход которой подключен процессор, схему управления приводами и датчик положения ротора электродвигателя, отличающий- с я тем, что, с целью повьш ения точности измерения расширения техноло-. гических возможностей, он снабжен цифровым преобразователем, селектор импульсов, логическим устройством сравнения частот, электронным ключом, формирующим устройством,дискретным устройством коррекции и логической пе.реключакяцей схемой, причем вход цифрового преобразователя через селектор импульсов подключен к вьтхо-. ду логического устройства сравнения частот, выход логического устройства сравнения частот через электронный ключ соединен с обмоткой якоря электродвигателя внутреннего воспринимающего цилиндра, на валу которого закреплен дискретный датчик числа оборотов вала, а выход датчика числа оборотов вала через формирующее устройство, дискретное устройство коррекции подключен к одному из входов логического устройства сравнения частот, второй вход логического устройства сравнения частот подсоединен к выходу логической переключающей схемы.

Корректор Л.Пилипенко

Изобретение относится к устройствам для измерения вязкости жидкостей. Цель изобретения - повьшение точности измерений и расширение тех- нологических возможностей. Вход цифрового преобразователя через селектор 20 импульсов подключен к выходу логического устройства 19 сравнения частот. Выход логического устройства 19 через ключ соединен с обмоткой электродвигателя 8 внутреннего цилиндра. На валу цилиндра 10 закреплен датчик 17 числа оборотов вала. Выход датчика 17 через формирователь 15 и цепь 18 коррекции подключен к логическому устройству 19, второй вход его подключен к логической переключающей схеме 12. 1 ил. N: « а со ел ч|