Цифровой ротационный вискозиметр Советский патент 1987 года по МПК G01N11/14 

13630

Изобретение относится к автоматическому измерению вязкости жидких сред и может найти применение в пищевой и химической областях промышлен- g мости.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения.

На чертеже изображена структурная схема Цифрового ротационного виско- 10 зиметра.

Цифровой ротационный вискозиметр содержит задатчик 1 двоично-десятичных кодов, цифроаналоговый преобразоДатчик 7 оборотов вырабатывает напряжение, пропорциональное скоро ти ujj вращения вала двигателя 6 от

ватель (ДАЛ) 2, усилитель 3 напряже- U носительно его статора. Напряжение

НИЛ, первый двигатель 4 постоянного тока, передаточный механизм 5, второй двигатель 6 постоянного тока, датчик 7 оборотов, интегратор 8, преобразователь 9 напряжение-ток, делитель 10 напряжения, аналого-цифровой преобразователь 11, индикатор 12 и измери- тельный орган 13.

Цифровой ротационный вискозиметр работает следующим образом,

Задатчик 1 кодов подает на вход ЦАП 2 двоично-десятичный код N, ЦАП 2 вырабатывает напряжение пропорционально поданному на его вход коду N и подает его на вход усилителя 3 напряжения. Выход усилителя 3 напряженин соединен с обмоткой двигателя 4 постоянного тока. Величина напряжения на выходе, усилителя 3 не зависит от противо-ЭДС якоря и может быть вычислена на формуле

и, .N,

(1)

где К - постоянная ЦАП;

2 - постоянная усилителя напряжения,

При этом вал двигателя 4 начинает вращаться со скоростью, равной

,-и,, (2)

где К - электромеханическая постоянная двигателя 4,

Использование векторной формы обозначения означает учет направлени вращения.

Статор двигателя 6 через передаточный механизм 5, связан с валом двигателя 4 и начинает вращаться со скоростью LOj, равной (с учетом формул (1) и (2))

0) , (3)

где N - передаточное число передаточного механизма.

При этом на измерительный орган 13, жестко связанный с валом двигателя 6, действует момент Mg сопротивления внешней среды в результате чего скорость его вращения равна

W2 Wj ,

(4)

где u)j - скорость вращения вала двигателя 6 относительно его статора.

Датчик 7 оборотов вырабатывает напряжение, пропорциональное скорости ujj вращения вала двигателя 6 относительно его статора. Напряжение

от датчика 7 оборотов подается на вход интегратора 8, напряжение на выходе которого увеличивается при cOj О, убывает при и О и остает-

ся постоянным при ш О,

Напряжение с выхода интегратора 8 подается на вход преобразователя 9 напряжение-токJ на выходе которого формируется ток I/, К выходу преобразователя 9 напряжение-ток последовательно со входом делителя 10 напряжения подключена обмотка якоря двигап теля 6 постоянного тока. Величина тока I/J не зависит от противо-ЭДС

якоря и на валу двигателя возникае вращающий момент, равный

М , .. (5). где К - электромеханическая постоянная двигателя 6,

На выходе делителя 10 напряжения ормируется напряжение, величина которого может быть определена по формуле

U2 KjRJ, , (6)

где R щ - входное сопротивление делителя напряжения, KS - коэффициент деления. Коэффициент Kj деления делителя 10 напряжения задается при переключении задатчика кодов N и передаточного числа и может быть определен из соотношения

К5 1/N,Nj.

(7)

Напряжение U с выхода делителя

10 напряжения поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 11, на выходе которого формируется двоич- но-десятичный код числа, равный в соответствии с формулами (6) и (7)

N3 (8) и индицируемый индикатором 12,

13630

Таким образом, когда скорость вращения якоря двигателя 6 относительно его статора достигает значения равного

5

S О

(9)

то в соответствии с формулой (4) скорость вращения измерительного органа в исследуемой среде станет равной ю заданной скорости:

Ы.Ы

(10)

При достижении стационарного режима течения жидкости момент М вращения двигателя 6 постоянного тока уравновешивает момент Mg внешнего сопротивления среды, который может быть определен в соответствии с формулой (5), как ,

(11)

М

KJ,.

Поскольку вязкость может быть вычислена по формуле

а K,Me/w,,

(12)

где К. - постоянная, зависящая от

формы измерительного органа и его геометрических параметров, то учитывая (3), (8), (10), (11) и (12), получим

.

1

(13)

К, KjK jRy,

Как видно из равенства (13), вяз- кость жидкости равна индицируемому числу NJ, умноженному на постоянный коэффициент, и не зависит от кода N и передаточного числа Nj, т.е. выбранного режима измерения. Формула изобретения

Цифровой ротационный вискозиметр, содержащий задатчик, первый преобра

5

5 0

5

О

с 0

164

зователь напряжения, первый двигатель постоянного тока, механически связанный с измерительным органом, датчик оборотов и индикатор, о т л и - чающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него дополнительно введены передаточный механизм, второй двигатель постоянного тока, интегратор, второй и третий преобразователи напряжения, аналого-цифровой преобразователь, причем задатчик состоит из задатчика цифровых кодов и цифроаналогового преобразователя, а первый преобразователь напряжения выполнен в виде усилителя напряжения, задатчик цифровых кодов соединен с входом цифро- аналогового преобразователя и управляющим входом второго преобразователя напряжения, выполненного в виде резистивного делителя напряжения с переменным коэффициентом деления, выход цифроаналогового преобразователя подсоединен к входу усилителр напряжения, выход которого подключен к первому двигателю, вал которого через передаточный механизм связан со статором второго двигателя, причем вал второго двигателя связан с измерительным органом и датчиком оборотов, выход датчика оборотов соединен с входом интегратора, выход интегратора соединен с входом третьего преобразователя напряжения, выполненного в виде преобразователя напряжение-ток, к выходу преобразователя напряжение-ток последовательно с входом делителя напряжения подключен второй двигатель, выход делителя напряжения соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход которого со- единен с индикатором.

Изобретение относится к автоматическому измерению вязкости жидких сред и может найти применение в пищевой и химической областях промьш- ленности для измерения параметров вязких сред. Предлагаемое устройство обеспечивает возможность получения результатов измерения в цифровом виде непосредственно в единицах измерения вязкости. Целью изобретения является расширение диапазона измерения. Устройство содержит задатчик цифровых кодов 1, цифроаналоговый преобразователь 2, три преобразователя напряжения 3, 9, 10, интегратор 8, два двигателя постоянного тока 4, 6, передаточный механизм 5, датчик оборотов 7, измерительный орган 13, аналого-цифровой преобразователь 11 и индикатор 12. 1 ил. i (Л со О5 00

.Редактор А.Ревин

Составитель В.Вощанкин

Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 6395/31 Тираж 776Подписное

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