Устройство для измерения параметров пульсаций доильного аппарата Советский патент 1988 года по МПК A01J7/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам автоматизации контроля и наладки доильных аппаратов,г

Целью изобретения является расширение функциональньк возможностей и повышение точности измерения устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема 10 устройства} на фиг. 2 - временные иаграммы сигналов.

Устройство для измерения параметров пульсаций доильного аппарата соержит преобразователь 1 амплитуды, 15 вход которого соединен с источником 2 сигнала, а выход - с первым входом элемента 3 сравнения и с входом преобразователя 4 напряжение - частота задатчик 5 нижнего опорного уровня 20 соединен с вторыми входами первого компаратора 6 и первого элемента 3 сравнения, выход элемента 3 сравнения соединен с вторьм входом второго компаратора 7. Первые входы первого 25 6 и второго 7 компараторов соединены с источником 2 сигнала. Выход второго компаратора 7 соединен с вторым входом второго элемента 8 задержки выход первого компаратора 6 соединен 30 С первым входом первюго элемента 9 задержки, а второй вход первого элемента 9 задержки и первый вход второго элемента 8 задержки соединены с первым выходом генератора 10. Выход 5 второго элемента 8 задержки соединен с единичньм входом первого триггера 11 и через второй одновибратор 12 с нулевым входом пятого триггера 13. Выход первого элемента 9 -задержки Q соединен с единичным входом пятого триггера 13 и через первый одновибратор 14 с нулевым входом первого триггера 11,

Выход первого триггера 11 соединен с единичными входами второго 15 и третьего 16 триггеров и через четвертый одновибратор 17 с нулевым входом четвертого триггера 18. Выход пятого триггера 13 соединен с нулевым входом третьего триггера 16, единичным входом четвертого триггера 18 и через третий одновибратор 19 с нулевым входом второго триггера 15. Первый выход третьего триггера 16 соединен с входом первого счетчика 20. Выходы первого 11, второго 15, четвертого 18, пятого 13 и первый выход третьего ,16 триггеров, первый

50

55

г

0

5 0 5 0 5 Q

0

5

выход первого счетчика 20, второй выход третьего триггера 16 и выход синхрогенератора-21 соответственно соединены с первым, вторым, шестым, седьмым, третьим, четвертьп-i, пятым и восьмым входами второго коммутатора 22.

Выход второго коммутатора 22 соединен с вторым входом третьего элемента И 23. Первый вход третьего элемента И 23 Соединен с первым выходом первого счетчика 20 и первым входом синхрогенератора 21. Второй вход синхрогенератора 21 соединен с третьим вькодом генератора 10 и первым входом четвертого элемента И 24. Второй вход четвертого элемента И 24 соединен с входом пятого одновибрато- ра 25 и вторым выходом первого счетчика 20, Первый вход пятого элемента И 26 соединен с четвертым выходом генератора 10. Второй вход пятого элемента И 26 соединен с выходом третьего элемента И 23, с вторыми входами первого элемента И 27 и третьего коммутатора 28. Первые входы первого элемента И 27 и третьего коммутатора 28 соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора 10. Выход третьего коммутатора 28 через первый делитель 29 частоты соединен с входом блока 30 управления.

Первый и второй входы второго элемента И 31 соответственно соединены с вторым выходом генератора 10 и выходом преобразователя 4 напряжение - частота. Выходы первого 27 и второго 31 элементов И соответственно соединены с вторым и первым входами первого коммутатора 32. Третий вход первого коммутатора 32 соединен с первым входом четвертого счетчика 33 и выходом блока 34 сравнения кодов. Выход пятого элемента И 26 соединен с вторым входом четвертого счетчика 33. Выходы четвертого элемента И 24 и пятого одновибратора 25 соединены соответственно с вторым и первым входами третьего счетчика 35. Выходы четвертого 33 и третьего 35 счетчиков соединены соответственно с первым и вторым входами блока 34 сравнения кодов. Выход первого коммутатора 32 соединен с вторым входом второго делителя 36 частоты, а выход второго делителя 36 частоты соединен с вторым входом второго

счетчика 37, Выход блока 3U управления соединен с первыми входами второго делителя 36 частоты и второго счетчика 37, а выход второго счетчика 37 соединен с табло 38,

Устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал пульсаций от источника 2 сигнала, пропорциональный пульсациям вакуумметрическо- го давления, поступает на вход преобразователя 1 амплитуды и первые входы первого 6 и второго 7 компара- торов. Преобразователь амплитуды преобразует амплитуду сигнала пульсаций в постоянное напряжение, которое поступает на первый вход элемента 3 сравнения и вход преобразователя 4 напряжение частота, который преобразует постоянное напряжение в частоту, С выхода задатчика 5 нижнего опорного уровня на вторые входы первого компаратора 6 и элемента 3 сравнения поступает постоянное напряжение нижнего опорного уровня, пропорциональное значению вакууммет- рического давления, равного 3,99 кПа. В результате на выходе первого элемента 3 сравнения появляется напряжение верхнего опорного уровня, соответствующее разности входных сигналов , Первый 6 и второй 7 компараторы сравнивают входной сигнал с постоянными напряжениями соответственно нижнего и верхнего опорных уровней в результате на выходе первого 6 и второго 7 компараторов появляются прямоугольные импульсы (фиг, 2, поз, 2 и 3),

Второй 8 и первый 9 элементы задержки обеспечивают постоянный временной сдвиг прямоугольных импульсов, поступающих с второго 7 и первого 6 компараторов для исключения влияния помех, сопровождающих сигнал пульсаций. (Временной сдвиг прямоугольных импульсов на фиг. 2 для упрощения не показан). Импульсы с выхо да первого элемента 9 задержки через первый одновибратор 14 поступают на нулевой вход первого триггера 11, а с выхода второго элемента 8 задержки - на единичный вход первого триггера 11, который формирует прямо10

20

Импульсы с выхода первого элеме 9 задержки поступают на единичньш вход пятого триггера 13, ас выход второго элемента 8 задержки через второй одновибратор 12 - на нулево вход пятого триггера 13, который ф мирует прямоугольный импульс, длительность которого соответствует ф С - время спада вакуумметрического давления (фиг, 2, поз. 5).

Импульсы с выхода первого тригг ра 11 через четвертый одновибратор 17 и с выхода пятого триггера 13 п 15 тупают соответственно на нулевой и первый входы четвертого триггера 1 который формирует прямоугольный им пульс, длительность которого соответствует фазе В - время установив гося вакуумметрического давления (фиг, 2, поз, 6),

Импульсы с выхода первого тригг 11 и с выхода пятого триггера 13 через третий одновибратор 19 посту 25 пают соответственно на единичный и нулевой входы второго триггера 15, который формирует прямоугольный им пульс , длительность которого соот- ветствует фазе D - время установив гося атмосферного давления (ф иг. 1 поз. 7),

Импульсы с выходов первого 11 и пятого 13 триггеров поступают соот ветственно на единичный и нулевой входы третьего триггера 16, которы формирует на первом выходе прямоуг ный импульс, длительность которого соответствует сумме фаз А и В - вр мя такта сосания (фиг. 2, поз. 8), на втором выходе - прямоугольный импульс, длительность которого соо ветствует сумме фаз С и D - время такта сжатия (фиг. 2, поз. 9).

Импульс с первого выхода третье триггера 16 поступает на вход перв счетчика 20, который формирует на своих первом и втором выходах прям угольные импульсы, длительность ко рых соответствует сумме фаз А, В, и D и тем самым определяет соответ венно второй и первый периоды Т ци ла измерения при измерениях частот и относительной длительности фаз п саций (фиг. 2, поз. 10 и 11).

Прямоугольные импульсы, соответ

30

35

40

45

50

угольный импульс, длительность кото- вующие длительности отдельных фаз.

рого соответствует фазе А - время нарастания вакуумметрического давления (фиг, 2, поз. 4).

0

Импульсы с выхода первого элемента 9 задержки поступают на единичньш вход пятого триггера 13, ас выхода второго элемента 8 задержки через второй одновибратор 12 - на нулевой вход пятого триггера 13, который формирует прямоугольный импульс, длительность которого соответствует фазе С - время спада вакуумметрического давления (фиг, 2, поз. 5).

Импульсы с выхода первого триггера 11 через четвертый одновибратор 17 и с выхода пятого триггера 13 пос- 5 тупают соответственно на нулевой и первый входы четвертого триггера 18, который формирует прямоугольный импульс, длительность которого соответствует фазе В - время установившегося вакуумметрического давления (фиг, 2, поз, 6),

Импульсы с выхода первого триггера 11 и с выхода пятого триггера 13 через третий одновибратор 19 посту- 5 пают соответственно на единичный и нулевой входы второго триггера 15, который формирует прямоугольный импульс , длительность которого соот- ветствует фазе D - время установившегося атмосферного давления (ф иг. 1, поз. 7),

Импульсы с выходов первого 11 и пятого 13 триггеров поступают соответственно на единичный и нулевой входы третьего триггера 16, который формирует на первом выходе прямоугольный импульс, длительность которого соответствует сумме фаз А и В - время такта сосания (фиг. 2, поз. 8), а на втором выходе - прямоугольный импульс, длительность которого соответствует сумме фаз С и D - время такта сжатия (фиг. 2, поз. 9).

Импульс с первого выхода третьего триггера 16 поступает на вход первого счетчика 20, который формирует на своих первом и втором выходах прямоугольные импульсы, длительность которых соответствует сумме фаз А, В, С и D и тем самым определяет соответственно второй и первый периоды Т цикла измерения при измерениях частоты и относительной длительности фаз пульсаций (фиг. 2, поз. 10 и 11).

Прямоугольные импульсы, соответст0

5

0

5

0

вующие длительности отдельных фаз.

сумме двух фаз и периоду пульсаций с выходов первого 11, второго 15, третьего 16, четвертого 18 и пятого

13 триггеров, а также с выходов первого счетчика 20 и синхрогенератора 21 поступают соответственно на первый второй, третий, пятый, шестой, седь- мой, четвертьп1 и восьмой входы второго коммутатора 22, с выхода которого/ в зависимости от его состояния, подаются на второй вход третьего элемента И 23, на первый вход которого пос- тупают прямоугольные импульсы длительности Т с первого выхода первого счетчика 20. На выходе третьего элемента И 23 вьщеляются поступающие на его второй вход прямоугольные импуль- сы только во время второго периода цикла измерения.(например, фаза В, фиг. 2, поз. 12), Это необходимо для проведения измерений периода, длительности, частоты и относительной дли- тельноети фаз сигнала пульсаций.

При измерении периода и длительности фаз сигнала, пульсаций соответствующие им прямоугольные импульсы с выхода третьего элемента И 23 по- даются на вторые входы первого эле- мента.И 27 и третьего коммутатора 28, с выхода которого поступают на вход первого делителя 29 частоты, который делит частоту входных импульсов на 2«п (где п 2,3,4,.,.), в результа,- те на его выходе появляются прямоугольные импульсы с длительностью, .равной п.Т (фиг. 2, поз. 13 при п 2) которые поступают на вход блока 30 управления. Первый элемент И 27 с помощью импульсов эталонной частоты (например, 1 кГц), поступающих с первого выхода генератора 10 на его первый вход, преобразует длительность прямоугольных импульсов соответствующих фаз А, В, С, :D, (А+В)., (C+D) и периода Т сигнала пульсации в число импульсов (фиг. 2, поз. 14, фаза В), которые с его выхода через первьй коммутатор 32 поступают на второй вход второго делителя 36 частоты, который делит частоту поступающих на его второй вход импульсов на п (где п 2,3,4,..,), в результате чего на его выходе всегда имеется среднее по п измеренным значениям число импульсов (фиг, 2, поз. 15, при п 2) преобразуемое вторым счетчиком 37 в цифровой код, отображаемый в виде числа на табло 38.

С блока управления 30 на первые входы второго делителя 36 частоты и второго счетчика 37 посту

пают через промежутки времени, равные 2п,Т, управляющие импульсы, которые устанавливают второй делитель 36 частоты и второй счетчик 37 в исходное состояние, после чего цикл работы устройства повторяется.

При измерении относительной длительности фаз и частоты пульсаи 1й определяется численное значение соотношений (1) и (2)

Q -:;- -100,

(1)

N 60/Т,

(2)

где Q относительная длительность

фаз пульсаций, %j TV длительность фазы пульсации, с;

Т

N

период пульсации, с;

частота пульсаций, имп/дан. Цикл измерения относительной длительности фаз и частоты пульсаций состоит из двух периодов пульсаций сигнала, В течение первого периода пульсаций сигнала четвертый элемент И 24 разрешает счет числа My, которое подсчитывается третьим счетчиком 35, предварительно установленным в нуль в начале каж,цого цикла измерения с помощью пятого одновибратора 25. Значение записанного числа М определяется по формуле

М V Т f

(3)

У - 01 где Т - период пульсации сигнала,сj эталонная частота (например, 100 Гц)5 поданная с третьего выхода генератора 10 на первьй вход четвертого элемента И 24, Гц, В течение второго периода пульсаций сигнала пятый элемент И 26 разрешает четвертому счетчику 33 : Счет числа М,, определяемого по фор

MX

X -oz

(4)

где

fo.длительность прямоугольного импульса, поступившего с выхода третьего элемента И 23 на второй в ход пятого элемента И 26, cj эталонная частота (например, 100 кГц), поданная на первый вход пятого элемента И 26 с четвертого выхода генератора 10, кГц.

С помощью блока 34 сравнения кодо число MX, записываемое в четвертый счетчик 33,- сравнивается с числом My, набранным в третьем счетчике 35. При равенстве чисел М , и My блок 34 сравнения кодов формирует на своем выходе импульс, который сбрасывает в нуль четвертый счетчик 33 и подается на третий вход первого коммутатора 32. Число импульсов М, поступивших на третий вход первого коммутатора 32 с выхода блока 34 сравнения кодов, определяется по формуле .

а - Й7

(5)

Для измерения частоты пульсаций в импульсах в минуту с помощью синхро- генератора 21 в течение второго периода измеряемого цикла формируется

строб-импульс длительностью 2.

ной 60 мс, который с его выхода через второй ко -1мутатор 22 и третий

38, характеризует усредненные по п измеренным значениям параметры сигнала пульсаций, т.е.: длительность фаз Л, В, С, D, (А+В), (C+D), период Т, относительную длительность фаз Q, 0, 0, П, , , часто- ту N и амплитуду.

Формула изоб р-е тения

в

Устройство для измерения параметров пульсаций доильного аппарата, содержащее источник сигнала, соеди- . ненный с входами преобразователя амплитуды и двух компараторов, причем выход первого компаратора подключен к первому входу первого элемента задержки, второй вход которого соединен с первььм выходом генератора, с . первыми вxoдa И первого элемента И к второго элемента задержки, второй вход которого подключен к выходу второго компаратора, второй вход пос15

20

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам- автоматизации контроля и-наладки доильных аппаратов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повьш1ение точности измерения устройства. Сигнал, пропор- циональньй пульсациям вакуумметричес- кого давления, от источника сигнала 2 поступает на компараторы 6 и 7, которые сравнивают его с напряжениями нижнего li верхнего опорного уровней. Полученные сигналы поступают на триггер 11, формирующий импульс, длительность которого соответствует времени нарастания давления, а триггер 13 . формирует импульс длительностью равный фазе спада давления. Одновременно триггеры 18 и 15 формируют импульсы длительностью равные фазе устано- виви егося вакууьгметрического и атмосферного давлений соответственно. Посредством коммутатора 22, работой которого управляет синхрогенератор 2,1, через элемент И 23 полученные импульсы поступают на элемент И 27, где заполняются импульсами эталонной частоты. Далее сигналы через коммутатор 32 поступают на вход делителя частоты 36. В результате на выходе последнего всегда имеется среднее по п измеренным значениям число импульсов, преобразуемое счетчиком 37 и отображаемое на табло 38. 2 ил. S (Л Од ( СО СО О5 N;

элемент И 23 подается на второй вход 25 леднего соединен с выходом первого

пятого элемента И 26 и далее аналогично описанному определяется число

И

N

Дальнейший процесс обработки и

усреднения результата измерения при измерении относительной длительности фаз и частоты пульсагщй такой же как и при измерении длительности фаз пульсаций.

При измерении амплитуды пульсаций с выхода преобразователя 4 напряжение - частота импульсы с частотой, пропорциональной амплитуде сигнала пульсаций, поступают на второй вход второго элемента И 31. На первые входы третьего коммутатора 28 и второго элемента И 31 подаются прямоугольные импульсы эталонной длительности с второго выхода генератора 10, которые с выхода третьего коммутатора 28 через первый делитель 29 частоты подаются на вход блока 30 управления. Второй элемент И 31 преобразует частоту входных импульсов, поступающих в него за эталонный промежуток времени в чисдо импульсов, которые с его выхода через первый коммутатор 32 подаются на второй вход второго делителя 36 частоты. Процедура усреднения результата измерения амплитуды пульсаций такая же как при

измерении длительности фаз пульсации.

Накапливаемая во втором счетчике 36 информация, отображаемая на табло

0

5

0

5

0

5

элемента сравнения, а выход второго элемента задержки подключен к единичному входу первого триггера и входу второго одновибратора, а также содержащее пятый триггер и первый одновибратор, причем выход первого элемента задержки подключен к входу первого одновибратора и к единичному входу пятого триггера, нулевой вход последнего соединен с выходом второго одновибратора, а выход первого одновибратора - с нулевым входом первого триггера, третий и четвертый одновибраторы, второй, третий и четвертый триггеры, первый счетчик и второй коммутатор, при этом выход первого триггера подключен к единичному входу второго и третьего триггеров, первому входу второго коммутатора и входу четвертого одновибратора, а выход пятого триггера связан с единичным входом четвертого триггера, седьмым входом второго коммутатора, нулевым входом третьего триггера и входом третьего одновибратора, а выход последнего подключен к нулевому входу второго триггера, выход которого соединен с вторым входом второго коммутатора, выход четвертого одно- вибратора соединен с нулевым входом четвертого триггера, выход которого подключен к шестому входу второго коммутатора, а первый выход третьего триггера соединен с третьим входом

коммутатора и входом первого счетчика, первый выход которого связан с четвертьм входом второго коммутато- ра, а второй выход третьего триггера подключен,к пятому входу второго коммутатора, .задатчик нижнего опорного уровня, выход которого связан с вторыми входами элемента.сравнения и первого компаратора, преобразователь напряжение - частота, к входу которого подключен выход преобразователя амплитуды и первый вход первого элемента сравнения, причем выход преобразователя напряжения частота связан с вторым входом второго элемента И, первый вход которого подключен к второму выходу генератора, а выход - к первому входу первого коммутатора, причем второй вход последнего связан с выходом первого элемента И, а также содержит второй счетчик, выход которого подключен к табло, а первый вход связан с выходом блока управления, отличающееся тем, что,, с целью расширения функциональньк возможностей и повышения точности измерения устройства, оно-снабжено двумя делителями частоты, синхрогенератором, третьим коммутатором, трс тьим, четвертьм и пятым элементами И, пятым одновибра- тором, третьим и четвертым счетчиками и блоком сравнения кодов, причем первый вькод первого счетчика подключен к первым входам третьего элемента И и синхрогенератора, с вторым входом которого связан третий выход генератора, четвертый выход которого

подключен к nepBObfy входу пятого элемента И, а выход синхрогенератора связан с восьмым входом второго коммутатора, причем третий выход генератора подсоединен к первому входу четвертого элемента И, а второй выход первого счетчика подключен к второму входу четвертого элемента И и входу пятого одновибратора, а выход второго коммутатора подключен к второму входу третьего элемента И, причем выход последнего связан с вторыми входами пятого и первого элементов И и третьего коммутатора, а к первому входу последнего подключен второй .выход генератора, кроме того, выход третьего коммутатора связан посредством первого делителя частоты с входом блока управления, а выход, первого коммутатора соединен с вторым входом второго делителя частоты, выход которого связан с вторым входом второго счетчика, а выход блока управления соединен с первым входом второго делителя частоты, при этом выход пятого элемента И связан с вторым входом четвертого счетчик а, а выходы пятого одтювибратора и четвертого элемента И подключены соответственно к первому и второму входам третьего счетчика, причем выход последнего подключен к второму входу блока сравнения кодов, к первому входу которого подключен выход четвертого счетчика, а выход блока сравнения кодов связан с первым входом четвертого счетчика и третьим входом первого коммутатора.