Частотный кондуктометр Советский патент 1988 года по МПК G01N27/02 

00

со

СО

114

Изобретение относится к средствам ковдуктометрических измерений и может быть использовано в целом ряде отрас- |лей народного хозяйства для определения состава и характеристик электролитов.

Цель изобретения - повьпиение точности измерений.

На фиг, 1 изображена функциональная блок-схема предлагаемого кондуктометра; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу кондуктометра.

Частотный кондуктометр содержит управляемые делители 1-3 частоты, счетчик 4, микропроцессор 5, управляемый умножит .ель 6 частоты, образцовую 7 и рабочую 8 кондукторметри- ческие ячейки и вентиль 9. Структурно элементы объединены в два функциональных преобразователя (рабочий и обр азцовый) измерительной информа

Хд - значение электропроводности образцового электролита, Код поступает по соответствующим шинам на информационные входы счетчика 4, а затем заносится в управляемые умножи тели 6 и делитель 3 частоты рабочего

ции - удельной электрической проводимости в код. Первые и вторые инфор-25функционального преобразователя. Ко- мационные. входы-выходы микройроцес-эффициент циклов m поступает в дели- сора объединены с соответствующимители 1 и 2, на выходе формируются выходами-входами первого 1 и второгокоды М 7 N , которые хранятся 2 управляемых делителей частоты, ав регистрах микропроцессора 5. На управляющий выход соединен через вен- зоуправляющем выходе последнего форми35

тиль 9 и образцовую кондуктометричес- кую ячейку 7 со счетным входом первого управляемого делителя частоты.

Третьи информационные выходы микропроцессора 5 последовательно соединены со счетчиком 4, информационные выходы которого объединены с третьи- 1МИ информационными входами микропро- ессора 5, информационными входами третьего управляемого делителя 3 час- -оты и управляемого умножителя 6 Частоты, выход которого соединен че- грез рабочую кондуктометрическую ячейку 8 и третий управляемый делитель 3 частоты со счетным входом второго уп- равляемого делителя 4 частоты. Уста- 1НОВОЧНЫЙ вход управляемого умножителя 6 частоты объединен с установочным входом третьего управляемого делителя 3 частоты и управляющим выходом

40

руется последовательность нулевых и единичных потенциалов, организующих последовательность тактовых импуль - сов (фиг. 2а) с частотой, определяемой свойствами образцового электроли та ячейки 7 и переходными процессами делителей 1 и 2 и микропроцессора 5 образцового функционального преобразователя. Выходные шины делителей 1 и 2 коммутируются в микропроцессоре 5 на выполнение логической операции сравнения кодов М и М.. При равенст ве кодов М и на выходе микропроцессора 5 формируется единичный потенциал, в момент неравенства М 2 нулевой потенциал.

Делители 1 и 2 выполнены на сдвиговых регистрах и оперируют единичными позиционными кодами. В исходном состоянии в старший разряд заносится

онными выходами которого служат четвертые выходы микропроцессора 5.

Кондуктометр работает следующим образом.

В исходном состоянии вентиль 9 по управляющему входу закрыт. В ячейки 7 и 8 функциональных преобразователей заливается соответственно образцовый (с известными характеристиками) и исследуемый растворы электролитов. В микропроцессор 5 заводятся константы для данного измерения: m - коэффициент циклов, N N.- сходный код, uN- - разность-кодов, причем 4Njj О, число N т:. Fg - частота образцового канала, К , К, - коэффициенты пропорциональности.

20

Хд - значение электропроводности образцового электролита, Код поступает по соответствующим шинам на информационные входы счетчика 4, а затем заносится в управляемые умножители 6 и делитель 3 частоты рабочего

25функционального преобразователя. Ко- эффициент циклов m поступает в дели- тели 1 и 2, на выходе формируются коды М 7 N , которые хранятся в регистрах микропроцессора 5. На зоуправляющем выходе последнего форми5

0

руется последовательность нулевых и единичных потенциалов, организующих последовательность тактовых импуль - сов (фиг. 2а) с частотой, определяемой свойствами образцового электролита ячейки 7 и переходными процессами делителей 1 и 2 и микропроцессора 5 образцового функционального преобразователя. Выходные шины делителей 1 и 2 коммутируются в микропроцессоре 5 на выполнение логической операции сравнения кодов М и М.. При равенстве кодов М и на выходе микропроцессора 5 формируется единичный потенциал, в момент неравенства М 2 нулевой потенциал.

Делители 1 и 2 выполнены на сдвиговых регистрах и оперируют единичными позиционными кодами. В исходном состоянии в старший разряд заносится

Изобретение относится к средствам автоматизированных кондуктометри- ческих измерений и может быть использовано в целом ряде отраслей народного хозяйства для определения состава и характеристик электролитов . Целью изобретения является повьшгение точности измерений. Это реализуется микропроцессорной системой, управляющей тремя делителями частоты и одним умножителем для компенсации частотного разбаланса рабочей и образцовой частот автогенераторных преобразователей. В кондуктометре использованы также счетчик, и управляемый вентиль. 2 ил. tt S

микропроцессора 5. Счетный вход счет-50 единица, которая при поступлении на

Чика 4 соединен с выходом рабочей |кондуктометрической ячейки 8, а его |установочный вход - с информационным входом вентиля 9. Выход последнего подключен к счетному входу управляе- Емого умножителя 6 частоты, а вход правления является управляемым входом частотного кондуктометра, информаци55

вход делителей 1 и 2 тактовых импуль сов структурно сдвигается в сторону младших разрядов. При обнулении дели телей 1 и 2 регистры переходят в устойчивое состояние О, и делители останавливаются до поступления в них из микропроцессора 5 коэффициента га. Запись кода N, в блоки 3, 4 и 6 рабо

вход делителей 1 и 2 тактовых импульсов структурно сдвигается в сторону младших разрядов. При обнулении делителей 1 и 2 регистры переходят в устойчивое состояние О, и делители останавливаются до поступления в них из микропроцессора 5 коэффициента га. Запись кода N, в блоки 3, 4 и 6 рабо3140

чего функционального преобразователя осуществляется тактовым импульсом с выхода образцового функционального преобразователя.

Кондуктометр функционирует циклично. В момент пуска вентиль 9 открьша- ется по управляющему входу. В i-ом цикле (где i , m) запускается управляемый умножитель 6 частоты.

ге- вх нерируя на выходе частоту F FgN,.

кДУг- (фиг. 26), где , N

макс

которая подается на вход рабочей ячейки 8 . На выходе последней формирует

но смещенная по фазе

ся частота F.I

на время задержки Т (фиг. 2в) . С выхода рабочей ячейки 8 импульсы поступают в счетчик 4, частотой F микропроцессоре 5 рассчитывается изменение кода на (1+1)-ом шаге , , которое находится (фиг.2а) из условий

IN. .,,; - aN .

где за время v формируется код N,- . В

Ni

Из решения системы находят алгоритм расчета

Л N,4,

N,4.

ЪК6ЫХ

N,.., - Ni +4N,

После

этого в микропроцессоре ь

и у

производится расчет кода N. .

Из временной диаграммы (фиг.2в)

видно, что

. -з

-, а при уста- 35

новившемся резонансно F.

j {1,2,3,...},

что код эР.

1+ при резонансе

т.е.

о -э

с 1+1

NI

На этом заканчивается i-й цикл и начинается (1+1)-й.

В начальный момент (i+1)-ro цикла в ячейках микропроцессора 5 хранится код , 4 N. 0. .

Все этапы измерения аналогичны i-му циклу: умножителем 6 формируетс частота F,. F К фиг. 26), из„бЫХ

меряется код N. в счетчике 4,в миксопроцессоре 5 по формуле (1) вычисляется

А

в микропроцессоре 5 определяется код

N - i-ii 1

Вых.

NIV.N.,,

.

AN.

Л

лН

)f

и т.д.

На т-ом цикле генерация импульсов в кондуктометре прекращается, так

1 и 2 обнуляются, а по

5 рассчитывает комплекс физико-химических характеристик исследуемого раствора электролита по формулам:

как делители

ft V

М„„ N- микропроцессор

оп

ае N.ae

э

где efr

э Nrопределяемое значение элект- ропроводнос и;

электропроводность образцового раствора; расчетный код га-го цикла;

С Кге,

где С - концентрация исследуемого

электролита;

К - коэффициент пропорциональности;

JU а/«.

я

30

40

- 35

где fU - вязкость исследуемого электролита;

а - коэффициент пропорциональности.

1

Кондуктометр обеспечивает погрешность измерения, не превышающую 4%.

Формула изобретения

Частотный кондуктометр, содержащий рабочую и образцовую кондуктомет- рические ячейки, рабочий и образцовый функциональные преобразователи удельной электрической проводимости в код,

45 счетчик, микропроцессор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен тремя управляемыми делителями частоты, управляемым умножителем частоты и

50 вентилем, причем первые и вторые информационные входы-выходы микропроцессора объединены с соответствующими выходами-входами первого и второго управляемых делителей частоты, а уп55 равляющий выход соединен через вентиль и образцовую кондуктометрическую ячейку со счетным входом первого управляемого делителя частоты, третьи информационные выходы микропроцессора i

514

последовательно соединены со счетчи- |ком, информационные выходы которого объединены с третьими информационными |Входами микропроцессора, информационными входами третьего управляемого делителя частоты и управляемого умножителя частоты, выход которого соединен через рабочую кондуктометричес

кую ячейку и третий управляемый дели- Q теля частоты, а вход управления

тёль частоты со счетным входом второго управляемого делителя частоты,установочный вход управляемого умножителя частоты объединен с установочным вхоется управляющим входом частотн кондуктометра, информационными дами которого служат четвертые микропроцессора.

теля частоты, а вход управления

дом третьего управляемого делителя частоты и управляющим выходом микропроцессора, причем счетный вход счетчика соединен с выходом рабочей кон- дуктометрической ячейки, а установочный вход .- с информационным входом вентиля, выход которого подключен к счетному входу управляемого умножиявляется управляющим входом частотного кондуктометра, информационными выходами которого служат четвертые выходы микропроцессора.

.1

Редактор И. Горная

«а

Составитель Н. Станчук. Техред М.Дидык

Корректор Л. Пипипенко