Устройство для контроля концентрации пропиточных растворов Советский патент 1990 года по МПК D06B23/24 

Изобретение относится к автоматическим устройствам для контроля концентрации пропиточных растворов и может быть использовано в отделочном производстве текстильной промышленности.

Целью изобретения является повышение точности контроля путем снижения температурной погрешности.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - циклограммы ег работы.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 питания (свип-генератор), бес- контактный кондуктометрический датчик 2 с возбуждающим и измерительными контурами, усилитель 3, блок А обработки информации, блок 5 вычисления концентраций и блок 6 индикации, блок 7 про граммного управления, блок 8 задания, а также входящие в состав блока А обработки информации схемы 9 и 10 выборки-хранения, стробируемый компаратор 11 и аналого-цифровой преобразователь 12. Источник 1 питания, датчик 2 и усилитель 3 соединены последовательно Первый вход схемы 9 выборки-хранения связан с выходом усилителя 3, а выход подключен к первым входам схемы 10 выборки-хранения и стробируемого компаратора 11. Первый вход аналого- цифрового преобразователя 12 соединен с вторым входом стробируемого компаратора 11 и выходом схемы 10 выборки- хранения, второй вход связан с выходом стробируемого компаратора 11, первый выход подключен к первому входу блока 5 вычисления концентрации, а второй выход подсоединен к первому входу блока 7 программного управления и второму входу блока 5 вычисления концентрации. Первый выход блока программного управления подключен к управляющему входу источника 1 питания, второй и третий выходы связаны с вторыми (управляющими) входами соответственно схемы 9 и 10 выборки- хранения, четвертый выход подсоединен к третьему (управляющему) входу стробируемого компаратора 11, а пятый и шестой выходы подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока 5 вычисления концентрации, выход которого соединен с блоком 6 индикации. Выход блока 8 задания подсо- единен к второму входу блока 7 программного управления и пятому входу блока 5 вычисления концентрации.

0

5

0

Устройство работает следующим образом.

Предварительно кондуктометрический датчик 2 поочередно погружается в растворы с номинальной концентрацией с максимально и минимально возможной рабочей температурой. При воздействии в каждом случае на возбуждающий контур кондуктометрического датчика 2 напряжением с изменяющейся частотой определяют в момент наступления резонанса максимальные значения амплитуды напряжения Ut и U2 в измерительном контуре датчика 2 и значение частот Ј,и f.j, соответствующие наступлению резонанса.

Далее в блок 8 задания предварительно вводят значения информационных параметров: коэффициентов К0, Кг, Ка, а также граничные значения ft и f2 частоты, определенные ранее, и значения напряжения U, и Uj в измерительном контуре кондуктометрического датчика 2 в момент резонанса.

В начале каждого цикла измерений информация о параметрах (граничных . значениях частоты f, и f) вводится в блок 7 программного управления,при этом в последнем устанавливается нижнее граничное значение частоты f, ft и соответствующее ей максимальное значение периода Т 1/f7 управляющих импульсов (фиг. 2), поступающих на управляющий вход источника 1 питания (свип-генератора), который формирует последовательность из п импульсов (где п 2 , г - предварительно заданное натуральное число) напряжения, поступающего в возбуждающий контур датчика 2.

В жидкостном витке, охватывающем датчик 2, возбуждается ток, сила которого пропорциональна электропроводности раствора, индуцирующий ЭДС в измерительном контуре датчика 2, которая усиливается усилителем 3 с постоянным коэффициентом усиления до напряжения U jj достаточного для нормальной работы блока 4 обработки информации. Индекс ij означает j-й импульс серии (j 1,2,...,п) при частоте следования f j.

Но прохождении через датчик 2 и последующие элементы схемы всех импульсов первой серии с периодом Т TwaKC 1/f в блоке 7 программного управления автоматически устанавливается следующее очередное значение периода Т(. м TJ - AT, где Д Г - шаг изменения периода, /JT выбирают из условия ДТ (TwaHC- TMMH )/m, где TMVIM - минимальное значение периода, соответствующего верхней граничной частоте f, 1 , число уровней m изменения периода Т( выбирается из условия требуемой точности определения резонансной частоты fp, при этом

узкого диапазона частот f, ...f эта разница практически не существенна, если п 32.

По заднему фронту последнего п-го импульса i-й серии на третьем и четвертом выходах блока 7 программного управления формируется пара строби- рующих импульсов WR, подаваемых на управляющие (стробирующие) входы стробируемого компаратора 11 и схемы 10 выборки-хранения. Первый стробиру ющий импульс WR, подаваемый на управляющий вход стробируемого компаратора

10

i 1, 2,...,m.

После осуществления операции модификации периода через датчик 2 проходит следующая серия из п импульсов теперь уже частоты f-t1 1/Tjt, и так 15 11, разрешает сравнение напряжений на далее, до момента, когда период ста- выходах схем 9 и 10 выборки-хранения нет равным Т, TMJH(граничное значение) , посте чего весь цикл повторяется: устанавливается начальное значе20

ние периода Т( Тмакс 1/f7 и т.д.

Таким образом, результатом операции циклического изменения частоты напряжения, приложенного к возбуждающему контуру датчика 2, является из(соответственно, текущее среднее U( и U;,, среднее по предыдущей серии импульсов с частотой f ,, 1/Tj, ). Вто рой импульс WR, подаваемый с фиксированной задержкой относительно первого на вход управления второй схемы 10 выборки-хранения, разрешает выборку сглаженного значения напряжения U;

7727б

узкого диапазона частот f, ...f эта разница практически не существенна, если п 32.

По заднему фронту последнего п-го импульса i-й серии на третьем и четвертом выходах блока 7 программного управления формируется пара строби- рующих импульсов WR, подаваемых на управляющие (стробирующие) входы стробируемого компаратора 11 и схемы 10 выборки-хранения. Первый стробиру ющий импульс WR, подаваемый на управляющий вход стробируемого компаратора

10

15 11, разрешает сравнение напряжений на выходах схем 9 и 10 выборки-хранения 11, разрешает сравнение напряжений на выходах схем 9 и 10 выборки-хранения

(соответственно, текущее среднее U( и U;,, среднее по предыдущей серии импульсов с частотой f ,, 1/Tj, ). Второй импульс WR, подаваемый с фиксированной задержкой относительно первого на вход управления второй схемы 10 выборки-хранения, разрешает выборку сглаженного значения напряжения U;

Изобретение относится к автоматическим устройствам для контроля концентрации пропиточных растворов и может быть использовано в отделочном производстве текстильной промышленности. Целью изобретения является повышение точности контроля путем снижения температурной погрешности. В блок 8 задания предварительно вводят значения коэффициентов K₀, K₁, K₂, граничные значения частот F₁ и F₂, а также значения U₁ и U₂ напряжения в измерительном контуре кондуктометрического датчика 2 в момент резонанса. По сигналу с первого выхода блока 7 программного управления источник питания 1 /свип-генератор/ формирует последовательность серий импульсов в диапазоне частот от F₁ до F₂. ЭДС, ИНДУЦИРУЕМАЯ В ИЗМЕРИТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ ДАТЧИКА 2, УСИЛИВАЕТСЯ УСИЛИТЕЛЕМ 3 И ПОДАЕТСЯ НА СХЕМЫ 9 И 10 ВЫБОРКИ - ХРАНЕНИЯ, СОДЕРЖИМОЕ КОТОРЫХ СРАВНИВАЕТСЯ СТРОБИРУЕМЫМ КОМПАРАТОРОМ 11 И ПРЕОБРАЗУЕТСЯ В КОД АНАЛОГО-ЦИФРОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ 12. В БЛОКЕ 5 ВЫЧИСЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ВЫЧИСЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ И ПАРАМЕТРАМ, ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ВВЕДЕННЫМ В БЛОК 8 ЗАДАНИЯ. УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ БЛОКА 4 ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ, БЛОКОМ 5 ВЫЧ

менение частоты в пределах интервала 25 с выхода схемы 9 выборки-хранения, об- граничных частот от f /3 1/Тмаксдо

f 1. 1 /Тми .

Описанный ал оритм циклического изменения частоты реализуется путем равномерного изменения периода, т.е. 30 Т;., Т. - ДТ.

Напряжение U,-: с выхода усилителя 3 поступает на вход блока 4 обработки

новляя ее содержимое с на U,-, при этом Tw ТИ1.

Если результат сравнения напряжений на стробируемом компараторе 11 отрицательный (т.е. U; - Uj, 0), на его выходе появляется сигнал (импульс} Старт, передаваемый на второй (запускающий) вход аналого-цифрового преобразователя 12, воспринимаемый

Если результат сравнения напряжений на стробируемом компараторе 11 отрицательный (т.е. U; - Uj, 0), на его выходе появляется сигнал (импульс} Старт, передаваемый на второй (запускающий) вход аналого-цифрового преобразователя 12, воспринимаемый

информации, а именно на первый (информационный) вход схемы 9 выборки-хране-35 послеД им как сигнал начала аналого- на вход управления которой с фик- цифрового преобразователя напряжений

сированной задержкой по отношению к .;-i считываемого с выхода схемы 10 переднему фронту импульса (фиг. 2) с выборки-хранения через первый (ин- второго выхода блока 7 программного формационный) вход аналого-цифрового управления подаются командные импуль- 40 преобразователя 12. По окончании пре- сы WR с периодом, равным текущему пе- образования и,., з код Nr на риоду Т 1/f.втором выходе аналого-цифрового преобПод действием стробирующих импуль- разователя 12 появляется сигнал готов- сой WR схема 9 выборки-хранения осу- ности WR, поступающий на объединенные ществляет выборку (фиксацию мгновенно 45 пеРвые вход блока 7 программного уп- го значения) напряжения U, и ее хране- равления и второй вход блока 5 вычис- ние (запоминание) до момента прихода ления концентрации, инициируя вычисления в последнем.

Сигнал, поступающий на первый вход блока 7 программного управления, одновременно инициирует генерацию тактовых импульсов из блока 7 программного управления, поступающих с его пятого выхода на третий (тактовый) вход блока 5 вычисления концентрации, вследствие чего последний через второй вход осуществляет считывание кода Np с первого выхода аналого-цифрового преобразователя 12, через чет

следующего стробирующего импульса.

Постоянная времени интегрирования Ту схемы 9 выборки-хранения выбира- 50 ется из условия Т м , , jn Тмин, что позволяет осуществить сглаживание амплитуды U выборочного напряжения (аналоговое интегрирование) за п импульсов для Т, Ттини п. п для 55 TJ 7 Тмин . Следовательно, при изменении периода Т за время интегрирования Тм, интегрируется неодинаковое число импульсов, однако для относительно

с выхода схемы 9 выборки-хранения, об-

новляя ее содержимое с на U,-, при этом Tw ТИ1.

Если результат сравнения напряжений на стробируемом компараторе 11 отрицательный (т.е. U; - Uj, 0), на его выходе появляется сигнал (импульс} Старт, передаваемый на второй (запускающий) вход аналого-цифрового преобразователя 12, воспринимаемый

послеД им как сигнал начала аналого- цифрового преобразователя напряжений

вертый вход (информационный) - считывание кода N(f), соответствующего резонансной частоте f, fp (с периодом ТА Tj) из блока 7 программного управления, а через пятый вход - считывание из блока 8 задания коэффициентов Кв, К,, К,, U,, f,, U4, f-z Затем производится преобразование соответствующих амплитуде Up и частоте f;p в момент резонанса двоичных кодов N., и N (fp) и вычисляется текущее значение концентрации С электролита в контролируемом растворе в соответствии с формулой

С-К0 +К, Up/(U2 - fp(f,-f,),

где Кв,К(1,К г- постоянные коэффициенты;(f ,-fj) - корректирующий сигнал о температуре раствора;

U р- ал Np;

f p a-i N(f p);

константы преобразования.

По окончании вычислительного процесса в блоке 5 вычисления концентрации ИНфорМаЦИЯ ВЫВОДИТСЯ В бЛОК 6

индикации, где она индицируется до момента окончания следующего цикла измерений.

Формула изобретения

Устройство для контроля концентрации пропиточных растворов , содержащее последовательно включенные источник питания, бесконтактный кондукто- метрический датчик и усилитель, а также блок обработки информации,вклю5

0

5

g

5

0

чающий компаратор, и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля путем снижения температурной погрешности, оно снабжено блоком программного управления, блоком задания и блоком вычисления концентрации, блок обработки информации дополнительно содержит схемы выборки-хранения и аналого-цифровой преобразователь, причем первый вход первой схемы выборки-/ хранения связан с выходом усилителя, а выход подключен к первым входам второй схемы выборки-хранения и компаратора, первый вход аналого-цифрового преобразователя и второй вход компаратора объединены и подключены к выходу второй схемы выборки-хранения, второй вход аналого-цифрового преобразователя связан с выходом компаратора, первый выход подключен к первому входу блока вычисления концентрации, а второй выход подсоединен к первому входу блока программного управления и второму входу блока вычисления концентрации, при этом первый выход блока программного управления подключен к управляющему входу источника питания, второй и третий выходы подсоединены к вторым входам соответственно первой и второй схем выборки-хранения, четвертый выход связан со стробирующим входом компаратора, пятый и шестой выходы подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока вычисления концентрации, причем выход блока задания подсоединен к второму входу блока программного управления и пятому входу блока вычисления концентрации, выход которого связан с входом блока индикации.

Фиг. 2