Устройство для автоматического контроля процесса перемешивания бетонной смеси Советский патент 1992 года по МПК B28C7/02 G01N33/38 

Изобретение относится к области автоматизированного контроля процесса приготовления бетонной смеси и может быть использовано на заводах стройиндустрии.

Известно устройство для контроля процесса перемешивания бетонной смеси, включающее измеритель мощности, потребляемой электродвигателем смесителя. Недостатком устройства является низкая достоверность контроля для жестких бетонных смесей.

Известно устройство для контроля процесса перемешивания бетонной смеси в процессе приготовления, содержащее датчик электропроводности. Недостатком устройства является недостоверность измерений в диапазоне подвижных бетонных смесей.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля консистенции бетонной смеси, содержащее датчик

вибраций, датчик периода оборотов лопастей бетоносмесителя, реле времени, усилитель, фильтр верхних частот, амплитудный детектор, интегратор, устройство выборки и хранения, делитель сигналов, запоминающее устройство, блок сравнения, блок хранения эталонов, устройство выделения минимального значения и индикатор результатов контроля. Его недостатком является низкая достоверность контроля, так как достижение бетонной смесью однородности (момент завершения процесса приготовления бетонной смеси, после чего производится измерение консистенции), определяется по длительности процесса, т.е. по заранее заданному временному интервалу. Ошибочный выбор времени перемешивания приводит к недостоверным измерениям.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля.

ю о

СлЭ

Для достижения поставленной цели в устройство для контроля процесса перемешивания бетонной смеси, содержащее датчик вибрации, установленный на корпусе бетоносмесителя, датчик периода оборотов лопастей бетоносмесителя, последовательно соединенные усилитель, фильтр верхних частот, амплитудный детектор, выход которого соединен с первыми входами блока деления и интегратора, выход которого подключен к первому входу блока выборки и хранения, выход которого соединен с вторым входом блока деления, блок памяти, выход которого подключен к первому входу блока вычисления отклонения отношений амплитуд вибрации, блок выделения минимального значения, выход которого соединен с индикатором, снабжено блоком сравнения с подключенным к его первому входу задатчиком предельно допустимого отклонения отношений амплитуд вибрации и тремя коммутаторами, причем датчик вибрации подключен к входу усилителя, датчик периода оборотов лопастей бетоносмесителя подключен к первому входу блока памяти, вторым входам интегратора и блока выборки и хранения и к третьему входу блока деления, выход амплитудного детектора подключен к первому входу первого коммутатора, к второму входу которого подключен выход блока деления, выход блока сравнения подключен к третьему входу первого коммутатора и к первым входам второго и третьего коммутаторов, выход первого коммутатора подключен к второму входу блока памяти и к второму входу третьего коммутатора, к третьему входу которого подключен блок задания отношений амплитуд вибрации, выход третьего коммутатора подключен к второму входу блока вычисления отклонений амплитуд вибрации, выход которого подключен ко второму входу второго коммутатора, первый выход которого подключен к второму входу блока сравнения, второй - к входу блока выделения минимального значения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для автоматического контроля процесса перемешивания бетонной смеси.

Устройство содержит датчик вибрации 1, установленный на корпусе бетоносмесителя и предназначенный для преобразования колебаний корпуса в электрический сигнал; датчик периода оборотов лопастей 2 (например, индукционный дифференциальный датчик, установленный на днище бетоносмесителя так, чтобы одна из лопастей бетоносмесителя при прохождении над датчиком наводила в нем сигнал начала и конца периода), усилитель 3, фильтр 4 верхних частот, амплитудный детектор 5, интегратор 6, блок 7 выборки и хранения, блок 8

деления, первый коммутатор 9, блок 10 памяти, блок вычисления отклонения отношений амплитуд вибрации, второй коммутатор 12, элемент 13 сравнения с задатчиком 14 предельно допустимого отклонения отношений амплитуд вибрации, третий коммутатор 15, блок 16 задания отношений амплитуд вибрации, блок 17 выделения минимального значения с индикатором 18,

Устройство работает следующим образом.

На корпус бетоносмесителя устанавливается датчик вибрации 1, выход которого

соединен со входом усилителя 3, Датчик периода оборотов лопастей 2 бетоносмесителя подключен к управляющим входам интегратора б, блока 7 выборки и хранения, блока 8 деления и блока 10 памяти. Сигнал

с выхода усилителя 3 поступает на вход фильтра 4 верхних частот, а затем, после фильтрации, - на вход амплитудного детектора 5. Интегратор 6 усредняет сигнал амплитуды вибраций на временном интервале

между двумя последовательными сигналами с выхода датчика периода оборотов 2 и среднее значение fcp. (за предыдущий период) запоминается блоком 7 выборки и хранения, а с его выхода поступает на второй

вход блока 8 деления, на котором вычисляется отношение f(t)/fcp. в течение периода оборота лопастей между двумя сигналами датчика периода оборотов 2. Вычисленное отношение f(t)/fcp. поступает на второй вход

первого коммутатора 9. В исходном состоянии в отсутствие управляющего сигнала с выхода элемента 13 сравнений первый коммутатор 9 пропускает на вход блока 10 памяти сигнал f(t) с выхода амплитудного

детектора 5, где сигнал запоминается в течение временного интервала между двумя последовательными сигналами с выхода датчика 2 периода оборотов. При этом значение сигнала fk(t) за предыдущий период с выхода блока 10 памяти поступает на первый вход блока 11. на второй вход которого через третий коммутатор 15 поступает текущее значение сигнала с выхода амплитудного детектора 5. На выходе блока 11 формируется сигнал ошибки:

t+T Д / lfk(t)-fk-i(t) I dt (1)

где fk(t) - текущее значение сигнала амплитуды вибраций на k-м периоде оборота лопастей;

fk-i(t) - значение сигнала амплитуды вибраций на предыдущем k-1 периоде;

Т - период оборота лопастей.

Электрический сигнал, равный сигналу ошибки А с выхода блока 11 через коммутатор 12 поступает на первый вход элемента 13 сравнения, где сравнивается с пороговым значением, поступающим с задатчика порога 14 на второй вход элемента 13 сравнения. До тех пор, пока бетонная смесь не стала однородной, т.е. процесс перемешивания не завершился, значение амплитуды вибраций f(t) от периода к периоду изменяется и значение А превышает значение порога, которое выбирается эмпирическим путем. Как только бетонная смесь стала однородной, функция f(t) от периода к периоду практически не изменяется и значение сигнала ошибки Астановится меньше, чем уровень заданного порога.

Как только значение Астало меньше порогового значения, на выходе элемента 13 сравнения формируется сигнал с высоким уровнем, который поступает на управляющие входы коммутаторов 9, 12 и 15. По этому сигналу коммутатор 9 подключает сигнал с выхода блока 8 деления на вход блока 10 памяти, коммутатор 15 подключает сигнал с блока 16 задания ко второму входу блока 11. к первому входу которого подключен выход блока 10 памяти. В блоке 11 выполняется сравнение сигнала f0(t) f(t)/fcp. с эталонными функциями fi(t) по формуле:

4-}

I fo(t)-foi(t)ldt, i 1....N (2)

где N - количество эталонов;

Mt)

по

flcp

где fj(t) - зависимость амплитуды вибраций от времени для i-й эталонной бетонной смеси, т.е. бетонной смеси, в установившемся режиме перемешивания, когда смесь однородна, для которой на этапе градуировки определяется консистенция по ГОСТ 10181.1-81;

ficp. - среднее значение амплитуды вибраций для 1-й эталонной функции на периоде оборота лопастей бетоносмесителя в установившемся режиме перемешивания, когда бетонная смесь однородна.

Сигнал сравнения с выхода блока 11 через второй коммутатор поступает на вход

блока 17 выделения минимального значения, где определяется минимальное значение

5Amln mln Ai. 1, . N, (3)

соответствующий этому значению номер эталона М, и консистенция контролируемой бетонной смеси принимается равной конси0 стенции М-й эталонной бетонной смеси с последующим отображением результата на индикаторе 18.

Из описания работы предполагаемого изобретения видно, что достижение одно5 родности бетонной смеси (ее готовности к выгрузке) определяется по сравнению сигнала ошибки А, который характеризуется изменение амплитуды вибрации f(t) от периода к периоду, с порогом. Это обеспечивает

0 измерение консистенции однородной (т.е. уже готовой) бетонной смеси, что повышает достоверность измерений по сравнению с прототипом, где готовность бетонной смеси определяется по заранее заданному време5 ни.

Формула изобретения Устройство для автоматического контроля процесса перемешивания бетонной смеси, содержащее датчик вибрации, уста0 новленный на корпусе бетоносмесителя, датчик периода оборотов лопастей бетоносмесителя, последовательно соединенные усилитель, фильтр верхних частот и амплитудный детектор, выход которого соединен

5 с первыми входами блока деления и интегратора, выход которого подключен к первому входу блока выборки и хранения, выход которого соединен с вторым входом блока деления, блок памяти, выход которого под0 ключей к первому входу блока вычисления отклонения отношений амплитуд вибрации, блок задания отношений амплитуд вибрации, блок выделения минимального значения, выход которого соединен с инди5 катером, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено блоком сравнения с подключенным к его первому входу задатчиком предельно допустимого отклонения отношений

0 амплитуд вибрации и тремя коммутаторами, причем датчик вибрации подключен к входу усилителя, датчик периода оборотов лопастей бетоносмесителя подключен к первому входу блока памяти, вторым входам интег5 ратора и блока выборки и хранения и к третьему входу блока деления, выход амплитудного детектора подключен к первому входу первого коммутатора, к второму входу которого подключен выход блока деления,

выход блока сравнения подключен к третьему входу первого коммутатора и к первым входам второго и третьего коммутаторов, выход первого коммутатора подключен к второму входу блока памяти и к второму входу третьего коммутатора, к третьему входу которого подключен блок задания отношений амплитуд вибрации, выход

третьего коммутатора подключен к второму входу блока вычисления отношений амплитуд вибрации, выход которого подключен к второму входу второго коммутатора, первый выход которого подключен к второму входу блока сравнения, второй выход - к входу блока выделения минимального значения.

Использование: автоматизированный контроль процесса приготовления бетонной смеси. Сущность: в устройстве момент завершения перемешивания и достижения смесью однородности определяется по свойствам амплитуды вибраций стенок бетоносмесителя. 1 ил.