Устройство для автоматического контроля консистенции бетонной смеси в процессе ее приготовления Советский патент 1993 года по МПК B28C7/02 G01N33/38 

Изобретение относится к автоматизированному контролю процесса приготовления бетонной смеси и может быть использовано на заводах стройиндустрии.

Известно устройство для контроля консистенции бетонной смеси, содержащее датчик усилия, установленный внутри бетоносмесителя на боковой поверхности на уровне рабочих органов.

Недостатком устройства является низкое удобство эксплуатации, так как датчик находится в контакте с бетонной смесью, подвержен ее воздействию.

Известно устройство для контроля консистенции бетонной смеси в процессе приготовления, содержащее датчик усилия,

установленный на лопасти бетоносмесителя.

Недостаток устройства - низкое удобство эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля консистенции бетонной смеси, содержащее датчик вибраций, датчик периода оборота 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 результата контроля.

ю ел ю

N ю

со

Недостатком данного устройства является низкое удобство эксплуатации, так как требуется установка двух датчиков на бетоносмеситель, причем датчик периода оборотов лопастей бетоносмесителя уста- навливается в днище бетоносмесителя, находится в контакте с бетонной смесью, а его установка и замена достаточно трудоемки и возможны только при выключенном бето- носмесителе.

Цель изобретения - повышение удобства эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического контроля консистенции бетонной смеси в процессе ее приготовления, содержащее датчик вибрации, установленный на корпусе бетоносмесителя. выход которого соединен с первым входом реле времени, первый выход которого подключен к первым входам интегратора, блока деления, блока выборки и хранения и блока памяти, второй выход реле времени соединен через последовательно соединенные усилитель и фильтр верхних частот с входом амплитудного де- тектора, выход которого подключен к вторым входам интегратора и блока деления, третий вход которого соединен с выходом, блока выборки и хранения, второй вход которого соединен с выходом интегратора, выход блока деления соединен с вторым блоком входом блока памяти, выход которого и выход блока задания отношений амплитуд вибрации подключены к входам блока вычисления отклонения отношений ампли- туд вибрации, выход которого подключен к входу блока выделения минимального значения, снабжено пиковым детектором, компаратором, формирователем импульсов, триггером, двумя ключами и таймером, при- чем выход амплитудного детектора соединен с первыми входами пикового детектора и компаратора, второй вход которого соединен с выходом пикового детектора, выход компаратора через формирователь импуль- сов подключен к первым входам ключей, выход первого ключа подключен к второму входу реле времени и первому входу таймера, выход которого подключен к второму входу первого ключа, второму входу пиково- го детектора и к входу триггера, выход которого подключен к второму входу второго ключа, выход которого соединен с вторым входом таймера.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для автоматического контроля консистенции бетонной смеси в процессе ее приготовления; на фиг.2 - временная ди аграмма работы устройства.

0

5 0 5 0 5 0 5 0

5

Устройство содержит датчик вибрации 1, установленный на корпусе бетоносмесителя и предназначенный для преобразования колебаний корпуса в электрический сигнал; реле времени 2, электрически сое- диняющее датчик вибрации 1 с последовательно соединенными усилителем 3, фильтром верхних частот 4, амплитудным детектором 5, интегратором 6, выполняющим операцию вычисления среднего значения амплитуды вибраций за период блоком

7 выборки и хранения, запоминающим среднее значение амплитуды вибрации за период, блоком 8 деления, в котором выполняется операция деления текущего значения амплитуды сигнала на среднее значение за предыдущий период, блоком 9 памяти, предназначенным.для запоминания амплитуды сигнала вибраций за период, как функцию времени, блоком 10 вычисления отклонения отношений амплитуд et ,бра- ции, ко второму входу которого подключен выход блока 11 задания отношений амплитуд вибраций, предназначенного для хранения эталонных функций времени, соответствующих различным значениям консистенции бетонных смесей в контролируемом диапазоне консистенций, блоком 12 выделения минимального значения и инди-- катором 13 ошибки, выход амплитудного детектора Б соединен со вторым входом блока,

8 деления сигналов, первым входом пикового детектора 14, запоминающим максимальное значение сигнала и первым входом компаратора 15, второй вход которого соединен с выходом пикового детектора 14, а выход - со входом формирователя импульсов 1.6, формирующим короткий импульс при положительном перепаде сигнала на входе, выход которого соединен с первыми входами ключей 17 и 18, выход ключа 18 соединен с одним из входов таймера 19, устанавливающим на своем выходе высокий логической уровень по истечении заданного времени, выход которого соединен с управляющим входом пикового детектора 14, входом триггера 20, выход которого соединен с управляющим входом ключа 18, выход которого соединен со вторым входом таймера 19 и вторым входом реле времени 3, один из выходов которого соединен с управляющими входами интегратора 6, блока 7 выборки и хранения, блока 8 деления и блока 9 памяти.

Устройство работает следующим образом.

На корпусе бетоносмееителя устанавливается датчик вибрации 1,выход которого соединен с первым входом реле времени 2. Ко второму входу реле времени 2 подключен

выход ключа 17, Реле времени 2 спустя заданное время (необходимое для стабилизации свойств бетонной смеси в бето- носмесителе) подключает выход датчик вибрации 1 ко входу усилителя 3, а выход ключа 17 - к управляющим входам интегратора 6, блока.7 выборки и хранения, блока 8 . деления и блока 9 памяти. Сигнал с выхода усилителя 3 поступает на вход фильтра верхних частот 4, а затем после фильтрации - на вход амплитудного детектора 5.

На выходе амплитудного детектора 5 сигнал имеет вид, представленный на диаграмме а (см. фиг.2) и является периодической функцией времени f(t), причем период сигнала равен периоду оборотов Т0б. лопастей бетоносмесителя. Сигнал с выхода амплитудного детектора 5 поступает на первый вход пикового детектора 14, где запоминается максимальное значение сигна- ла и первый вход компаратора 15, на второй вход подается сигнал с выхода пикового детектора 14 (диаграмма б, фиг.2). Если амплитуда сигнала на выходе амплитудного детектора 5 меньше амплитуды сигнала на выходе пикового детектора 14, то на выходе компаратора 15 устанавливается высокий логический уровень, а если больше - низкий логический уровень (диаграмма в, фиг.2). По положительному перепаду сигнала на выходе компаратора 15, формирователь импульсов 16 формирует короткие импульсы (диаграмма г, фиг.2), которые, проходя через ключ 18, либо ключ 1.9 запускают таймер 19, на выходе которого спустя время Тт ус- танавливается высокий логический уровень. Время Тт выбирается из условия:

Тт Тоб Тоб

где Тоб - период оборотов лопастей бетоносмесителя;

п - константа (п 5-10),

т.е. время Тт немного меньше периода обо- рота лопастей бетоно.смесителя Т0б.

По началу измерений на выходе триггера 20 автоматически устанавливается высокий логический уровень (диаграмма д, фиг.2), разрешающий прохождение импуль- сов с выхода формирователя 16 через ключ 18 (диаграмма ж, фиг.2) на первый вход таймера 19, а на выходе таймера 19 по началу измерений устанавливается низкий логический уровень, запрещающий прохождение импульсов с выхода формирователя 16 через ключ 17 на второй вход таймера 19 и второй вход реле времени 2. После прохождения сигналом локального

5 10

15 20 5 0 5

0

5

0 5

максимума на периоде (точка диаграммы а, фиг.2) на выходе компаратора 15 формируется положительный период логического уровня, по которому формирователь импульсов 16 формирует импульс, который проходит через открытый ключ 18, поступает на первый вход таймера 19 и запускает его. После прохождения сигналом глобального максимума на периоде (точка Б диаграммы а, фиг.2) на выходе компаратора 15 формируется следующий положительный перепад логического уровня, по которому формирователь импульсов 16 формирует импульс, который проходит через открытый ключ 18, поступает на первый вход таймера 19 и перезапускает его. так как время t между локальным и глобальным максимумом сигнала на периоде меньше времени срабатывания таймера Тт. Прохождение сигнала через локальный максимум на следующем периоде не вызывает изменения логического уровня на выходе компаратора 15, так как сигнал на выходе амплитудного детектора 5 меньше амплитуды сигнала на выходе пикового детектора 14. Через время Тт на выходе таймера 19 устанавливается высокий логический уровень,который поступая на управ- ляющий вход пикового детектора 14 сбрасывает его, устанавливает триггер 20 в состояние логического нуля, запрещая прохождение импульсов с формирователя 16 через ключ 18, и разрешает прохождение импульсов с формирователя 16 через ключ 17. После прохождения сигнала через глобальный максимум на текущем периоде (точка В диаграммы а, фиг.2) на выходе компаратора 15 формируется положительный перепад логического уровня, по которому формирователь 16 формирует импульс, проходящий через открытый ключ 17 на второй вход реле времени 2 и второй вход таймера 19, запуская его. На выходе таймера 19 устанавливается низкий логический уровень, закрывающий на время Тт ключ 17, Через время Тт на выходе таймера 19 устанавливается высокий логический уровень, сбрасывающий пиковый детектор 14 и разрешающий прохождение импульсов с формирователя 16 через ключ 17. После прохождения сигналом .через глобальный максимум на следующем периоде (точка Г диаграммы а, фиг.2) формирователь 16 формирует импульс, который через открытый ключ 17поступает на второй вход реле времени 2 и второй вход таймера 19, перезапускает его и далее цикл повторяется. Таким образом, на выходе ключа 17 формируются импульсы, свидетельствующие о начале нового периода оборотов лопастей бетоносмесителя.

С выхода амплитудного детектора 5 сигнал, равный амплитуде вибраций поступает на вход интегратора 6 и второй вход делитея напряжения 8. По первому импульсу с выхода ключа 17 интегратор 6 начинает, а 5 по второму импульсу прекращает интегрировать амплитуду сигнала, определяя среднее значение амплитуды вибрации ср. на периоде, которое по второму импульсу с ключа 17 поступает на вход блока 7 выборки 10 и хранения, где запоминается. Сигнал с выхода блока 7 выборки и хранения поступает на первый вход блока 8 деления, который начинает работу по второму и прекращает работу по третьему импульсу с выхода клю- 15 ча 17.

Сигнал с выхода блока 8 деления поступает на вход блока 9 памяти, которое запо- . минает сигнал f(t)/fcp. как функцию времени в течение периода (в промежутке от второго 20 до третьего импульса с выхода ключа 17),

Таким образом, значение амплитуды вибраций запоминается на временном интервале между глобальными максимумами, что соответствует периоду оборота лопа- 25 стей бетоносмесителя. Точно таким же об-. разом выполняется измерение эталонных функций fi(t), что обеспечивает совмещение периодов для измеряемой и эталонных фун- кций.30

Выход блока 9 памяти соединен с первым входом блока 10 вычисления отклонений, ко второму входу которого подключен выход блока 11 задания.

В блоке сравнения 10 выполняется 35 сравнение амплитуды вибраций как функции времени с эталонными функциями fi(t) по формуле

f0(t)-fi(t) I dt, ,2...N 40

где N - количество эталонных функций.

fi(t)

ср

где Т - период оборота двигателя,

fcp. среднее значение амплитуды вибраций для контролируемой смеси на периоде оборота лопастей бетоносмесителя;

fi - среднее значение амплитуды вибраций для 1-й эталонной функции на периоде оборота лопастей бетоносмесителя;

f(t) - зависимость амплитуды сигнала вибраций от времени для контролируемой бетонной смеси,

fi(t) - зависимость амплитуды сигнала вибраций от времени для 1-й эталонной бетонной смеси, т.е. бетонной смеси, для которой на этапе градуировки устройства определяется консистенция.

Сигнал сравнения Д i с выхода блока сравнения 10 поступает на вход устройства выделения минимального значения 12, где определяется минимальное значение Д min min Д I, .„N, соответствующий этому значению номер эталона К и консистенция контролируемой принимается равной консистенции К-й эталонной бетонной смеси с последующим отображением результата на индикаторе 13.

Данное устройство обладает большим, удобством в эксплуатации, так как отпадает необходимость дорабатывать конструкцию бетоносмесителя для установки датчика периода лопастей бетоносмесителя, что достигнуто за счет введения пикового детектора, компаратора, формирователя импульсов, триггера, двух ключей и таймера.

Использование: автоматизированный контроль процесса приготовления бетонной смеси на заводах стройиндустрии. Сущность: устройство содержит: датчик вибрации, установленный на корпусе бетоносмесителя, реле времени, интегратор, блоки деления, памяти, выборки и хранения, амплитудный детектор, блок вычисления отклонения отношений амплитуд вибрации с блоком задания, блок выделения минимального значения, пиковый детектор, компаратор, формирователь импульсов, триггер, два ключа и таймер. 2 ил.

Формула изобретения Устройство для автоматического контроля консистенции бетонной смеси в процессе ее приготовления, содержащее датчик вибраций, установленный на корпусе бетоносмесителя, подключенный к первому входу, реле времени, первый выход, которого подключен к первым входам интегратора, блока деления, блока выборки и хранения и блока памяти, второй выход реле времени соединен через последовательно соединенные усилитель и фильтр верхних частот с входом амплитудного детектора, выход которого подключен к вторым входам интегратора и блока деления, третий вход

которого соединен с выходом блока выборки и хранения, второй вход которого соединен с выходом интегратора, выход блока деления соединен с вторым входом блока памяти, выход которого и выход блока задания отношений амплитуд вибрации подключены к входам блока вычисления отклонений отношений амплитуды вибрации, выход которого подключен к входу блока выделения минимального значения, о т- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения удобства в эксплуатации, оно снабжено пиковым детектором, компаратором, формирователем импульсов, триггером, двумя ключами и таймером, причем

выход амплитудного детектора соединен с первыми входами пикового детектора и компаратора, второй вход которого соединен с выходом пикового детектора, выход компаратора через формирователь импульсов подключен к первым входам ключей, выход первого ключа подключен к второму входу

реле времени и первому входу таймера, выход которого подключен к второму входу первого ключа, второму входу пикового детектора и входу триггера, выход которого подключен к второму входу второго ключа, выход которого соединен с вторым входом таймера,

Фиг1