Устройство для измерения сил сцепления Советский патент 1980 года по МПК G01N19/04 G01L1/08 

MOB запуска - с входом реле., контакта которого включены параллельно преобраэователю.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - упрощенная конструкция механической части предлагаемого устройства.

Устройство содержит двойной- дифференциатор 1, бесконтактный измеритель 2 перемещения, цифровое табло 3 измерителя 2, ждущий мультивибратор 4, электромеханический преобразователь 5, источник 6 тока, реле 7 с импульсным управлением, цифровой измеритель 8 тока, контакты 9 реле 7 кнопку 10.

На фиг. 2 изображены образцы 11, 12, противовес 13, светодиоды 14, .шторка 15, фотодиод 16.

Устройство состоит из электромеханического преобразователя 5, например, магнитоэлектрической cиcтeI tы, к входу которого подключены источник 6 и цифровой измеритель 8 тока, внизу подвижной рамки укреплен образец 12, а сверху- - противовес 13 с цилиндрической непрозрачной шторкой 1. Установленный на микроманипуляторе образец 11 размещеноколо образца 12. Над шторкой 15 установлен фотодиод 16, ai под ней в одной плоскости с фотодиодом 16 - светодиоды 14, причем указанная плоскость перпендикулярна к оси шторки 15. Фото- и светодиоды подключены к электронному блоку бесконтактного измерителя 2 перемещения, аналоговый выход которого соединен с цифровым табло 3, например цифровым вольтметром постоянного тока, и через последовательно соединенные двойной дифференциатор 1 и ждущий мультивибратор 4 - с входом запуска измерителя 8 тока и далее 4epis3 переключатель режимов запуска измерителя - с перВЕЗм входом реле 7 с импульсным управлением. Контакты 9 реле 7 подключены параллельно преобразователю 5. Второй вход реле 7 соединен с кнопкой 10.

Устройство работает следующим образом.

Электрический ток источника 6 проходит через рамку электромеханического преобразователя 5, создавая приложенный к ней момент, величина которого пропорциональна силе тока 3 измеряемой цифровым измерителем 8 в режиме с внутренним запуском. Указанный момент уравновешивается моментами взаимодействия образцов 11, 12 и реакции пружины преобразователя 5. Последний обусловлен конечным расстоянием X между образцами 11, 12 в исходном положении. Под действием тока в рамке образец-12 сначала Перемещается на это расстояние, измеряемое бесконтактным измерителем 2 перемещения и индицируемое цифровым табло 3, а затем поджимается к об:разцу 11. Сила поджима f определяется из условия равенства нулю суммы моментов, приложенных к подвижной части преобразователя 5, по формуле

n. М

-момент, обусловленный

In действием тока;

-момент реакции пружины;

-расстояние от оси вращения рамки до точки соприкосновения образцов 11, 12,

К, {и)Э

(Х)Х,

причем М

«2

К

где К, KU - экспери.1ектально определенные коэффициенты пропорциональности (практически константы).

После измерения силы поджима язмеритель 8 переключается в режим с внешним запуском, ток источника 6 уменьшается до нуля и затем меняет знак. Сила разъединения образцов Fp определяется по Формуле

(М,., + Mj),

ЛГ

где М

- момент, обусловленный дей ствием тока. Таким образом, для определения Fp нужно измерить или ток во время разъединения образцов 11, 12.

Уравнение движения образца 12 имеет вид

где М; -.моменты, приложенные к образцу 12;

об-момент инерции рамки с раэцом 12;

-время.

До разъединения образцов 11, 12 , О и соответственно 0

Во- время разъединения образцов 11,12 К М + 2 и О образец 12 движется с ускорением. Пропорциональное X (t) напряжение с выхода измерителя 2 перемещения поступает на вход двойного дифференциатора 1, выходное напряжение которого пропорционально . От изменения этого напряжения запускается ждущий мультивибратор 4, его выходной импульс с нормированными параметрами запускает измеритель В тока и через его переключатель режимов запуска поступает на первый вход реле 7. Оно с задержкой на время измерения тока шунтирует контактами 9 рамку преобразователя 5, в результате чего где Н; - момент индукционного тока в рамке, направленный против момента, вызываюТдего движение рамки. Снятием тока источника & с рамки и электрИ ческим демпфированием предотвращаются механические поврежденззя преобразователя 5.

После считывания соответствующих тОку во время разъединения образцов 11, 12 покгзаний с табло измерителя 8 последний переключается в режим внутреннего запуска и источником 6 устанавливается равный нулю ток в

цепи измерителя 8. Нажатием кнопки 10 на второй вход реле 7 подается импульс, вызывающий размыкание контактов 9. Устройство готово к следующему измерению.

Чувствительными элементами измерителя 2 перемещения служат противофаэно возбуждаемые светодиоды 14 и фотодиод 16; выходное напряжение фотодиода 16 зависит от величины, а его фаза от направления перемещения шторки 15. Размещением шторки 15 на противовесе 13 достигается возможность исследования образцов 11, 12 в жидких средах. Чувствительные элементы 14, 16 измерителя 2 не реагируют на изменения состава атмосферы, так что механическая часть устройства может быть вакуумирована или заполнена газообразной и тому подобной средой.

Конструкция реле 7 предусматривает замыкание контактов 9 с уменьшением напряжения питания ниже заданного предела. Этим достигается защита преобразователя 5 при включении и выключении устройства от неисправностей электрической схемы,случайных ударов, при транспортировке.

Коэффициенты К, К практически являются константами,, поэтому табло 3 и измеритель 8 калибруются непосредственно в единицах силы.

Таким образом, снабжение устройства бесконтактным измерителем перемещения подвижной части позволяет повысить точность измерений, а соединение выхода измерителя перемещения с измерителем тока и преобразовате

яем дополнительно повысить точность измерений, одновременно автоматизировать их и повысить надежность устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения сил сцепления, содержащее электромеханический преобразователь, например, магнитоэлектрической системы, соединенный с источником и измерителем тока,

0 отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено бесконтактным измерителем перемещения подвижной части преобразователя и системой управления, выполненной в

5 виде реле с импульсным управлением и двойного дифференциатора, последовательно соединенного с ждущим мультивибратором, при этом выход измерителя перемещения связан с вводом двойного дифференциатора, а выход мультивибратора, соединен с входом запуска цифрового измерителя тока и через его переключатель режимов запуска с входом реле, контакты которого включены параллельно преобразователю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Яминский В.В. Взаимодействие неполярных твердых частиц в средах

Q различной полярности. Дисс. на сбиск. учен.степени кандидата хим. наук. М., 1976 (Институт физ. химии АН СССР) , с. 82-90.

2.Тезисы докл. Седьмая всесоюзная конференция по коллоидной химии

и физико-химической механике. Окт. 1977, Минск, с. 221 (прототип).