Устройство для автоматического контроля вязкости Советский патент 1980 года по МПК G01N11/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВЯЗКОСТИ

1

Изобретение относится к автоматическому контролю и регулированию вязкости различных сред.

Известен ротационный вискозиметр, содержащий измерительную микромашину, выполненную в виде последовательно включенных генератора и двигателя с резистором, на валу которого укреплен измерительный цилиндр, вторичный прибор, снабженный второй микромашиной, выполненной аналогично первой/ причем генератор первой и второй микромашины включен по компенсационной схеме 1..

Недостатками данного устройства являются- невысокая точность измерения вязкости, малая надежность и трудность использования в системах автоматического регулирования вязкости.

Лзвестен также ротационный вискозиметр, содержащий двухфазный асинхронный двигатель, в качестве датчика, мостовую схему измерения, образованную вторичной обмоткой трансформатора со средней точкой и двумя плечами, в схеме измерительного моста два смежных плеча образованы статорными обмотками двухфазного двигателя, противолежащие смежные плечи - конденсаторами, а общее напряжение питания

измерите тьного моста и двигателя датчика подведено к одной диагонали моста, ко второй диагонали которого подключен индикато р разбаланса 12}5 Однако данному устройству также свойственна невысокая точность измерения вязкости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

10 ротационный вискозиметр, содержащий подвижный цилиндр, электродвигатель для вращения цилиндра, термостат и устройство для измерения крутяшего момента, цепь якоря, с последовательfS но включенными в нее резисторами и реостатом, причем обмотка возбуждения электродвигателя соединена с источником стабилизированного напряжения, выход которого подключен на вход блока сравнения, а на валу электродвигателя установлен тахогенератор, соединенный с блоком сравнения, выход которого через фазочувствительный усилитель подключен к реверсивному

25 электродвигателю; а ось последнего механически связана с подвижным контактом реостата и стрелкой шкалы вторичного прибора. Данное устройство несколько повышает точность измерения вязкости за счет поддержания постоянкой скорости вращения электродвигателя. При этом ингЬормация о вязкости среды снимается по угловому положению вала реверсивного электродвигателя, пропорциональному изменению скорости вращения эл.ектродвигателя относительно ее эташонного значе.йия t3l.

Однако, данное устройство также не обеспечивает необходимой точности измерения вязкости, оно не удобно при использовании его в системг х автоматического управления и не обладает достаточной надежностью.

Цель изобретения - улучшение точности измерения, а также повышение надежности устройства для автоматического контроля вязкости.

Поставленная -цель достигается введением задающего генератора, делителя частоты, усилителя-преобразователя, импульсного трансформатора, формирователя, ключа блока памяти, предварительного усилителя, буЛерного блока и усилителя мощности, причем выход Зс1даю1цего генератора через делитель частоты и усилитель-преобразователь соединен с первичной обмоткой импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с одним из входов усилителя мощности, а также через формирователь и ключ с синхронизирующим входом блока памяти выход которого через буферный блок соединен с другим входом усилителя мощности, при этом выход усилителя мощности соединен с подключенным через измеритель тока к регистрирующему прибору электродвигателем, на валу которого, закреплен исполнительный орган, и входом блока сравнения, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход, через предварительный усилитель, соединен со входом блока памяти.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1опорного напряжения, блок 2 сравнения, предварительный усилитель 3, блок 4 памяти, задающий генератор 5., делитель б частоты, усилитель-преобразователь 7, импульсный трансЛорматор 9, ключ 10, буЛерный блок 11,. усилитель 12 мощности, электродвигатель 13, исполнительный орган 14, измеритель 15 тока, регистрирующий прибор 16,

Кроме того, на схеме обозначен то 1я двигателя, напряжение Da на его обмотке, опорное напряжение UQ и на пряжение ДU рассогласования.

Устройство для автоматического контроля вязкости работает следующим образом.

При питании стабилизированным на.пряжением электродвигателя, на валу которого установлен исполнительный орган;/ погружаемый в исследуемую среду, ток в его якорной цепи пропорционален вязкости среды. Действительно, основным уравнением движения электродвигателя совместно с исполнительным органом является

dSL

is +-

м

ott.

де 3

-момент инерции подвижных частей;

а

-скорость врагпения исполнительного органа;

к

-электромеханический коэффимциент двигателя;

%

-момент сил сопротивления вязкости.

При R const из уравнения (1) поучаем

(2)

0 т. е. ток электродвигателя пропорционален вязкости среды. Поддержание постоянной скорости вращения исполнительного органа осуществляется специальной системой стабилизации напряжения питания электродвигателя, состоящей из источника 1 опорного напряжения, блока 2 сравнения, предварительного усилителя 3, блока 4 памяти, задающего генератора 5, делителя 6 частоты, усилителя-преобразова0 теля 7, импульсного трансформатора 8, формирователя 9, ключа 10, буферного блока 11, усилителя 12 мощности, причем выход задающего генератора 5 через делитель б частоты. Уситштель5 преобразователь 7 соединен с первичной обмоткой импульсного трансформатора 8, вторичная обмотка которого соединена с одним из входов усилителя 12 мощности, а также через формиQ рователь 9 и ключ 10 с синхронизирующим входом блока 4 памяти, выход которого через буферный блок 11 соединен с другим входом усилителя 12 мощности. Выход усилителя 12 мощности соединен через первый с подключенным через измеритель 15 тока к

регистрирукчиему прибору 16 электродвигателем 13, на валу которого закреплен исполнительный орган 14, и входом блока 2 сравнения, другой вход которого соединен с источником 1 опорного напряжения, а выход, через предварительный усилитель 3 соединен со входом блока 4 памяти.

Задающий генератор 5 управляет работой делителя б частоты, с выходов .которого снимаются две противофазные последовательности импульсов, необходимые для формирования с помощью усилителя-преобразователя 7 и

импульсного трансформатора 8, напряжения питания усилителя 12;мощности. Усилитель 12 мощности включается только при наличии импульса питающего напряжения, снимаемого с выхода импульсного трансформатора 8, Кроме того, напряжение, снимаемое с выхода импульсного трансформатора 8 через Формирователь 9, управляет работой ключа 10, который отключает блок 4 памяти при наличии импульса питания .на усилителе 12 мощности.

Таким образом, в момент отсутстви импульса питающего напряжения на усилителе 12 мощности, сигнал UQ (напряжение на обмотке электродвигателя) представляет собой противо-ЭДС пропорциональную скорости вращения электродвигателя. Этот сигнал поступает на один из входов блока 2 сравнения, на выходе которого образуется импульс рассогласования л U - и, поступающий с блока 4 памяти.

В момент наличия импульса питания напряжение на выходе усилителя 12 мощности прямо пропорционально величине ли импульса рассогласования. Контур регулирования работает так, что величина ли стремится к нулю, что и соответствует поддержанию постоянной скорости вращения исполнительного органа.

Применение такой системы позволяет значительно повысить точность поддержания постоянной скорости вращения электродвигателя, что в свою очередь значительно улучшает точност измерения вязкости (до 0,1%). Реализация подобной системы в основном на серийных интегральных схемах позволяет получить высокие надежностные характеристики устройства, что особенно важно при использовании его в системах автоматического контроля и уп равления технологическими процессами

Формула изобретения

Устройство для автоматического контроля вязкости, содержащее последовательно соединенные источник опорного напряжения и блок сравнения, а также электродвигатель, на валу которого закреплен исполнительный ортан, измеритель тока и регистрирующий прибо-р, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности автоматического измерения вязкости и повышения надежности устройства, в него введены задающий генератор, делитель частоты, усилитель-преобразователь, импульсный трансформатор, формирователь, ключ, блок памяти, предварительный усилитель, буферный блок и усилитель мощности, причем выход задающего генератора через делитель частоты и усилитель-преобразователь соединен с первичной обмоткой импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с одним из входов усилителя мощности, а также через формирователь и ключ с синхронизирующим входом блока памяти выход которого через буферный блок соединен с. другим входом усилителя мощности, при этом выход усилителя мощности соединен с подключенным через измеритель тока к регистрирующему прибору электродвигателем, на валу которого закреплен исполнительный орган, и входом блока сравнения, дру гой вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход, через предварительный усилитель, соединен со входом блока памяти.

Источники информации, -принятые во внимание при экспертизе

3. Авторское свидетельство СССР № 241096, кл. Г, 01 N 11/14, 1968 (прототип).