Устройство для дозирования жидкостей Советский патент 1982 года по МПК G05D11/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ШЗДКОСТЕЙ

t

Изобретение относится к устройст- вам для автоматического объемного дозирования жидкостей и может быть применено в лабораторной практике нри биохимических, биологических, медицинских и других исследованиях. .

Известно устройство для дозирования жидкостей, содержащее дозирующий элемент, кинематически связанный с шаговым двигателем, генератор импульсов и систему управления; значение дозы вводится в устройство в виде электрического цифрового кодового сигнала и определяет количество им- . пульсов, поступающих от генератора импульсов в шаговый двигатель Щ.

Недостатком устройства является то, что точность дозирования снижается вследствие наличия в передаточном механизме люфтов, обусловленных неточностью изготовления деталей, их износом и изменением нагрузки на двигатель, в результате нарушается

соответствие количества импульсов объему дозы.

Наиболее близким реше1шем изнзвестньх является устройство для дозирования Ж15дкостей, включающее блок коррекции количества импульсов, подаваемых на шаговый двигатель, состоящий из логических и арифметических элементов. Необходимое для компенсации люфта количество импульсов определяется по результатам измерения фактического значения люфта и устанавливается вручную в счетчике блока коррекции 2j.

Для .поддержания высокой точности дозирования необходимо часто измерять фактическое значение люфта и перенастраивать счетчик, что усложняет эксплуатацию устройства.

Цель изобретения - повьшение точности дозирования.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для дозирования жидкостей, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, блок управления и шаговый двигатель, кинематически связанный с дозирующим элементом, а также последовательно соединенные дадатчик дозы и.блок записи и считывания, втО рой вход которого подключен к выходу .блока коррекции, первый вход которого связан с вторым выходом генератора импульсов, введен датчик нагрузки на двигатель, выход которого подключен к второму входу блока коррекции, третий вход которого соединен с выходом, блока записи и считывания и с вторым входом блока управления. Кроме того, блок коррекции выпол в виде последовательно соединенных первого элемента L), второго элемента и, реверсивного счетчика, первого инвертора третьего элемента U, а также последовательно соединенных второго инвертора, четвертого элемента U и пятого элемента U, второй вход которого подключен к второму блока коррекции, а выход - к второму входу реверсивного счетчика, причем первый вход первого элемента U соеди нен с первым входом блока коррекции и с вторым входом четвертого элемента и, второй вход - с третьим входом блока коррекции и с входом второго инвертора, второй вход третьего элемента и связан с выходом первого эле мента и, второй вход второго элемента и подключен к выходу реверсивного счетчика, а выход третьего элемента и соединен с выходом блока коррекции На фиг. 1 представлена структурна схема устройства для дозирования жид костей; на фиг. 2 - функциональная схема блока коррекции. Устройство для дозирования жидкос тей содержит дозирующий элемент I, связанный посредством передаточного механизма 2с шаговым двигателем 3, который соединен через блок 4 управ, ления с генератором 5 импульсов, i задатчик 6 дозы, соединенный с блоком 7 записи и считывания, блок 8 коррекции, а также датчик 9 нагрузки на д виг артель. Блок 8 коррекции содержит элементы И 10-14, первый-15 и второй 16 ин верторы и реверсивный счетчик 17. Пе вый 18 вход блока 8 коррекции соедииен с вторым вйходом генератора 5 имвдаьсов, второй 19 вход блока 8 - с выходом датчика 9 нагрузки на двигатель, третий 20 вход - с выходом блока 7 записи и считывания, а вьпсод 21 блока 8 подключен к второму входу блока 7.записи и считывания. Работа устройства осуществляется следующим образом. Задаваемый объем дозы вводится в виде числа N в задатчик 6 дозы и по команде записывается в блоке 7 записи и считывания. Одновременно с командой на запись подается команда разрешения поступления импульсов с выхода генератора 5 импульсов на вход блока 4 управления шаговым двигателем 3 и через блок 8 коррекции на второй (вычитающий) вход блока 7 записи и считывания. Как только в блоке 7 оказывается записанным какое-либо число, с выходаэтого блока подается сигнал прямого хода в блок 4 управления шаговым двигателем, происходит вращение двигателя 3 в прямом направлении и прямой ход дозирщцего элемента 1 на выдачу дозы. Выдача дозы будет происходить до тех пор, пока количгество импульсов подаваемых на вычитающий вход блока 7, не сравняется с записанным в этом блоке числом, после этого блок 7 обнуляется, в блок 8 коррекции и блок 4 управления поступит сигнал обратно- го хода, поступление импульсов на вычитающий вход блока .7 прекратится, двигатель совершит реверс, дозирунядий элемент нач(нет обратный ход на забор дозы, который будет происходить до достижения им исходного положения. определяемого, например, конечным выключателем (не показан), после чего поступление импульсов от генераторе 5 на шаговый двигатель 3 прекратится. Таким образом, количество импульсов, прошедщее от генератора 5 к двигателю 3 при вьщаче дозы, должно быть равно числу N, записанному в блоке 7 записи и считывания. Однако в силу наличия люфта в передаточном механизме, вал двигателя 3 повернется на некоторый угол, т.е. отработает некоторое количество импульсов П, прежде чем начнется перемещение плунжера дозирующего элемента и ввдача дозы. Для компенсации люфта блок 8 коррекции обеспечивает измерение и запись в счетчике 17 фактического значения люфта при обратном ходе дозирующего элемента на забор дозы и подачу в блок 4 управления шаговым двигателем при прямом ходе на вццачу дозы избыточного числа импульсов, превьшанлцего на п число N, з& писанное в блоке 7 записи и считывания. В связи с тем, что при выборке люфта практически отсутствует нагруз ка на двигатель, значение люфта опре деляется количеством импульсов П, прошедших в шаговый двигатель с момента начала реверса двигателя с пря мого хода до момента появления нагру ки на двигатель в конце выборки люфта, о чем будет свидетельствовать сигнал датчика 9 нагрузки, например, токового реле в цепи двигателя. Работа блока В коррекции осущест вляется следзмцим образом, Через первый вход 18 блока коррек ции на первый вход первого 1О и на второй вход четвертого элементовИ 13 поступают импульсы от генератора 5. Через третий вход 20 схемы коррекции на второй вход элемента И 10 поступа ет сигнал прямого или обратного хода из блока 7 записи и считывания, на первый вход элемента И 13 - этот же сигнал, прошедший через инвертор 16. При прямом ходе разрешается прохождение импульсов от генератора 5 через элемент И 10, при обратном через элемент И 13. f При выдаче дозы импульсы от генератора 5 через элемент И 10 проходят на первый вход второго 11 и на второй вход третьего 12 элементов И. Если в реверсивном счетчике 17 записано какое-либо число, например, п, разрешается прохождение импульсов через элемент 11, а через элемент 12 запрещается. Через элемент И 11 импульсы поступают на первый (вычитающий) вход счетчика -17 до тех пор, пока в счеТчик не пройдет п импульсов, после этого счетчик обнулится, сигнал с его выхода закроет элемент И 11 и откроет элемент И 12, и начнется поступление импульсов через выход 21 блока 8 коррекции на второй вход блока 7 записи и считывания. Эти импульсы будут проходить до тех пор, пока их количество не сравняется с числом N, записанным в блоке 7. После этого блок 7 обнулится и выдаст сигнал реверса в блок 4 управления шаговым двигателем Таким образом, в шаговый двигатель от генератора 5 пройдет (N + п) импульсов, т. е. осуществится дозирование и коррек1щя люфта. . Для записи в реверсивном сяетчике 17 числа п, соответствующего фактическому значению люфта, сигнал реверса поступает также на третий вход 20 блока 8 коррекции. При этом элемент И 10 закрывается, поступление импульсов от генератора 5 на вьмитающий вход блока 7 прекращается, и он остается в обнуленном состоянии. Одновременно открывается элемент И 13, импульсы от генератора 5 начинают поступать на первый вход элемента И 14 и, при наличии разрешающего сигнала на второмвходе от датчика 9 на двигатель на второй (суммирующий) вход счетчика 17. Когда люфт будет выбран и нагрузка на Двигатель 3 возрастет, датчик 9 нагрузки пошлет запрещающий сигнал на элемент И 14, поступление импульсов на суммирунидий вход счет:чшса 17 прекратится. Таким образом, когда дозируюпщй элемент придет в исходное состояние, и устройство для дозирования будет готово к следующему циклу, в счетчике-17 блока коррекции окажется записанным п импульсов, соответствующих фактическому значению люфта. Указанная запись будет возобновляться при каждом цикле вьщачи - забора дозы. Введение в устройство для дозирбвания жидкостей датчика нагрузки на двигатель и выполненне блока коррекции по предлагаемой схеме позволяет автоматически поддерживать, высокую ..точность работы устройства независимо от изменений, происходящих в передаточном механизме вследствие износа деталей, ослабления креплений и : измерения нагрузки, а также снизить требования к качеству изготовления передаточного механизма, что упрощает конструкцию и технологию изготовления и ведет к снижению его стоимости. . Формула изобретения 1. Устройство для дозирования жидкостей, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, блок управления и шаговый двигатель, кинематически связанный с дозирующим элементом, а также последовательно соединенные задатчик дозы и блок записи и считывания, второй вход которого подключен к выходу блока коррекии, первый вход которого связан с торым выходом генератора импульсов.