RU1822939C - Измеритель в зкости жидкости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике измерени  в зкости и плотности жидкости и касаетс  измерителей, обеспечивающих измерение в зкости и плотности контролируемой жидкой среды. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей измерител  за счет дополнительного измерени  плотности жидкости. В измеритель введены первый и второй цифроаналоговые преобразователи, первый и второй сумматоры, первый и второй задатчики, блок делени , инвертор и четвертый элемент И, первый и второй входы и выход которого соединены с выходом генератора, третьим выходом второго шифратора и вычитающим входом первого счетчика соответственно , входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей и вторые входы первого и второго сумматоров соединены с выходами первого и четвертого счетчиков и первого и второго эадатчиков соответственно, первый вход первого сумматора соединен с выходом первого цифро- аналогового преобразовател  и первым выходом блока делени , второй вход которого подключен к выходу второго цифроа- налогового преобразовател , а выход через инвертор соединен с первым входом второго сумматора, выходы первого и второго сумматоров соединены с входом первого индикатора и первым выходом измерител  и входом второго индикатора и вторым выходом измерител  соответственно. 1 ил. Ё

Description

Изобретение относитс  к технике измерени  в зкости и плотности жидкости и касаетс  измерителей обеспечивающих измерение в зкости и плотности контролируемой жидкой среды.

На чертеже представлена структурна  схема измерител  в зкости.

В состав измерител  вход т шаровой зонд 1, трос 2, барабан 3, датчик 4 угла поворота, генератор 5, формирователь 6, элемент НЕ 7, первый, второй и третий элементы и 8, 9. 10. первый, второй, третий и четвертый элементы И 11. 12, 13 и 14, лервый и второй дешифраторы 15 и 16, первый и второй индикаторы 17 и 18, первый и второй цифроаналоговые преобразователи 19 и 20. первый и второй сумматоры 21 и 22, пер- вый и второй задатчики 23 и 24. инвертор 25, четвертый элемент И 26. кнопка 27, блок делени  28 и индикаторна  лампочка 29.

Измеритель в зкости жидкости работает следующим образом.

Поворотом барабана 3 устанавливают зонд 1 в исходное положение перед началом очередного замера. После того, как, например , риска на барабане 3 окажетс  против

00

ю

ISO О

со чэ

стрелки указател  в заданном положении, нажимают кнопку 27. На формирователь 6 от внешнего источника подаетс  напр жение , под воздействием которого этим формирователем генерируетс  одиночный импульс. Этот импульс поступает на обнул ющие входы первого, второго, третьего и четвертого счетчиков 11,12,13 и-14, сбрасыва  в нуль их содержимое.

Импульсы генератора 5 посто нно под- аютс  на соответствующие входы первого, второго, и третьего и четвертого элементов И 8, 9. 10 и 26, но проход т через них только при разрешающих потенциалах на других входах этих элементов. В рассматриваемом режиме первый, третий и четвертый элементы И 8, 10 и 26 заперты по вторым входам запрещающими потенциалами с выходов второго дешифратора 16. Элемент НЕ 7, инвертиру  подаваемый на вход запрещающий потенциал с выхода первого дешифратора 15, открывает по третьему входу второй элемент И 9. При правильной установке в исходное положение зонда 1, второй элемент И 9 открыт и по второму входу разрешающим по- тенциалом с выхода датчика 4. Импульсы генератора 5 проход  на счетный вход второго счетчика 12 и суммируютс  им. Как только сумма второго счетчика 12 достигнет требуемого значени , т.е. зонд 1 перед из- мерением будет выдержан в исходном положении требуемый промежуток времени с тем, чтобы его начальна  скорость заведомо равн - лэсь нулю, на выходе первого дешифратора 15 по вл етс  разрешающее напр жение. Под его воздействием начинает светитьс  индикаторна  лампочка 29. Инвертируемое элементом НЕ 7 разрешающее напр жение с выхода первого дешифратора 15 в запрещающее , запирает второй элемент И 9. Им- пульсы генератора 5 в ланном цикле измерени  на счетный вход второго счетчика 12 больше не проход т.

Свечение индикаторной лампочки 29  вл етс  сигналом о том, что можно осуще- ствл ть очередной замер. Барабан 3 отпускают . Зонд 1 под воздействием собственного веса начинает увеличивать глубину своего погружени  в исследуемой жидкости с постепенно увеличивающейс  скоростью до достижени  скорости равномерного пр молинейного движени . Трос 2 сматываетс  с барабана 3, вызыва  его вращение. Как только начальна  метка барабана 3 сместитс  по отношению к датчику 4. разрешающий потенциал снимаетс  с его выхода. Возникающий отрицательный перепад напр жение передаетс  на счетный вход третьего счетчика 13, что вызывает срабатывание счетчика и увеличение его кода на единицу.

Это приводит к по влению разрешающего потенциала на первом выходе второго дешифратора 16. Этим потенциалом открываетс  первый элемент И 8, и импульсы генератора 5 начинают поступать на счетный вход первого счетчика и суммироватьс  им. Процесс счета продолжаетс  до тех пор, пока перед чувствительным элементом датчика 4 вследствие вращени  барабана 3 пройдет втора  метка, что вызовет по вление на выхе- де датчика 4 импульса напр жени . Отрицательным фронтом этого импульса третий счетчик 13 будет переведен в новое состо ние , в котором разрешающий потенциал будет переключен с первого выхода второго дешифратора 16 на третий. Первый элемент И 8 запираютс . Поступление импульсов на суммирующий вход первого счетчика прекращаетс . Разрешающим потенциалом с третьего выхода второго дешифратора 16 открываетс  четвертый элемент И 26, и импульсы генератора 5 начинают поступать на вычитающий вход первого счетчика 11. Код счетчика начинает уменьшатьс . Важно подчеркнуть, что суммирование импульсов счетного входа в первом счетчике 11 осуществл етс  в более старших разр дах, а следовательно , увеличение кода счетчика при суммировании каждого очередного импульса счетного входа в четное число раз больше , чем при вычитании после поступлени  каждого импульса на вычитающий вход. После прохождени  перед чувствительным элементом датчика 4 следующей метки, на выходе датчика по витс  очередной импульс , под воздействием которого третий счетчик 13 перейдет в следующее состо ние , в котором напр жени  снимаютс  со всех выходов второго дешифратора 16. Суммирование импульсов первым счетчиком 11 .осуществл етс  на прот жении времени прохождени  зондом 1 первого участка, а вычитание - на прот жении времени прохождени  второго участка траектории движени . В результате в первом счетчике 11 формируетс  код, с заданной точностью характеризующий необходимое дл  последующих расчетов значение посто нной времени экспоненты, определ ющей изменение скорости погружени  зонда 1 при достижении равномерной скорости погружени .

Через промежуток времени, заведомо достаточный дл  достижени  зондом 1 скорости равномерного погружени , мимо чувствительного элемента датчика 4 проследует очередна  метка. Вновь на выходе датчика 4 возникает импульс напр жени , который будет просуммирован третьим счетчиком 13. По вл етс  разрешающий потенциал на втором выходе дешифратора 16 Открываетс  третий элемент И 10. Импульсы генератора 5 передаютс  на счетный вход четвертого сумматора 14 и суммируютс  им. Этот режим продолжаетс  до прохождени  мимо чувствительного элемента датчика 4 очеред- ной метки. Возникающим при этом выходным импульсом датчика 4 третий счетчик 13 переводитс  в новое состо ние, в котором напр жени  отсутствуют на всех выходах второго дешифратора 16. Третий элемент И 10 запираетс . Прохождение через него импульсов на четвертый счетчик прекращаетс . Зафиксированный код четвертого счетчика 14 характеризует измеренное значение времени прохождени  зондом 1 заданного рассто ни  при движении с равномерной скоростью, т.е. на его основе может быть рассчитана равномерна  скорость движени  шарового зонда 1.

Выходные потенциалы первого счетчика 11 управл ют работой первого цифроана- лотового преобразовател  19, на выходе которого формируетс  аналоговое напр жение , пропорциональное коду этого счетчика , т.е. характеризующего измеренное значение посто нной времени экспоненты Т. Это напр жениеподаетс  на первый вход первого сумматора 21, на второй вход которого подводитс  заданное по величине посто нное напр жение с первого задатчика 23. На выходе первого сумматора 21 форми- руетс  напр жение, характеризующее отклонение измеренного значение в зкости от выбранного номинального значени . С выхода первого сумматора 21 это напр жение передаетс  на вход первого индикато- ра 17 и на первый выход измерител . Индикатор 17 высвечивает измеренное значение в зкости жидкости, а напр жение с первого выхода измерител  может быть использовано дл  регулировани  в зкости жидкости.

Код четвертого счетчика 14, характеризующий измеренное врем  прохождени  зондом 1 заданного рассто ни , вторым цифроаналоговым преобразователем 20 преобразуетс  в пропорциональное аналоговое напр жение. Это напр жение, как и выходное напр жение первого цифроана- логового преобразовател  19, подаютс  соответственно на второй.и первый входы блока делени  28, на выходе которого фор- м ируетс  напр жение, величина которого характеризует отклонение измеренного значени  плотности жидкости от заданного номинального значени . Это напр жение подаетс  на инвертор 25. который измен ет его фазу на противоположную и приводит входное напр женно к требуемому масштабу . Выходные напр жени  инвертора 25 и второго задатчика 24 подаютс  на первый и

второй входы второго сумматора 22. на выходе которого формируетс  напр жение, ха- рактеризующее измеренное значение плотности жидкости. Это напр жение подводитс  к входу второго индикатора 18 и к второму выходу измерител . Индикатор 18 высвечивает измеренное значение плотности жидкости, а напр жение с второго выхода измерител  может быть использовано дл  регулировани  плотности жидкости.

В основе работы измерител  лежат приведенные ниже закономерности, с помощью которых осуществл етс  расчет в зкости и плотности исследуемой жидкости по измеренным значени м равномерной скорости погружени  зонда 1 в жидкости и посто нной времени экспоненты Т, характеризующей изменение скорости зонда 1 при достижении равномерной скорости погружени .

Дл  расчета в зкости жидкости за основу вз та закономерность, справедливость которой доказываетс  в (1) и котора  характе-, ризует зависимость в зкости жидкости от посто нной времени экспоненты Т:

(1)

R

-в зкость исследуемой жидкости;

-радиус шарового зонда 1;

р - плотность материала шарового зонда 1;

Т - посто нна  времени экспоненты.

Формулу дл  расчета плотности исследуемой жидкости можно получить при совместном решении уравнении (1) и уравнени . соответствующего закону Стокса, представленного в следующем виде:

лР3д(/о-/ож ) , (2)

где /Эж - измер ема  плотность исследуемой жидкости;

g - ускорение свободного падени ;

Vp - равномерна  скорость погружени  зонда 1 в жидкости.

Преобразование системы указанных уравнений (1) и (2) позвол ет получить еле- дующую формулу дл  расчета плотности жидкости:

(- -lV)

(3)

При применении измерител  непосредственно измер етс  не равномерна  скорость погружени  зонда 1. а врем  погружени  с этой скоростью на заданное рассто ние. Поэтому непосредственный расчет по видоизмененной формуле:

«-рс-тпьг)

(4)

где La - заданное рассто ние;

t4 - врем , измеренное четвёртым счетчиком 14.

Таким образом, измерителем обеспечи- ваетс  измерение в зкости и плотности жидкости, т.е. полностью решаетс  задача изобретени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Измеритель в зкости жидкости, содер- жащий программное реле, блок взвода, генератор , первый и второй-счетчики, первый и второй элементы И и барабан, на котором с помощью троса закреплен шаровой зонд, причем ось барабана кинематически св зана с осью блока взвода, электрический вход которого соединен с первым выходом программного реле, первый и второй входы и выход элемента И соединены с выходом генератора, выходом триггера и счетным входом счетчика соответственно, а также первый и второй компараторы, первый и второй цифроанало- говые преобразователи, аналого-цифровой .преобразователь, инвертор, первый сумматор , первый делитель напр жени , элемент ИЛИ, индикатор в зкости и датчик скорости , ось которого кинематически св зана с осью барабана, а электрический выход подключен к первому входу первого компаратора и через инвертор к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого цифроаналогового преобразовател  и вторым входом первого компаратора , первый и второй входы и выход второго элемента И соединены с выходом первого компаратора, выходом генератора и счетным входом второго счетчика соответственно , обнул ющий вход второго счетчика соединен с вторым выходом программного реле, обнул ющим входом первого счетчика и первым входом элемента ИЛИ, а его выходы подключены к входам первого цифроаналогового преобразовател , второй вход и выход элемента ИЛИ соединены с выходом второго компаратора и обнул ющим входом триггера соответственно, единичный вход триггера соединен с третьим выходом программного реле и первым входом аналого-цифрового преобразовател , второй вход которого подключен к выходу первого сумматора и первому входу второго компаратора, вход индикатора в зкости  вл етс  первым выходом измерител , выходы аналого-цифрового преобразовател  через последовательно соединенные второй цифроаналоговый. преобразователь и первый делитель напр жени  св заны со вторым входом второго компаратора, отличающийс  тем, что, с целью расширени  его функциональных возможностей за счет дополнительного измерени  плотности жидкости, в измеритель введены третий цифроаналоговый преобразователь, первый и второй задатчики, второй блок делени , второй инвертор, второй и третий сумматоры и индикатор плотности, причем группа входов третьего цифроаналогового преобразовател  соединена с выходами первого счетчика, а его выход подключен к первым входам второго сумматора и второго блока делени , второй вход второго сумматора соединен с выходом первого задатчика, а его выход подключен к входу первого индикатора, второй вход второго блока делени  соединен с выходом первого цифроаналогового преобразовател , а его выход через второй инвертор подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого соединен .с выходом второго задатчика, а выход подключен к входу второго индикатора и  вл етс  вторым выходом измерител .