Цифровой ротационный вискозиметр

 

ЦИФРОВОЙ РОТАЦИОННЬШ ВИСКОЗИМЕТР , содержащий задатчик, генератор , двоично-десятичный счетчик, преобразователь напряжения, электродвигатель постоянного тока, механически связанный с измерительным органом, индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения вязкости неньютоновых жидкостей , непосредственного измерения предела текучести и обеспечения независимости показания вязкости.от режима измерения, в него дополнительно введены импульсный датчик оборотов, елок запуска, блок задержки, два триггера, три схемы И и реверсивный счетчик, задатчик состоит из задатчика цифровых кодов, цифро-аналогового преобразователя и задатчика напряжения смещения, а преобразователь напряжения выполнен в виде преобразователя напряжение-ток, причем выход задатчика цифровых кодов подключен к входу цифро-аналогового преобразователя и первому входу реверсивного счетчика, выходы цифро-аналогового преобразователя и эадатчика напряжения смещения подсоединены к соответствующим входам преобразователя напряжение-ток , выход которого подключен к электродвигателю, который, в свою очередь, связан с импульсным датчиком оборотов двигателя, выход которого подключен к первым входам первой и второй схем И, выход второй схемы И соединен с вторым входом рег версивного счетчика, выход которого соединен с входами установки О триггеров, выход первого триггера соединен с вторьм входом первой схемы и,- выход которой соединен с входом установки 1 второго триггера, выход которого соединен с вторым входсм второй схемы И и первым входом третьей схемы И, выход которой соединен со счетным входом двоичнодесятичного счетчика, выход которого соединен с индикаторе, выход блока СП запуска соединен с третьим разрешающим входом реверсивного счетчика, с входом установки О двоично-десятнч 00 ного счетчика и через блок задержки с входов установки 1 первого тригел гера, а генератор соединен с вторым входом третьей схемы И.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН цШ 0 01 И 11/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР..

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVN СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3527695/18-25 (22) 21. 12. 82 (46 ) 30. 07. 84. Бюл. Р 28 (72) A.H.Hàcèí, П.H.Âèíîêóðîâ, И.N.Èíoýåìöåâ, A. И. Кулаковский, Я.М.Томшивер и В.Я.Черных (71) Всесоюзный заочный институт пищевой промышленности (53) 532.137(088.8) (5б) 1. Белкин И.M. и др. Ротационные приборы. М., "Машиностроение", 1968, с. 18-20.

2. Авторское свидетельство СССР

9 789703, кл. G 01 Ы 11/12, 1979 (прототип ) . (54 ) (57 ) ЦИФРОВОЯ РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР, содержащий эадатчик, генератор, двоично-десятичный счетчик, преобразователь напряжения, электродвигатель постоянного тока, механически связанный с измерительным органом, индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения вязкости неньютоновых жидкостей, непосредственного измерения предела текучести и обеспечения независимости показания вязкости.от режима измерения, в него дополнительно введены импульсный датчик оборотов, блок запуска, блок задержки, дватриггера, три схемы И и реверсивный счетчик, эадатчик состоит иэ задатчика цифровых кодов, цифро-аналогового преобразователя и задатчика напряжения смещения, а преобразователь нап„.Я0„„1105?85 А ряжения выполнен в ниде преобразователя напряжение-ток, причем выход эадатчика цифровых кодов подключен к входу цифро-аналогового преобразователя и первому входу реверсивного счетчика, выходы цифро-аналогового преобразователя н задатчика напряжения смещения подсоединены к соответствующим входам преобразователя напряжение-ток, выход которого подключен к электродвигателю, который, в свою очередь,связан с импульсным датчиксы оборотов двигателя, выход которого подключен к первым входам первой и второй схем И, выход второй схемы И соединен с вторым входом реверсивного счетчика, выход которого Е соединен с входами установки "0" триггеров, выход первого триггера соединен с вторым входом первой схемы И,. выход которой соединен с входом установки "1" второго триггера, выход которого соединен с вторым Я входом второй схемы И и первым входом третьей схемы И, выход которой соединен со счетным входси двоичнодесятичного счетчика, выход которого соединен с индикатором, выход блока запуска соединен с третьим разрешающим входом реверсивного счетчика, с входом установки "0" двоично-десятич ного счетчика и через блок задержки с входом установки "1" первого триггера, а генератор соединен с вторым входом третьей схемы И.

1105785

Изобретение относится к автоматическому измерению вязкости жидких .сред и может найти применение в пи- щевой и химической областях промышленности для измерения параметров вязких сред. 5

Известен ротационный вискоэиметр, содержащий синхронный двигатель, который связан с измерительным цилиндром, и измеритель момента сопротивления жидкости на базе упругого элемен-10 та (1 1.

Недостатком данного вискозиметра является низкая точность измерения вязкости иэ-за наличия упругого измерительного элемента. Кроме того, он 15 не позволяет измерять предел текучести у вязкоупругих сред.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматического контроля вязкости, содержащее задатчик, генератор, дноично-десятичный счетчик, преобразователь напряжения, электродвигатель постоянного тока, механически связанный с измерительным органом, и индикатор (2 ).

Недостатками известного устройства являются низкая точность иэмере" ний из-за больших динамических погрешностей, невозможность измерения предела текучести вяэкоупругих сред, зависимость показаний прибора от режима измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерений вязкости неньютоновых жидкостей при одновременном расширении функциональных возможностей вискозиметра (измерение предела текучести и т.д.) и независимости показаний от заданного режима измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстно, содержащее задат- 40 чик, генератор, двоично-десятичный счетчик, преобразователь напряжения, электродвигатель постоянного тока, механически связанный с измерительным органом, индикатор, дополнительно введены импульсный датчик оборотов, блок запуска, блок- задержки, два триггера, три схемы И и ренерсивный счетчик, эадатчик состоит из задатчика цифровых кодов, цифро-аналогового преобразователя и задатчика напряжения смещения, а преобразователь напряжения выполнен в виде преобразователя напряжение-ток, причем выход задатчика цифровых кодов под" ключен к входу цифро-аналогового преобразователя и первому входу реверсивного счетчика, выходы цифро-аналогового преобразователя и эадатчика напряжения смещения подсоединены к соответствующим входам преобразона" 6О теля напряжение-ток, выход которого подключен к электродвигателю, который, в свою очередь, связан с импульсным датчиком оборотов двигателя выход которого подключен к первым 6

2(1 см) дноично-десятич ный код задания вращающего момента; постоянная ЦАП; постоянная преобразователя напряжение-ток; напряжение на выходе задатчика смещения.

К I

2 см

Таким образом, на валу двигателя возникает вращающий момент, равный

3 (2) входам пеРвой и второй схем И, вы. ход второй схемы И соединен с вторым входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с входами установки "0" триггеров, выход первого триггера соединен с вторым входом первой схемы И, выход которой соединен с входом установки "1" второго триггера, выход которого соединен с вторым входом второй схемы И и первым входом третьей схемы И, выход которой соединен со счетным входом дноично-десятичного счетчика, выход которого соединен с индикатором, выход блока запуска соединен с третьим разрешающим входом реверсинного счетчика, с входом установки "0" двоичнодесятичного счетчика и через блок задержки с входом установки "1" первого триггера, а генератор соединен с вторым входом третьей схемы И.

На чертеже представлена структурная схема цифрового ротационного вис" козиметра.

Схема нключает в себя задатчик 1 дноично-десятичных кодов, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 2, задатчик 3 напряжения смещения, преобразователь 4 напряжение-ток, двигатель 5 постоянного тока, импульсный датчик б оборотов, блок 7 запуска, блок 8 задержки, первый триггер 9, первую схему И 10, второй триггер 11, нторую схему И 12, дноично-десятичный реверсивный счетчик 13, кварцевый генератор 14,- — ðåòüþ схему И 15, двоично-десятичный счетчик 1б, индикатор 17 и измерительный орган 18.

Цифровой ротационный вискозиметр работает следующим образом.

Задатчик 1 кодов подает на вход

IJM 2 двоично-десятичный код Й„ .

ЦАП 2 вырабатывает напряжение, пропорциональное поданному на его входу коду М„, и подает его на вход преобраэонателя 4 напряжение-ток. Преобразователь 4 напряжение-ток генерирует ток, пропорциональный сумме напряжений, поступающих с выходов ЦАП 2 и задатчика 3 напряжения смещения, и подает его на двигатель 5. Величина этого тока 5 не зависит от противоЭДС якоря и может быть вычислена по формуле

1105785 где К вЂ” электромеханическая постоян3 ная двигателя, и измерительный орган начнет вращаться.

Когда будет достигнута скорость, при которой момент внешнего сопротивления среды уравновесит вращающий мо- 5 мент, режим течения жидкости станет стационарным. При этом (3) где Ме

Мт

При выборе величины в соответст- 2р вии с равенством () уравнение (4 ) примет следующий вид:

К1к k N-М (ь) 25

Датчик 6 оборотов вырабатывает кратковременные импульсы в конце каждого оборота измерительного органа, которые подаются на первый вход первой схемы И 10. При нажатии специаль-30 ной кнопки или поступлении сигнала дистанционного запуска блок 7 запуска вырабатывает запускающий импульс, который поступает на счетчики 13 и

16 и блок 8 задержки. Таким образом, 35 запускающий импульс стробирует запись в счетчик 13 кода М„ и переводит в исходное состояние счетчик 16.

Через промежуток времени т., определяемый параметрами блока 8 задерж» 4р ки и необходимый для установления стационарного режима течения жидкости, запускающий импульс с выхода блока 8 задержки поступает на вход установки "1" первого триггера 9 и уста45 навливает его в единичное состояние.

Первый же выработанный после этого импульс с выхода датчика 6 оборотов через первую схему И 10 поступает на вход установки "1" второго триггера 11. Задним фронтом этого импульса триггер 11 устанавливается в единичное состояние и напряжение "1" поступает на второй вход второй схемы

И 12 и первый вход третьей схемы И

15. Через третью схему И 15 с кварце-55 вого генератора 14 поступают импульсы на счетный вход счетчика 16, а через схему И 12 поступают импульсы с выхода датчика 6 оборотов на реверсивный вход счетчика 13. После того, 60 как измерительный орган сделает Н„ оборотов, с выхода счетчика 13 поступит сигнал переполнения на входы установки "0" триггеров 9 и 11, на их, выходах установится напряжение "0", + момент сопротивления среды; 1р момент собственного трения электродвигателя.

При малых скоростях вращения, при которых рекомендуется производить измерения, собственное трение двигате- 15 ля Ит мало зависит от скорости и может быть принято постоянным. Тогда (k N +0 )=g +М (4) в результате чего прекратится прохож» дение импульсов через схемы H 10, 12 и 15. Таким образом, в счетчике

16 будет зафиксирован двоично-десятичный код числа е 2, равный где T — период оборота измерительоб ного органа; — частота кварцевого генераГ тора, и индицируемый устройством 17 индикации.

Поскольку вязкость может быть вычислена по формуле т т где К вЂ” постоянная,зависящая от формы измерительного органа и его геометрических параметров, то,учитывая (6 )и(7), получим кк„к, к

Как видно из равенства (9}, вязкость . жидкости равна индицируемому числу N2, умноженному на постоянный коэффициент, и не зависит от кода и, т.е. выбранного режима измерения.

Подбирая одну из констант (удобнее всего К2 ), можно добиться, чтобы постоянный коэффициент в формуле (9)

Кк„к, К

Zl f г равнялся 10 . Тогда индицируемое число М показывает величину вязко2 сти в единицах вязкости, умноженных на 10 .

Состояние триггера 11 можно исполь зовать также для организации дистанционного автоматического управления работой вискозиметра с помощью 3BN.

Значение Я = 0 на выходе говорит о том,что вискозиметр закончил измерени и может быть произведена запись эначенц

1, вязкости и инициировано новое измере- ние (для другого кода н„). Значение

Q = 1 на выходе триггера 11 говорит о том, что протекает цикл измерения.

Чтобы измерить предел текучести, необходимо последовательно увеличивать задаваемый код Н„ до тех пор, пока не начнется вращение измерительного органа 18. Предел текучести для измерительного органа цилиндрической формы вычисляется приближенно по формуле

К1 2 э

2йг8

1105785

Составитель lO.Агеев

Редактор Ю. Ковач Техред Ж.Кастелевич Корректор ".Муска

Заказ 5592/33 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4 где 1 - радиус измерительного цилиндра - длина измерительного цилиндра.

Применение цифрового ротационного вискозиметра позволяет значительно повысить достоверность измерения вязкости в неньютоновских жидкостях, дает воэможность непосредственно измерять предел текучести. Цена единицы показания не зависит от заданного режима измерения, что значительно облегчает его тарировку.