Цифровой вискозиметр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Пензенский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР Р 627385, кл, 6 01 й 11/16, 1974,Вискозиметр "Реотест". ГДР. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.(54) ЦИФРОВОЙ ВИСКОЗИМЕТР (57) Изобретение относится к цифровому вискозиметру, содержащему зонд, кювету дпя исследуемого вещества, пружину закручивания, приво кюветы и измерительную схему на ЯО 121338 основе резистивного датчика, Дляповышения быстродействия, точностиизмерения и помехоустойчивости визмерительную схему введены интегратор напряжения, схема сравнениянапряжения на основе дифференциальных усилителей, блок набора постоянных резисторов и их подключатель.Один выход резистивного датчикаподключен к неинвертирующему входуинтегратора напряжения, а через,переключатель и резисторы к шине"земля", а другой - через резисторк инвертирующему входу интеграторанапряжения и к выходу схемы сравнения напряжений, один выход которой соединен с выходом интеграторанапряжения, а второй - с шинойИзобретение относится к измерениям реологических характеристикжидкостей и паст, в частности впроизводстве толстопленочных микросхем, и может быть использованов химической промьшленности,Целью изобретения являетсяповышение быстродействия, точностиизмерения и помехоустойчивостипроцесса измерения,На фиг.1 представлена функционально-пневматическая схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы в соответствующих точкахсхемы фиг,1.Устройство содержит шаговыйэлектродвигатель 1, зубчатые колеса 2, кювету 3, зонд 4, резистивный датчик 5 вращаюшегося момента,вал 6, пружину 7 закручивания, резистор 8, конденсатор 9, дифференциальные усилители 10 и 11 постоянного тока, блок 2 набора резисторов,делитель 13 напряжения на резисторах, переключатель 14, преобразователь 15 напряжение-частота, источник 16 постоянного напряженияи цифровой частотомер 17Ротор шагового электродвигателя1 через зубчатую передачу связ анс кюветой 3, приводимой во вращениеНа одном конце вала 6 закреплензонд 4, помещенный в кювету 3, ана другом ". пружина 7 закручивания,второй конец которой жестко связанс корпусом. Подвижный контакт резистивного датчика 5 жестко связанс валом 6 и электрически соединенс входом интегратора на основе. уси"лителя 10 постоянного тока и выходомсхемы сравнения на основе усилителя1 постоянного тока, подключенномк входу цифрового частотомера 17.Второй контакт резистивногс датчика5 подключен непосредственна к неин-"вертирующему входу усилителя 10постоянного тока и через переключатель 14 и попеременно подключаемыерезисторы в блоке 12 набора резисторов - к шине "земля",Неинвертирующий вход усилителя 11 постоянного тока подключен к выходу интегратора, а инвертирующий к шине "земля", Вход преобразователя, 15 напряжение - частота (ПНЧ) через переключатель 14 соединен с делителем 13 напряжения, питаемым источником 16 постоянного тока. Блок управления шаговым двигателем непоказан на фиг 1.Устройство работает следующимобразом.3 Кювета от электропривода приводится во вращение, и из-за наличиясил трения между частицами в исследуемом образце вал 6 закручивается,увеличивая пропорционально моментуО закручивания вь;ходное сопротивлениеЙу резистивногс датчика,Скорость сдвига Ч в исследуемомобразце изменяется дискретно переключателем4, соединяющим вход ПНЧ15 с выходами делителя 13 напряженияна резисторах Бд, При этом на выходе ПНЧ 15 устанавливается соответствующее значение частоты, и шаговыйдвигатель вращается со скоростью,пропорциональной заданной частоте,Одновременно переключателем 14каммутируется соответствующий резистор Вв блоке 12 с инвертирующимвходом усилителя 10 постоянного тока,При этом между значениями резисторовйд в делителе 13 и резисторами Ев блоке 2 должна бь;ть и обеспеченапрямо пропорциональная зависимость,т.е,30 фгде ( - коэффициент пр опор ци он ал ьности.Угловая скоростьвращения кюветы зависит от частоть. ПНЧ 15 и35соответственно от напряжения снимаемога с делителя 13 напряженияна резисторах В. 1 огда имеемьЗ = К. Е д =- К т К Егде К - коэффициент преобразованиязначения резисторов В.в угловуюскорость вращения кюветы, Учить 1 вая,ч,а и,) .апр lУгде- угол наклон а образующейконуса зонда, скорость сдвига висследуемом образце пасты получим:апУК(.,1) Устройства на основе усилителейО и 11 постоянного тока (УПТ) ра ботает в режиме генератора прямсугольных импульсов.Резисторы йК, включены какделитель вь:ходного напряжения +осхемы сравнения на УПТ 11.55 Рассмотрим работу устройства в моменты времени (О ), (0) и(О+),фиг.2), В момент й (О ), когдавыходное напряжение Ос =0 на входах(синфазный сигнал на входах дифференциального УПТ не усиливается),В момент С(О) срабатывает схема сравнения УПТ 11, и на входе Р интегратора устанавливается потенциал Оо Рч-О = - ,Вл+ Вкоторый скачком передается на выходУПТ 10, а затем через конденсаторС на вход ш интегратора так, чторазность потенциалов на входах 0и о в момент скачка составит:2 Оо ВО -(-ОлаВ ВВ р езул ьт ате бол ьшо го р аз бал ан с ана входе УПТ 10 выходное напряжениеинтегратора продолжает скачкомувеличиваться, уменьшая посредствомотрицательной обратной связи черезконденсатор С разбаланс на входе,При достижении равенства +О = +Оавыходное напряжение интегратораОо Вчсоставит значение (2)Рл + С момента С (0) конденсатор интегратора начинает разряжаться под действием напряжения обратной связи с выхода УПТ 11 и за времяТ (момент 1) выходное напряжение инт е гр ат ор а до сти гнет нуля . То гд а сработает схема сравнения, и . описанный процесс начнет повторяться.Частота генерируемых импульсов определится из уравнения О о - ОаК Т 2 Оо Еу РС (К+1) 2 В, + ВПодставляя (2) и (3), и учитывая (1), а также то, что211 гзВ щКзгде г - радиус конуса зонда;К 5 - коэффициент преобразованияугла поворота в сопрстивление;лсдвигающее напряжение,при К - " ф ф 3 12УПТ О о и Д присутствует синфазныйЙРСВд 4 ВС сапа лгде= - вязкость т,е. часчтота следования импульсов с выхода УПТ 11 прямо пропорциональная вязкости исследуемого вещества. Частота измеряется частотомером 174с получением цифрового отсчета в единицах измерения динамической вязкости. 10 15 Формула изо бр ет ения Цифровой вискозиметр, содержа щий измерительный зонд, закрепленный на одном конце вала, кювету с исследуемым образцом вещества, пружину закручивания, злектропривод 20 и резистивный датчик вращающегомомент а пружины, причем второйконец вала через пружину закручивания соединен с корпусом, а кювета, в которую помещен зонд, снабжена приводом, о т л и ч а ю щ и й 25 с я тем, что, с целью повышениябыстродействия, точности измеренияи помехоустойчивости, в него введены интегратор напряжения и хемасравнения напряжения на основедифференциальных усилителей пос 30 тоянного тока, блок набора постоянных резисторов по количеству требуемых скоростей вращения кюветы. и переключатель резисторов, при 35 чем один выход резистивного дат 40чика вращающего момента пружины подключен непосредственно к неинвер.тирующему входу интегратора напряжения и через переключатель и попеременно подключаемые резисторы вблоке резисторов к шинеземля",а другой - через резистор к инвертирующему входу интегратора напряжения и к выходу схемы сравнениянапряжений, один из двух входов 45 50которой соединен с выходом интегратора напряжения и через конденсатор с инвертирующим входом интегратора напряжения, а второй - с шиной "земля",13383получаютвыходнойства15 Т следующее выражение длячастоты импульсов устрой