Устройство для определенияудельного beca

Союз Советских Социалистических РеспублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ н 1808910(22) Заявлено 04.05,79 (21) 2764552/18-25с присоединением заявки Йо(51)М, Кл,з 0 01 М 9/00 Государстееииый комитет СССР ио делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 280231 72) Автор изобретеии(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЬНОГО ВЕС Изобретение относится .к устройст вам автоматического измерения удель ного веса исследуемых образцов и может использоваться в системах автоматического контроля и экспресс-анализа исследуемых образцов, например, для определения удельного веса образцов грунта, получаемых при проведении бурения скважин, контроля удельного веса изготавливаемых образцов и т.п.Известны устройства для определения удельного веса, основанные на независимом измерении веса образца и узла измерения объема образца и состоящие иэ блоков взвешивания, измерения объема и обработки результатов измерения 11.Недостатком устройств является низкая оперативность проведения измерений, что связано с низким быст" родействием таких устройств и сложностью автоматизации процесса измерений.Известно также устройство для определения удельного веса, содержа" щее источник света, конденсор, площадку-основание, датчик веса, объектив и телевизионную сканирующую систему, а также вычислительный блок,информационные входы которого соединены с выходами телевизионной сканирующей системы 2).Недостатком устройства являетсязначительная сложность, что связанос необходимостью использования телевизионной сканирующей системы.Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для определения удельного веса, содержащее источник света, конденсор, площадку-основание, датчик веса, объектив, допол" 15 нительно введены вспомогательныйконденсор, в фокусе которого установлен вспомогательный источник света, а с противоположной сторонывспомогательного конденсора распо ложен оптический клин, закрепленныйнеподвижно у торца прозрачной плас"тины-основания, на котором из непрозрачного материала выполнена маска с отверстием-коллиматором, а с, 25 противоположного торца прозрачнойпластины-основания расположен вспоио"гательный объектив, в фокусе которого установлен первый фоточастотныйдатчик, выход которого через форми рователь соединен с входом элеаентвзадержки и входом разрешения считывания блока индикации, информационные входы которого соединены с выходами счетчика импульсов, вход сброса и счетный вход которого соединены соответственно с выходом элемента задержки и выходом умножителя частоты импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом тактового генератора и тактовым входом блока измерения периода, информационные выходы которого соединены с управляю щими входами умножителя частоты, информационный вход которого соединен с выходом второго фоточастотного датчика, который расположен в Фокусе дополнительного объектива. В Фокусе 1 объектива установлен третий Фоточастотиый датчик, выход которого соединен с входом блока измерения периода,причем прозрачная пластина-основаниезакреплена на упругих элементах и наней под углом 45 О к основанию установлена система зеркал,В качестве фоточастотных датчиковн предложенном устройстве используется полупроводниковая микросхема,представляющая собой замкнутое кольцо инверторов, реализованных на биполярных транзисторных структурах,причем число иннерторов н кольце является нечетным. В кольце таких иннерторов возникает генерация импульсов, 30 имеющих стандартные логические уровни, причем частота генерации будет прямо пропорциональна энергии, по; ступающей от источника, от которого питается эта цепочка, и обратно про ,порциональна числу элементов н цепочке. В качестве источника энергии для ключевых элементов, выполненных по биполярной интегральной технологии, можно использовать поток света, пада О ющий на этот элемент, причем величина тока в каждом из элементов при этом будет пропорциональна величине потока, падающего на интегральный элемент (микросхему). Таким образом, этот элемент может быть использован 45 в качестве Фоточастотного датчика, т,е. датчика, обеспечивающего преобразование падающего на элемент света в электрические импульсы стандартной логической величины и имеющих часто .ту, прямо пропорциональную величине светового потока.На фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства, на фиг. 2 - структурная схема фоточастотного датчика.Устройство для определения удельиого веса содержит основной источник света 1 и вспомогательньщ источник света 2, которые расположены соответ ственио в фокусах конденсатора 3 40 ,и вспомогательного конденсатора 4, на.оптической оси которого помещен ,оптический клин 5, расположенный у торца прозрачной пластины-основания 6, которая закреплена на упругих, 65 элементах 7, причем на торце пластины-основания 6 сформиронана маска 8 из непрозрачного материала, имеющая отверстие, а с противоположного торца пластины-основания б установлен вспомогательный объектин 9, в Фокусе которого установлен первый Фоточастотный датчик 10, выход которого соединен с входом формирователя 11.Выход формирователя 11 соединен с входом элемента задержки 12 и входом разрежения считывания блока индикации 13, информационные входы которого соединены с ныходами счетчика 14, входы сброса и счета которого соединены соответственно с выходбм элемента задержки 12 и выходом умножителя 15 частоты импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом генератора импульсов 16. Генератор импульсов 16 соединен с тактовым вхо- доМ блока 17 измерения периода, информационные выходы которого соеди,нены с управляющими входами умножителя 15 частоты импульсов, информационный вход которого соединен с выходом второго фоточастотного датчика 18, установленного в фокусе дополнительного объектива 19, который находится над системой зеркал 20, закрепленных на прозрачной пластине-основании б под углом 45 к ее плоскости. Над пластиной-основанием б установлен объектив 21,. в фокусе которого установлен третий фоточастотный датчик 22, выход которого соединен с входом блока измерения периода 17. Фоточастотный датчик содержит последовательно включенные полупроводниковые биполярные иннерторы 23, выход одного из них соединен с выходом фоточастотного датчика 24, а биполярные ключевые элементы выполнены в виде микросхеваю, которая освещается источником света, в результате чего н р-и переходах формируется фотоЭДС и в генераторах тока 25 возникает ток.Указанный эффект представлен на Фиге 2 Устройство для определения удельного веса работает следующим образом.Неследуемый образец 26, имеющий параллельные верхние и нижние грани :(например цилиндр, параллелепипед, куб, треугольная или иная призма и т.д., образец может иметь и вертикальные сквозные отверстия), устанавливается на прозрачной пластине- основании 6 между системой зеркал 20 под объективом 21. Под действием веса образца упругие элементы 7 сжимаются, что вызывает перемещение пластины 6 и, следовательно, отверстия в маске 8. В связи с этим количество света, проходящего через отверстие в маске 8, будет обратно пройорционально весу тела из-за наличия оптического клина 5. Поток света,проходящий через отверсйе в маске8, собирается с помощью вспомогательного объектива 9 на первом фоточастотном датчике 10, в котором возникает генерация импульсов, период которых будет прямо пропорционален весу образца. Эти импульсы, проходя фчерез формирователь, который выделяет фронты этих импульсов,а при необходимости и снижает их частоту, отсчитываке результаты измерения в .блок индикации 13, а также с, некоторой задержкой, определяемой элементомзадержки 12, производят сброс счетчика 14 в нулевое состояние, после чего начинается новый цикл измерения.Эти импульсы можно использовать дляуправления устройством, обеспечивающим автоматическую смену образцовПоток света, проходящий через конденсор 3 от источника 1 через прозрачнуюпластину-основание 6, частично умень-кается иэ-эа экранирования этогосветового потока образца 26, собирается объективом 21 и падает на третийФоточастотный датчик 22, частота импульса на выходе которого будет обратно пропорциональна площади основа эния образца 26. Период этих импульсов.и число, характеризующее этот период,зафиксированное на выходе блока 17измерения периода, прямо пропарционайьно площади основания образца. ЗОЧасть светового потока от источникасвета 1, проходя через систему зеркал, обеспечивает получение информации о высоте образца 26 и падаетна второй фоточастотный датчик, частота ийпульсов на выходе которогообратно пропорцинальна высоте образца 26. Умножитель частоты импульсовобеспечивает получениеоценки объемаобразца, причем частота импульсовобратно пропорциональна объему образц, а так как импульсы с .выхода умио.жителя 15 считаются счетчиком 14 втечение интервала времени, пропорционального весу,образца, код, Фиксируемюй счетчиком 14, характеризует 45удельный вес исследуемого образца. Предложенный измеритель обеспечивает измерение удельного веса с высоким. быстродействием и надежностью Я при пониженных аппаратурных затратах и может быть легко реализован в ввде малогабаритного прибора с выдачей результатов в цифровой форме ( например, в автоматизированных системаху управления производства для ввода получаемой информации с ЦВИ), а также в автоматизированных системах измерения. Формула из обретения1. Устройство для определенияудельного веса, содержащее источниксвета, конденсор, площадку-основание, датчик веса, объектив, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповидения надежности работы устройства, в него дополнительно введенывспомогательный конденсор, в фокусекоторого установлен вспомогательныйисточник света, а с противоположнойстороны вспомогательного конденсорарасположен оптический клин, которыйзакреплен неподвижно у торца прозрачной пластины-основания, на которомиэ непрозрачного материала выполнена маска с отверстием-коллиматором,а с противоположного торца прозрачной пластины-основания расположенвспомогательный объектив, в фокусекоторого установлен первый фоточастотный датчик, выход которого черезформирователь соединен с входом элемента задержки и входом разрешениясчитывания блока индикации, информационные входы которого соединены свыходом счетчика импульсов, входсброса и счетный вход которого соеди.нен соответственно с выходом,элемента задержки и выходом умножнтелячастоты импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом тактовогогенератора н тактовым входом блокаизмерения периода, информационныевыходы которого соединены с управляющими входамн умножителя частоты, информационный вход которого соединенс выходом второго Фоточастотного дат"чика, который расположен в фокуседополнительного объектива, а в Фокусе объектива установлен третий фоточастотный датчик, выход которого со,единен с входом блока измерения периода, причем прозрачная пластинаоснование закреплена на упругихэлементах и на ней под углом 45 ф коснованию установлена система зеркал.2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что каждый иэФоточастотных датчиков содержит цепочку из нечетного числа полупроводниковых биполярных инверторов, выход которой соединен с выходом последнего инвертора и входом первогоинвертора, выполненную в виде микросхеию.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 364872, 1972.2. Патент Японии М 51-25351,кл, 108 , 1976 (прототип).808910 оставитель В.Алексехред Л. Пекарь едактор Заказ сное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 400/45 Тираж 918 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, 2-35, Рауыскаямит кры на воррентор Л. Иван Пода СССРийф д. 4/