Датчик параметров жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1 Г 23/00// 1 ИЭОО СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСК омагнитной муАт к входу сигнал проводника, о ттем, что", с двигателю и электа вторым выходомзатора меток зондл и ч а ю щ и йцелью расширенияможностей, он имемотки эондопровоки связанный с в я Фу ето-исследов ательобумажной праг нитнои муйты, иния зондопроводниизмеритель моментельный электродчески связанныемотки зондопровогулироваиия, вхок измерителю момвыход - к дополн а ига ба н ко та тел двигателю, приче материала, среди го меньше плотно котор уемой яя конт кости ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(71) Ивановский научиский институт хлопчатмышленности(56) 1, Авторское свидетельство СССРУ 648883, кл. б 01 й 11/00, 1976.(54)(57) ДАтчик пАРАметРОВ жидкости,преимущественно впихты в клеевой коробке шлихтовальной машины, содержащий электродвигатель, вал которогокинематически связан с входом электромагнитной муфты, зонд с эондопроводником, сигнализатор меток зондопроводника и блок управления, подключенный первым выходом к электроциональных возарабан для на, кинематичесм электромагятор натяжевключающий ащения, дополниель, кинематиабаном для наа, и блок реорого подключен вращения, а.ьному электро- нд выполнен из плотность о11 зобретецие отцосцте к техникеизмерения пар аметроп ж 11 НОстей и кяс ается датчиков, ГГЕ ужящих для измерения уров Ея, и;Еотцостц и вязкости жипкцх срсц и може быть использо - нац сас тяпе технических средствятамг 1 ц Ир 013 ецЫх систем управлениятехно.1 о цч; скими Гроцессами,11 звестен датчик параметров жидкости, црецмущестнецно щихты н клеевой коробке щлихтоняльной мяецины,е О;Ее р ж язЕИ Й э ля к т р Од и Г я Г ел 1 в ал к 0-.таро 0 кицеятическн связан с Входомэлектромагнитной муфты30 нд с 301допронодцикомсигцялцзятор ме Ток30 ПДРпвонодцик а и блок упрянлецця,подклю 1 ецньГ пернью ньгхОдом к:1 ектроднцгятелю и электромагнитной муф Ге я нтовым выходам - к входу сивцализятопя меток зоцдоГЕронодццкя:,11Однако датчик обеспечивает измеренГНЯ лищь вязкости контра:ируемойРЛЕЦКОС ТИ, ЧТО СУЖЯЕ Т Е ГО фУЕЕК ЦИОЦЯЕ Ьцые вазможности. цЛь изобретения - расееИрецие",.:уцкггиоцяльных вазможцГГ.тец. Поставленная цель достигяг Гсятем что датчик пяряметрон жцакости, содержжЕий электродвигатель ял КОТОРОГО КИНЕМЯ Г 11"ЕГКИ СЯ ЗЯЕ 1 Г НХО- дам электро 1 агнцтцой муфты зонд с зоцдограводциком, сцтцяец 1 зятор меток зоцдопроводцикя и блок управления ПОДКЛЮЧЕННЬЕЙ ПЕРВ 1 М В 11 ХОДОМ К ЭЛЕК- троцви 1 ятелю и ЗЕек 110 мягце 1 тцОЙ муфте, я вторым ньходом - к ходу нялизяторя меток зоцдопронодникя, имеет бярябяц для намотки зондопроводника, кинемятическц связанный с выходам электромагнитной муфты, и регулятор натяжения зоцдопроводника, нключаю 11 цй измерьТель момента вращения, допозц 111 тельцый электроднигате 1 ькинемятиче ски связ янные с барабаном для намотки зандопроводника и блок регулирования, вход которого подключен к измерителю момента вращения, а выход - к дог.олнительцому электродвигателю, причем зонд выполнен из матерцяла 1 средняя плотность которого меньще плотности контролируемой жидкости.11 Я 11 и 11 прецс 11 янленЯ струк 1 ур - ная схема предлагаемого датчика ня фиг, 2 - временная диаграмма работы цекоторих его элементов.,Пятч 1 к цяряме.1 рон жидкостижит блок 1 упря:;еция, электраднцгя - тель 2 .:,ля сбсе.ечецця требуемого запаса энергии в начале измсрецця, электромагнитную муфту 3, бярябац ц для намотки зондопрццзодцикя 5, ыбирающий слабину гибких э 11 емецтг датчика н процессе измеренц.я, сигцализатОр 6 меток ЭондОпрОВОде 1 цкя 5, считывающий код проходящец мимо его чувствительного элемента метки, зонд 7,госпринимающий тормозящее воздействие жидкости, направляющие 8, ооеспечиняющие движение зонда по заданной траектории, измеритель 9 момента врагенияоценивающий величину момечта вращения в процессе днегения зонда 7, блок 1 О регулирования, выдающий требуемое напряжениеогог 1 нительный электродвигатель 11, обеспечиВяющий ГОстОянство натяжения зОндопроводцика 7, Вал электродвигателя 2 кинематически снязяц с входом электромягнитнОй муфты Зр ВыхОд кОтО рой кинематически связан с барабаном 4 для намотки зандопронаднцка 5 измерителем 9 момента вращения и ДогОлцитегьным электродвигателем 11, Онд 7 закреплен на конце зондопроводника 5, контактирующего с направляющими 8, другой конец которого закреплен ця барабане 4 для намотки зондопроВОДника 5. БЯОк 1 упрявлеегия пОДключеи первым выходом к электродвигатели 2 и электромагнитной муфте 3, а нторьем выходам - к сигнализатору 9 момента врящения, я ВЬЕходом - с дополнительным электродвигателемДатчик параметров жидкос.ти работает следуеощнм образом,Срабатывание блока 1 управления происходит через заданные промежутки времени Т 1 фиг.23, определяемые1 9требуемой перйадичностью измерения параметров контролируемой жидкости. В первой позиции с его первого выхода подается нялряжение ДВЬЕХ ця электродвигатель 2 и электромагнитную муфту 3, При срабатывании электрггмягнитной муфты 3 ее входная ось механически связанная с вялом электродвигателя 2, ПОДключяется к ВЬГхапцай Оси, В сваю очередь соединенной с налом ба- ОабанЯ 11 Для намотки ЗОНДОЕГроОД- ника, вял которого начинает нряепяться под воздействием электроднигателя 2, Зандопроводник 5 н;,мятывается ня барабан. Этим обеспечивается подьем зонда 1 перед очерег:Пью измерецием.После этого блок 1 уцряе,1 ение переходит но вторую пози 1 цю, 11 ри Этом1052933 4При .этом временные промежутки междусигналами о прохождении меток мимочувствительного элемента сигнализатора 6 меток эондопроводника 5 последовательно сокращаются. При входев жидкость скорость зонда 7 резкопадает. Временные промежутки междусигналами о прохождении меток резкоувеличиваются, Уровень контролируе 1 О мой жидкости находится между метками,которым соответствует первое изменение временных промежутков от умень шения к увеличению. По коду метки оп.ределяется уровень контролируемой15 жидкости еОценка вязкости контролируемойжидкости возможна на основании яна.лиза характера движения зонда 7 доустановившегося положения на плаву,В основу расчета вязкости может бытьвзято уравнение (при пренебрежительномалом натяжении зондопроводника 5) исчезает напряжение на его первомвыходе, а с второго выхода подаетсянапряжение 1)вы на сигнализатор 6метск зондопроводника, включающееего в работу. Электромагнитная муфта Э разъединяет свою входную и выходную оси, ро-,ор электродвигателя2 останавливается. Начинается свободное падение зонда 7,Сигнализатор 6 меток эондопрбводника выдает на выход датчика кодметки зондопроводника 5 каждый разкогда мимо его чувствительного элемента проходит очередная метка.В какой-то момент времени, двигаясь равноускоренно, зонд 7 достигает поверхности контролируемой.жидкости и начинает погружаться внее, Несмотря на то, что средняяплотность материала зонда 7 меньшеплотности контролируемой жидкости,погружение происходит прежде всего веледствие кинетической энергии,запасенной зондом 7 в процессе свободного падения, Однако при высокойвязкости контролируемой жидкостизонд 7, постепенно снижая скоростьпогружения, медленно приближается кустановившемуся положению на плаву.При малой величине вязкости конт 30ролируемой жидкости зонд 7 первоначально погружается на глубину, большую установившегося положения на плаву, и приходит к этому положению пос"ле нескольких колебаний в вертикальном направлении. 35Измерение параметров контролируемой жидкости основывается на харак тере движения зонда 7 в ней. Информация, выдаваемая сигнализатором 6меток зондопроводника, накапливается 40в памяти вычислительной машины (непоказана) подключенной к выходу дат.чйка, К концу очередного цикла измерения в памяти вычислительной машинызафиксированы коды номеров меток 45зондопроводника 5, последов ательнопроходящих мимо чувствительного элемента сигнализатора 6 меток зондопроводника, и точное время выдачи кодов сигнализатора 6. Указанной информацки достаточно для определенияуровня, вязкости и плотности контролируемой жидкости.Расчет параметров контролируемойжидкости наиболее удобно начать с определения уровня. В то время, когдазонд 7 находится над поверхностьюжидкости, он падает с ускорением. где 11 - масса зонда 7;1- коэффициент, характеризующий противодействие контролируемой жидкости движениюзонда 7;х - отклонение зонда 7 от установившегося положения наплаву в вертикальном направлении;х - текущая скорость движениязонда 7;ех - текущее ускорение движениязонда 7;- средняя плотность зонда 7; ьЧ 1,Х) - объем зонда 7, находящийсянад или под жидкостью носравнению с установившимся положением на плаву.1 5 хПри условияхЧ(х)=5 хи - 4 -4 м 2 А решение уравнения 1) имеет вид=А е в(пькср 1, (2( где А Ы и 1 - соответственно начальная амплитуда, круговая частота и фаза затухающих колебаний при успокоении зонда 7 на плаву в контролируемой жидкости;-- показатель экспоненты, ха 2 юрактеризующий быстроту затухания око" лебаний зонда 7, Вычислительная машина на основании инФормации, поступившей в ее память, определяет амплитудные значения Л и А и зонда 7. через и периодов и сам период Т. Далее находится промежуточная величина К при и= 1 представляющая собою логариФмический декремент затухания1 п - (3) после чего появляется возможность найтиДалее на основании градуировочной кривой схемы рассчитывается измеренное значение вязкости 1,Для определения плотности контролируемой жидкости достаточно выявить код метки, соответствующей моменту входа зонда 7 в жидкость, и код самой последней метки в процессе успокоения. При известной конФигурации зонда 7 и его средней плотности, инФормация о которых хранится в памяти вычислительной машины, по двум кодам этих меток можно рассчитать глубину погружения зонда 7 в жидкость и плотность контролируемой жидкостиоДля нормальной работы датчика необходимо, с одной стороны, чтобы зондонроводннк 5 постоянно находился в втянутом состяни, а с другой, чтобы не оказывал влияния на характердвижения зонда 7. Это обеспечивается специально введенной схемой регулирования. Измеритель 9 момента вращения может быть выполнен, напри 1052933мер, в виде двух валов связанныхмежду собою торсионной пружиной.Угол скручивания пружины ограничендвумя концевиками, передающими уси лие от ведущего вала к ведомому приповышенных значениях вала барабанадля намотки зондопроводника 5. Уголскручивания торсионной пружины воспроизводится ползунком реохорда, с 10 которого через щетки н коллектор напряжение рассогласования передаетсяна выход измерителя 9 момента вращения. Блок 1 регулирования можетбыть выполнен в виде ПИД-регулятора,выдающего управляющее .напряжение надополнительный электродвигатель 11.Под воздействием этого напряжениядополнительный электродвигатель 11создает тормозящий или ускоряющиймоменты вращения вала барабана 4 длянамотки зондопроводника 5.В совокупности измеритель 9 момента вращения, блок,1 регулированияи дополнительный электродвигатель 11 2 представляют собою следующую систему,обеспечивающую в процессе работытакой режим, что зондопроводник 5постоянно находится под некоторымзаданным минимальным натяжением.Экономический эФФект от применения изобретения достигается путемрасширения Функциональных возможностей датчика, который может бытьэФФективно использован в составеАСУТП шлихтования что позволяет автоматизировать управление такими важными параметрами процесса шпихтования, как вязкость, уровень и плотность шлихты в клеевой коробке шлихтовальной машины и величины истинного приклея основной пряжи.