Ротационный электровискозиметр

се в СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕ(ПУБЛИК й 111 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИД.ТЕЛЬСТВУ ИЯ о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Горьковский исследовательскийФизико-технический институт приГорьковском государственном университете им. Лобачевского Н.И.(56) 1. Белкин И.М., Виноградов Г.В.,Леонов А.И. Ротационные приборы.М., Машиностроение, 1968, с. 85-90;2. Авторское свидетельство СССРВ 252721, кл. С) 01 й 11/14, 1969,3. Авторское свидетельство СССР9 283678,кл. О 01 й 11/14, 1970 .(прототип).(54)(57) РОТАЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОВИСКОЭИМЕТР, содержащий внешний цилиндр,внутренний воспринимающий цилиндр,воспринимающий синхронный двигатель, . асинхронный двигатель и схему измерения о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения точности показаний прибора и расширениявозможности применения, он содержитдополнительно синхронный двигательпривода внешнего цилиндра, генераторопорной частотыделитель частоты,управляемый делитель частоты, Фазометр, аналого-циФровой преобразова-"тель, схему синхронизации, процессор,циФровой. индикатор, логическуюпереключающую схему, два инвертора,коммутируемый источник така и датчик положения ротора, причем генератор опорной частоты подключен на входы фазометра, делителя частоты и управляемого делителя частоты, выход последнего соединен с одним из импульсных входов логической переключающей схемы, на второй импульсный вход которой . включен выход делителя частоты вместе с входами схемы синхронизации и инвертора, связанного с обмотками воспринимающего синхронного двигателя, выход логической переключающей схемы соединен с входом инвертора, включенного на обмотки двигателя привода внешнего цилиндра, а управляющий вход логиР ческой переключающей схемы присоединен на выход схемы синхронизации) связанной также с входом коммутируемого источника тока, подключенного к обмоткам асиНхронного двигателя, ось ротора которого жестко соединена Я с осями синхронного воспринимающего двигателя, внутреннего цилиндра и датчика положения ротора; выход которого подключен на второй вход фаэометра, выходом присоединенного к входу аналого-циФрового преобразова теля, включенного на входную шину процессора, связанного с циФровым ,индикатором, а синхронизирующий вх д процессора соединен со схемой синхронизации.Изобретение относится к устройствам для непрерывного измерения вяз"кости ньютоновских (неньютоновских) жидкостей и предназначено дляреологических исследований растворови расплавов полимеров и других жидких сред в процессе их структурных превращений и при изменяющихсявнешних условиях.Известен лабораторный электровискозиметр ЭВИ содержащий внутренний 10цилиндр, закрепленный на валу микро"генератора вместе с ротором синхронного микродвигателя, питаемого черезпреобразователь частоты Катушкамикрогенератора включена в компенсационный мост, являясь одним егоплечом, Питание моста осуществляется.от феррорезонансного стабилизаторанапряжения через фазосдвигающую це- .почкуК второй диагонали мостаподключен фаэочувствительный инди-катор, содержащий трансформатор,электронную лампу, гальванометр инабор сопротивленйй,На выходе фазового индикаторапоявляется напряжение, отклоняющеестрелку гальванометра при разбалансе моста, пропорциональном углу нагрузки синхронного микродвигателя,а следовательно, пропорциональновязкости исследуемого материала. Вос- Зстановление равновесия моста достигается при, помощи предварительнопроградуированного потенциометра,на лимбе которого нанесены деле. -ния, по которому .и отсчитывается 35вязкость 1Существенным недостатком этогоустройства является температурныйуход фазы как иэ-за прогрева обмотокмикромашины во время работы, так 40и иэ-за изменения температуры окружающей среды, что может привестик погрешности, превышающей.50диапазона измерения. На уход Фазывлияет момент изменения трения вподшипниках микромашины как из-затемпературных изменений, так и изза старения смазки.Известен ротационный вискозиметр,содержащий -измерительную микромашину, выполненную в виде последовательно включенных генератора и двигателя с редуктором, на валу которого укреплен измерительный цилиндри вторичный прибор. Влияние температуры окружающей среды на измерительную машину исключается тем, чтоприбор снабжен второй микромашиной,. выполненной аналогично первой, причем генераторы первой ивторой микромашины включены по компенсационной схеме.Последнее позволяет скомпенсировать температурный уход фазы измерительной микромашины и влияниеизменения момента трения в механи65 ческой части прибора,что позволяет использовать вискоэиметр не только в дискретйом (с периодической проверкой начальных условий при "холостой" работе вискозиметра, т.е.при вынутом из жидкости внутреннем цилиндре), но и в непрерывном режи" ме измерения (2 .Однако полная компенсация температурного и временного ухода фаэытрудно выполнимо иэ-за большой массы, подвешенной на его роторе; Поскольку момент уравновешивания асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения питания, то последнее необходимо стабилизировать с большой точностью, обычно ошибка измерения, обусловленная напряжением питания, превышает 2. К зЪой же величине и близка погрешность, вносимая устройством считыва ния показаний., С данным прибором должен всегда находиться оператор для снятия показаний методом уравновешивания.35Целью изобретения является увеличение точности показаний прибора, уменьшение чувствительности к внешним условиям и расширение возможности применения. 20Поставленная цель достигается тем, что ротационный электровискозиметр, содержащий внешний цилиндр, . внутренний воспринимающий цилиндр, воспринимающий синхронный двигатель, схему измерения и асинхронный двигатель, имеет дополнительно синхронный двигатель привода внешнего цилиндра, генератор опорной частоты, делитель частоты, управляемый делитель частоты фаэометр, аналого 30 цифровой преобразователь, схему синхронизации, процессор, цифровой индикатор, логическую переключающую схему, два инвертора, коммутируемый источник тока и датчик положения ротора, причем генератор опорной частоты подключен на входы фаэомет-, ра, делителя частоты и управляемого делителя частоты, выход последнего соединен с одним из импульс ных входов логической переключаю.- щей схемй, на второй импульсный вход которой включен выход делителя частоты вместе с входами схемы син- . хронизации и инвертора, связанного .45 с обмотками воспринимающего синхронного двигателя, выход логической переключающей схемы соединен с входом инвертора, включенного на обмотки двигателя привода внешнего 50 цилиндра, а управлякций вход логической переключающей схемы присоединен на выход схемы синхронизации, связанной также с входом коммутируе мого .Источника токар подключенно го к обмоткам асинхронного двига" теля, ось ротора которого жестко соединена с осями синхронного воспринимающего двигателя, внутреннего цилиндра и датчика положения ротора, выход которого подключен на 60 второй вход фазометра, выходом присоединенного к входу аналого-цифрового преобразователя, включенного на входную шину процессора, связанного с цифровым индикатором, а синх 65 рониэирующнй вход процессора соединен со схемой синхронизации.На чертеже приведена структурнаясхема электровнскозиметра.Схема электровискозиметра включает генератор 1 опорной частоты,делитель 2 частоты, фаэометр 3,схему 4 синхронизации, аналого-цифрозой преобразователь 5, процессор6, коммутируемый источник 7 тока,инверторы 8 и 15, датчик 9 положения ротора, асинхронный двигатель10, воспринимающий синхронный двигатель 11, внутренний воспринимающий цилиндр 12, внешний цилиндр 13,синхронный двигатель 14 приводавнешнего цилиндра, цифровой индикатор 16, логическую переключающуюсхему 17, управляемый делитель 18частоты (УДЧ, шину 19 управления УДЧЭлектровискоэиметр работает следующим образом,Импульсы опорной частоты, вырабатываемые генератором 1, поступаютна один из входов фазометра 3, выполненного по схеме Фаэочувствительного детектора, и на входы делитела 2 частоты и управляемого дели"теля 18 частоты.Коэффициент деления последнегозадается цифровым кодом М на входной шине 19.С выхода делителя 2 частоты импульсы с частотой равной номинальной частоте 1 вращения синхронныхдвигателей 11 и 14, поступают навход инвертора 8 и на импульсныйвход логической переключающей схемы 17. Инвертор 8, как и инвертор15, выполнен на транзисторах по однофаэной мостовой схеме и питаетсяпостоянным напряжением, равным действующему значению номинальногонапряжения питания синхронного двигателя, На выходе инвертора формируется переменное напряжение прямоугольной Формы и номинальной частоты, первая гармоника которого вызывает появление вращающего моментана валу синхронного двигателя,Высшие гармонические составляющиемоменты не вызывают иэ-за отсутствиязаметного фазового сдвига токов этихсоставляющих в различных фазах двухфазного двигателя и в силу малостиэтих токов. Учитывая малую величинутоков от высших составляющих на- .пряжения питания, а также малыйотносительный момент нагрузки -двига.теля 11, необходимость чего следуетиз требования пропорциональности измеряемого.угла нагрузки 1 двигателя,его моменту М, зависящему от вязкости:М == У , можно пренебречь тепловыми потерями в двигателе от высших гармонических составляизцих выходного напряжения инвертора 8.(31 3На второй, импульсный вход логической переключающей схемы (ЛПС 17 пос тупают импульсы с управляемого дви,гателя 13 частоты, На выходе ЛПС 17 подключенном к входу инвертора 15, в зависимости от,сигнала на управ,ляющем входе ЛПС, подаваемого со схемы,синхронизации 4, могут быть импульсы с частотой;,-С:1(й, (21 где Ь - частота опорного генератора 1, 35частота на вцходе делителя2 частоты,- козФФициент деления делителя 2 частоты118 - частота на выходе управ , 20ляемого делителя 18 частотыфДЧ);Мщ - циФровой код на управлякнцейшине УДЧ, равный коэФфициенту деления уДЧ К. 25Таким образомв зависимости осигнала со схемы синхронизации, свыхода инвертора 15 на статорные .обмотки двигателя 14 будет подаваться переменное напряжение прямоуголь- ЗОной Формы с частотой 1 т = (е"в=п 11 в (41 35Иэ зависимости (4 следует, чтово втором случае путем измененияуправляющего кода 8 можно регулировать частоту врацения синхронно"го двигателя 14, 40Величина индуктивного сопротивления обмоток двигателя 14 будетизменяться с изменением частоты питающего напряжения, но поскольку величина активного сопротивления синхронных микромашин составляет более 30 от полного эквивалентногосопротивления обмоток, то величинанапряжения питания инвертора 15принята неизменной и равной 0,5 50от номинального напряжения питания.Поскольку коэФФициент использованиядвигателя 14 по моменту не превышает 0,2, то при указанных выше.условиях ток, протекающий по об-55моткам двигателя, не превышает номинального даже при инФраниэкихчастотах вращения.РМомент вязкого трения пропор. ционален величине вязкости при бОпостоянной разности скоростей внутреннего э, и внешнего Ф 2 цилинд- ров измеряемая вязкость,коэФФициент, зависящийот геометрических размеров цилиндров 12 м 13,угловая скорость вращения внутреннего цилиндра,фа = фо(б)й - угловая скорость внешнегоцилиндра в зависимости отсигнала схемы синхронизации.", ф (71гав,", =гак,нМомент вязкого трения М воспринимается двигателем 11 как момент нагрузки, который припомощидатчика 9 положения ротора представляется в виде угла нагрузки синхронного двигателя Ч, который измеряется Фаэометром 3, напряжение с выхода которого(91На одном валу с .внутренним воспринимающим цилиндром закреплен ро- тор маломощного асинхронного двигателя 10, в обмотки которого подается стабилизированный постоянный ток от коммутируемого источника 7 тока при поступлении определенного сигнала со схемы 4 синхронизации. В этом случае на оси ротора асинхронного двигателя 10 возникает тормозной момент, вследствие чего фазометром 3 измеряется величинаЪ= Ч,+ьЧн.(101 где Он - угол нагрузки синхронногодвигателя 11, соответствующий нормированному тормозному моментуСоответственно на выходе преобразователя 5 появляется кодН,= ,К,(Ч,.ьЧьд. (111Если же по сигналу схемы 4 синхронизации угловая скорость двигателя 14 равна скорости двигателя 11, т.е.Ф,:а, тогда показания Фазометра 1 будут соотзетствовать вязкостному трению М =О. Таким образом, и код на выходе АЦП 5 - ИЗ целиком определяется аддитивными погрешностями всех вместе взятых блоков схемы электровискозиметра.Схема 4 синхронизации обеспечивает последовательную работу электровискозиматра в трех описанных выше режимах,.при которых циФровой1055995 Составитель В,Вощанкинедактор Н.Лазаренко Техред И.Гайду. Корректор А.Тясв а а аама ак сно 5 лиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная,289/33 ВНИИПИ Го по делам 113035, Иосаж 873 По твенного комитета ССС ретений и открытий -35, Раушская наб., д