Устройство для измерения частоты и соотношения тактов доильного аппарата

(51) 5 А ИЯ аждом цикл змеряемых ильного аппарата в ьсации, усред ин за пять ци и ульсацииений на с в риборы и вн роиство в 3 ил,иг. 1 ГОСУДАРСТВЕНИЫЙ КОМИТЕТ:по изОБРетениям и ОтнРитиямПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗ 1.(71.) Украинская сельскохозяйственная академия. (56) Устройство диагностики доильных аппаратов. Паспорт Я 5 ИЗ 900, ОООПС, Иинск, 1980.(54) УСТРОЙСТВО ЛПЯ ИЗМЕРЕНИЯ. ЧАСТОТ 1 д И СООТНОШЕНИЯ ТАКТОВ ЦОИЛЬНОГО АНПАРАТА(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для измерения частоты и соот. ношения тактов при производстве,диагностировании и техническом обслужи- вании доильных аппаратов. Целью изобретения является повышение быстродействия, точности измерения и расшит рение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит дат" чик 1 тактов, Г-триггер 2, датчик 3 вибрации, Формирователь 4 импульсов, делители 5, 9, 10 частоты, переключатель б, блок 7 управления, генера тор 8 синхроимпульсов, логический вентиль 11, счетчики периода 12 и длидлительности 13 такта, регистры 14, .15 памяти, цийроаналоговые преобразователи 16, 17, операционный усилитель 18, источник 19 образцового напряжения, измерительные приборы 20, 21. Устройство обеспечивает измерение частоты и соотношения тактов дачу результатов измлочные измерительны нее регистрирующееде аналоговых сигнал20 Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для измерения частоты и соотношения тактов при производстве, диагностировании и технологическом обслуяивании доильных аппаратон.Цель изобретения - повышение быстродействия, точности измерения и расширение Функциональных возможностейустройства.На Фиг.1 представлена структурнаясхема предлагаемого устройства дляизмерения частоты и соотношения тактов доильного аппарата; на Фиг,2 - 15временные диаграммы, поясняюцие Формирование из входных сигналов устройства прямоугольных импульсов,длительность которых соответствует длительйости такта сосания, а периодповторения - периоду пульсаций доильного аппарата; на Фиг,3 - примервыполнения блока управления устройства,Устройство для измерения частоты 25и соотношения тактов доильного аппарата (Фиг.1) содержит датчик 1 тактов, соединенный с ннФормационным входом Р-триггера 2, датчик 3 вибрации,соединенный через Формирователь 4 импульсов с тактовым входом Л-триггера2, инверсный выход которого подсоединен к второму. входу первого каналаперекпючателя 6, первому и второмувходам второго канала переключателяб, а через первый делитель 5 частоты - к первому входу первого каналапереключателя 6, выход которого со-.единен с первым входом блока 7 управления, последовательно соединенные ге нератор 8 синхроимпульсов,второй 9 итретий 10 делители частоты, Выходгенератора 8 синхроимпульсов дополнительно соединен с вторым входом блока 7 управления, вторым и третьим 45входами третьего канала переключателя 6 Выход второго делителя 9 частотВГсоединен с первым входом третьегоканала переключателя 6, а выход третьего.делителя 10 частоты соединенс третьими входами первого и второгоканалон переключателя 6. При этом вы 3 од второго канала переключателя 6связан с первым входом логическоговентиля 11, Выход третьего канала переключателя б связан с вторым входомлогического вентиля 11 и тактовым вхо."дом счетчика 12 периода, а выход логического вентиля 11 соединен с тактовым входом счетчика 13 длительности такта. Выход сброса блока 7 управления соединен с входами сброса счетчиков периода 12 и длительности такта 13. Выход переноса блока 7 управления соединен с входами записи первого 14 и второго 15 регистров памяти, инФормационные увходы которых связаны с разрядными ныходамн счетчиков периода 12 и длительности такта 13, а выходы - с циФровыми вхсдами первого 16 и второго 17 цнФроаналоговых преобразователей. Кроме того,устройство содержит операционный усилитель 18 (ОУ), причем иннертирующий вход ОУ 18 соединен с выходом первого ЦАП 16. Неиннертируюнй вход ОУ 18 связан с источником 19 образцового напряжения. Выход ОУ 18,соединенный с опорными входами первого 16 и второго 17 циФроаналоговых преобра- зователей, а также первым измерительным прибором 20, является первым выходом устройства, а выход второго ЦАП 17, соединенный с вторым измерительным прибором 21, является вторым выходом устройства.Устройство работает следующим образом.Выходной сигнал датчика 1 тактов (фиг.2,а) размах колебаний которого соответствует логическим уровням Р-триггера 2, поступает на его инФормационный нход. На тактовый вход Р-триггера 2 через Формирователь 4 импульсов поступают сигналы датчика вибраций клапана пульсатора (Фиг,2,б). В результате этого на инверсном выходе Э-триггера 2 устанавливаются прямоугольные импульсы, длительность которых равна сумме увеличиваюцейся и максимальной вакуумной Фазы, а период сле,онания - периоду пульсаций вакуума доильного аппарата (Фиг,2,в), Обозначим выходной импульс Р-триггера 2 тактом сосания, паузу тактом сжатия, что соответствует определению соотношения тактов по стандарту 1 0 3918-77Основной режим работы устройства реализуется в среднем положении переключателя 6. При этом выходной сиг нал Р-триггера 2 поступает на вход блока 7 управления, устроенного та ким образом, что на его выходах в конце каждого периода пульсаций до" ильного аппарата появляются последовательно во времени команды переноса1630712 ИЦвыл 2 40 иЦ К Ц ев ет е )1 фа5и сброса. Это приводит к записи содержимого счетчиков периода 12 и длительности такта 13 в первый 14 и второй 15 регистры памяти, а также к обнулению счетчиков 12 и 13. С этого момента начинается измерение времени путем подсчета импульсов, поступающих при помощи переключателя 6 с генератора 8 синхроимпульсов на тактовый вход счетчика 12 периода непосредст, венно, а на тактовый вход счетчика 13 длительности такта - через логический вентиль 11, открытьп выходным сигна-. лом Р-триггера 2. После окончания выходного импульса П-триггера 2 в конце такта сосания доильного аппарата Глогический вентиль 11 закрывается ипо:ступление синхроимпульсов на вход счетчика 13 длительности такта прекращается. Счетчик 12 периода продолжает подсчет синхроимпульсов. В конце такта сжатия счетчик 12 периода"содержит код периода пульсационного цикла, а счетчик 13 длительности такта - код ,длительности такта сосания.В этот момент блок 7 управления вырабатывает ко, манду переноса, по которой в первый 14 и второй 15 регистры памяти записываются выходные коды счетчиков периода 12 и длительности такта 13 соответственно, а затем кбманду сброса, по которой счетчики 12 и 13 обнуляются. Для предотврацения записи ложной информации в регистры 14 памяти при окончании цикла пульсаций в момент изменения состояния счетчика 12 блок 7 управленя синхронизирован по второму входу генератором 8 синхроимпульсов, После обнуления счетчиков 12 и 13 начинается новый цикл измерения. Одновременно начинается преобразование выходных кодов регистров памяти в напряжения в помоцью цифроаналоговых преобразователей умножаюцего типа. Это значит, что выходное напряжение ЦАП Ц пропорционально произведению его входного кода М, на опорное наичем последнее можно изменять в определенных пределах,где К - коэффициент передачи ЦАП1 по опорному напряжению;ЯМако максимально возможный Входной код, определяемый разрядностью ЦАП. 6Первый ЦАП 16 включен в обратную.связь операционного усилителя 18, нанеинвертирующий вход которого поданонапряжение Цо от источника 19 об разцового наГ 1 рРяжеия, В,одное напряжение первого ЦАП 16 ц, равно напряжению Цт источника 19 образцового напряжения, так как общеизвестно, 1 О что напряжение между входами ОУ, охваченного отрицательной обратнойсвязью, равно нулюИтЦ = Цо р =" рма кс15где Б т - код периода пульсаций (входной код первого ЦАП).Отсюда выходное напряжение ОУ,одновременно являюцееся опорным напря О жением обоих цифроаналоговых преобразователей, равно 1 мО кО ЦотР 1Ц = ЦйЪ абык оар (т 25Поскольку величины И щасЦотр К 4являются постоянными для данного ЦАП,то напряжение на первом выходе устройства обратно пропорционально вход-ному коду первого ЦАП 16, что и необ-.3 О ходимо для преобразования кода периода пульсаций доильного аппарата внапряжение, пропорциональное частоте .пульсаций, Одновременно выходное на-;пряжение ОУ 18 поступает на опорныйвход второго ЦАП 17 выходное напряжение Ц которого равноИ КрЦотрЦ=КЦх2 ОПмакс где И - код длительности такта сосания (входной код второго 45ЦАП) .Таким образом, выходное напряженйЕвторого ЦАП 17 пропорционально отношению длительности такта сосания кпериоду пульсаций доильного аппарата, 5 О т.е.соотношению тактов,Цифроаналого- .вые преобразователи 16 и 17 имеютвысокое быстродействие, поэтому ихвыходные напряжения устанавливаютсяпрактически мгновенно после записи информациив регистры 14,и 15 памяти. Следовательно, в конце каждого.периода пульсаций доильного аппарата напервом и втором выходах устройстваустанавливаются напряжения, пропорци128вательно соединенные триггер 22, элемент 23 задержки и однанибратор 24.Блок управления работает следуюшим образом, При поступлении на информационный вход В-триггера 22 высокого логического уровня в начале такта сосания, а на его тактовый вход - импульса от генератора 8 синхроимпульсов, на выходе П-триггера 22 формируется положительный перепад напряжения, служащий в качестве команды записи для первого,14 и второго 15 регистров памяти устройства. По истечении времени выдержки элемента 23 задержки на выходе однонибратора 24 формируется импульс положительной полярности, служаший командой сброса счетчиков 12 и 13 устройства. Конструкция блока управления может быть различной н зависимости от способа управления счетчиками и регистрами памяти. Блок управления, показанный на фиг,З, формирует команды записи для регистров памяти с динамическим управлением (например К 155 ИР 13) и команды сброса для счетчиков со статическим управлением (например К 155 ИК 5).В конкретном исполнении устройства для измерения частоты и соотношения тактов (фиг,1) использованы преобразователь вакуума в качестве датчика тактов 1, генератор 8 синхросигналов с частотой 100 Гц, счетчики, регистры памяти и цифроаналоговые преобразователи на восемь разрядов, изг"мерительные приборы 20 и 21 стрелоч.ного типа.Предлагаемое устройство обеспечивает измерение частоты (н пределах 25-100 имп/мин) и соотношение тактов (в пределах 5-95%) доильного аппарата в кажчом цикле пульсаций, усреднение измеряемых неличин за пять циклов пульсаций и выдачу результатов измерений на стрелочные измерительные при-боры и внешнее регистрирующее устройство в виде аналоговых сигналов 0-1 В,16307 изобретения Формула ональные частоте пульсаций и соотношению тактов доильного аппарата в этом периоде. Эти напряжения поступают соответственно на первый 20 и второй 21 измерительные приборы для ни 5 зуального отсчета.В верхнем положении переключателя 6 (фиг,1) между выходом П-триггера 2 и первым входом бл.ока 7 управления включается первый делитель 5 частоты с коэффициентом деления пять,что не" обходимо для усреднения значений частоты и соотношения тактов за пять циклов работы доильного аппарата (согласно стаццарту 1 ЯО 6690-83, регламентирующему требования к устройствам подобного назначения) . Это достигается тем, что команды переноса и сбро-: са формируются н конце каждого пято .го периода пульсаций. Поэтому имдуль- сы с генератора 8 синхроимпульсов поступают на вход счетчика 12 периода в течение пяти периодов пульсаций, а .на вход счетчика 13 длительности тактакта - в течение пяти тактов сосания доильного аппарата. Для того,чтобы разделить на пять общее количество импульсов, поступающих на тактовые входы счетчиков.12 и 13, служит ,30 второй делитель 9 частоты с коэффициентом деления пять, включаемый между выходом генератора 8 синхроимпульсон и входами счетчика 12 периода и логического вентиля 11 при помощи переключателя 6.В нижнем положении переключателя 6;(фиг,1) осуществляется калибровка уст-, .ройства. На первый вход блока 7 управ-.,ленин при этом поступают прямоугольные импульсы с периодом 600 мс и .скважностью 2, что соответствует частоте пульсаций 100 имп/мин и соотношению тактов 50%. Эти импульсы получаются путем деления частоты генера 45тора 8 синхроимпульсов (100 Гц) на60 с помощью последовательно соединенных второго делителя 9 частотыс коэффициентом доения пять и третьего делителя 10 частоты с коэффициентом деления двенадцать. Калибровка устройства осуществляется путемизменения коэффициентов передачи первого 16 и второго 17 цифроаналоговыхпреобразователей с помощью имеющихся в них элементов регулировки.Пример выполнения блоков 7 управления устройства показан на фиг.З.Блокуправления включает н себя последоустройство для измерения частоты и соотношения тактов доильного аппарата, содержащее датчик тактов, генератор синхроимпульсов и счетчик периода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, точности измерения и расширения фун 1 б 30712 10кциональных возможностей, в него дополнительно введены датчик вибраций,.формирователь импульсов, П-триггер,первый, второй и третий делители ча-,стоты,логическии вентиль., блок упи5равления, счетчик длительности такта,первый и второй регистры памяти,первый и второй цифроаналоговые преобразователи, операционный усилитель,источник образцового напряжения,первый и второй измерительные приборыи трехканальный переключатель, причем датчик тактов соединен с информационным входом П-триггера, датчик виб раций через формирователь импульсов -с тактовым входом П-триггера, инверсный выход которого подсоединен квторому входу первого канала переключателя, первому и второму входамвторого канала переключателя и черезпервый делитель частоты к первому входу первого канала переключателя, выход первого канала переключателя со-.единен с первым входом блока управления, выход генератора синхроимпульсов подключен к второму входу блокауправления, а также к второму и третьему входам третьего канала переключателя и к входу последовательно соединенных второго и третьего делителей частоты, приэтом выход второго делителя частоты дополнитепьно соединен с первым входом третьего каналапереключателя, а выход третьего делителя частоты - с третьими входами/ 1 первого и второго каналов переключателя,выходы второго и третьего каналов переключателя связаны с входамилогического вентиля, причем выходтретьего канала переключателя связантакже с тактовым входом счетчикапериода, а выход логического вентилясоединен с тактовым входом счетчикадлительности такта, выход сброса блока управления соединен с входамисброса счетчиков периода и длительности такта, выход переноса блока управления соединен с входами записи первого и второго регистров памяти,информационные входы которьж связаны с.разрядными выходами счетчиков периодаи длительности такта,а выходы - с .цифровыми входами первого и второгоцифроаналоговых преобразователей соответственно, инвертируюций вход операционного усилителя соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, неинвертируюгдй входоперационного усилителя связан с источником образцового напряжения, вы-.ход операционного усилителя, соединенный с опорными входами первого ивторого цифроаналоговых преобразователей. а также первым измерительнымприбором, является первым выходомустройства, а выход второго цифроаналогового преобразователя, соединенныйсо вторым измерительным прибором,. является вторым выходом устройства.1630712 Составитель В.АндриевскаяТехред И.Моргентал , Коррект Лисин к ерин КНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 505ВНИИПИ Госуда Тираж 324твенного комитета по 113035, Москва, Ж-З Подписноезобретениям и открытиям прРаушская каб., д 4/5