Диэлькометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6 01 й 27/22 И Т ро специ тизации и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИКАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРй. 370512, кл. 6 01 И 27/22, 1971.Авторское свидетельство СССРМ 989435, кл. 6 01 М 27/22, 1983; Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для контроля состава материала, в частности процентного содержания влаги в материале, транспортируемом с помощью конвейерных линий.Известен диэлькометр, состоящий из резистивного первичного преобразователя, включенного через управляемый преобразователь нагрузки в контур высокочастотного (ВЧ) опорного генератора, емкостного первичного преобразователя; включенного в контур ВЧ измерительного генератора, Выходы обоих генераторов заведены на разные входы смесителя, выход которого подключен к блоку усиления, фильтрации и преобразования в постоянное напряжение, а тот в свою очередь соединен с входом блока регистрации 1),Недостатком данного диэлькометра является наличие зоны нечувствительности при сближении рабочих частот генераторов, составляющих 50 - 100 Гц, что приводит к значительной погрешности измерительного ю.Ыпо 1774245 А(57) Использование; измерительная техника. Сущность изобретения: диэлькометр включает емкостный первичный преобразователь, высокочастотный генератор, реверсивный счетчик с управляющими ключами, тактовый генератор, регистрирующее устройство. В него введены задающий счетчик с кодовым переключателем и блоком предустановки, таймер с элементом НЕ, блок управления с исполнительным. органом. 1 ил. тракта электронного блока. Отсутствует компенсация дрейфа частот генераторов и износа первичного преобразователя,Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности является диэлькометр, состоящий из емкостного первичного преобразователя, подключенного к входу измерительного ВЧ-генератора, опорного ВЧ-генератора, двух блоков формирования сигнала, блока арифметического преобразования, включающего четыре управляющих ключа и реверсивный счетчик, блока распределения сигналов, делителя частоты и тактового генератора, причем входы блоков формирования сигналов подключены к выходам ВЧ измерительного и опорного генераторов, а выходы подсоединены к первому и второму измерительным входам блока арифметического преобразования, первый, второй, третий и четвертый управляющие входы которого заведены на соответствующие выходы блока распределения сигналов, подсоединенного через делитель частоты к выходу тактового генератора, при этом выход блока арифметического преобразова 1774245ния подключен к входу блока регистрации 2.В приведенном выше диэлькометре поочередно в реверсивный счетчик в течение строго заданного времени после его сброса заносится число импульсов от опорного генератора по входу прямого счета, затем от измерительного генератора по входу обратного счета, причем первичный преобразователь должен быть погружен в контролируемую среду, Разность полученных чисел или частот считывается на регистрирующее устройство.К недостаткам данного устройства следует отнести дрейф частот измерительного и опорного генераторов, а также уход частоты измерительного генератора по мере износа первичного преобразователя. Отмеченные недостатки снижают точность производимых измерений,Цель изобретения - повышение точности измерений.Цель достигается тем, что в диэлькометр, включающий емкостный первичный преобразователь, подключенный к входу измерительного ВЧ-генератора, реверсивный счетчик с управляющими ключами, тактовый генератор, подключенный к входу блока распределения сигналов, и регистрирующее устройство, подключенное через первый управляющий ключ к выходу реверсивного счетчика, введенызадаю"ций счетчик с кодовым переключателем и блоком предустановки, включающим управляющий ключ и элемент памяти. таймер с элементом НЕ и блок управления с исполнительным органом, механически связанным с первичным преобразователем и включающим два концевых выключателя, при этом задающий счетчик своими входами предустановки связан с соответствующими разрядны ми выходами кодового переключателя, счетным входом - со счетным входом реверсивного счетчика, входом разрешения предустановки - с выходом управляющего ключа и первым входом элемента памяти блока предустановки, входом разрешения счета - с вторым выходом элемента памяти, первый выход которого подключен к входу таймера, который выходом подключен к первому входу управляющего ключа блока предустановки и к выходу блока управления, связанному.с исполнительным органом, а через элемент НЕ ктретьему входу второго управляющего ключа, причем исполнительный орган через второй конце-.вой выключатель связан с вторым входом управляющего ключа блока предустановки, а через первый концевой выключатель - с вторым входом второго управляющего ключа, при этом блок распределения сигналовпервым выходом подключен к второму входу элемента памяти и входу разрешенияпредустановки реверсивного счетчика, а5 вторым выходом - к третьему входу управляющего ключа блока предустановки.В известном техническом. решениипринцип измерения заключается в определении разности частот опорного и измери 10 тельного генераторов.В предлагаемом техническом решениипринцип измерения заключается в определении разности частот измерительного генератора с поднятым над материалом15 первичным преобразователем с поправкой,учитывающей начальную диэлектрическуюпроницаемость контролируемого материала, и частотой этого же генератора при поднятом над материалом первичном20 преобразователе, Во-первых, при такомподходе учитывается износ первичного преобразователя, во-вторых, дрейф измерительного генератора, и, в-третьих, отпадаетнеобходимость в опорном генераторе как.25 наиболее сложной термостатируемой конструктивной части диэлькометра,В связи с новым подходом к решениюзадачи по измерению диэлектрической проницаемости введены дополнительные изве 30 стные элементы, с помощью которыхреализуется изложенный выше принцип измерения. Такими элементами являются задающий счетчик с. кодовым переключателеми блоком предустановки, таймер с элемен 35 том НЕ, блок управления с исполнительныморганом, включающим два концевых выклю- .чателя и механически связанным с первичным преобразователем, При сохраненииобщего количества рабочих тактов сущест 40 венно изменились их функции, а также связи блока распределения сигналов с другимиэлементами диэлькометра,Блок-схема диэлькометра представленана чертеже.45 Диэлькометр включает первичный преобразователь 1, блок 2 генератора, первыйуправляющий ключ 3, реверсивный счетчик4, задающий счетчик 5, блок б распределения сигналов, тактовый генератор 7, блок 850 предустановки, образованный третьим управляющим ключом 9 и элементом 10 памяти, таймер 11 с элементом НЕ 12, блок 13управления, второй управляющий ключ 14,кодовый переключатель 15, исполнитель 55 ный орган 16 с двумя концевыми выключателями 17 и 18, регистрирующее устройство19.На чертеже с целью упрощения элемент9 представлен как управляющий ключ, хотяв него входит элемент И и два входа (один идва), Элемент 3 представлен как управляющий ключ, хотя в него входит элемент И на три входа (один, два и три), выход которого является управляющим входом собственно управляющего ключа, причем сам управляющий ключ представляет собой множество ключей с одним объединенным управляющим входом (в качестве такого элемента используется цифроаналоговый преобразователь). Многоразрядные связи кодового переключателя 15 с входами предустановки задающего счетчика 5, его выходов с входами предустановки реверсивного счетчика 4, а выходов последнего с управляющим ключом 3 на чертеже показаны одной линией.Согласно блок-схема диэлькометра тактовый генератор 7 подключен к входу блока б распределения сигналов, который первым выходом связан с вторым входом элемента 10 памяти и вторым входом разрешения предустановки реверсивного счетчика 4, вторым выходом - с третьим входом третьего управляющего ключа 9, третьим выходом - с первым входом второго управляющего ключа 14, четвертым выходом - с первым входом управляющего ключа 3, первичный преобразователь 1, механически связанный с исполнительным органом 16, подключен к колебательному контуру . блока 2 генератора, ко;орый выходом через второй управляющий ключ 14 связан с первым входом реверсивного счетчика 4 и задающего счетчика 5. Задающий счетчик 5 вторым входом разрешения предустановки подключен к выходу управляющего ключа 9, связанному с первым входом элемента 10 памяти, третьим входом разрешения счета - к второму выходу элемента 10 памяти, входами предустановки - к соответствующим разрядным выходам кодового переключателя 15, выходами . - к соотве тствующим входам предустановки реверсивного счетчика 4, который выходами подклю;ен к соответствующим входам управляющего ключа 3. Таймер 11 входом подключен к первому выходу элемента 10 памяти, а выходом связан с первым входом третьего управляющего ключа 9, с входом блока 13 управления, а.через элемент НЕ 12 с третьим входом управляющего ключа 3.Блок 13 управления выходом связан с исполнительным органом 16, который через концевой выключатель 17 подключен к второму входу третьего управляющего ключа 9, а через концевой выключатель 18 - к второму входу управляющего ключа 3, который связан с регистрирующим устройством 19.Концевой выключатель 18 определяет рабочее положение первичного преобразователя 1, т. е, когда он погружен в материал, при этом он коммутирует сигнал логическую"1" на второй вход управляк.щего ключа 3, Концевой выключатель 17 определяет ко нечное положение первичного преобразователя 1 при его подьеме, по достижениикоторого он кол 1 лутирует высокий уровеньсигнала на второй вход третьего управляющего ключа 9,10 Работа диэлькометра протекает циклично, Каждый цикл включает:етыре такта, вырабатываемых Тактовым генератором 7совместно с блоком б распределения сигналов. Назначение и последовательность вы полнения тактов следующая: первый тактосуществляет сброс элемента 10 памяти ипредустановку реверсивного счетчика; второй такт осуществляет предустановку задающего счетчика 5 и дает разрешение с20 помощью элемента 10 памяти на прохождение импульсов в задающий счетчик 5; третий такт осуществляет записьпоследовательности импульсов, поступающих с блока 2 генератора через второй уп равляющий ключ 14 в задающий счетчик 5 иреверсивный счетчик 4; четвертый такт осуществляет считывание информации с реверсивного счетчика 4 через первыйуправляющий ключ 3 в регистрирующее ус 30 тройство 19,Как видно из блок-схемы, для выполнения второго и четвертого тактов работы диэльколетра необходимо наличие высокогоуровня сигнала на первом, втором входах35 третьего управляющего ключа 9 и на втором,третьем входах первого управляющего ключа 3. При отсутствии высокого уровня сигнала на перечисленных входах управляющихключей 9 и 3 второй и четвертый такты про 40 ходят вхолостую,Предположим, что диэлькометр включили, когда первичный преобразователь 1 былпогружен в контролируемую среду, Приэтом автоматически происходит запуск тай 45 мера 11, и он начинает отсчет установленного интервала времени, по истечениикоторого выдает высокий уровень сигналана своем выходе и прекращает работу допоследующего запуска, При включении ди 50 элькометра на первом и втором входах управляющего ключа 9 присутствуетлогический "0", а на втором и третьем входах,управляющего ключа 3 - логическая "1".55 При выполнении первого такта, с однойстороны, с первого выхода блока б распределения сигналов высокий уровень сигналапоступает на второй вход элемента 10 памяти блока 8 предустановки и сбрасывает его,если он находился в несброшенном состоянии, но поскольку таймер запущен, то он непроизводит какого-либо действия, с другой стороны, этот же сигнал воздействует на второй вход разрешения предустановки реверсивного счетчика 4 и при этом осуществляется предустановка реверсивного счетчика 4, т. е. вся информация, которая находилась в задающем счетчике 5, переписывается в реверсивный счетчик 4. Однако в момент включения диэлькометра в задающем счетчике 5 может находиться любая информация, а если осуществлять его авто. матический сброс, то информация вообще отсутствует. Естественно до того момента времени, пока в задающий счетчик не занесут число, соответствующее рабочей частоте блока 2 генератора для верхнего положения первичного преобразователя 1, измененное на константу, характеризующих начальную диэлектрическую проницае,мость материала, диэлькометр в течение всего времени до начала очередного цикла работы таймера 11 выдает ложную информацию, В целях избежания такого эффекта первый цикл работы таймера 11 делают ограниченным несколькими секундами, а затем переводят на более длительное время, например 1, 2, 4 и т. д. Поэтому условно будем считать, что в задающий счетчик 5 внесена необходимая информация, которая и считана в реверсивный счетчик 4 при выполнении первого такта.На втором такте сигнал с второго выхода блока 6 распределения сигналов поступает на третий вход управляющего ключа 9, но при отсутствии логической "1" на первом и втором входах он не сработает, т. е.не производит. какого-либо действия,На третьем такте сигнал с третьего выхода блока 6 распределения сигналов поступает на первый вход второго управляющего ключа 14, обеспечивая прохождение импульсов с блока 2 генератора в течение вре. мени действия тактирующего сигнала, какправило, равного 1 с, на вычитающий первый вход реверсивного счетчика 4, при этом из числа, занесенного в реверсивный счетчик 4 на первом такте, происходит вычитание числа, соответствующего текущей частоте блока 2 генератора. Отметим, что в задающий счетчик 5 информация не проходит из-за отсутствия разрешающего сигнала на его третьем входе,На четвертом такте сигнал с четвертоговыхода блока 6 распределения сигналов поступает на первый вход первого управляющего ключа 3, и информация с реверсивного счетчика 4 считывается в память регистрирующего устройства 19,Выполнение тактов и соответственно циклов работы диэлькометра в описанной по 10 30 40 50 следовательности протекает в течение всего интервала времени, определяемого работой таймера 11.По истечении установленного интервала времени таймер 11 прекращает счет времени и на его выходе появляется уровень логической "1", При этом на первом входе управляющего ключа 9 появляется уровень логической "1", а на третьем входе управляющего ключа 3 - уровень логического "0". Одновременно на блок 13 управления подается сигнал, разрешающий подъем первичного преобразователя 1, Отметим, что в течение всего времени подьема, а затем опускания первичного преобразователя 1 управляющий ключ 3 находится в запертом состоянии, а на регистрирующем устройстве остается информация, считанная до момента подъема первичного преобразователя 1.В момент срабатывания концевого выключателя 17 на втором входе управлчющего ключа 9 появляется уровень логической "1", а при выполнении второго такта с выхода блока 6 распределения сигналов сигнал логической "1" появляется на третьем входе управляющего ключа 9, В результате с выхода управляющего ключа 9 высокий уровень сигнала поступает на первый вход элемента 10 памяти и на второй вход разрешения предустановки задающего счетчика 5, при этом в задающий счетчик 5 занесено. число, набранное на кодовом переключателе, равное константе, характеризующей начальную диэлектрическую проницаемость материала, а затем с второго выхода элемента 10 памяти на третий вход разрешения счета задающего счетчика 5 подается сигнал высбкого уровня, разрешающий прохождение счетных импульсов по первому входу прямого счета.При выполнении очередного третьего такта с третьего выхода блока 6,распределения сигналов сигнал логической "1" поступает на первый вход второго управляющего ключа 14, и пачка импульсов в течение 1 с проходит в задающий счетчик 5, в котором происходит алгебраическое сложение константы, считанной ранее, и числа, соответствующего частоте блока 2 генератора.Отметим, что импульсы также поступают на первый вход обратного счета реверсивного счетчика 4, но это никак не отражается на показаниях регистрирующего устройства 19, так как управляющий ключ 3 до полного опускания первичного преобразователя 1 находится в запертом состоянии,Следующий очередной первый такт, прикотором с первого выхода блока 6 распределения сигналов сигнал логической "1" пода 1774245 10ется на второй вход элемента 10 памяти и на второй вход разрешения предустановки реверсивного счетчика 4, При этом происходит сброс элемента 10 памяти и запуск таймера 11, а также считывание информации с 5 задающего счетчика 5 в реверсивный счетчик 4. Запуск таймера снимает логический уровень "1" с его выхода, и тем самым выдается команда на блок 13 управления, разрешающая произвести опускание первичного 10 преобразователя 1.По достижении первичным преобразо-: вателем 1 своего нижнего положения, что фиксируется срабатыванием концевого выключателя 18 и подачей сигнала логической 15 "1" на третий вход управляющего ключа 3, работа диэлькометра протекает по алгоритму, описанному выше.Предложенный диэлькометр позволяет существенно повысить точность измерений 20 диэлектрической проницаемости материала и, в частности влажности в потоке на конвейерных линиях, значительно сократить время на обслуживание, повысить культуру производства и меры безопасности работы 25 при его обслуживании. Формула изобретенияДиэлькометр, включающий емкостный первичный преобразователь, подключен ный к входу измерительного высокочастотного генератора, реверсивный счетчик с управляющими ключами, тактовый генератор, подключенный к входу блока распределения сигналов, и регистрирующее 35 устройство, подключенное через первый управляющий ключ к выходу реверсивного счетчика, при этом измерительный высокочастотный генератор через второй управляющий ключ подключен к счетному 40 вычитающему входу реверсивного счетчика,а блок распределения сигналов одним выходом подключен к первому входу второго управляющего ключа, а другим - к первому входу первого упоавляющего ключа, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены задающий счетчик с кодовым переключателем и блоком предустановки, включающим третий управляющий ключ и элемент памяти, таймер с элементом НЕ и блок управления с исполнительным органом, механически связанным с первичным преобразователем и включающим в себя два концевых выключателя, при этом задающий счетчик входами предустановки связан с соответствующими разрядными выходами кодового переключателя, счетным входом связан со счетным входом реверсивного счетчика, входом разрешения предустановки - с выходом третьего управляющего ключа и первым входом элемента памяти блока предустановки, входом разрешения счета - с вторым выходом элемента памяти, первый выход которого подключен к входу таймера, который выходом подключен к первому входу управляющего ключа блока предустановки и к входу блока управления, связанному с исполнительным органом, а через элемент НЕ - к третьему входу первого управляющего ключа, причем исполнительный орган через первый концевой выключатель связан с вторым управляющим входом ключа блока предустановки, а через второй концевой выключатель - с вторым входом первого управляющего ключа, при этом блок распределения сигналов первым выходом подключен к второму входу элемента памяти и входу разрешения предустановки реверсивного счетчика, а вторым выходом - к третьему входу третьего управляющего ключа блока предустановки./ ктор тельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарин Производственн каз 3923 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035; Москва, Ж, Раушская наб., 4/5