Дозатор непрерывного действия
Изобретение относится к весодозирующей технике и позволяет повысить точность дозирования. Устройство содерш1Т питатель 1 с электродвигателем 2 постоянного тока, источ- 1ШК 3 переменного тока, бункер 4, весоизмерительное устройство 5, устройство 6 выработки управляющего воздействия , диодно-тиристорный однофазный мостовой преобразователь 7, два блока формирования сигналов для управления тиристорами 8 и 9,операционный усилитель 10, устройство 11 сдвига фазы и смещения нулевого уровня, с двумя выходами, два компаратора 12 и 13 и источник 14 питания постоянного тока. Введение новых элементов и образование новых связей позволяет повысить быстродействие и линейность управления в целом. Пред- , ставлен вариант дозатора непрерывного действия. 2 з.п. ф-лы, 7 ил. а S o 00 О5 О ,mS ФыгЛ
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУВЛИН
„.Я0„„1278
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3951459/24-10 (22) 24,07.85 (46) 23.12.86.Бюл. N - 47 (71) Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (72) А.С.Ерошкин, Ю.А.Трещев, В.К.Мальцев,А.С.Кузнецов иА.С.Долинин (53) 621 ° 317.39:531,7 (088.8) (56) Видинеев 10.Д. Автоматическое непрерывное дозирование сыпучих материалов. — M. Энергия, 1974, с ° 49.
Карпин Е.Б. Средства автоматизации для измерения и дозировалия массы. — M. Машиностроение, 1971, с.182, 396. (54) ДОЗАТОР НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к весодозирующей технике и позволяет повы(59 4 С О1 С 13/28 11/12 сить точность дозирования. Устройство содержит питатель 1 с электродвигателем 2 постоянного тока, источник 3 переменного тока, бункер 4, весоизмерительное устройство 5, устройство 6 выработки управляющего воздей- . ствия, диодно-тиристорный однофазный ! мостовой преобразователь 7, два блока формирования сигналов для управления тиристорами 8 и 9,операционный усилитель 10, устройство
11 сдвига фазы и смещения нулевого уровня с двумя выходами, два компаратора 12 и 13 и источник 14 питания постоянного тока. Введение новых элементов и образование новых связей позволяет повысить быстродействие и линейность управления в целом. Пред. ставлен вариант дозатора непрерывного действия. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
1276600
>1 зобт)< "т< )п(Р О I)" (<(<) тс I: 13()< О} () -з}i ру оц<уе!у )»е)(н)пс(3 Б <(а(1 JI{) {)тп .:: у
РОИС ТЕ аl l,т))(5<< <)Б 1 ОЬ!((Т)171- - Ct(0 ГО f! 1(»(>
PI.) òtQ1 O )ЗЕСQDOI О /У,ОБИРС)Б=) <Иу! <ЛП!""
ТТ(Т "„.""с)/1(-Рт ° cDJIQD * :>
Лель нообретенил - пс Бы(у(Генис) толПо < (;(,0 .<И).- ОБ;}У>7< с(:);i т)r i t-(0-,><>ЦЦ:.<Ути>( ()(>! !() О < T)Р;!<> {= J! F! HlI (!))уу), 1 ИООбр(3:(((зпс>. Г)) !::({х;поп Ji ь-. )1ау) с)ссЗь(а т!а цц!1 > 2 и ) " 1 ариан (!-: Fi(-!(O.)IF(-III< 51 ДО?3 а<ТОР с I(01(P()РЬ(Dlipl О У>с.й- СТХЗИ 5!.; JIG УПIС(У .(С! Ус) Н»ПЬ>S< C) D D „(i f O >!! f 0 "- I i f pl! Ñ" 1 О р l у О ГО,", П < {) / > с) О (Г С >Го ?(с) сто()ого преобразо за i(}1(5!.; на (Df<7 . ;, - {1>)г<у<С„;!fr)T!а)iÒ.:!I!35("..: еуf;, X С .. T)oj" Су) БИ< а <;,с> ЗЬ(il; !C)ii(
"„)Pr!!l t1S(Т<Б-;-Т I
".1 (,)уj(J )у>(О)(ауу ьпаут с"(е. (а у<.ту)(:. )<::;;.;i );! D.,r> О!" ЕС;I 3<ПТ) с> <3;; >;««, {- 1 0 1.(3; Г(<-"УГ т-;,; С> » <) >,-<7 >1) —, »с{.:- а<)r)73!iап)У:<а(!r;; Г )! И с< . УЕ )Ут ЦЕЗ! У>)!ОЕ <ТС I Р »((С! 1;{i, ". (. j ). ( (тдо /) гьц)абот)кп уира))лууу цц )у . -.3{)",:,с )3>- CTS ff>f, J:Н(, «DD(lс))П!0}ПТ<>11()i: Q;< У("> of:Ols(cDDol))! (У)ь!?(ОГ!0)>х Бес{)!1(3)(с))) f! тГ)J, >пс) У i! >ТС! !)О!!Ст)Б.! >, 1)!!0<ун{)- (! ()i(CTO; У FI0!!)!I3l!D)Jт }(О:TQDQIi 1.))еобт)(i:!QD> слу> / т)Б а f! õo)(1 <) li с-у (»f>oj) 1)а>утпопх(ый усплитсль О,. f ()t>ID)Dj)òF";)?:<3ILiI7I ))ХО/), 1(ОТО))ОГО (:БЯБПН С: .:.ЬЬСQ«>! .) $>cTj)QijcTi3д 6 )3}lDD()pт(>п< ут-. )(1D!75(!<)ц!Г)х.о Бодт>{.цс сБ<(15< 7<стpoiicтБО 1: т i„:!!i i (1>а". 3!1 It "«- Ц "..тl)УЯ ПУ)(C): О Г<) т Г !371,,LfDiilf:1 .<ЗЫ? O/t;")Ь(П ) )ЗХОЦ i(QT (!j>Q>»{) с" Т -:Б (Бь(с )1(0" истО 17(нн а хуеf) е)1(а! f!: >ГО T0i(а-) <>у )3 а. 1((- ЫПс j) D)pf) 1 ), 2 . 1 . !TС» > <>>Е» 3»((<; < Ц 1(<О то Р Ь! <({) 13 с) с) Г> 7 (< т (<3 >, )(Гс; < т> Г < 0 )»< D D i!! «с Т ут (О J Q Р ()t (S J J I ) (. J) 5 {) „); Т С), ) O D )Ç)Iо>Т 1 Q !TD.)l ТО )а 12 il!t 3::tl С, -еl>i)ЬI!: Бы?(О/тО!(ус <. ро)хс()За 1 1 ) >3;: 01)О(у D!;1-.то:i 1«со У Г)РО 0 С)ЗЯаа) С УЗ 01)Ь)Г»<. )3?;Qi!C f! )С Ь> ,tIDD 7/f 0D>I 1 ) ПГ)у«1 ЭТО(! J)f>1!!«17 1(с!!Пара" ТОТ) а I 2 тlг".;ОБ бло)(8 <)>(j D D! i)073;=лу<Я CIf {f1()f1!Q!) Г Б,. Ба;т r П РБЫ".< У>!»а.:Лу(1(»>>7> .! )3;СОЛО?I С<НО/> тlО-ТИ РУСТО») 701 0 О»?У <) (>с) Б-. ):Ого Ос({)))ого IIPCQG));)зонаге>) Я 7 с I3T0 j)0É )<ПР <1)3 <ХЯ)(>({<1(т! БХОУJ Ц От ОБО СО 71{3 " реа б)<уо (i (>Ору<(1(рpг>д>п! (НГ!i. Jc)D <,т с!в ).) Ба)(<3 13!>K0Х(0»!(:ко!с(1(ат)атор 3. 13-. (,т)ло- }30<1 )3 ..(Q;J 7< (70)Т>то i (tj)И(1 (op) .С> Т 0 О Jji o{f)(l 3 1 Т { > Т ".» С(< ) С О ТЗ С) () П Р Е О Р P D :3 O J 3 с)/У ЕЛ<53 / С ТЗ
D 1Ft. { Быхохтоь(исто-)ни((а 3 (Хере!(е}<пп),: о с{) >(;> I)I<)DD /1 f )х.о;(.t!(с(тiо-т<и- . . с l pj) НО! О ОД)!О(1)с<(аll <ГО . Iс TQБОГО !IDC. <)!,)i(3ÎD iT< .! я / сБяаау! с. тнхоу(01(5(I(op !!Q)j Q >1»(0 у \ БЛЕХС г 70<(а?(-,аl! (Я 2 Об У ГО ((<а UO3 0
:" Г (О„ту 0;-(ест oтп!итка 1/у и! . а> ц! я постО 5>!<НОГО тull 3< /).О i=<то» ie!IPefP:>ff-ПО("{) <7,-"=ITCTD!;5; if>j ) t-;;f0-);„TÜ11 "<5i С)„, .(а 1 ОТО >)от.о 1гот.-а<5:П(1 Па- {1)у!Г < 2 >;<-,,;.;Г> r Пr<ЕТЬ F(оррЕ(С,— .1) >))7))<)у((<ее у< тро Jr„"f DQ 7 ) и )лт ебрат(, --.!. т (;D ) i С ь(ас((<т;Хбт(р")г!)цр((Н "."",:<)>7«) <Я< < БХОД I!(IDС K ГИ j{)D<»1,> >ЗЬI;; ДГ)ЬГ гЦ)от<НО" FJ.P ХСТОРНО Г{) {)Д)З{)Г<т:=;3DОГО )<(ОС ОDQJ."O )Хреобт)аБО i, " < " « !i, )(1 «> <-> < >J!7 i f!< <>>>i );)f )Co "с Q ,)QJ (i C 3<Иi - >ЗХQ (O;F,,, f. .>. - . iT- « "i> «;;i.."(<з,т,)DU 1 73;. (GD кото»!. <>, i;! :l <-у< 1 :..»Бьц < -„3,-,,:",>у;;у{)" т" Орр е>х.-тх! " <-": i»<) j-„-, c >т -,D;ir! < - >7 —,;<)с<>10<;"J :;,, » :;< iil!r ", О ".-CУ "< (БD, D,: .>,".!J! С !..-; -,:- . -1)у)-<1(>!.J,,( ц ><то,f 0(, D а !(ОПУХ(<7 О < . 7() Г(0)t. l ) О, >, ) (т<. > !Гетто О;) «<с T 1.,7!-о ,) ?!>»o:1;: ьная схе. .-. )ко горо >. О 1!Охсз.— ц .Е ",,<-Уу О {(!)O ) . (>\ ; f (ä<);()ле-.;троц:ii--; i».-; 1- хя 2 lтОс < Оя(1<Р )< >! lс<":" >Я И«IC f 0 Ы i! рту>тт>С ОD D itст iipfi — ;тн=- )i );:(Cтт фотт>7.. Г<пстг!Ь )то I р гта 1:.П.„-:;3, ) у -.(»Е а < СТро< СТ)30 { < )1 Бур С.of)i) ",i) fÇ(<БПЯ 7> аСТОТЫ ГТЬ<ттУ)1ЬСОБ Б ХХНПРУХ;;(Е(1 D с> 3 спт { > i c> P )=}, < I )3 Х< > S Ос (iso »P ЕIСЛ тг<,3ЦЦСГО т/С*. DO.". -<->10 ioто «DS(° г Н « --,У>РСО; !!(< С 1 ОИ«ч 6 ))ть}р<3>бо сf(l(!17j)l>Б 153!()цеу о узоах(ейтзт::::.. (! .7)ьрсо)-; т({ 7)))ент:...»у»ц;его уст— :{)У(,- > Б;> ) ) - «5<Н ДП С -,;;;. D!37) 1 !;:РУ)т)У)г< ( ""« У! О< Т>Е(У!!O .3 -)"O Стi>1! Т(. УЯ f, <О:УiQ Т)ХРИСTQ 1(111 0 П<)())2=1()э<рт( лс> -.СБ<->й ПГ)е. )бразо Зете (<))> 3).ь;) : .,; ("f 33())!, стс)ры ) (3,2 .) Н,(ID 0òòó>1 21 . 22, "OD —,«;. 7<- т!{(->)Е !i О 0 Р!1> {) Ц)аап< > .i с(0 (.1-1 {) Ой --Пот 23 И U!7>Н Г 2 > У(т(раБЛя(р.:((;е:ъ)-еу; >; <)отт),> (т,fpli(: 1 QDQ Б 1 ) «). 2 с.< }И))т(;:,.(({)=:.<ЕП!>(СООтт-:.Ес(:С:! БС(ПС 1(ПЕРБОМУ н го<)01(т<с(ц;<:с(;(т:?-,о;тау! Пре{)бра-,->33liТ .-т< т! 7, 1<)то>3!IЬ!) Б! (БОНЫ т Ipl(CTÎ >ОБ 1 у !:; 2)J; IсатО улlые 13 IBQ!åû ьс) IОДОВ 2) И 22 О(б>Ь д?()<.с!!Ь! И )ЯОГ>,у;.ТПОТХ<ЕХХЫ К ;;T!l«)1!0 (,: >3 0;-)г »p )бр DQБН I <3335(7, 1)B» тс.,lfi.lе Бь(БО,,,ы ти-; 1278600 4 через шунт 24 к силовому выходу преобразователя 7. Анодные выводы диодов 21 и 22 также, объединены и подключены к анодному выводу диода 23 и силовому выходу преобразователя 7. Кроме того, катодные выводы тиристоров 19 и 20, а также диода 23 через шунт 24 подключены к информационному выходу преобразователя 7. Устройство 11 сдвига фазы и смещения нулевого уровня с двумя выходами (фиг.5) имеет трансформатор 25, первичная обмотка которого подключена к входу устройства 11, интеграторы 26 и 27, входы которых подключены к соответствующим выходам трансформатора 25, а выходы интеграторов 26 и 27 подключены соответственно к первым входам алгебраических сумматоров 28 и 29, вторые входы которых объединены и подключены к выходу реэистивного задатчика 30 сигналов с источником питания. Выходы алгебраических сумматоров 28 и 29 подключены соответственно к первому и второму выходам устройства 11. Устройство 6 выработки управляющего воздействия (фиг.7) может иметь задатчик 31, блок 32 сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика 31, а второй вход — с входом устройства 6. Выход блока 32 сравнения соединен с входом корректи20 25 рующего устройства 33, выход которого соединен с выходом устройства 6. 35 Дозатор непрерывного действия (фиг. 1) работает следующим образом. Сыпучий материал нз бункера 4 подается питателем 1 в технологическую линию производства. Текущее значение массы материала, находящегося s бункере 4 и на питателе 1, измеряется весоизмерительным устройством 5, выходной сигнал которого, IIporrop циональный измеряемой массе материала, поступает на вход устройства б выработки управляющего воздействия. Последнее на основе полученной информации формирует сигнал управления Бч, Сигнал управления Uö с выхода 50 устройства б поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 10 и далее на первые входы компараторов 12 и 13, на вторые входы кото;рых поступают сдвинутые по фазе один относительно другого на 180 сигналы напряжения U„. и U (фиг.б) соответст венно с первого и второго выходов устройства 11 сдвига фазы. В компа-! раторах 12 и 13 происходит сравнение сдвинутых по фазе напряжений сигна.лов U,. и U> с напряжением сигнала управления U Формирование сдвинутых по фазе один относительно другого на 180 управляющих импульсов Ur и U „на выходе блоков 8 и 9 для управления тиристорами 19 и 20 производится в момент изменения знака разности указанных напряжений с "Плюс" на "Минус". Сдвинутые по фазе один а относительно другого на 180 управляющие импульсы U и 0 „поступают соответственно на первый и второй управляющие входы днодно-тиристорного однофазного мостового преобразова теля 7 и далее на управляющие электроды тиристоров 19 и 20. Таким образом, обеспечивается синхронизированная работа блоков 8 и 9 и подача уп- равляющих импульсов U u U „ в нерп обходимой последовательности на управляющие электроды тиристоров 19 и 20, которые включаются в момент подачи импульса и выключаются при па= дении уровня сигнала 0,1 до нулевого значения. При этом на силовом выходе диодно-тиристорного однофазного мостового преобразователя 7 формируется сигнал напряжения Е,1, средняя величина которого определяется площадью заштрихованной области диаграммы напряжений, показанной на фиг.б.. Этот сигнал напряжения Е 1, пропорциональный величине управляющего сигнала U поступает на якорную обмотку электродвигателя 2 постоянного тока, обмотка возбуждения которого подключена к стабилизированному источнику питания, и пропорционально увеличивает либо уменьшает скорость транспортирования материала питателем 1, устраняя, таким образом, отклонение текущего значения расхода массы материала на выходе доэатора от заданной его величины, которая устанавливается задатчиком 31 устройства 6 выработки управляющего воэдействия. Практическая беэынерционность диодно-тиристорного однофазного мосто вого преобразователя 7 в сравнении с электромашинным преобразователем у известного устройства обеспечивает эа счет использования в схеме полу проводников максимальное быстродействие системы управления доэатором.Кро1278600 50 ме того, результирующая характеристика преобразонателя 7 Е > f(U, ) оказывается линейной, хотя зависимость ck f(U„ 6), характеризующая момент включения тиристоров, нелиней- 5 на. Это обеспечивается за счет выпол нения процедуры нелинейного преобразонания двух функций о = f(U ), Ц f (dt) (фиг. 6) . Дозатор непрерывного действия 10 (фиг.2) работает аналогично описанному. Различие в функционировании определяется наличием обратной связи по скорости транспортирования материала, которая вводится с целью по- 15 вышения точности доэирования за счет увеличения жесткости механической характеристики электродвигателя 2 постоянного тока. Сигнал, пропорциональный текущей скорости транспорти- .20 рования материала, формируется на выходе алгебраического сумматора 16 с масштабирующими входами из информационного токового сигнала пропорФ ;?5 ционального нагрузке электродвигателя 2, и сигнала напряжения Е,1, снимаемых соответственно с информационного и силового выходов диодно-тиристорного однофазного мостового преобразователя 7, и поступает на первый вход корректирующего устройства, реализующего ПИ или ПИД закон регулирования. На второй вход корректирующего устройства 15 поступает сигнал с выхода устройства 6 выработки,35 управляющего воздействия, который в данном случае является сигналом заданной скорости транспортирования. На выходе устройства 15 формируется корректирующий сигнал, который пос- 40 тупает на инвертирующий вход операционного усилителя 10.На неинвертирующий вход.операционного усилителя 10 поступает сигнал с выхода устройства 6. На выходе операционного уси45 лителя 10 формируется сигнал управления U è дапее устройство работает ан ало гично . Дозатор непрерывного действия (фиг.3) работает также аналогично ус :ройству, показанному на фиг.1, Различие в функционировании определяется наличием обратной связи по скорости транспортировании материала, которая вводится с целью увели55 чения жесткости механической характеристики электродвигателя 2 постоянного тока, и использования датчика скорости в составе электропривода доэатора. При этом точность дозирования увеличивается по сравнению с устройством (фиг.1) за счет устранения динамической ошибки, обусловленной изменением напряжения питания и переменной величиной нагрузки электродвигателя 2 постоянного тока. С выхода фотоимпульсного датчика 17 снимается импульсный сигнал, пропорциональный текущей скорости транспортирования материала. Этот сигнал преобразовывается в напряжение устройством 18 и поступает на первый вход корректирующего уст- ройства 15, на второй вход которого поступает сигнал с выхода устройства б выработки управляющего воздействия, который н данном случае является сигналом заданной скорости транспортирования материала, На выходе устройства 15 формируется корректирующий сигнал, который поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 10.Íà неинвертирующий вход операционного усилителя 10 поступает сигнал с выхода устройства 6. На выходе операционного усилителя 10 формируется сигнал управления U и далее дозатор работает аналогично изложенному. Устройство 11 сдвига фазы и смещения нуленого уровня с двумя выходами (фиг.5) предназначено для формирования сигналов напряжения ,(фиг.б) и работает следующим образом. Первичная обмотка трансформатора 25 запитывается напряжением Б„„ от источника 3 переменного тока. При этом с соответствующих выходов трансформатора 25 снимается синусаидальное опорное напряжение Б „ и П „,сдвинутое по фазе одно относительно друо гого на 180 и с периодом изменения, равным периоду питающего напряжения U„„Сигналы напряжения U,„„и U „ поступают на входы интеграторов 26 и 27, На выходе интеграторов 26 и 27 формируются сигналы напряжения, смещенные относительно входных сигналов П,„, и Uä, на 90, которые поступают на первые входы алгебраических сумматоров 28 и 29, На вторые входы алгебраических сумматоров 28 и 29 поступает сигнал напряжения смещения с выхода резистивного задатчика 30 с источником питания, На выходе алгебраических сумматоров 28 1278600 и 29 формируются сигналы напряжения U: и U, которые поступают на пер1 вый и второй выходы устройства 11. Формула и зо брет ения 1, Дозатор непрерывного действия, содержащий питатель с электродвигателем постоянного тока, обмотка возбужцения которого соединена с выхоf0 дом источника постоянного тока, источник переменного тока, бункер, установленный над питателем, весоизмеP ительное устройство и устройство выf5 работки управляющего воздействия, информационный вход которого подключен к выходу весоизмерительного устройства, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения точности 20 доэирования, в него введены диоднотиристорный однофаэный мостовой преобразователь, два блока формирования сигналов для управления тиристорамн, операционный усилитель, устройство сдвига фазы и смещения нулевого уровня и два. компаратора, причем выход устройства выработки управляющего воздействия соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, 30 выходом подключенного к первым входам компараторов, вторые входы котоо рых соединены с соответствующими вы. ходами устройства сдвига фазы и смещения нулевого уровня, входом соединенного с выходом источника переменного тока и силовым входом диоднотиристорного однофазного мостового преобразователя, первый вход которого через первый блок формирования сигналов для управления тиристоров 40 подключен к выходу первого компарае тора, второй вход через второй блок формирования сигналов для управления тиристорами соединен с выходом второго компаратора, а силовой выход подключен к якорной обмотке электродвигателя постоянного тока. 2. Дозатор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в него введены корректирующее устройство и алгебраический сумматор с масштабирующими входами, вход "Плюс" которого соединен с силовым выходом диодно-тиристорного однофазного мостового преобразователя, информационный выход которого подключен к входу "Минус" алгебраического сумматора с масштабирующими входами, выходом соединенного с первым входом корректирующего устройства, второй вход которого подключен к выходу устройства выработки управляющего воздействия, а выход — к инвертирующему входу операционного усилителя. 3. Дозатор по п.1, о т л и ч а юm и и с я тем, что в него введены корректирующее устройство, устройство преобразования частоты импульсов в напряжение, фотоимпульсный датчик, механически связанный с валом электродвигателя постоянного тока, выход фотоимпульсного датчика через устройство преобразования частоты импульсов в напряжение соединен с первым входом корректирующего устройства, второй вход которого подключен к выходу устройства выработки управ-. ляющего воздействия, а выход — к инвертирующему входу операционного усилителя. 1278600 1278600! i ! ! и! Фиг. 7 Составитель H.Õàóñòñâ Т ехр ед Л. Сердюков а . Редактор С,Л!ыкова Корректор C.Ùåêì; Заказ 6820/35 Тираж 705 ЬБЫПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Про ектна
