Устройство для измерения частоты и соотношения тактов доильного аппарата

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для измерения частоты и соотношения тактов при производстве,диагностировании и техническом обслуживании доильных аппаратов. Целью изобретения является повышение быстродействия , точности измерения и расширение функциональных возмолностей устройства. Устройство содержит датчик 1 тактов, D-триггер 2, датчик 3 вибрации, формирователь 4 импульсов, делители 5, 9, 10 частоты, переключатель б, блок 7 управления, генератор 8 синхроимпульсов, логический вентиль 11, счетчики периода 12 и длидлительности 13 такта, регистры 14, 15 памяти, цифроаналоговые преобразователи 16, 17, операционный усилитель 18, источник 19 образцового напряжения, измерительные приборы 20, 21. Устройство обеспечивает измерение частоты и соотношения тактов ( доильного аппарата в каждом цикле пульсаций, усреднение измеряемых величин за пять циклов пульсаций и выдачу результатов измерений на стрелочные измерительные приборы и внешнее регистрирующее устройство в виде аналоговых сигналов. 3 ил. i (Я

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„16so712

yg)5 А 01 J 7/00

К А ВТОРСНОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕНИЫЙ КОМИТЕТ::

Il0 изОБРетениям и отнРцтиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4384403/15 (22) 25,02.88 (46) 28.02.91. Бюл, У 8 . .(71.) Украинская сельскохозяйственная академия (72) А.Ф.Баранюк (53) 631.311(088.8) . (56) Устройство диагностики доильных аппаратов. Паспорт Я5 ИЗ 900. ОООПС, Иинск, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ. ЧАСТОТБ1

И СООТНОШЕНИЯ TAKZOB ЦОИЛЬНОГО АППАРАТА (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 расши-, 2 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 гериода 12 и длидлительности 13 такта, регистры 14,.

15 памяти, цифроаналоговые преобразователи 16, 17, операционный усилитель 18, источник 19 образцового напряжения, измерительные приборы

20, 21. Устройство обеспечивает измерение частоты и соотношения тактов доильного аппарата в кажцом цикле пульсаций, усреднение измеряемых величин за пять циклов пульсаций и выдачу результатов измерений на стрелочные измерительные приборы и внешнее регистрирующее устройство в виде аналоговых сигналов. 3 ил. 1

1630712

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для измерения частоты и соотношения тактов при производстве, диагностировании и технологическом обслуялвании доильных аппаратов.

Цель изобретения — повышение быстродействия, точности измерения и расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для измерения частоты и соотношения тактов доильного аппарата; на фиг. 2 — 15 временные диаграммы, поясняюцие Аормирование из входных сигналов уст- ройства прямоугольных импульсов,длительность которых соответствует длительйости такта сосания, а период повторения — периоду пульсаций доильного аппарата; на фиг.3 — пример выполнения блока управления устройства.

Устройство для измерения частоты 25 и соотношения тактов доильного аппарата (фиг ° 1) содержит датчик 1 тактов, соединенный с ннАормационным входом D-триггера 2, датчик 3 вибрации, соединенный через формирователь 4 им- 30 пульсов с тактовым входом D-триггера

2, инверсный выход которого подсоединен к второму. входу первого канала перекпючателя 6, первому и второму входам второго канала переключателя

6, а через первый делитель 5 частоты — к первому входу первого канала переключателя 6, выход которого со-. единен с первым входом блока 7 управления, последовательно соединенные ге-40 нератор 8 синхроимпульсов,второй 9 и третий 10 делители частоты. Выход генератора 8 синхроимпульсов дополнительно соединен с BTopbM входом бло-. ка 7 управления, вторым и третьим 45 входами третьего канала переключателя 6, Выход второго делителя 9 частотВГсоединен с первым входом третьего канала переключателя 6, а выход третьего .делителя 1 0 частоты соединен с третьими входами первого и второго каналоя переключателя 6. При этом вы1од второго канала переключателя 6 связан с первым входом логического вентиля 11. Выход третьего канала переключателя 6 связан с вторым входом логического 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 выходамн счетчиков периода 12 и длительности такта

13, а выходы — с циАровыми вхсдами первого 16 и второго 17 цнАроаналоговых преобразователей. Кроме того, устройство содержит операционный усилитель 18 (ОУ), причем инвертир ующий вход ОУ 18 соединен с выходом первого ЦАП 16. Неинвертируюгфй 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,a)„ размах колебаний которого соответствует логическим уровням

D-триггера 2, поступает íà его информационный вход. На тактовый вход

D-триггера 2 через Аормирователь 4 импульсов поступают сигналы датчика вибраций клапана пульсатора (фиг.2,6).

В результате этого на инверсном выходе D-триггера 2 устанавливаются прямоугольные импульсы, длительность которых равна сумме увеличиваюцейся и максимальной вакуумной Аазы, а период сле ования — периоду пульсаций вакуума доильного аппарата (фиг.2,в) .

Обозначим выходной импульс D-триггера

2 тактом сосания, паузу тактом сжатия, что соответствует определению соотношения тактов по стандарту

1 0 3918-77 °

Основной режим работы устройства реализуется в среднем положении переключателя 6. При этом выходной сиг нал D-триггера 2 поступает на вход блока 7 управления, устроенного та ким образом, что на его выходах в конце каждого периода пульсаций до и аппарата появляются последовательно во времени команды переноса

1630712

= "выход р

N1

U=КU

Oq Имакс

5 и сброса. Это приводит к записи содержимого счетчиков периода 12 и длительности такта 13 н первый 14 и второй 15 регистры памяти, а также кобнулению счетчиков 12 и 13. С этого момента начинается измерение нремени 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 D-триггера 2. После окончания выходного импульса D-триггера 2 в конце такта сосания доильного аппарата логический вентиль 11 закрывается ипо-.

:ступление синхроимпульсон 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 команду переноса,по которой н первый 14 и второй 15 регистры памяти записываются выходные коды счетчиков периода 12 и длительности такта 13 соответственно, а затем команду сброса, по кото-. рой счетчики 12 и 13 обнуляются. Для предотврацения записи ложной информации в регистры 14 памяти при оконча-. нии 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 н напряжения в помоцью циФроапалоговых преобразователей умножаюцего типа.

Это значит, что выходное напряжение

ЦАП U пропорционально произведению

его входного кода N, на опорное напряжение Цап,-причем посл днее можно изменять в определенных пределах где К вЂ” коэФФициент передачи ЦАП

1по опорному напряжению;

ЯМако максимально возможный Входной код, определяемый разрядностью ЦАП.

Первый ЦАП 16 включен в обратную. связь операционного усилителя 18» на неинвертирующий вход которого подано напряжение Пр от источника 19 об-

5 разцового на,,р1яже,я В „одное на пряжение первого ЦАП 16 U, равно напряжению ц„,. источника 19 образцового напряжения, так как общеизвестно, 10 что напряжение между входами ОУ, охваченного отрицательной обратной связью, равно нулю

Ит ол N = от я

Ма КР

15 где N — код периода пульсаций (входной код первого ЦАП) .

Отсюда выходное напряжение ОУ,одновременно являюцееся опорным напря20 жением обоих циФроаналогоных преобра. зователей, равно смаке По Р

U = U

» ых on

Р т

Поскольку величины N, ак,» U »К4 являются постоянными для данного ЦАП, то напряжение на первом выходе устройства обратно пропорционально входному коду первого ЦАП 16, что и необ- .

30 ходимо для преобразования кода периода пульсаций доильного аппарата в напряжение, пропорциональное частоте .:

\ пульсаций. Одновременно выходное на-, пряжение ОУ 18 поступает на опорный

35: вход второго ЦАП 1/„выходное напряжение U< которого равно

Ы Ку Цатр

2 х

ОП ма кс К1 где N — код длительности такта со) сания (входной код второго

ЦАП) .

Таким образом, выходное напряженйЕ второго ЦАП 17 пропорционально отношению длительности такта сосания к .периоду пульсаций доильного аппарата, 50 т.е.соотношению тактов.ЦиФроаналого- .- ные преобразователи 16 и 17 имеют высокое быстродействие, поэтому их выходные напряжения устанавливаются практически мгновенно после записи

5 инФормации в регистры 14,и 15 памяти. Следовательно, в конце каждого.периода пульсаций доильного аппарата на первом и втором выходах устройства устанавливаются напряжения, пропорци12

8 вательно соединенные триггер 22, элемент 23 задержки и однанибратор 24.

Блок управления работает следуюшим образом, При поступлении на информационный вход D-триггера 22 высокого логического уровня в начале такта сосания, а на его тактовый вход — импульса от генератора 8 синхроимпульсов, на выходе D-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. KQHcT рукция блока управления может быть различной н зависимости от способа управления счетчиками и регистрами памяти. Блок управления, показанный на фиг.3, формирует команды записи для регистров памяти с динамическим управлением (например К155ИР13) и команды сброса для счетчиков со статическим управлением (например

К155ИГ5).

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, из "мерительные приборы 20 и 21 стрелочного 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 устройстI во 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 ни5 зуаль ног о от с ч е та .

В верхнем положении переключателя

6 (фиг.1) между выходом D-триггера 2 и первым входом бл.ока 7 управления включается первый делитель 5 частоты

° ã ,,с коэффициентом деления пять,что необходимо для усреднения значений частоты и соотношения тактов за пять циклов работы доильного аппарата (согласно стандарту 1S0 6690-83, регламентирующему требования к устройствам подобного назначения) . Это достигается тем, что команды переноса и сбро-: са формируются н конце каждого IIIITQ 20 .го периода пульсаций. Поэтому имнуль- сы с генератора 8 синхроимпульсов поступают на вход счетчика 12 периода в течение пяти периодов пульсаций, а ..на вход счетчика 13 длительности так-25 такта — 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,3() нторой 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 прямоуголь- gp

i ные импульсы с периодом 600 мс и . скважностью ?, что соответствует частоте пульсаций 100 имп/мин и соотношению тактов 50%. Эти импульсы получаются путем деления частоты генера 45 тора 8 синхроимпульсов (100 .Гц) на

60 с помощью последовательно соединенных второго делителя 9 частоты с коэффициентом д чения пять и третьего делителя 10 частоты с коэффициентом деления двенадцать. Калибровка устройства осуществляется путем изменения коэффициентов передачи первого 16 и второго 17 цифроаналоговых преобразователей с помощью имеющихся в них элементов регулировки.

Пример выполнения блоков 7 управления устройства показан на фиг.З.Блок управления включает н себя последоУстройство для измерения частоты и соотношения тактов доильного аппарата, содержащее . датчик тактов, r енератор 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 фун1630712

10 кциональных возможностей, в него дополнительно введены датчик вибраций, .формирователь импульсов, D-триггер, первый, второй и третий делители ча-, стоты,логическии вентиль., блок уп5 равления, счетчик длительности такта, первый и второй регистры памяти,первый и второй цифроаналоговые преобразователи, операционный усилитель, источник образцового напряжения, первый и второй измерительные приборы и трехканальный переключатель, причем датчик тактов соединен с информационным входом D-триггера, датчик виб — 5 раций через формирователь импульсов— с тактовым входом D-триггера, инверсный выход которого подсоединен к второму входу первого канала переключателя, первому и второму входам 20 второго канала переключателя и через первый делитель частоты к первому входу первого канала переключателя, выход первого канала переключателя со-. единен с первым входом блока управ- 25 ления, выход генератора синхроимпульсов подключен к второму входу блока управления, 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 канала переключателя, а выход третьего де лителя частоты - с третьими входами

/ 1 первого и второго каналов переклюI чателя,выходы второго и третьего каналов переключателя связаны с входами логического вентиля, причем выход третьего канала переключателя связан также с тактовым входом счетчика периода, а выход логического вентиля соединен с тактовым входом счетчика длительности такта, выход сброса блока управления соединен с входами сброса 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 периода и длительности такта,а выходы — с . цифровыми входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей соответственно, инвертируюций вход операционного усилителя соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, неинвертируюгдй вход операционного усилителя связан с источником образцового напряжения, вы-. ход операционного усилителя, соединенный с опорными входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей а также первым измерительным прибором, является первым выходом устройства, а выход второго цифроаналогового преобразователя, соединенный со вторым измерительным прибором,. является вторым выходом устройства.

1630712

Составитель В.Андриевская

Редактор С.Лисина Техред М.Моргентал ; Корректор С.Черни

М

Заказ 505 Тираж 324 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по йзобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская каб., д.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101