Устройство для контроля степени уплотнения композиционных смесей

 

союз соВетских

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4828363/24 (22) 24.05.90 (46) 23.07.92. Бюл. № 27 (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт организации, механизации и технической помощи строительству (72) В.А,Славуцкий, С,И.Волчек, А,Ф;Тихонов, А.А,Евсюков, О.Б.Шахов, О.Ю.Иванова, В,Н.Урунич, В.И.Радзинский и В,А.Чумичев (56) Патент США

¹ 4348901, кл, G 01 N 3/36, опублик. 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1290144, кл. G 01 N 9/36, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ

СМЕСЕЙ (57) Изобретение относится к области измерения физико-механических свойств компоИзобретение относится к области измерения физико-механических свойств композиционных материалов и может быть использовано в химической, электротехнической и других отраслях промышленности, Известно устройство измерения степени уплотнения, содержащее измерительный датчик, усилитель, фильтр, частотный преобразователь, таймер, память, компаратор и дисплей.

Недостатком данного устройства является малая его точность, так в нем не предусмотрена возможность оптимальной настройки параметров устройства в зависимости от случайного изменения параметров технологического процесса, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройст» . Ы 1 749898 А1 (s»s G 06 F 15/46, G 01 N 9/36 зиционных материалов и может быть использовано в химической электротехнической и других отраслях промышленности, Целью изобретения является повышение точности контроля момента времени окончания цикла уплотнения. Устройство для контроля степени уплотнения композиционных смесей содержит установленный на вибрационном рабочем органе акселерометр, два усилителя, основной полосовой фильтр, индикатор, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, фильтр первой гармоники, преобразователь частоты в аналоговый сигнал, два детектора, два алгебраических сумматора, задатчик амплитуды вибраций, аналого-цифровой преобразователь, задатчик степени уплотнения, два компаратора, триггер, два блока памяти, два формирователя импульсов и регулируемый фильтр второй гармоники. 1 ил. во, реализующее способ уплотнения сыпучего материала, содержащее вибрационный рабочий орган с установленными на нем акселерометром, который через усилитель подключен к основному полосовому фильтру, и индикатор.

Недостатком известного устройства является малая его точность в связи с отсутствием возможности оптимальной настройки параметров фильтра в условиях воздействия на объект случайных помех.

Целью изобретения является повышение точности контроля момента времени окончания цикла уплотнения.

Устройство снабжено усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, фильтром первой гармоники, преобразователем частоты в аналоговый сигнал, двумя

1749898

15 детекторами, двумя алгебраическими сумматорами, задатчиком амплитуды вибраций, задатчиком степени уплотнения, аналого-цифровым преобразователем, регулируемым фильтром второй гармоники, двумя компараторами, триггером, двумя формирователями импульсов и двумя блоками памяти, При этом выход основного полосового фильтра подключен к входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу регулируемого фильтра второй гармоники и входу фильтра первой гармоники, выход которого подключен к входу первого детектора; первому входу первого компаратора и входу преобразователя частоты в аналоговый сигнan, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого фильтра второй гармоники, выход которого через усилитель и второй детектор подключен к информационным входам первого и второго блоков памяти, выход первого детектора подключен на вход вычитаемого первого алгебраического сумматора, к входу уменьшаемого которого подключен задатчик амплитуды вибраций, выход первого алгебраического сумматора подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены к соответствующим входам усилителя с регулируемым коэффициента усиления, Второй вход первого компаратора подключен к общей точке схемы, а его выход подключен к счетному входу триггера, второй вход которого подключен к общей точке схемы, а инверсный и прямой его выходы через соответственно первый и второй формирователи импульсов подключены к входам управления записьсчитывание первого и второго блоков памяти, выходы которых подключены к входам уменьшаемого и вычитаемого второго алгебраического сумматора соответственно, а выход второго алгебраического сумматора подключен к первому входу компаратора, к второму входу которого подключен задатчик степени уплотнения, выход компаратора подключен к индикатору.

Положительный эффект заключается в повышении точности контроля момента времени окончания цикла уплотнения по сравнению с известным устройством за счет использования обратных связей и введения в схему фильтров, усилителя с регулируемыми параметрами и блоков памяти, синхронизация которых производится компаратором, триггером и формирователями импульсов, что позволяет оптимальным образом автоматически производить подстройку параметров системы, отстраиваться от случайных помех, возникающих

55 при использовании устройства в условиях его промышленной эксплуатации, а также определить момент времени, когда процесс уплотнения закончен.

На чертеже представлена схема устройства для контроля степени уплотнения композиционных смесей.

Устройство для контроля степени уплотнения композиционных смесей состоит из вибрационного рабочего органа 1, акселерометра 2, усилителя 3, основного полосового фильтра 4, индикатора 5, усилителя 6 с регулируемым коэффициентом усиления, фильтра 7 первой гармоники, преобразователя 8 частоты в аналоговый сигнал, детекторов 9 и 10, алгебраических сумматоров 11 и 12, задатчика 13 амплитуды вибраций, задатчика 14 степени уплотнения, аналогоцифрового преобразователя 15, регулируемого фильтра 16 второй гармоники, компараторов 18 и 19, триггера 20, формирователей 21 и 22 импульсов, блоков 23 и

24 памяти, В статическим режиме устройство контроля степени уплотнения композиционных смесей имеет следующие связи между элементами и блоками, Вибрационный рабочий орган 1, предназначенный для уплотнения композиционной смеси 25, оснащен установленным на нем акселерометром 2, в качестве которого может быть использован. например пьезоэлектрический виброизмерительный преобразователь, который предназначен для преобразования механических колебаний в электрические сигналы, пропорциональные ускорению колеблющегося вибрационного рабочего органа 1. Сигнал с выхода акселерометра 2 усиливается на усилителе 3 и поступает на основной полосовой фильтр 4, выделяющий заданную полосу частот, С выхода основного полосового фильтра 4 сигнал подается на вход усилителя 6 с регулируемым коэффициентом усиления, в качестве которого может быть использовано известное устройство. Сигнал с выхода усилителя 6 с регулируемым коэффициентом усиления подается на вход регулируемого фильтра 16 второй гармоники, в качестве которого может быть использовано известное устройство. С выхода регулируемого фильтра 16 второй гармоники сигнал через усилитель 17 подается на вход детектора 10. B качестве детектора 10 может быть использовано известное устройство, С выхода детектора 10 сигнал поступает на информационные входы блоков 23 и 24 памяти, в качестве которых может быть использовано известное устройство. С выхода 1749898 усилителя 6 с регулируемым коэффициента усиления сигнал также подается на "вход фильтра первой гармоники, в качестве которого может быть использовано известное устройство, С выхода фильтра первой гармоники сигнал поступает на вход детектора

9 (аналогичен по конструкции детектору 10) и вход преобразователя 8 частоты в аналоговый сигнал, в качестве которого используется известное устройство, .. Выход детектора 9 поступает на вход вычитаемого алгебраического сумматора

11, на вход уменьшаемого которого подается сигнал с выхода задатчика 13. В качестве алгебраического сумматора 11 может быть использовано известное устройство.

В качестве задатчика 13 используется регулируемый делитель, с помощью которого изменяется величина опорного напряжения, подаваемого на вход уменьшаемого алгебраического сумматора 11. С выхода алгебраического сумматора 11 сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 15, который может быть реализован с помощью известного устройства, Выходы аналого-цифрового преобразователя 15 соединены с соответствующими управляющими входами усилителя 6 с регулируемым коэффициентом усиления.

Выход фильтра 7 первой гармоники подключен к первому входу компаратора

18, второй вход которого подключен к общей точке схемы, Выход компаратора 18 подключен к счетному входу триггера 20, второй вход которого подключен к общей точке схемы. Инверсный и прямой выходы триггера 20 подключены соответственно к входам формирователей 21 и 22 импульсов, в качестве которых может быть использовано известное устройство.

Выходы формирователей 21 и 22 импульсов подключены соответственно к входам управления запись-считывание блоков

23 и 24 памяти, выходы которых подключены к входам уменьшаемого и вычитаемого алгебраического сумматора 12 (аналогичен по конструкции алгебраическому сумматору

11), Выход алгебраического сумматора 12 подключен к первому входу компаратора

19, к второму входу которого подключен задатчик 14 степени уплотнения (аналогичен по конструкции задатчику 13 амплитуды вибраций). С выхода компаратора 19 сигнал поступает на индикатор 5, в качестве которого может быть использован светодиод, Устройство работает следующим образом.

При уплотнении композиционной смеси 25 с помощью вибрационного рабочего

На детекторе 9 происходит преобразование сигнала в аналоговый сигнал, который пода20 ется на вход вычитаемого алгебраического сумматора 11, на вход уменьшаемого которого подается сигнал с задатчйка 13 амплитуды вибраций, Разность сигналов задания и сигнала, пропорциональйого"амплитуде

25 первой гармоники, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 15, который на своих выходах вырабатывает код, поступающие на соответствующие входы усили30

40

55

10 органа 1 на выходе акселерометра 2 возникает сигнал-гармойического вида, близкий к синусоидальному. Этот сигнал, проходя усилитель 3, подается на основной полосовой фильтр 4, который настроен на заданную полосу частот, содержащую информацию о процессе уплотнения композиционной смеси. При этом происходит отстройка етого сигнала как от высокочасТотйых, так и низкочастотных помех.

С выхода основного полосового фильтра 4 полезный сигнал через усилитель 6 с регулируемым коэффициентом усиления подается на фильтр первой гармоники, где происходит выделение первой гармоники сигнала, содержащей информацию о частоте и амплитуде виброуплотняющего органа. теля 6 с регулируемым коэффициентом усиления.

Таким образом, на выходе усилителя 6 поддерживается такбй уровень сигнала, который обеспечивает постоянство уровня сигнала первой гармоники, характеризующий энергетические параметры процесса уплотнения. При этом, выделяя из этого сигнала с помощью регулируемого фильтра 16 вторую гармонику, характеризующую ускорение отскока вибрационного рабочего органа от композиционной смеси и определяемую поэтому степенью уплотнения этой смеси, возможно по усредненному с помощью второго детектора 10 значению второй гармоники судить о степени уплотнения смеси.

При этом необходимо учесть возможные колебания частоты процесса уплотнения, которая может меняться случайным образом из-за воздействия различных факторов в условиях действующего производства (например, случайные колебания частоты и амплитуды питающей сети, износ.и изменение характеристик вибрационного рабочего органа: упругости пружин, зазоров в подшипниках, сработка смазки и т.д,). Поэтому сигнал первой гармоники поступает на преобразователь 8, который на своем выходе вырабатывает аналоговый сигнал, пропорциональный частоте сигнала ° первой гармоники. Этот сигнал поступает на управ1749898

50

55 ляющий вход регулируемого фильтра 16 второй гармоники, перестраивая его таким образом, чтобы оптимизирЬвать процесс выделения второй гармоники, что позволяет увеличить точность определения степени уплотнения композиционной смеси.

Однако при уплотнении смесей необходимо знать не столько степень уплотнения, сколько то, что процесс уплотнения уже закончился и дальнейшая работа вибрационного рабочего органа уже не дает увеличения степени уплотнения композиционной смеси, так как именно в этот момент времени необходимо закончить процесс уплотнения, дальнейшее его продолжение уже не имеет смысла и приводит к перерасходу энергии на работу вибрационного рабочего органа и уменьшению его pecypca.

Поэтому устройство обеспечивает запоминание сигнала, пропорционального степени уплотнения, с выхода детектора 10 с помощью первого 23 и второго 24 блоков памяти.

При этом управление этими блоками осуществляется таким образом, что при одном воздействии на композиционную смесь

25 вибрационным рабочим органом 1 сигнал, пропорциональный степени уплотнения, запоминается блоком 23 памяти, а при последующем воздействии — блоком 24 памяти, блок 23 хранит при этом предыдущее значение степени уплотнения. При следующем воздействии происходит наоборот блок 23 запоминает текущее значение степени уплотнения, а предыдущее значение хранится в блоке 24 памяти, Управление блоками 23 и 24 памяти реализуется следующим образом, Сигнал с выхода фильтра первой гармоники поступает на первый вход компаратора 18, где сравнивается с нулевым значением, Таким образом, на выходе компаратора 18 возникают прямоугольные импульсы, частота которых равна частоте воздействия вибрационного рабочего органа 1 на композиционную смесь 25, Эти импульсы поступают на счетный вход триггера 20, установочный вход которого подключен к общей точке схемы, что обеспечивает воздействие на триггер 20 всех поступающих на его вход импульсов, Таким образом, при первом импульсе на счетном выходе "1" появится на первом выходе триггера 20, а при втором импульсе на его входе "1" появится на другом. его выходе. Изменение сигнала от "0" до "1" на каждом выходе триггера 20 приводит к поочередному появлению управляющих импульсов на выходах соотвЕтствующих формирователей 21 и 22, Эти импульсы по5

40 очередно поступают на входы управления запись-считывание блоков 23 и 24 памяти, которые во время действия этих импульсов запоминают и хранят значения сигнала, который поступает на их входы. Таким образом, на входах блоков 23 и 24 памяти последовательно во времени возникают сигналы, пропорциональные текущему и предыдущим значениям степени уплотнения композиционной смеси.

Указанные сигналы поступают на алгебраический сумматор 12, где сравниваются между собой, и их разность поступает на первый вход компаратора 19, на второй вход которого от задатчика 14 степени уплотнения поступает сигнал, пропорциональный заданному порогу срабатывания системы, который определяется исходя из возможностей точности ее функционирования, В том случае, если процесс уплотнения закончен, на выходе компаратора 19 возникает установившаяся последовательность импульсов, наличие которой отражается с помощью индикатора 5, Таким образом, стабильное свечение индикатора 5 дает возможность оператору узнать о том, что процесс уплотнения закончен и принять решение о выключении вибрационного рабочего органа 1.

Формула изобретения

Устройство для контроля степени уплотнения композиционных смесей, содержащее установленный на вибрационном рабочем органе акселерометр, подключенный через первый усилитель к основному полосовому фильтру, и индикатор, о т л и ча ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля момента времени окончания цикла уплотнения, в устройство введены усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, фильтр первой гармоники, преобразователь частоты в аналоговый сигнал, два детектора, два алгебраических сумматора, задатчик амплитуды вибраций, аналого-цифровой преобразователь, задатчик степени уплотнения, два компаратора, триггер, второй усилитель, два блока памяти, два формирователя импульсов, регулируемый фильтр второй гармоники, причем выход основного полосового фильтра подключен к информационному входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, вход регулирования которого связан с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход подключен к информационному входу регулируемого фильтра второй гармоники и входу фильтра первой гармоники, выход которого связан с входом первого детектора, первым входом первого компаратора и входом преобразо10

1749898

Составитель В.Наумов

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Редактор И.Шулла

Заказ 2596 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 вателя частоты в аналоговый сигнал, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого фильтра второй гармоники, выход которого через второй усилитель соединен с входом второго детектора, подключенного выходом к информационным входам первого и второго блоков памяти, входы управления запись-считывание которых связаны с выходами соответственно первого и второго формирователей импульсов, входы которых связаны соответственно с инверсным и прямым входами триггеров, счетный вход которого подключен к выходу первого компаратора, второй вход которого подключен к общей шине устройства, выход первого детектора связан с входом вычитаемого первого алгебраического сумматора. вход уменьшаемого которого подключен к

5 выходу задатчика амплитуды вибраций, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходы блоков памяти подключены к входам соответственно уменьшаемого и вычитаемого второго ал10 гебраического сумматора, выход которого связан с первым входом второго компаратора, второй вход которого подключен к выходу задатчика степени уплотнения, а выход соединен с входом иНдикатора.