Устройство для определенияудельного beca

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Рес ублнк

Ф ,ч

=\, К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0405.79 (21) 2764552/18-25 (51)М. Кл. с присоединением заявки HP (23) Приоритет

G 01 М 9/00

Государственный комитет

СССР

flo делам изобретений н открытий

Опубликовано 2802.81. бюллетень Но 8 (53) УДК 532.14 (088. 8) Дата опубликования описания 280281 (72) Автор изобретения

О.Б;Скворцов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ВЕСА

Изобретение относится .к устройст вам автоматического измерения удель. ного веса исследуемых образцов и может использоваться в системах автоматического контроля и экспресс-àíàлиза исследуемых образцов, например, для определения удельного веса образцов грунта, получаемых при проведении бурения скважин, контроля удельного веса изготавливаемых образцов и т.п.

Известны устройства для определения удельного веса, основанные на независимом измерении веса образца и узла измерения объема образца и состоящие иэ блоков взвешивания, измерения объема и обработки результатов измерения j1)

Недостатком устройств является низкая оперативность проведения измерений, что связано с низким быстродействием таких устройств и сложностью автоматизации процесса измерений.

Известно также устройство для определения удельного веса, содержащее источник света, конденсор, площадку-основание, датчик веса, объектив и телевизионную сканирующую систему, а также вычислительный блок, информационные входы которого соединены с выходами телевизионной сканирующей системы j2)..

Недостатком устройства является значительная сложность, что связано с необходимостью использования телевизионной сканирующей системы.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения удельного веса, содержащее источник света, конденсор, площадку-основание, датчик веса, объектив, допол15 нительно введены вспомогательный конденсор, в фокусе которого установлен вспомогательный источник света, а с противоположной стороны вспомогательного конденсора распо26 ложен оптический клин, закрепленный неподвижно у — îðöà прозрачной пластины-основания, на котором из непрозрачного материала выполнена маска с отверстием-коллиматором, а с.

2 противоположного торца прозрачной пластины-основания расположен вспомогательный объектив, в фокусе которого установлен первый фоточастотный датчик, выход которого через форми30 рователь соединен с входом элемантв

808910 задержки и входом разрешения считывания блока индикации, информационные входы которого соединены с выходами счетчика импульсов, вход сброса и счетный вход которого соединены соответственно с выходом эле-. мента задержки .и выходом умножителя частоты импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом тактового генератора и тактовым входом блока измерения периода, информационные выходы которого соединены с управляю- tO щими входами умножителя частоты, информационный вход которого соединен с выходом второго фоточастотного датчика, который расположен в фокусе дополнительного объектива. В фокусе объектива установлен третий фоточастотиый датчик, выход которого соединен с входом блока измерения периода, причем прозрачная пластина-основание закреплена на упругих элементах -и на ней под углом 45О к основанию установлена система зеркал.

В качестве фоточастотных датчиков н предложенном устройстве используется полупроводниковая микросхема, представляющая собой замкнутое кольцо иннерторов, реализованных на биполярных транзисторных структурах, причем число иннерторов н кольце является нечетным. В кольце таких иннерторов возникает генерация импульсов, 30 имеющих стандартные логические уровни, причем частота генерации будет прямо пропорциональна энергии, по; ступающей от источника, от которого питается эта цепочка, и обратно про- 35 ,порциональна числу элементов в цепочке. В качестве источника энергии для ключевых элементов, выполненных по биполярной интегральной технологии, можно использовать поток света, пада- 4О ющий на этот элемент, причем величина тока в каждом из элементов при этом будет пропорциональна величине потока, падающего на интегральный элемент {микросхему). Таким образом, этот элемент может быть использован 45 н качестве фоточастотного датчика, т.е. датчика, обеспечивающего преобразование падающего на элемент света в электрические импульсы стандартной логической величины и имеющих часто- 50 .ту, прямо пропорциональную величине светового потока.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, на фиг. 2 — стРУктуриая схема фоточастотного датчика.

Устройство для определения удельмвго веса содержит основной источник света 1 и вспомогательными источник света 2, которые расположены соответ ственио в фокусах конденсатора 3 ео ,и вспомогательного конденсатора 4, на.оптической оси которого помещен .оптический клин 5, расположенный у торца прозрачной пластины-основания

6, кочюрая закреплена на упругих, . 65 элементах 7, причем на торце пластины-основания 6 сформиронана маска 8 из непрозрачного материала, имеющая отверстие, а с противоположного торца пластины-основания б установлен вспомогательный объектин 9, в фокусе которого установлен первый фоточас тотный датчик 10, выход которого соединен с входом формирователя 11.

Выход формирователя 11 соединен с входом элемента задержки 12 и входом разрежения считывания блока индикации 13, информационные входы которого соединены с ныходами счетчика 14, входы сброса и счета которого соединены соответственно с выходбм элемента задержки 12 и выходом умножителя 15 частоты импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом генератора импульсов 16. Генератор импульсов 16 соединен с тактовым входоМ блока 17 измерения периода, информационные выходы которого соеди,нены с управляющими входами умножителя 15 частоты импульсов, информационный вход которого соединен с выходом второго фоточастотного датчика 18, установленного в фокусе дополнительного объектива 19, который находится над системой зеркал

20, закрепленных на прозрачной пластине-основании б под углом 45 к ее плоскости. Над пластиной-основанием б установлен объектив 21,. в фокусе которого установлен третий фоточастотный датчик 22, выход которого соединен с входом блока измерения периода 17. Фоточастотный датчик содержит последовательно включенные полупроводниковые биполярные иннерторы 23, выход одного из них соединен с выходом фоточастотного датчика 24, а биполярные ключевые элементы выполнены в виде микросхемою, которая освещается источником света, в результате чего н р-и переходах формируется фотоЭДС и в генераторах тока

25 возникает ток.

Указанный эффект представлен на фиге 2 °

Устройство для определения удельного веса работает следующим образом.

Неследуемый образец 26, имеющий параллельные верхние и нижние грани (например цилиндр, параллелепипед, куб, треугольная или иная призма и т.д., образец может иметь и вертикальные сквозные отверстия), устанавливается на прозрачной пластинеосновании 6 между системой зеркал 20 под объективом 21. Под действием веса образца упругие элементы 7 сжимаются, что вызывает перемещение пластины 6 и, следовательно, отверстия в маске 8. В связи с этим количество света, проходящего через отверстие в маске 8, будет обратно пройорционально весу тела из-за наличия оптического клина 5. Поток света, 808910

Формула изобретения д проходящий через отверс йе в маске

8, собирается с помощью вспомогательного объектива 9 на первом фоточастотном датчике 10, в котором возникает генерация импульсов, период которых будет прямо пропорционален весу образца. Эти импульсы, проходя

l через формирователь, который выделяет фронты этих импульсов,а при необходимости и снижает их частоту, отсчитывают результаты измерения в . блок индикации 13, а также с. некото- IO рой задержкой, определяемой элементом задержки 12, производят сброс счетчика 14 в нулевое состояние, после чего начинается новый цикл измерения.

Эти импульсы можно использовать для управления устройством, обеспечивающим автоматическую смену образцов..

Поток света, проходящий через конденсор 3 от источника 1 через прозрачную пластину-основание 6, частично умень- © шается иэ-scL экранирования этого светового потока образца 26, собирается объективом 21 и падает на третий фоточастотный датчик 22, частота импульса на выходе которого будет обратно пропорциональна площади основа- 2э ния образца 26. Период этих импульсов. и число, характеризующее этот период, зафиксированное на выходе блока 17 измерения периода, прямо пропарционаЛьно площади основания образца. 30

Часть светового потока от источника света 1, проходя через систему зеркал, обеспечивает получение информации о высоте образца 26 и падает на второй фоточастотный датчик, час- 35 тота иМпульсов на выходе которого обратно пропорцинальна высо е образца 26. Умножитель частоты импульсов обеспечивает получение оценки объема образца, причем частота импульсов .обратно пропорциональна объему образga, а так как импульсы с выхода умио.жителя 15 считаются счетчиком 14 в течение интервала времени, пропорционального весу,образца, код, фиксируемий счетчиком 14, характеризует 45 удельный вес исследуемого образца.

Предложенный измеритель обеспечи вает измерение удельного веса с высоким. быстродействием и надежностью Я при пониженных аппаратурных затратах и может быть легко реализован в виде малогабаритного прибора с выдачей результатов в цифровой форме (например, s автоматизированных системах 4я управления производства для ввода получаемой информации с ЦВИ), а также в автоматизированных системах измерения.

1. Устройство для определения удельного веса, сод лежащее источник света, конденсор, площадку-основание, датчик веса, объектив, о т л нч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьаяения надежности работы устройства, в него дополнительно введены вспомогательный конденсор, в фокусе которого установлен вспомогательный источник света, а с противоположной стороны вспомогательного конденсора расположен оптический клин, который закреплен неподвижно у торца прозрачной пластины-основания, на котором иэ непрозрачного материала выполнена маска с отверстием-коллиматором, а с противоположного торца прозрачной пластины-основания расположен вспомогательный объектив, в фокусе которого установлен первый фоточастотный датчик, выход которого через формирователь соединен с входом элемента задержки и входом разрешения считывания блока индикации, информационные входы которого соединены с выходом счетчика импульсов, вход сброса и счетный вход которого соеди.нен соответственно с выходом,элемента задержки и выходом умножнтеля частоты импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом тактового генератора н тактовым входом блока измерения периода, информационные выходы которого соединены с управляющими входамн умножителя частоты, информационный вход которого соединен с выходом второго фоточастотного датчика, который расположен в фокусе дополнительного объектива, а в фокусе объектива установлен третий фоточастотный датчик, выход которого со;единен с входом блока измерения пе риода, причем прозрачная пластинаоснование закреплена на упругих элементах и на ней под углом 45 к основанию установлена система зеркал.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что каждый иэ фоточастотных датчиков содержит цепочку из нечетного числа полупроводниковых биполярных инверторов, выход которой соединен с выходом последнего инвертора и входом первого инвертора, выполненную в виде микросхеи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 364872, 1972.

2. Патент Японии М 51-25351, кл. 108, 1976 (прототип).

808910

Фив, 1

° °

Составитель B.Àëåêñååâ

Техред Л. Пекарь Корректор Л. Иван

Редактор К.Лембак

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 400/45 Тираж 918 Подписное

BHHHIIR Государственного комитета СССР ао делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Рауыская наб., д. 4/5