Устройство для автоматического дозирования жидкости
Использование: дозирование жидкости. Задача полезной модели: снижение энергозатрат при дозировании жидкости за счет автоматического обеспечения заданного усилия открытия клапана дозатора. Устройство состоит из корпуса 1, неподвижно установленного в корпусе статора электромагнита 2 с катушкой 3, при подаче напряжения на которую якорь 4, жестко связанный с запирающей иглой 5, открывает выход жидкости из дозатора. При снятии напряжения, магнитный поток, проходящий через якорь 4 электромагнита, уменьшается, и запирающая игла 5 под действием силы упругости пружин 6 движется вниз, перекрывая выходное отверстие дозатора. Сигнал с электронного датчика усилия 8 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 9, затем сигнал обрабатывается микроконтроллером 10, где сравнивается с заданным уровнем напряжения пропорциональным минимальной силе, обеспечивающей гарантированное открытие клапана. По величине ошибки микроконтроллер 10 вырабатывает управляющие сигналы на драйвер 12, который выдает управляющие напряжения на катушку 3 электромагнита, обеспечивая требуемое задание значения усилия открытия запирающей иглы 5 клапана дозатора. Наличие 2-х ступенчатой формы управляющего импульса позволяет снижать энергопотребление приводом дозатора. Положительный эффект: повышение срока службы дозирующего устройства.
Полезная модель относится к устройствам для дозирования жидкости и может найти применение в медицинской, химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известно устройство, содержащее трубопровод с установленным на нем запорным клапаном, связанным через систему управления, включающую в себя задатчик дозы, счетчик и узел управления с расходомером. [Авт. свид. СССР 
847049, МКИ G01F 11/00, 1981].
Недостатком этого устройства является то, что это устройство достаточно громоздко, сложно и имеет низкую надежность.
Наиболее близким к заявляемому устройству, по совокупности признаков, является микродозатор жидкости, содержащий корпус, прерыватель потока и систему управления, прерыватель потока выполнен в виде неподвижно установленной на основании эластичной трубки, с которой контактирует запорный орган в виде штока, скрепленного с якорем, постоянного магнита и электромагнита, причем постоянный магнит расположен между эластичной трубкой и якорем. [Авт. свид. СССР 1552010, МКИ G01F 11/08, 1990].
Недостатком этого устройства являются повышенные энергозатраты, возникающие при подаче импульса с постоянным уровнем напряжения, и отсутствие контроля над величиной усилия, создаваемого электромагнитом для поддержания клапана дозатора в открытом состоянии.
Задача полезной модели: снижение энергозатрат при дозировании жидкости за счет автоматического обеспечения заданного усилия открытия клапана дозатора.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус, электромагнит и систему управления, якорь электромагнита жестко соединен с запирающей иглой, на которой неподвижно закреплен датчик усилия, а обмотки электромагнита электрически связаны с системой управления, состоящей из последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, микроконтроллера, задающего устройства и драйвера электромагнита.
Отличительные признаки в заявляемом техническом решении не выявлены при изучении данной и смежных областей техники.
Совокупность заявляемых признаков обеспечивает достижение полезной модели - снижение энергозатрат при дозировании жидкости.
На фиг.1 показана схема данного устройства; на фиг.2а показан график зависимости напряжения, подаваемого на обмотки электромагнита от времени, на фиг.2б - зависимость перемещения иглы клапана от времени.
Устройство состоит из корпуса 1, неподвижно установленного в корпусе статора электромагнита 2 с катушкой 3, подвижного якоря 4, жестко связанного с запирающей иглой 5, причем якорь 4 упруго подвешен на пружинах 6. Между якорем 4 и корпусом 1 установлены упругие ограничители 7, а на якоре 4 установлен неподвижно датчик усилия 8. Система управления состоит из электрически связанных аналого-цифрового преобразователя 9, микроконтроллера 10, задающего устройства 11 и драйвера 12 электромагнита.
Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на обмотку катушки 3 электромагнита, якорь 4, жестко связанный с запирающей иглой 5, открывает выход жидкости из дозатора. Ход якоря 4 запирающего конуса иглы 5 составляет 
и ограничен упругим ограничителем 7. Продолжительность открытого состояния запирающей иглы 5 равна длительности импульса, поступающего на обмотку электромагнита 2. При снятии напряжения, магнитный поток, проходящий через якорь 4 электромагнита, уменьшается и запирающая игла 5 под действием силы упругости пружин 6 движется вниз, перекрывая выходное отверстие дозатора. Сигнал с электронного датчика усилия 8 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 9, затем сигнал обрабатывается микроконтроллером 10, где сравнивается с заданным уровнем напряжения пропорциональным минимальной силе, обеспечивающей гарантированное открытие клапана. По величине ошибки микроконтроллер 10 вырабатывает управляющие сигналы на драйвер 12, который выдает 2-х ступенчатый управляющий импульс на катушку 3 электромагнита (фиг.2а), обеспечивая требуемое значение усилия открытия запирающей иглы 5 клапана дозатора. Двухступенчатая форма управления импульса указанного вида обусловлена тем, что большее напряжение U1 за время t1 необходимо вначале для преодоления инерционных свойств якоря 4 и открытия запирающей иглы 5 за минимальное время t0 (фиг.2б), а меньший уровень напряжения U2 за время t2 (фиг.2а) для поддержания запирающей иглы 5 в открытом состоянии. Причем время открытия t0 и закрытия t3 по сравнению с временем открытого состояния toс малы (фиг.2б). Это позволяет управлять дозированием по времени t oс с высокой степенью точности и обеспечить гарантированный расход жидкости через клапан, уменьшить его габариты за счет минимизации времени переходных режимов при значительном уменьшении уровня тока в обмотке катушки электромагнита.
Применение предлагаемого устройства позволяет уменьшить уровень энергопотребления и ток, что приводит к снижению электроэнергии, потребляемой устройством. Это особенно актуально в автономных дозаторах, имеющих бортовую систему энергоснабжения.
Устройство для автоматического дозирования жидкости, содержащее корпус, электромагнит и систему управления, отличающееся тем, что якорь электромагнита жестко соединен с запирающей иглой, на которой неподвижно закреплен датчик усилия, а обмотки электрически связаны с системой управления, состоящей из последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, микроконтроллера, задающего устройства и драйвера электромагнита.
