ДАТЧИК РАСХОДА МОЛОКА Российский патент 2006 года по МПК A01J5/01 G01F1/56 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам бесконтактного измерения расхода молока на автоматизированных доильных установках.

Известно устройство датчика расхода жидкости /1/, содержащее предусилитель, перестраиваемый полосовой фильтр, узел настройки, два компаратора, разделитель поддиапазонов измерения, сумматор, преобразователь частоты, узел сброса и блокировки и согласующий выходной каскад.

К недостаткам устройства относится сложность обработки сигнала датчика, что снижает оперативность измерений.

Известно устройство /2/ для контроля расхода различных материалов, содержащее емкостный датчик, генератор электромагнитных колебаний, связанный с электродом, и усилитель. Измерение выполняется по модуляции сплошного потока материала, создаваемого подающим механизмом, причем в зоне измерений искусственно формируется плотный участок потока контролируемого материала.

Недостаток: неприменимо для измерения расхода молочного потока, который представляет собой разреженную молоковоздушную (двухфазную) среду.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является датчик диэлектрических характеристик жидкостей /3/, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое металлизированное основание, а на вторую нанесены два полосковых проводника, электромагнитно связанных между собой, причем диэлектрическая подложка имеет форму трубы, заземляемое основание нанесено на внешнюю цилиндрическую поверхность трубы, и в нем выполнены два окна, в которых расположены контактные площадки для емкостной связи полосковых проводников с линиями передачи, а сами полосковые проводники нанесены на внутренней цилиндрической поверхности трубы диаметрально противоположно.

К недостаткам данного датчика относятся неоднородное электромагнитное поле в объеме датчика, что позволяет проводить измерения только на сверхвысоких частотах, а также непосредственный контакт обкладок датчика с измеряемой средой, что недопустимо в доильных системах.

Предлагаемое изобретение решает задачу бесконтактного измерения расхода молока, перемещающегося в молочной трубке от доильного стакана к накопительной емкости или к молокопроводу в виде пульсирующей молоковоздушной смеси, снижения погрешности измерений и повышения оперативности измерений.

Для достижения такого технического результата в предлагаемом датчике расхода молока, содержащем диэлектрический участок молокопровода с нанесенными токопроводящими полосами, дополнительно введены генератор электромагнитных колебаний, фазовый детектор, НЧ-фильтр, генератор, управляемый напряжением (ГУН) и имеющий частотозадающий конденсатор, находящийся в тепловом контакте с измеряемой средой, причем воспринимающий элемент датчика выполнен в виде токопроводящих полос, образующих один или более витков на поверхности диэлектрического участка, заключенных в трубчатый экран и соединенных с входом генератора электромагнитных колебаний, выход которого подключен к фазовому детектору, выход фазового детектора через НЧ-фильтр и усилитель постоянного напряжения подключен к ГУН, а выход ГУН соединен с вторым входом фазового детектора.

На чертеже приведена блок-схема датчика расхода молока.

Датчик расхода содержит диэлектрический участок 1 молокопровода, генератор электромагнитных колебаний 2, фазовый детектор 3, НЧ-фильтр 4, воспринимающий элемент датчика выполнен в виде токопроводящих полос 5, образующих один или более витков на поверхности диэлектрического участка, заключенных в трубчатый экран 6 и соединенных с входом генератора электромагнитных колебаний 2, выход которого подключен к фазовому детектору 3, выход фазового детектора 3 через НЧ-фильтр 4 и усилитель постоянного напряжения 7 подключен к дополнительно введенному генератору, управляемому напряжением (ГУН) 8, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора 3, причем частотозадающий конденсатор 9 ГУН, с температурным коэффициентом, таким же, как и температурный коэффициент молоковоздушной смеси, находится в тепловом контакте с измеряемой средой.

Датчик расхода молока работает следующим образом. Токопроводящие полосы 5, нанесенные на поверхность диэлектрического участка 1 молокопровода, являются одним из частотозадающих звеньев генератора электромагнитных колебаний 2, построенного на операционном усилителе. При прохождении потока молока через измерительный диэлектрический участок 1 молокопровода изменяется его диэлектрическая проницаемость, что приводит к изменению емкости токопроводящих полос 5. Следствием этого является частотная модуляция сигнала, генерируемого на выходе генератора электромагнитных колебаний 2.

Частотно-модулированный сигнал с выхода генератора электромагнитных колебаний 2 поступает на один из входов фазового детектора 3, на второй вход фазового детектора поступает сигнал с ГУН 8. Выходное напряжение фазового детектора 3, поступающее на вход НЧ-фильтра 4, пропорционально фазовой разнице поступивших на его вход сигналов, оно подается на вход усилителя постоянного напряжения 7. Это напряжение изменяет частоту ГУН таким образом, что бы уравнять частоту ГУН 8 и частоту генератора электромагнитных колебаний 2, оно пропорционально диэлектрической проницаемости потока молока, проходящего через измерительный участок молокопровода.

Для уменьшения температурной погрешности измерений частотозадающий конденсатор 9 ГУН, имеющий такой же температурный коэффициент, как и измерительный участок молокопровода, находится с ним в тепловом контакте. При этом при изменении температуры частота ГУН меняется так же, как и частота генератора электромагнитных колебаний.

Источники информации

1. Заявка на изобретение RU №2000127148/28, кл. C1 G 01 F 1/32, 2000.

2. Заявка на изобретение RU №93002601/13, кл. A G 01 N 33/48, 1993.

3. Патент РФ №2222024, МПК 7 G 01 R 27/26, G 01 N 22/04, 2004.

Изобретение предназначено для бесконтактного измерения расхода молока на автоматизированной доильной установке. Датчик содержит диэлектрический участок молокопровода, на поверхность которого нанесены токопроводящие полосы, образующие один или более витков. Токопроводящие полосы заключены в трубчатый экран и соединены с входом генератора электромагнитных колебаний, выход которого подключен к фазовому детектору. Выход фазового детектора через НЧ-фильтр и усилитель постоянного напряжения подключен к входу генератора, управляемого напряжением (ГУН), с частотозадающим конденсатором, находящимся в тепловом контакте с измеряемой средой - пульсирующей молоковоздушной смесью. Выход ГУН соединен с вторым входом фазового детектора. Изобретение обеспечивает снижение погрешности и повышение оперативности измерений расхода молока в потоке. 1 ил.

Датчик расхода молока, содержащий диэлектрический участок молокопровода с воспринимающим элементом в виде нанесенных на поверхность участка токопроводящих полос, отличающийся тем, что дополнительно введены генератор электромагнитных колебаний, фазовый детектор, НЧ фильтр, генератор, управляемый напряжением, с частотозадающим конденсатором, находящимся в тепловом контакте с измеряемой средой, а токопроводящие полосы образуют один или более витков на поверхности диэлектрического участка, заключены в трубчатый экран и соединены с входом генератора электромагнитных колебаний, выход которого подключен к фазовому детектору, выход фазового детектора через НЧ фильтр и усилитель постоянного напряжения подключен к входу дополнительно введенного генератора, управляемого напряжением, а выход генератора, управляемого напряжением, соединен с вторым входом фазового детектора.