Устройство для измерения физиологических показателей сельскохозяйственных животных Советский патент 1992 года по МПК A01J7/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственно./ машиностроению, о частности к устройствам для машинного доения коров с совмещенной функцией контроля их физиологического состояния в процессе дойки,, и 5 может использоваться в ветеринарии (в диагностических целях ветеринарными службами животноводческих комплексов и :

ферм). :.-:- ,:.-уг -- ::-....(

Цель йзобре тениз - расширение функ- 10 цирмальНых возможностей.,: ,

На фиг. 1 схематически пбказзнь доильный стакан и объект исследования; на фиг.2,-

разрез А-А на фиг,1 (структурная схема устройства, где сосок вымени в разрезе услов- 15 но изображен в виде окружности); на фиг.З - т: функциональная схема блока управления; на фиг.4 - временные диаграммы, по ясняю- щие работу устройства;,. :: ,,;;;.

. Устройство Для измерения физиологи- 20 ческйх показателей сельскохозяйственных животный содержит доильный стакан 1,дат- ;: ; чик 2, состоящий из источника 3 и приёмни;-;, ка 4 излучения, расположенный а верхней части доильного стз.ка на 1, в углублений со- 25 сковой резины, усилитель 5, выход которого : соединен с сигнальным входом регистрато- ; ра 6 фотоплетизмогрзмм-и входом блока 7 управления, исполнительный элемент 8, ус- : тановленный на доильном аппарате, свя- 30 занный с пёр зьГм выходом блока 7 ; . управления, второй выход которогоподсое-: .

динё.н к управляющему входу регистратора фотоплетизмограмм 6. источник 9 образце- : вого напряжения; выход которого связан 35 первым выводом подстроенного резистора 10 и одним из выводов резистора 11, оперз-. ционный усилитель 12, инвертирующий

вход которого соединен с вторым выводом резистора 11 и одним из выводов приемнй- 40 ка4 излучения, неиивертирующий еход операционного усилителя-12 соединен с дпижко.м подстроенного резистора10, делитель 13 нзпрях ения из двух,резисторов, . подключенный к выходу операционного 45 усилителя 12 и входу усилителя 5, а средняя точка делителя 13 напряжения связана с

вторым выводом приёмника 4 излучения, регистратор 14 пульса и решстрзтор 15 тёмпёратуры, сигнальные входы которых под- 50 ключены к выходу усидителя 5 и через

фйльтр Т бнихних частот к сигнальномувходу первого ключа 17. причём упрззляющий вход регистратора 14 пуяьсй падключен и второму-выходу блока 7 управления,а уп- 55 равля Ю11;ий оход регистратора 15 томпера- туры - к пятому выходу блока 7 управления, фогорезисторньн онтрон 18, анод свот одйода которого связан с быходом первого ключа 17, а катод - с корпусом схемь,

фоторезистор оптрона 18 одним выводом подключен к второму выводу подстроечного резистора 10, а вторым - к корпусу схемы, второй нормально замкнутый ключ 19, сигнальный вход которого соединен с шиной питания, а выход с одним из выводов источника 3 излучения, второй вывод которого подсоединен к корпусу схемы; третий выход блока 7 управления подключен к управляющему входу первого ключа 17, а четвертый выход блока 7 управления - к управляющему входу второго нормально замкнутого ключа 19.:

Блок 7 управления содержит формирователь 20 импульса запуска, вход которого является входом блока 7 управления, а выход соединен с первым входом первого триггера 21, выход первого триггера 21 связан с одним из входов элемента И 22 и с первым согласующим элементом 23, выход которого является первымЪыходом блока 7 управления,генератор 24 импульсов, выход которого подключен к второму в ходу элемента И 22, .счетчик 25 -времени, первый вход которого соединён с выходом элемента И 22, а первый выход - с первым входом/

второго триггера 26, прямой выход триггера 26 связан с втор ым соглзсукзщйм элементом 27, выход которого является вторым выходом блока 7 управления, прямой выход вто рого триггера 26 является также третьим выходом блока 7 управления, RS-триггер 28,

информационный вход которого соединен с выводом первого триггера 21, тактовый вход - с вторым выходом счетчика 25 времени, вход установки в нулевое состояние - с выходом схемы 29 установки в нуль, а выход этого-триггера является четвертым выходом блока 7 управления, одновибратор 30, вход которого подключен к инверсйому выходу второго триггера 26, а выход- к входу третьего согласующего элемента 3.1. выход которого является пятым выходом блока 7 управления; второй эле мент ИЛИ 32, пер еый вход которого связан с вторым выходом счетчика 25 времени, а выход - с вторым входом второго триггера 26, формирователь 33, вход которого подключен к выходу одно- вибратора 30, а выход - через второй вход первого элемента ИЛИ 34 к второму входу первого триггера 21, выход схемы 29 установки в нуль связан, кроме того, с первым входом первого элемента ИЛИ 34. с вторыми входами счетчика 25 времени и второго элемента И ЛИ 32. -- , /,:. фиг. представлены эпюры выходных сигнапрз следующих блоков устройства; а -- схемы 29 установки в нуль; б - усилителя 5; е - формирователя 20 импульса запуска; г- первого триггера 21; д- первого

выхода счетчика 25 времени; е - второго выхода счетчика 25 времени: ж - прямого выхода второго триггера 26; з - RS-триггера 28; и - одновибратора 30; к - формирователя 33. На фиг.4 показан также интервал времени от начала дойки до ее окончания, задаваемый технологическим оборудованием доильных установок.

Устройство работает следующим образом..- :.

Подключают напряжение сети. В блоке 7 управления на выходе схемы 29 установки в нуль формируется короткий импульс, устанавливающий через элементы ИЛИ 32 и 34 триггеры 21 и 26 и непосредственно счетчик 25 времени и RS-триггер 28 в исходное нулевое состояние. При этом на источник 3 излучения подается питание через нормально замкнутый второй ключ 19. Доильный стакан 1 надевают в течение времени Тз на сосок вымени коровы. Вследствие того, что часть излучения источника 3, отра- зившйсь от внутренних слоев ткани, попадает на приемник А излучения, в нем образуется резкий перепад фототока, кото. рый. после усиления каскадом на операционном усилителе 12 и усилителем 5, воздействует на формирователь 20 импульса запуска в блоке 7 управления и поступает на сигнальные входы регистраторов фото- плетизмограмм 6, пульса 14 и температуры 15. а также на фильтр 16 нижних частот.

. : . Под действием скачка напряжения возникающий на выходе формирователя 20 импульса запуска сигнал переводит первый триггер 21 в состояние логической 1. При этом управляющий сигнал с первого согла- сующего элемента 23 поступает на исполнительный элемент 8, который устраняет пульсации вакуума. Кроме того, сигнал с вы- хода первого триггера 21 поступает на ин- . формационный вход RS-триггёра 28. Через элемент И 22 импульсы с генератора 24 импульсов начинают поступать на первый вход счетчика 25 времени. По истечении заданного времени, например 5 с (это время переходного процесса, за которое исполни- тельный элемент 8 надежно устраняет пульсации вакуума, понижающие точность измеряемых показателей), на первом выходе счетчика 25 времени формируется сиг нал. по переднему фронту которого второй триггер 26 устанавливается в состояние ло- -гической 1 и через второй согласующий элемент 27 включаются регистраторы фото- .плетизмогрзмм 6 и пульса 14. Происходит запись, фотоплетизмограммы и измерение пульса в течение некоторого промежутка времени, например 30 с. обеспечивающего надежную расшифровку кривой фотоплетизмограммы и статистически достоверные данные по частоте сердечных сокращений. Кроме того, сигнал с выхода второго триггера 26 открывает первый ключ 17 и по свето5 диоду фоторезисторного оптрона 18 начинает протекать постоянная составляющая тока с выхода фильтра 16 нижних частот.

При соприкосновении датчика с тканью

10 и за счет излучение источника 3 температура датчика повышается, что приводит к изменению падения напряжения на фотодиоде 4. Поскольку в начальном состоянии с помощью источника 9 образцового

15 напряжения и подстроечного резистора 10 на выходе операционного усилителя 12 устанавливается постоянный уровень напряжения (при нулевой-температуре выходное напряжение должно быть равно нулю) с уве0 личением температуры этот уровень будет линейно смещаться. Это свойство позволяет использовать данную схему не только для преобразования изменений светопроница- емоститканей, но и для измерения темпера5 туры тела животного. Однако при регистрации фотоплетизмограммы и пульса изменение постоянного уровня напряжения на выходе операционного усилителя 12 и усилителя 5 может исказить результаты йз0 мерения, так как вместе с постоянной составляющей будет смещаться и наложенная на нее переменная составляющая напряжения, отражающая пульсации кровенаполнения тканей, что приведет к нелинейному

5 режиму работы усилителя 5.

Для исключения смещения постоянного уровня на выходе операционного усилителя 12 и усилителя 5 используется цепь обратной связи, состоящая из фильтра 16 нижних

0 частот, ключа 17 и оптрона 18. Например, при увеличении выходного напряжения операционного усилителя 12 за счет изменения температуры, отфильтрованная фильтром 16 постянная составляющая увеличивает 5 ток светодиода оптрона 18. что приводит к уменьшению сопротивления резистора этого оптрона и уменьшению падения напряжения ка неинвертирующем входе операционного усилителя 12,а значит, и

0 снижению напряжения на его выходе. Таким образом, в течение всего времени снятия фотоплетизмограммы и измерения пульса на выходе операционного усилителя 12 поддерживается постоянный уровень на5 пряжения. что не приводит к искажению результатов измерения.

По истечении заданного времени на втором выходе счетчика 25 времени формируется сигнал, переводящий через второй

элемент ИЛИ 32 второй триггер 26 в нулевое

состояние (регистраторы 6 и 14 и первый ключ 17 отключаются). Этот же сигнал, поступая на тактовый вход RS-триггерз 28, переводит -его в состояние логической Г второй ключ 19 размещается, источник 3 излучения гаснет и в дальнейшем не нагревает ткань соска, не оказывая влияния на погрешность из лерения температуры), Сня- тие управляющего напряжения с первого ключа 17 (третий выход блока 7 управления) приводит к его размыканию и установлению на выходе операционного усилителя 12 и входе регистратора 15 постоянного уровня напряжения, пропорционального температуре тела животного. Поскольку за время снятия фотоплетиз.мограммьГ и измерения пульса датчик приобрел температуру тела исследуемого животного, регистрация показания температуры занимаст незнзчйтёль- ное время. Это время ТИзм задаётся импульсом; вырабатываемым одйовибрато- ром 30, запускаемым сигналом с инверсного выхода второго триггера 26. При этом через третий согласующий элемент 31 включается регистрзтор-15 температуры. По истечении времени; Тизм на выходе формирователя 33 появляется сигнал, переводящий через первый логический элемент ИЛИ 34 первый триггер 21 в нулевое состоние. Это приводит к выключению исполнительного элемента 8 и восстановлению пульсации вакуума, начинается дойка, кото- рзя продолжается в течение заданного времени, например 4 мин. После окончания процесса дойки выключается напряжение сети, что приводят к окончанию работы устройства/;- -c;- v . , V/..

- В результате регистраторами фотбплетизмограмм, пульса и температуры будут зафйксирс взны йзМбрённые;физиологиче-. ские показатели жйвотнбго. : . : : Таким Обрззои. с помощью бДного дйтчика, состоящего 113 источника:й Приемника излучения, практически а одной точке измеряются три основных показателя , характеризующие физиологическое состояние животного; не нарушая при этом технологического цикла дойки на ферме.:

. - ф о р м у л и и з 6 б р ёт ен и я . ,- 1; Устройство для измерения физиоло- гических покэзэгёлей сельскохозяйственных животных. сбдегЖащёе доильный

стзкан, датчик, состоящий из источника и

приемника излучения и расположенный в верхней части доильногр стакана, усилитель, выход которого соединен с сигнальным входом регистратора фотоплетизмо грамм и входом блока управления, при этом первый выход блока управления связан с исполнительным элементом для отключения пульсации аэкуумэ, а второй выход подсоединен к управляющему входу регистратора фотоплетизмогрэмм, отличающееся тем, что. с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено источником образцового напряжения.

операционным усилителем, регистратором пульса, регистратором температуры, фильтром нижних частот, двумя ключами, оптро- ном, постоянным я подс троечными резисторами и резистивным делителем напряжёнй я, причем выход источника обра.з- . Цового напряжения связан с первым . выводом подстроенного резистора и через постоянный резистор - с инвертирующим / входом операционного усилителя и одним

из выводов приемника излучения, неинвер- тирующий вход о перзционного усилителя соёдМнен с движком подстроечного резистора, а выход подключен к входу усилителя и резистивиого делителя напряжения, к

средней точке у которого подключен второй вывод приемника излучения, кроме того, выход усилителя подключен к сигнальным входам регистраторов пульса и температуры и . через последовательно включенные фильтр

нижних частот и первый ключ связан со све- тодйодом рптрона. второй вывод которого

соединен с общей точкой, к которой подключен также второй выход подстроечного ре- зистора, источник, же излучения подсоедйнен посредством второго ключа к шине питания, прм этом второй выход блока управ- ления свя зан, :|фоШ того, с управляющим . входом регистратора пульса, третий выход

блока управления подключен к управляющему входу первого ключа, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом второго ключа, з пятый выход блока управления связан с управляющим входом регистратора температуры, ,.

2. Устройство по п. 1. о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что датчик установлен в теле сосковой резины под верхней кромкой соскового отверстия.

rj oo o

CN

о ,

n n

t

I

/p-y

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для машинного доения короа с совмещенной функцией контроля их физиологического состояния в процессе дойки. и может использоваться в ветеринарии. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит доильный стакан, датчик 2с источником 3 и приемником 4 излучения, расположенный в верхней части доильного стакана, усилитель 5, выход которого соединен с сигнальным входом регистратора 6 фотоплетизмограмм и входом блока 7 управления, включающим формирователь импульса запуска, элементы И, ИЛИ, при этом выход блока управления связан с исполнительным элементом, установленным на доильном аппарате. Работа осуществляется следующим образом: : .отразившись от внутренних слоев ткани соска, свет попадает на приемник 4 излучения, сигнал с которого после преобразования поступает на информационный вход триггера, затем через согласующие элементы включаются регистраторы фотоплетизмограмм б и пульса 14. Происходит запись показаний. При соприкосновении датчика с тканью и за счет измерения источника 3 температура датчика преобразуется в электрический сигнал и после преобразования регистрируется. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., у А-А -; ХУу;у.-:- VH- .- - :-:-: .LT С ч i, w is: а Фа.1

er«vi

O

rg

C