Устройство для измерения влажности древесины Советский патент 1992 года по МПК G01N25/56 B27K5/00 

Изобретение относится к производству изделий из древесины, а именно к устройствам измерения влажности древесины в процессе ее обработки на предприятиях лесной и деревообрабатывающей промышленности.

Известно устройство для измерения влажности древесины, содержащее катодный повторитель, подсоединенный к выходу омического делителя напряжения, состоящего из сопротивления датчика R и набора постоянных резисторов, соответствующих нескольким диапазонам влажности. К выходу катодного повторителя присоединен вход уравновешенного усилителя с микроамперметром, шкала которого проградуиро- вана в процентах влажности древесины.

Недостатком устройства является невысокая точность измерения влажности древесины, так как не учитывается влияние температуры на результаты измерений.

Известно устройство для измерения электропроводности, содержащее источник эталонного напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора и входом генератора переменного напряжения, соединенный с кондуктометрической ячейкой, выход которой через преобразователь проводимость - напряжение подается на информационный вход аналого-цифрового преобразователя, выход его соединен с цифровым индикатором, а вход подачи опорного напряжения соединен с выходом сумматора, второй вход которого присоеди sl

со ю го о

Ч)

нен к одному выводу резистора и выходу ключа, управляющий вход которого соединен с выходом триггера Шмитга, первый вход его соединен с общим проводом, а второй вход-с входом ключа, вторым выводом резистора и выходом усилителя, вход которого соединен с термодатчиком.

Недостатком известного устройства является измерение электропроводности испытуемого материала только в одной точке с помощью одного датчика, При этом достоверное ь измерения гарантируется в ограниченном диапазоне температур (0-50°С).

Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функциональ- ных возможностей за счет автоматизированного измерения влажности различных сортов древесины.

С этой целью в устройство дополнительно введены вторая группа датчиков влажности, вторая группа преобразователей тока в напряжение, первая и вторая группы коммутаторов, компаратор, первый и второй коммутаторы, постоянное запоминающее устройство, пульт управления, распределитель импульсов, второй преобразователь напряжения в код, причем вторая группа датчиков влажности соединена с соответствующими входами второй группы преобразователей тока в напряжение, а выходы первой и второй групп преобразователей тока в напряжение соединены с соответствующими входами первой и второй групп коммутаторов, первые управляющие входы которого соединены с первыми выходами пульта управления и управляющими входами второго коммутатора, а вторые управляющие входы первой и второй групп коммутаторов объединены и соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов и соответствующими управ- ляющими входами блоков индикации; выходы первой группы коммутаторов объединены и соединены с первым аналоговым входом первого коммутатора и первым входом компаратора, второй вход которого со- единен с формирователем опорного напряжения, а выход - с входом первого преобразователя напряжения в код и управляющим входом первого коммутатора, второй аналоговый вход которого соединен с выходами второй группы коммутаторов, а выход - с аналоговым входом первого преобразователя напряжения в код, первый выход которого соединен с адресным входом, а выходы - соответственно с первой группой адресных входов постоянного запоминающего устройства, вторая группа адресных входов которого соединена с вторыми выходами пульта управления, выходы

-с входами данных блоков индикации, а третья группа адресных входов постоянного запоминающего устройства соединена с выходами второго преобразователя напряжений в код, первый управляющий вход которого соединен с генератором импульсов и управляющим входом первого преобразователя напряжения в код, первый управляющий вход которого соединен с уп0 равляющим входом распределителя импульсов, а второй управляющий выход - с вторым управляющим входом второго преобразователя напряжения в код, аналоговый вход которого соединен с выходом

5 преобразователя тока в напряжение, который посредством второго коммутатора соединен с выходом термодатчиков, которые имеются по числу сушильных шкафов. Кроме того, первый преобразователь

0 напряжения в код содержит регистр, триггер и аналого-цифровой преобразователь, аналоговый и управляющий входы, а также первый и второй управляющий выходы которого соответствуют аналоговому и управ5 ляющему входам первого преобразователя

напряжения в код, причем выходы аналого- цифрового преобразователя соединены с входами регистра, а второй управляющий выход - с управляющим входом регистра и

0 триггера, кроме того выход и вход триггера и выходы регистра являются соответственно выходом, входом и выходами первого преобразователя напряжения в код.

На фиг. 1 представлена функциональная

5 схема устройства; на фиг.2 - схема первого преобразователя напряжения в код.

Устройство (фиг.1) содержит в каждом сушильном шкафу 1 первую и вторую группы датчиков 2 и 3 влажности, соединенных

0 своими выходами с соответствующими входами первой 4 и второй 5 групп преобразователей тока в напряжение, выходы которых соединены с соответствующими входами первой 6 и второй 7 групп коммутаторов,

5 первые управляющие входы которых соединены с первыми выходами пульта 8 управления и управляющими входами второго коммутатора 9, а вторые управляющие входы первой 6 и второй 7 групп коммутаторов

0 объединены и соединены с соответствующими выходами распределителя 10 импульсов и соответствующими управляющими входами блоков 11 индикации, выходы первой группы коммутаторов 6 объединены и

5 соединены с первым аналогоёым входом первого коммутатора 12 и первым входом коммутатора 13, второй вход которого соединен с формирователем 14 опорного напряжения, а выход - с входом первого преобразователя 15 напряжения в код и управляющим входом первого коммутатора 12, второй аналоговый вход которого соединен с выходами второй группы 7 коммутаторов, а выход-с аналоговым входом первого преобразователя 15 напряжения в код, первый выход которого соединен с адресным входом, а выходы соединены соответственно с первой группой адресных входов постоянного запоминающего устройства 16, вторая группа адресных входов которого соединена с вторыми выходами пульта 8 управления, выходы - с входами данных блоков 11 индикации, а третья группа адресных входов постоянного запоминающего устройства 16 соединена с выходами второго преобразователя 17 напряжения в код, первый управляющий вход которого соединен с генератором 18 импульсов и управляющим входом первого преобразователя 15 напряжения в код, первый управляющий выход которого соединен с управляющим входом распределителя 10 импульсов, а второй управляющий выход - с вторым управляющим выходом второго преобразователя 17 напряжения в код, аналоговый вход которого соединен с выходом преобразователя 19 тока в напряжение, который посредством второго коммутатора 9 соединен с выходами термодатчиков 20, которые имеются по числу сушильных шкафов 1.

Первый преобразователь напряжения в код (фиг.2) содержит регистр 21, триггер 22 и аналого-цифровой преобразователь 23, аналоговый и управляющий входы, а также первый и второй управляющий выходы которого соответствуют аналоговому и управ- Ляющему входам, а также первому и второму управляющим выходам первого преобразователя 15 напряжения в код, причем выходы аналого-цифрового преобразователя 23 соединены с входами регистра 21, а второй управляющий выход - с управляющими входами регистра 21 и триггера 22, кроме того, выход и вход триггера 22, а также выходы регистра 21 являются соответственно выходом, входом и выходами первого преобразователя 15 напряжения в код.

Устройство работает следующим образом.

Для повышения точности весь диапазон измерения влажности разбит на два поддиапазона, для чего существуют две группы датчиков влажности, выполненных в виде трехигольчатых электродов 3, Датчики 3 влажности используются для измерения влажности древесины в диапазоне 8-16%, а датчики 2 влажности - соответственно в диапазоне от 16% и выше. В связи с этим датчики 2 иЗ влажности объединены в измерительные пары, в каждую из которых входят по одному датчику из каждой группы датчиков 2 и 3 влажности. Информация о влажности древесины с датчиков 2 и 3 влажности поступает на входы преобразователей 5 4 и 5 тока в напряжение и с их выходов в виде аналогового сигнала подается на входы коммутаторов 6 и 7.

Рассмотрим процесс получения цифровых значений влажности древесины на при0 мере прохождения информации о влажности с первой измерительной пары датчиков 2 и 3 влажности, установленной в первом сушильном шкафу 1.

Пусть с пульта 8 управления на первые

5 управляющие входы коммутаторов 6 и 7 поступает код первого сушильного шкафа 1, а на вторые управляющие входы одноименных коммутаторов 6 и 7 поступает импульс с распределителя 10 импульсов. Тогда на

0 время действия импульса на выходах одноименных коммутаторов 6 и 7 формируются аналоговые сигналы, амплитуда которых соответствует значением влажности первой измерительной пары датчиков 2 и 3 влажно5 сти, установленных в первом сушильном шкафу. Аналоговый сигнал с выхода коммутатора 6 и эталонное напряжение с выхода формирователя 14 опорного напряжения поступают на входы компаратора 13, кото0 рый производит сравнение.

Если аналоговый сигнал превышает эталонное напряжение, то это соответствует влажности древесины больше 16% и на выходе компаратора 13 формируется высокий

5 уровень управляющего напряжения. Если аналоговый сигнал меньше эталонного напряжения, то это соответствует значениям влажности древесины менее 16% и на выходе компаратора 13 формируется низкий по0 тенциал. Управляющий сигнал с выхода компаратора 13 поступает на управляющий вход коммутатора 12, который подключает к аналоговому входу преобразователя 15 напряжение в код соответственно выход одно5 го из коммутаторов 6, если управляющий сигнал имеет высокий уровень, м выход одного из коммутаторов 7, если управляющий сигнал имеет низкий уровень.

На управляющие входы преобразовате0 лей 15 и 17 напряжения в код подается тактовая частота с генератора 18 импульса.

Время преобразования аналогового сигнала в цифровой код определяется техническими характеристиками аналого-циф5 рового преобразователя 23 (фиг.2) и тактовой частотой генератора 18.

По окончании времени преобразования на выходах аналого-цифрового преобразователя 23 формируется двоичный код, а на его управляющем выходе - сигнал Конец

преобразования, посредством которого производится запись двоичного кода в регистр 21 данных и состояния выхода компаратора 13 (высокий, низкий потенциал) в триггер 22,

. Кроме того, сигнал с второго управляющего выхода аналого-цифрового преобразователи 23 поступает на второй управляющий вход преобразователя 17 напряжения в код и определяет начало следующего цикла измерения температуры в сушильном шкафу,

Управляющий сигнал с выхода триггера 22 поступает на адресный вход постоянного запоминающего устройства 16. При этом, если управляющий сигнал имеет высокий уровень, выбирается область адресного пространства-постоянного запоминающего устройства 16, в которой хранятся значения влажности от 16% и выше, если управляющий сигнал имеет низкий уровень, выбирается область адресного пространства со значениями влажности до 16%. Двоичный код с выхода регистра 21 поступает на первую группу адресных входов постоянного запоминающего устройства 16 и определяет адрес, по которому хранится ход влажности древесины.

Для учета влияния температуры на измерение влажности древесины в каждом сушильном шкафу установлен термодатчик 20, При поступлении с пульта 8 управления на коммутатор 9 кода адреса первого сушильного шкафа коммутатор 9 подключает термодатчик 20, установленный в первом сушильном шкафу, к входу преобразователя 19 тока в напряжение. В соответствии с температурой в первом сушильном шкафу 1 на выходе преобразователя тока в напряжение формируется аналоговый сигнал, который поступает на вход преобразователя 17 напряжения в код. По окончании цикла преобразования на выходах преобразователя 17 напряжения в код формируется двоичный код, который поступает на третьи адресные входы постоянного запоминающего устройства 16 и выбирает область адресного пространства памяти, в которой хранятся данные о влажности древесины с учетом конкретного значения температуры.

Для учета поправки значений влажности, связанной с сортностью древесины, с вторых выходов пульта 8 управления на вторую группу адресных входов постоянного запоминающего устройства 16 подается код сортности древесины, определяющий область адресного пространства памяти, в которой хранятся данные о влажности конкретного сорта древесины.

Таким образом, в памяти постоянного запоминающего устройства хранятся цифровые значения влажности древесины с учетом диапазона, в котором проводится

измерение, а также поправок, связанных с сортностью древесины и температурой воздуха в сушильном шкафу 1.

Цифровой коде выхода постоянного запоминающего устройства 16 поступает на

0 входы данных блоков 11 индикации, а на управляющий вход первого блока 11 индикации поступает управляющий сигнал с выхода распределителя 10 импульсов. При этом первый блок 11 индикации индицирует

5 информацию о влажности древесины, поступающую с одного из датчиков влажности первой измерительной пары первого сушильного шкафа.

Процесс измерения и отображения ин0 формации с второй пары датчиков влажности, установленных в первом сушильном шкафу, начинается по сигналу Конец преобразования, который поступаете первого управляющего выхода аналого-цифрового

5 преобразователя 23 на управляющий вход распределителя 10 импульсов.

При этом управляющий сигнал с выхода распределителя 10 импульсов поступает на вторые управляющие входы одноименных

0 коммутаторов 6 и 7, которые передают информацию с второй измерительной пары датчиков влажности первого сушильного шкафа 1 на измерительные блоки. Частота сигналов на выходе распределителя 10 им5 пульсов выбирается больше критической частоты мельканий (50 Гц), что обеспечивает немелькающее воспроизведение информации на блоке 11 индикации. Результатом измерения является цифровая информация

0 о влажности древесины, поступающая с второй измерительной пары датчиков. Эта информация индицируется вторым блоком 11 индикации.

Для получения информации о влажно5 сти древесины в любом другом сушильном шкафу 1 необходимо на пульте 8 управления набрать номер соответствующего сушильного шкафа.

В устройстве известными способами

0 возможно осуществление задачи по выводу информации о температуре в сушильных шкафах 1, При этом цифровая информация о температуре снимается с выходов преобразователя 17 напряжения в код.

5 По сравнению с известным предложенное устройство позволяет производить измерение влажности древесины в нескольких сушильных шкафах, существенно повысить точносгь измерения, диапазон температур, в котором производится измерение, производить измерение влажности различных сортов древесины автоматизированным способом.

Формула изобретения 1. Устройство для измерения влажности древесины в сушильном шкафу, содержащее в каждом из них первую группу датчиков влажности, соединенных своими выходами с соответствующими входами первой группы преобразователей тока в напряжение, первый преобразователь напряжения в код, формирователь опорного напряжения, генератор импульсов, блоки индикации, термодатчики, преобразователь тока в напряжение, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения влажности и расширения функциональных возможностей, в него введены вторая группа датчиков влажности, вторая группа преобразователей тока в напряжение, первая и вторая группы коммутаторов, компаратор, первый и второй коммутаторы, постоянное запоминающее устройство, пульт управления, распределитель импульсов, второй преобразователь напряжения в код, причем вторая группа датчиков влажности соединена с соответствующими входами второй группы преобразователей тока в напряжение, а выходы первой и второй групп преобразователей тока в напряжение соединены с соответствующими входами первой и второй групп коммутаторов, первые управляющие входы которых соединены с первыми выходами пульта управления и управляющими входами второго коммутатора, а вторые управляющие входы первой и второй групп коммутаторов объединены и соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов и соответствующими управляющими входами блоков индикации, выходы первой группы коммутаторов объединены и соединены с первым аналоговым входом первого коммутатора и первым входом компаратора, второй вход которого соединен с формирователем опорного напряжения, а выход - с входом первого преобразователя напряжения в код и

управляющим входом первого коммутатора, второй аналоговый вход которого соединен с выходом второй группы коммутаторов, а выход - с аналоговым входом первого пре- 5 образователя напряжения в код, первый выход которого соединен с адресным входом, з выходы соответственно - с первой группой адресных входов постоянного запоминающего устройства, вторая группа

0 адресных входов которого соединена с вторыми выходами пульта управления, выходы - с входами данных блоков индикации, а третья группа адресных входов постоянного запоминающего устройства соединена с вы5 ходами второго преобразователя напряжения в код, первый управляющий вход которого соединен с генератором импульсов и управляющим входом первого преобразователя напряжения в код, первый

0 управляющий выход которого соединен с управляющим входом распределителя импульсов, а второй управляющий вход - с вторым управляющим входом второго преобразователя напряжения в код. аналого5 вый вход которого соединен с выходом преобразователя тока в напряжение, который посредством второго коммутатора соединен с выходом термодатчиков, которые имеются по числу сушильных шкафов,

0 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, первый преобразователь напряжения в код содержит регистр, триггер и аналого-цифровой преобразователь, аналоговый и управляющий входы, а также пер5 вый и второй управляющий выходы которого соответствуют аналоговому и управляющему входам, а также первому и второму управляющим выходам первого преобразователя напряжения в код, причем

0 выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с входами регистра, а второй управляющий вход - с управляющими входами регистра и триггера, кроме того, выход и вход триггера и выходы регистра являются

5 соответственно выходом, входом и в.ыхода- ми первого преобразователя напряжения в код.

Использование: производство изделий из древесины, и может быть использовано в качестве устройства для измерения влажности древесины в процессе ее обработки на предприятиях лесной и деревообрабатывающей промышленности. Сущность изобретения: в устройстве для повышения точнести весь диапазон измерения влажности древесины разбит на два поддиапазона. В соответствии с этим, имеются дее группы датчиков влажности, установленные в сушильных шкафах попарно и соединенные посредством двух групп преобразователей тока в напряжение и двух групп- коммутаторов с измерительными блоками, которые преобразуют информацию, поступающую с одного из датчиков елажности,е цифровой код. Этот код передается постоянно в запоминающее устройство, куда также поступает информация сортности древесины и код температуры. Из постоянного запоминающего устройства считывается цифровой код влажности древесины с учетом диапазона, в котором производится измерение влажности, а также поправок, связанных с сортностью древесины и температуры воздуха в сушильном щкафу. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.