Измеритель количества молока Советский патент 1992 года по МПК G01F1/712 A01J7/00 

(Л

С

Использование: электроизмерительная техника, может найти применение в животноводстве для определения, например, количестве молока. Функционирование измерителя предусматривает измерение сигнала двух емкостных датчиков 2 « 3 расхода, расположенных на общем молокопроводе, Сигнал первого датчика 2 расхода усиливается усилителем 7, интегрируется интегратором 11, преобразуется в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем 12 и сравнивается в блоке 10 управления с сигналом, который формируется обоими датчиками 2 и 3 расхода и соответствует определенному объему молока. 2 ил.

Фие.1

J ю

о

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения количества жидкости.

Цель изобретения - повышение точности иямерения.

На фиг.1 представлена блок-схема измерителя количества молока; на фиг.2 - принципиальный схемы датчиков расхода и блоков преобразования.

Измеритель количества молока содержит генератоо 1 гармонических колебаний, датчики 2 и 3 расхода емкостного типа, расположенные на фиксированном участке друг от друга в молокопроводе, блоки 4 и 5 преобразования, формирователь 6 импульсов, усилители 7 и 8, счетчик 9, блок 10 управления, интегратор 11 и аналого-цифровой преобразователь 12.

Датчик 2 расхода,как и датчик 3, содержит эквивалентные резистор 13 и конденсатор 14. Блок 4 преобразования, как и блок 5, содержит подстроечный резистор 15, диоды 16 и 17 первого двухвходового двухнагру- зочного детектора тока, диоды 18 и 19 второго двухвходового двухнагрузочного детектора тока, конденсаторы 20 и 21 фильтров детекторов тока, резисторы 22 и 23 нагрузок детекторов тока.

Измеритель количества молока работает следующим образом.

Датчики 2 и 3 расхода устанавливаются на фиксированном участке молокопровода, где поток молока имеет прерывистый, пульсирующий характер (молоко движется в виде пробок различной длины, между которыми находится воздух). Расстояние между датчиками 2 и 3 должно бть не больше длины самых малых пробок молока (на практике 3-4 см). На датчики 2 и 3 подается переменное синусоидальное напряжение от генератора 1 гармонических колебаний. Выходы датчиков 2 и 3 расхода подключены к первым входам блоков 4 и 5 преобразования, как показано на фиг.2. При отсутствии молока между электродами любого из датчиков расхода схема соответсвующего блока преобразования находится в состоянии баланса, что достигается при предварительной настройке устройства путем изменения величины сопротивления резистора 15. Токи, протекающие через датчик 2 и резистор 15, одинаковые, положительные и отрицательные полуволны этих токов через диоды 16-19 детекторов тоже одинаковые, а постоянные составляющие напряжений на резисторах 22 и 23 нагрузок детекторов тока равны нулю, На вход усилителя 7 сигнал не поступает.

При прохождении молока между электродами датчика 2 расхода величина емкости конденсатора 14 увеличивается, уменьшается сопротивление резистора 13 и, таким

образом, общее сопротивление датчика 2 расхода уменьшается, а значит, ток через него увеличивается. Амплитуда положительной полуволны тока через диод 16 возрастает, а отрицательной полуволны этого

0 же тока через диод 17 уменьшается. Постоянная составляющая напряжения на резисторе 22 получает положительной приращение, а на резисторе 23 - отрицательное приращение. Оба эти сигнала по5 ступают на входы усилителя 7. Таким образом, на усилитель 7 поступает удвоенное значение приращения, что позволяет повысить чувствительность преобразователя и, тем самым, повысить точность измере0 ния. Аналогично, только с запаздыванием на время прохождения молока от дватчика 2 к датчику 3 расхода, работает канал, включающий датчик 3, блок 5 преобразования, усилитель 7.

5 С выхода усилителя 7 сигнал поступает на интегратор 11, а от него на аналого-цифровой преобразователь 12. Информация с выхода последнего через определенные интервалы времени считывается в блок 10 уп0 равления, который может быть выполнен, например, на однокристальный микроЭВМ. Управление интеграторов 11 и аналого-цифровым преобразователем 12 (их обнулением, частотой считывания) осуществляется

5 блоком 10 управления. Очевидно также, что величина сигнала, который поступает на аналого-цифровой преобразователь 12 от интегратора 11, пропорциональна количеству молока, прошедшего через сечение пер0 вого датчика 2 расхода за время между двумя считываниями.

Одновременно передний фронт сигнала с выхода усилителя 7 запускает счетчик 9 импульсов. Выключение счетчика 9 импуль5 сов осуществляется передним фронтом сигнала с выхода усилителя 8, который в то же время поступает на один из входов блока 10 управления и позволяет сформировать импульс разрешения считывания информа0 ции с выхода счетчика 9 импульсов. За время ti прохождения молочной пробки от первого до второго датчика расхода счетчик 9 импульсов сосчитает определенное количество щ импульсов, поступающих от фор5 мирователя 6 импульсов. Это количество обратно пропорционально скорости движения молока по молокопроводу, но всегда соответствует объему молокопровода междудатчиками 2 и 3 расхода, т.е. представляет собой меру этого объема.

Величина сигнала (числа) пх, поступающего в блок 10 управления от аналого-цифрового преобразователя 12, соответствует среднему заполнению Sx молокопровода за один цикл допроса аналого-цифрового пре- образователя, т.е. , где Ki - постоянный коэффициент. Количество Qx молока, проходящего за один цикл через сечение одного датчика 2 или 3 расхода

Qx - Ix-Sx - Vx -tu-Sx - KrnrVx-tn,

где lx - расстояние, пройденное молочной пробкой за время тц;

Vx - средняя скорость молока за это же время tq.

Величина меры Q0 lo So Vi -ti -Зо.где I0 - расстояние между датчиками 2 и 3 расхода;

So - сечение молокопровода;

Vi - скорость прохождения молочной пробки между датчиками 2 и 3 расхода, при- чем . так как скорость прохождения пробки за один цикл опроса практически не меняется.

Учитывая последнее обстоятельство

Qo lo 10

t| So t| K2 ГЦ

где Ка - постоянный коэффициент. Таким образом

Krnx-tu „„°И1 -гс 10 tu Qx

lo tu , где

2 П| К2 - - Щ

Величины Ki, K2. lo, ty постоянны для каждого конкретного случая, значит

% ™

К - постоянный коэффициент.

Таким образом, количество Qx молока за один цикл опроса однозначно определяется отношением сигналов с выхода аналого-цифрового преобразователя 12 и счетчика 9 импульсов. Количество молока за произвольное время определяется суммированием результатов по всем циклам за это же время.

Изобретение предназначено для использования в системе управления процес- сом производства животноводческой продукции, в частности молока, и позволяет повысить качество функционирования этой

5

10

5

0

5

0

5

0

системы за счет повышения точности измерения расхода молока. Причем использова ние в схеме измерителя интегратора 11 позволяет учесть в процессе измерения ВСР молоко, проходящее через сечения датчиков 2 и 3 расхода, независимо от случайного характера заполнения молокопровода молоком. Кроме того, схемное решение блоков 4 и 5 преобразования позволяет повысить чувствительность схемы к измеряемому параметру и, тем самым, дополнительно повысить точность его измерения.

Формула изобретения Измеритель количества молока, содержащий первый усилитель, счетчик импульсов и два емкостных датчика расхода для установки в молокопроводе на фиксированном расстоянии друг от друга, выход каждого из которых связан с первым входом соответствующего блока преобразования, при этом выход генератора гармонических колебаний соединен с входами емкостных датчиков расхода для установки в молокопроводе на фиксированном расстоянии друг от друга и вторыми входами блоков преобразования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен вторым усилителем, интегратором, аналого-цифровым преобразователем, блоком управления и формирователем импульсов, через который выход генератора гармонических колебаний подключен к первому входу счетчика импульсов, при этом другие три входа последнего соединены соответственное первым входом блока управления и выходами первого и второго усилителей, а выход подключен к первому входу блока управления, остальные два входа которого связаны с выходами соответственно аналого-цифрового преобразователя и второго усилителя, а второй выход соединен с первыми входами аналого-цифрового преобразователя и интегратора, причем второй вход последнего подключен к выходу первого усилителя, а выход - к второму входу аналого-цифрового преобразователя, при этом выход каждого из блоков преобразования связан с выходом соответствующего усилителя.

От блока

4 «ШШМШМм

Фиг. 2