СССР Зависимое от авт. свидетельства К° — Заявлено 17.11.1971 (№ 1622082/26-25) с присоединением заявки № — Приоритет — Опубликовано 20.IV.1973. Бюллетень № 20 Дата опубликования описания 23.Vll.l973М. Кл. G 01п 27/22УДК 547.915(088.8) Советский патент 1973 года по МПК G01N27/22 

1

Изобретение относится к области электроавтоматизации процессов сельскохозяйственного производства и может быть использовано, в частности, при измерении жирности молока.

Молоко является электролитом и кроме емкостной проводимости имеет большую активную проводимость. Вследствие этого при измерении жирности молока по емкостной проводимости возникают значительные погрешности, а иногда замер практически невозможен.

С целью повышения точности измерений и исключения влияния активной проводимости молока на результаты замера при определении жирности молока по предлагаемому способу возбуждают прямоугольными импульсами контур ударного возбуждения и по длительности первого импульса на выходе контура судят о содержании жира в молоке.

Емкостной датчик жирности молока дополняют параллельно включенной индуктивностью и полученный контур (г, L, С) возбуждают прямоугольными импульсами. В качестве датчика жирности молока используют коаксиальный цилиндр из нержавеющей стали, диаметр наружного электрода которого , внутреннего электрода 0,5 мм, а высота 30 мм.

На фиг. 1 приведена эквивалентная схема датчика жирности, используемого при реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема устройства, позволяющего реализовать предлагаемый способ; на фиг. 3 показаны эпюры импульсов в характерных точках схемы.

Эквивалентная схема датчика жирности содержит параллельно включенные емкость С

и активное сопротивление г (фиг. 1). Величина емкости С определяется диэлектрической проницаемостью молока, которая изменяется с изменением содержания жира в молоке. Например, при изменении жирности молока в пределах 0,1 -12% диэлектрическая проницаемость молока изменяется соответственно в пределах 1500-600 ед. Таким образом, изменение содержания жира в молоке приводит к изменению емкости контура (г, L, С) ударного возбуждения. Применение контура позволяет исключить влияние активной проводимости молока на процесс измерения его жирности. Активная проводимость молока не связана с содержанием в нем жира, а определяется в основном солевым составом молока и

его температурой.

При подаче на вход контура последователькости видеоимпульсов большой скважности в контуре возникает переходный процесс, которын описывается уравнениями U. R; гdt П.,-еле несложных преобразований получается д.-фференциальное уравнение для нанряжения , а контуре. . п dU , 2 /1 , R г 7 2,Г) -- + 2.-+ u.o(l + -j ---oV/, При контуре уравнение (3) нринимает . dU . If, 2,0 1- шоСУ «о/Л, при t 0; IL 0; i, I; C получаем решение дифференциального урав- 25 ц-чия (4) e sin (( - cp), где ш - I ojo - а - частота свободных колебаний в контуре, ф - начальный фазовый сдвиг. Изме1 яя индуктивность L контура, можно 35 добиться такого режима, при котором в этом случае сйс (0о и -:- (б) 40 Таким образом, «с не зависит от активной составляющей г, а полностью обусловлена величиной С, поскольку L const. При изменении жирности молока изменяется емкость С датчикаГа следовательноТи частота ю7на- 45 пряжения на контуре. Фиксируя изменение Cue, МОЖНО судить об изменении жирности молока. Условие существования колебательного ре- 50 жима в рассматриваемом контуре ударного возбуждения: При несоблюдении этого условия в коптуре возникает апериодический переходный процесс, что сказывается на точности измерений. Следовательно, предлагаемый способ опреде-60 ления жирности молока применим и дает хорощие результаты лищь при существовании колебательного режима в контуре ударного возбуждения, в который включен датчик жирности молока. Колебательный режим в кон-65 5 10 15 (4) 20 (5) 30 55 туре может быть легко обеспечен выбором соответствующего значения шунтирующей индуктивности. Прямоугольные импульсы с крутым фронтом (фиг. 3, а) от генератора 1 поступают на вход контура 2, в котором в качестве индуктивности используется первичная обмотка трансформатора 3 (трансформатор используется для разделения цепей генератора от остальной схемы). Выделенные диодом 4 положительные полуволны напряжения на контуре (фиг. 3, г) поступают на ключ, составленный из транзисторов 5 и б и выделяющий первую положительную полуволну. Ключ находится в открытом состоянии до тех пор, пока в напряжении И (фиг. 3, б) не появляется отрицательная полуволна, выделяемая диодом 7, которая опрокидывает триггер на транзисторах 8 и Я открывает транзистор 5, запирает транзистор 6 н тем самым запирает ключ. Ключ поддерживается в запертом состоянии в течение времени, равного длительности пребывания триггера в рабочем режиме, после чего триггер возвращается в исход - состояние и открывает ключ. Этого времени достаточно для того, чтобы закончился переходный процесс в контуре. Выделенная первая полол ительная полуволна поступает на вход усилителя-ограничителя, собранного на транзисторах 10 и 11; на выходе его образуются прямоугольные видеоимпульсы длительностью, равной половине периода напряжения на контуре. С изменением частоты напря кения на контуре изменяется длительность этих импульсов. Остальная часть схемы преобразует изменение длительности импульсов в пропорциональное ему изменение напряжения. Эта часть схемы работает следующим образом. При поступлении на базу транзистора 12 импульса от усилителя-ограничителя он запирается, при этом конденсатор 13 через рези ор 14 заряжается в течение длительности импульса (фиг. 3, е). Напряжение на конденсаторе 13, пропорциональное длительности импульса, усиливается транзистором 15 и измеряется стрелочным прибором 16, проградуированным в % жирности. На фиг. 3, е показан случай измерения напряжения на конденсаторе 13 для двух значений жирности Жг и ЖаПосле окончания импульса, поступающего от генератора /, в контуре также возникают колебания, но при этом первая полуволна имеет отрицательный знак. Она поступает на вход триггера, опрокидывает его и тем самым запирает ключ. Ключ, как и в первом случае, находится в запертом состоянии в течение времени, необходимого для окончания переходного процесса в контуре. Таким образом, триггер запирает ключ дважды за время одного импульса генератора (фиг. 3,6).

Предмет изобретения

Способ определения жирности молока, основанный на измерении диэлектрической проницаемости емкостным датчиком жирности, включенным в контур ударного возбуждения.

отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, возбз ждают прямоугольными импульсами контур ударного возбуждения и ио длительности первого импульса на выходе контура судят о содержании жира в молоке.

|..Й.

/

а

6