Устройство для определения влажности Советский патент 1983 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к техника опрег деления влажности материалов термогравиметрическим методом.

Известен термогравиметрический . влагометр, в котором весовой датчик совмещен с нагревательным элементом, а отсчет показаний производится по стрелочному индикатору Cl1-

Недостатком этого влагомера являртся либо-необходимость установки образца материала со строго определенным первоначальным весом дпя возможности отсчета влажности по шкале весов, что увеличивает трудоемкость измерений, либо снижение точности ;измерений за счет неправильно выбран1ного момента окончания высушивания.

Наиболееблизким к предлагаемому является устройство дпя определения влажности, содержащее весоизмеритель с грузоприемником, расположенным в сушильной камере t21

Однако известное устройство обладает cyцecтвeшiы ш погрешностями.

Целыэ изобретения является повышение точности определения влажности.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее весоизмеритель с грузоприемником, расположенным в

сушильной Kariepe, дополнительно введены генератор тактовых импульсов, анапого-ш{фровой преобразователь, схема выделения чистого веса образца, три регистра, цифровое отсчетное устройство, устройство управления, регистратсф конца измерений и регулятор ксмлпенсирукнцей силы, причем генератор тактовых импульсов связан

10 со входами обратного счета второго и третьего регистров и первым входсм аналого-цифрового преобразователя, вторс вход которого подключен к выходу весоизмерительного устройства,

15 входы прямого счета первого и третьего регистров связаны через схему вьшеления чистого веса образца б первым выходом аналого-цифрового преобразователя, присоединенным также к

20 первому входу цифрового отсчетного устройства, второй вход которого соединен со входом регистратора конца измерений и выходом второго регистра, а выход первого регистра связан

25 со входом прявюго счета регистра, при этом.первый вход сушильной камеры соединен с выходом регистратора конца из1.{ерений, а второй ее вход и управляющие входаа трех регистров,

30 схемы выделения чистого веса, регистратора конца измерений, аналого-циф рового преобразователя, цифрового отсчетного устройства соединены с соответствующими входами устройства управления, один из входов которого соединен с выходом третьего регистра, причем вход весоизмерительного устройства подключен к регуля.тору компенсирующей силы. ,На чертеже изображена блqк-cxJeмa предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор тактовых импульсов 1, регулятор ком пенсирующей силы 2, весоизмеритель 3 со съемным грузоприемником 4, ана лого-цифровой преобразователь (АЦП) f схему выделения чистого веса б, первый регистр 7, второй регистр 8/ третий регистр 9, цифровое отсчетное устройство (ЦОУ) 10, регистратор конца измерений 11, устройство управления (УУ) 12, сушильную камеРУ 13. Работа устройства начинается с установки пустого грузоприи-мника 4 на грузоприемную площадку весоизмерителя 3, которая расположена внутри сушильной камеры 13. Оператор с помощью УУ 12 переводит прибо в подготовительный режим, в котором измеряется вес грузоприеглника 4. Часть веса грузоприемника 4 оказывается скомпенсированной с помощью ручного регулятора компенсируквдей -силы 2, выполненного, например, на основе системы противовесов или пружины. Аналоговый сигналс весоиз мерителя 3 поступает на вход АЦП 5. В данном режиме УУ 12 переводит ЦОУ 10 в режим индикации веса грузо приемника 4. При выходе результата измерения за допуск (что может быть вызвано значительным отклонением оси прибора от вертикали при его установке на место проведения эксперимента) оператор с помощью регулятора компенсирукнцей силы 2 возвра щает результат измерений в границы допуска, который может иметь значительные пределы (например, полови на всего динамического диапазона АЦП) и вводится лишь для обеспечения заданной точности аналого-цифро вого преобразования. Одновременно с отсчетом на ЦОУ 10 информация о нескомпенсированнрм весе хрузоприёмника 4 в цифровом виде записывае ся и запоминается схемой выделения чистого веса б, после чего прибор оказывается готовым к циклу измерений влажности; Далее оператор помещает в суишльную камеру 13 грузопри емник 4, загруженный исследувмьш материалом, и переводит УУ 12 в пол жение, соответствующее измерению влажности. При этом в ЦОУ 10 записы вается число 100, а информация о Суммарном весе образца материала и грузоприемника 4 поступает на схему выделенияt чистого веса б, на выходе которой появляется цифровой сигнал, пропорциональный весу образца материала. Этот сигнал записывается одновременно в первый 7 и третий 9 регистры, а по окончании записи переписывается в параллельном коде из первого регистра 7 во второй регистр 8. При этом информация заяисывается только в старшие разряды третьего регистра 9, оставляя восемь младших двоичных разрядов обнуленными. Э.ТО соответствует умножению записанного числа на сто. Далее УУ 12 разрилает прохождение импульсов генератора тактовой частоты 1 на инверсные входа второго 8 и третьего 9 регистров, осуществляя тем самым последовательное вычитание единиц из числа, записанного в регистрах, а также включает суиильную камеру 13. После обнуления ВТОЕЮГО регистра информация об исходном весе образца вновь переписывается из первого 7 во второй 8 регистр, а в ЦОУ 10 реггистратора конца измерения и в схему сравнения кодов записывается еди.ница. Причем единичный импульс записывается по входу вычитания ЦОУ 10, уменьшая таким образом его содержимое на единицу. После этого вычитание продолжается и цикл повторяется . до тех пор, пока не обнулится тре|тий регистр 9. Содержимое третьего регистра 9 до начала вычитания )ов;но в 100 раз больше содержимого второго регистра 8, поэтому до его обнуления повторилось 100 циклов вычитания и на ЦОУ высвечивается результат 0%. Указанная операция соответствует формуле для определения относительного приращения веса образца в момент времени t: . - MOBJli BOВд где BO - вес образца с исходным уровнем влажности В(t)- вес образца в момент t. Полученный результат вычислений (0%) объясняется выбором в качестве B(t) исходного веса образца .В(1)вц}, После окончания вычисления относи. тельного приращения веса результат зачислений сохраняется в схеме сравнения кодов регистратора конца измерений 11 до следующего опроса весо- , измерителя. Через определенный интервал временн, называекс1й периодс 4 опроса, уу 12 вновь предварите тьно записывает число 100 в ЦОУ 10 и возобновляет цикл измерений, однако теперь информация о новом весе образца, уменьшен ном за счет удаления влаги, записыва ется только в третий регистр 9 и про цесс вычитания повторяется. Новый результат отличен от нуля в силу неравенства. Схема сравнения ко дов регистратора конца измерений 11 производит вычитание запомненного на предцдуцем шаге значения относительного приращения веса из вновь полученного результата и сопоставляет разность с фиксированным допуском. Процесс повторяется до тех пор, пока образец не достигнет требуемой стадии высыхания, в которой вес его перестает изменяться на столько, что разность двух последовательно вы численных значений относительного приращения веса становится меньше до пуска. При этом регистратор конца из мерений 11 отключает сушильную камеру 13 и включает индикацию конца измерения. Число, высвечиваемое на ЦОУ соответствует влажности материала. Для повторения эксперимента нет необходимости вновь взвешивать грузо приемник, поэтому Т1ри загрузке нового образца материала измерения возоб новляются без повторения подготовительного цикла. В предлагаемом устройстве при определении влажности не делается никаких допущений о форме зависимос ш уменьшения веса образца мате1жала от времени в щ оцессе его высушивания, а определение влажности производится путем анализа реальных даиных о весе исследуемого образца. Кроме того, предлагаемая обработка результатов 11ериодического взве.иювания обеспечивает такую степень &:1сушиванйя материала, которая rajsaH тирует достизяение заданной точности 1Ч)и любсм начальном весе образца, поскольку через к ранные интервалы времени сопостгшляются не текукфне значения веса обрагзца, а. его относительные прираце я, рассчитываемые по формуле дня определения влажности весовым методом. Предлагаемое изобретение может , применяться для измерения влажности любых сельскохозяйственных мате жалов и тфодуктов, в жвсмяческоК и фармацевтическсм промышленности, биологических н геологических исследованиях и т.д. Формула изобретесгая Устройство для определения влажности, содержащее весоизмеритель с грузоприемникотй, расположенным в сушильной камере, отличающееся тем, что, с- целью повышения точности определения влажности, оно дополнительно содержит генератсф тгцстовых импульсов, аналого-цн овой преобразователь, схему вьщеления чистого веса образца, три регистра, цифровое отсчетное устройство, устройство управления, регистратор конца измерения и регулятор компенсируюцей силы, причем генератор тактогаск импульсов связан со входами обратногосчета второго и третьего регистров и первым входсм аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу весоизмерятеяьвого устройства, входы прямого счета первого и.третьего регистров связаны через схему выделения чистого веса образца с первым выходоГ аналогоцифрового прео(Н азоватепя, щшсоединенным также к первому входу цифрового отсчетиого устройства, вход которого соединён со входст регистратора конца измерений и выходом второго регистра, а выход первого регистра связан со входом прямого счета второго регистра, при этом первый вход су&шльной камеры соединен с выходом регастратсфа конца измерений, а второй ее вход и управляшчие входыТрех регистров, схемы выделения чистого веса, регистратора конца измерений, аналого-ци ового преобразователя, цифрового отсчетного устройства соединены с соответствующими входам устройства управления, одан из входов соединен с юлходом третьего регистра, причем вход весоизмерительного устройства подключен к регулятору ксмютенсирующей силы. Источнике анформац ия, принятые во вишяайие при экспертизе 1. Колесник В.М. О весовом определении влгикности почвы. - Химия в сельскда хозяйстве, 1975, 11, с. 14. 2.патейт США 4168623, кл. б01 N 5/04, опублнк. 1979 (фототип).