Динамометр-консистометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ц 6 01 Б 33/1 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71). Московский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт мясной и молочной промышленности(56) 1. Горбатов А. В. Реология мясных и молочных продуктов, М., "Пищевая промышленность", 1979, с. 384, с. 108.2, Авторское свидетельство СССР У 135693, кл. С 01 Н 33/12, 1961 (54)(57) ДИНАИ 011 ЕТР-КОНСИСТОМЕТР для определения консистенции мяса, . содержащий .размещенный в корпусе с возможностью продольного перемещения стержень, оснащенный щупом, источник питания, датчик давления и индикатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, а также сокращения времени измерений он оснащен блоком управления с электроприводом 801138735 опорным генератором, блоком преобразования амплитудной модуляции, включающимпоследовательно соединенные усилитель н детектор, контактным электродом и цифровым измерительным прибором, состоящим из входного делителяи аналого-цифрового преобразователя,подключенных через компаратор к управляющему элементу, при этом датчикдавления выполнен в виде пьезоэлектрического преобразователя, на двухпротивоположных гранях пьезоэлементов которого установлены компланарные электроды, подключенные к одному,из выходов опорного генератора, другой выход последнего подсоединен к3датчику давления и детектору, выходдетектора при помощи последовательносвязанных компенсатора и электронно- Сфф,го ключа подключен к входному делителю, управляющему элементу и блокууправления, причем электроприводкинематически связан со стержнем,контактирующий электрод подключен кэлектронному ключу, .а выход усравля- Мнщего элемента связак.с входным де- ЯбИзобретение относится к технике контроля производственных процессов и может быть использовано для определения структурно-механических характеристик упруго-эластичных пищевых продуктов, в частности дляоценки качества цельно-мьппечной ткани независимо от вида разделки безвзятия проб в мясной и рыбоперерабатывающей промышленности; изучениявлияния различных физических факторов на качество сырья; выбора и контроля оптимальных режимов обработкимясопродуктов.Известен консистометр Шарнера,имеющий полый корпус с подпружиненныминдентором и штоком с нанесеннымиделениями 113,Недостатками этого устройстваявляются низкая точность измерений,высокая погрешность вследствие невозможности фиксации момента контакта корпуса с продуктом, необходимость приложения физической силы приизменениях, отсутствие фиксации25показаний.Известен также динамометр-консисто.метр для определения консистенциимяса, содержащий размещенный в корпусе с возможностью продольного пере-З 0мещения стержень, оснащенный щупом,источник питания, датчик давленияи индикатор 23Однако данное устройство не позволяет автоматически проводить из- З 5мерения, не имеет Фиксации показанийи обладает погрешностью вследствиепринудительного внедрения щупа вручную и уплотнения структуры при подпрессовывании продукта корпусом устройства.Цель изобретения - повьппение точности и чувствительности, а такжесокращение времени измерений.Поставленная цель достигаешься 45тем, что,в динамометре-консистометредля определения консистенции мя 6 а,содержащем размещенный в корпусе свозможностью продольного перемещения стержень, оснащенный щупом, 50источник питания, датчик давления ииндикатор оснащен блоком управленияс электроприводом, опорным генератором, блоком преобразования амплитудной модуляции, включающим последовательно соединенные усилитель идетектор, контактным электродом ицифровым измерительным прибором, состоящим из входного делителя и аналого-.цифрового преобразователя, подключенных через компаратор к управляющему элементу, при этом датчик давления выполнен в виде пьезоэлектрического преобразователя, на двух противоположных гранях пьезоэлементов которого установлены компланарные электроды, подключенные к одному из выходов опорного генератора, другой выход последнего присоединен к датчику давления и детектору, выход детектора при помощи последовательно связанных компенсатора и электронного ключа подключен к входному делителю, управляющему элементу и блоку управления, причем электропривод кинематически связан со стержнем, контактирующий электрод подключен к электронному ключу, а выход управляющего элемента связан с входным делителем, аналого-цифровым преобра" зователем и индикатором.Сущность изобретения основана на измерении амплитудно-модулированного сигнала пьезоэлектрического преобразователя, пропорционального величине усилия внедрения щупа в исследуемый продукт при постоянной скорости внедрения по достижению Фиксированного значения глубины погружения.На фиг. 1 изображена структурная функциональная схема устройства; на фиг. 2 - датчик давления, общий вид.Устройство ( консистометр-динамо- метр) содержит корпус 1 со скользящим в нем стержнем 2, кинематически связанным с электроприводом 3, который подключен к блоку 4 управления, источник питания не показан). На, стержне 2 установлен датчик 5 давления, выполненный в виде пьезоэлектрического преобразователя, состоящий из мембраны 6 с жестким центром 7, представляющим собой дно корпуса 8 датчика давления, пьезоэлементов 9 и 10, зажатых между металлическими прокладками 11 - 13 и компланарных электродов 14 и 15, установленных на двух противоположных гранях пьезоэлементов 9 и 10, при этом компланарные электроды 14 и 15 подключены к выходу опорного генератора 16, металлическая прокладка 12 и корпус 8 датчика 5 давления соединены с входом блока 17 преобразования амплитудной модуляции, состоящего из последовательно соединенных усилителя1138735 25 40 18 и синхронного детектора 19, электрически связанного с опорным генератором 16, а в жестком центре 7 мембраны 6 при помощи диэлектрической втулки 20 установлен щуп 21.Выход блока 7 преобразования ам- плитудной модуляции последовательно через компенсатор 22 и электронный ключ 23, управляющую цепь которого образует сис гема, состоящая из контактирующего электрода 24 и корпуса 8 датчика 5 давления, подключен параллельно к входам блока 4 управления и цифрового измерительного прибора 25, состоящего из входного делителя 26 напряжения, компаратооа 27, управляющего элемента 28, цифроаналогового преобразователя 29 и отчетного устройства с цифровым индикатором 30.Устройство работает следующим образом. При достижении поверхностного контакта корпуса 1 и контактного электрода 24 с поверхностью исследуемого продукта на блок 4 управления и все элементы измерительной системы поступает напряжение питания и стержень 2 с датчиком 5 давления, в жест" ком центре 7 мембраны 6 которого установлен щуп 21, приводятся при помощи электропривода 3 в поступательное движение с постоянной скоростью. До начала момента внедрения щупа 21 в исследуемый продукт с дат.чика 5 давления, основанного на явлении поперечного обратного пьезоэлектрического эффекта, снимается амплитудно-частотный сигнал, частота которого соответствует собственной частоте переменного напряжения, вырабатываемого опорным генератором 16, а амплитуда начальной величины силы давления на пьезоэлементы 9 и 10 в результате предварительного сжатия пьезоэлементов 9 и 10 между металлическими прокладками 1.1 - 13, поступающий на вход блока 17 преобразования амплитудной модуляции, где усиливается в усилителе 18 й детектируется в синхронном детекторе 19, служащем для выпрямления поступающих сигналов и исключения влияния помех электрических полей, и полностью компенсируется в компенсаторе 22, суммируясь с противо-ЭДС тококомпенсации. ф 5 10 15 20 30 35 45 50 При внедрении щупа 21 в исследуемый продукт появляются деформационные силы, препятствующие процессу внедрения, которые воспринимаются мембраной 6 датчика 5 давления и вызывают приращение силы давления на пьезоэлементы 9 и 10, что в свою очередь приводит к появлению на выходе датчика 5 давления амплитудно- модулированного сигнала, величина которого (после детектирования) на; выходе с компенсатора 22 становится .прямо пропорциональной усилию,внедрения щупа 21.В момент достижения щупа 21 фиксированного значения глубины внедрения через исследуемый продукт замыкается управляющая пепь электронного ключа 23, вызывая переключение его в лавинный режим работы и подключая таким образом выходной сигнал с компенсатора 22 к входам блока 4 управления, а также делителя 26 напряжения и управляющего элемента 28 цифрового измерительного прибора 25.Сигнал, прямо пропорциональный усилию внедрения щупа 21, поступающий с компенсатора 22 на блок 4 управления, формирует управляющий сигнал, который отключает питание электропривода 3, что приводит к фиксации щупа 21 в исследуемом продукте, и одновременно тот же сигнал (прямо пропорциональный усилию внедрения), поступающий на управляющий элемент 28 и делитель 26 напряжения цифрового измерительного прибора 25, формирует управляющий сигнал начала отсчета в управляющем элементе 28 и после деления в делителе 26 напряжения подается в компаратор 27, на второй вход которого поступает сигнал сравнения, снимаемый с цифро-аналогового преобразователя 29. Компаратор 27 в зависимости от разности сигналов подает соответствующий сигнал в управляющий элемент 28, который воздействует на делитель 26 напряжения, переключая под диапазоны измерений и на аналого-цифровой преобразователь 29,выходной сигнал сравнения которого , изменяется до получения равенствасигналов, поступающих на выходы компаратора 27. По достижении равенства сигналов управлякиций элемент 28 формирует код для цифрового измерительного прибора с индикатором 30, на котором фиксируется величина усилия138735 7 фиа Г 10680(34Тчоаж 897 Попписноеват , г.Уагород, ул,Проектная, 4 НПИ 3 ак 3 1 внедрения щупа 21 в исследуемый продукт, выразенная в граммах или килограммах, которая характеризует качество исслеДуемого продукта.. Таким образом, динамометр-консис.тометр позволяет сократить время оценки качества исследуемого продукта по сравнению с известным прибором примерно в 1 О раэ, так как отпадает необходимость дополнительной временной выдерзки, компенсирующей влияние неравномерной скорости внедрения щуйа вручную, повысить чувствительность примерно в 8-10 раз вследствие того, что датчик давления, выполненный в виде пьезоэлектрического преоб 4 разователя, позволяет измерять уси лия порядка десятых долей грамма иповысить точность показаний приблизительно в 25-30 раз за счет авто-матической фиксации момента достижения щупом заданной глубины внедрения 10в исследуемый продукт и автоматического переключения поддиапазонов измерения цифрового измерительного прибора.