Устройство для определения влажности материалов

,801116356 зсю С 01 И 5/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ иРи("Щ 1ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ":-.:,;. ИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(7 1) Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственный институт(56) 1. Патент ФРГ В 226 1823, кл. С 01 С 23/14, 1977.2. Авторское свидетельство СССР У 989436, кл, С 01 М 27/22, 1980.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, содержащеемассоизмеритель с грузоприемником,расположенным в сушильной камере, источник ИК-излучения с регулятороммощности, первый аналого-цифровойпреобразователь, связанный с выходоммассоизмерителя и подключенный запускающим входом к первому выходублока управления, соединенного соответствующими выходами с входами обнуления трех регистров, блок измеренияокончания испытания и блок цифровогоотсчета, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения быстродействия с одновременным сохранением высокой точности, устройство снабженоразмещенным в сушильной камере датчиком дыма, интегратором, двумя коммутаторами, дополнительным регистроми вторым аналого-цифровым преобразователем, вход которого соединен свыходом интегратора, а выход - свходом дополнительного регистра, входобнуления которого связан с вторымвыходом блока управления и запускающим входом второго аналого-цифровогопреобразователя, выход первого аналого-цифрового преобразователя соединен через первый коммутатор с входомпрямого счета первого регистра и сосновным входом второго регистра,управляющий вход которого подключенк выходу переполнения первого регистра, выход второго регистра через второй коммутатор связан с входами обратного счета первого и третьего регистров, входы соответствующих разрядов которых подключены к выходу дополнительного регистра, а их разрядные выходы через блок измерения окончания испытания связаны с входом бло"ка управления, при этом, датчик дымаподключен к интегратору и к одномуиэ входов регулятора мощности ИК-из"лучения, связанному другим входом.стретьим выходом блока управления,другие соответствующие выходы которого соединены с управляющими входа"ми коммутаторов и входом обнуленияинтегратора, а блок цифрового отсчета подключен к выходу третьего регистра.1116 1Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для определения влажностиматериалов путем их высушивания ивзвешивания, и может применяться5для, контроля влажности материалов.в химической и фармацевтической промышленности, биологических и геологических исследованиях,Известны устройства для измерениявлажности материалов, в которых сушильная камера объединена с весоизмерителем, а сушка производитсяИК-излучением 1 3.В случае если высушиваемый мате 15риал отличается высокой неоднородностью по таким физическим свойствам, как плотность, гигроскопичность,теплопроводность, способность отражать и поглощать лучистую энергию и20т.д., то на определенном этапе высушивания оказывается, что часть материала высушена окончательно, частьеще влажная. Дальнейшая сушка с высокой интенсивностью может привестик необратимому разложению сухой части вещества, сопровождающемуся выделением дыма, контроль которого непредусмотрен. Следовательно, интенсивные режимы сушки снижают точностьих показаний, в то время как умерен 30ные режимы уменьшают быстродействиеданных измерителей.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для определения влажности, З 5содержащее весоизмеритель с грузоприемником, расположенным в сушильнойкамере, генератор тактовых импульсов,аналого-цифровой преобразователь,схему выделения чистого веса образца,40три регистра, цифровое отсчетноеустройство, блок управления, регистратор конца измерения и регуляторкомпенсирующей силы, подключенный квходу весоиэмерительного устройства, 45при этом генератор тактовых импульсов связан с входами обратного счета второго и третьего регистров ипервым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого 50подключен к выходу весоизмерительного устройства, входы прямого счетапервого и третьего регистров связаны через схему вьщеления чистого ве-.са образца с первым выходом аналогоцифрового преобразователя, присоединенным также к первому входу цифрового отсчетного устройства, второй 3562вход которого соединен с входом регистратора конца измерений и выходомвторого регистра, а выход первогорегистра связан с входом прямого счета второго регистра, первый вход сушильной камеры соединен с выходом регистратора конца измерений, а второй ее вход и управляющие входы трехрегистров схемы вьщеления чистоговеса, регистратора конца измерения,аналого-цифрового преобразователя,цифрового отсчетного устройства соединены с соответствующими входами блока управления, один из входов которого соединен с выходом третьего регистра2 3Недостатком известного устройства является значительная погрешность при интенсификации режима сушки пу - тем резкого повышения температуры в сушильной камере. В данном устройстве после каждого очередного вычисления значения (Н) относительного уменьшения массы образца производится сопоставление величин 11 и И1 1-1 и момент окончания высушивания (С ) определяют по равенству этих величин,Содержание влаги (Ю ) высвечивается на цифровом отсчетйом устройстве.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства с одновременным сохранением высокой точности.Укаэанная цель достигается тем, что устройство для определения влажности материалов, содержащее массоизмеритель с грузоприемником, расположенным в сушильной камере, источник ИК-излучения с регулятором мощности, первый аналого-цифровой преобразователь, связанный с выходом массоизмерителя и подключенный запускающим входом к первому выходу блока управления, соединенного соответствующими выходами с входами обнуления регистров, блок измерения окончания испытания и блок цифрового отсчета, снабжено размещенным в сушильной камере датчиком дыма, интегратором, двумя коммутаторами, дополнительным регистром и вторым аналого-цифровым преобразователем, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - с входом дополнительного регистра, вход обнуления которого связан с вторым выходом блока управления и запускающим входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход первого аналого-цифрового преобразователя(или почти полного) высыхания образца,после которого масса образцауже не снижается,Так как сушку ведут при повышенной температуре, то дополнительноизмеряют концентрацию выделившегосяв процессе сушки дыма и в результат вычислений И(С,.) вводится поправка,определяемая общим количеством выделившегося дыма, а сами вычислениясущественно упрощаются за счет нового выбора связей и элементов устройства. При этом в построении блок-схемы использовались следующие выкладки.15Пусть В (е ), В(Т, ) - результатыпреобразования сигналов массоизмерителя в соответствующие количестваимпульсов в моменты времениПредставим числа В( Со), В(Т;) в виде:В(о) =100 М+ с", Ы"(100, с( М2.1 ф 7Далее, отбросив в силу малости остатки д. 37 подставим В формулу Вычисления Ф(1,) значения В(1 ) и В(;),в результате чего получимОООЙ-М Й;Ф(, =, 1007 = (100 - К )У 3сОединен через первый кбммутатор евходом прямого счета первого регистра и с основным входом второго регистра, управляющий вход которогоподключен к выходу переполненияпервого регистра, выход второго регистра через второй коммутатор связан с входами обратного счета первого и третьего регистров, входы соот-.ветствующих разрядов которых подклю 10чены к выходу дополнительного регистра, а их разрядные выходы через блокизмерения окончания испытания связаны с входом блока управления, приэтом датчик дыма подключен к интегра -тору и к одному иэ входов регулятора мощности ИК-излучения, связанномудругим входом с третьим выходом блока управления, другие соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами коммутаторов ивходом обнуления интегратора, а блокцифрового отсчета подключен к выходутретьего регистра.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство состоит иэ сушильнойкамеры 1, в которой размещен нагреватель 2 (источник ИК-излучения) срегулятором 3 мощности, массоизмерителя 4 с грузоприемником, первого 5и второго Ь аналогб-цифровых преобразователей (АЦП), двух коммутаторов7 и 8, первого 9, второго 10, третьего 11 и четвертого 12 регистров,блока 13 измерения окончания испыта- З 5ния, выполненного в виде схемы совпадения кодов, блока 14 цифрового отсчета, блока 15 управления, усилителя 16, интегратора 17 и датчика 18дыма.40Устрой ст во работа ет сл едующим образом,Принцип действия устройства заключается в запоминании исходной массыобразца материала В(г. ) и последуюощих периодических опросах массоизмерителя в процессе высушивания материала. После каждого очередного опроса вычисляется значение относительного уменьшения массы образца 50Мо)- Ц )Ю,-временем увеличивается. Этот процесспродолжается до момента С полного1 Таким образом, все вычисления сводятся к единственной операции вычитания.При ускоренной сушке информацияо выделившемся дыме накапливается ив результате вычислений влажностивносится коррекция .путем вычитаниясоответствующего числа ( д) из форму"лы значения У/(;).Ю(,1= (100- 7;) - 1 ж,где К; - количество импульсов аналого-цифрового преобразователя, соответствующее массе образца в определенный момент времени В .Путем установления соответствующего масштаба аналого-цифрового преобразования, т.е. выбора соответствующего числа и и замены 100 на1000 и т.д., добиваются любой точности вычисления,Для того, чтобы коррекция быланаиболее точной, в устройство введенрегулятор 3 мощности ИК-излучателя,который ограничивает интенсивностьсушки, например, путем временногоотключения ИК-излучателя при очередном появлении дыма и последующегоснижения его мощности с тем, чтобыограничить общее количество выделившегося дька, поскольку при обильном,дымообразовании контролировать потери сухого вещества значительно сложнее.Неред началом измерения блок 15управления приводит устройство в исхочное состояние (интегратор 1, регистры 10 и 12), переписывает содержимое (в данном случае "0") регистра12 в регистры 11 й 9, устанавливаеткоммутаторы 7 и 8 в верхнее по блок Осхеме положение.После загрузки оператором образцаматериала на грузоприемник массоизмерителя 4 блок 15 управления запускает АЦП 5. Импульсы АЦП 5 поступают 15через коммутатор 7 на вход прямогосчета регистра 9. Для определенности будем считать все регистры 9, 11и 12, например, восьмиразрядными.Поэтому регистр 9 является делителемчастоты на 100 и каждый сотый импульспроходит через него на управляющийвход регистра 10,Данная операция соответствует операции представления исходной массы д 5образца В( Ф) в виде (100 М + д"),причем число М оказывается записаннымв регистр 1 Ю по управляющему входуи, следовательно, в дальнейшем устанавливает его коэффициент деления,равный й.Затем блок 15 управления включаетрегулятор 3 мощности и после заранееустановленной выдержки времени начинает первый цикл вычисления относительной убыли массы. Цикл начинаетсяс опроса второго АЦП 6. Посколькуматериал еще не успел нагреться додымообразования, то к этому моментусигнал на выходе интегратора 17 ос Отанется равным нулю и, следовательно, на выходе второго АЦП 6 не появится ни одного импульса. Далее блок 15 управления переводит коммутатор 7 в ниж"нее по схеме положение, переписывает со держимое регистра 12 (по-прежнему"0") в регистр 9, что соответствуетзаписи числа "Сто", и вновь запускает первый АЦП 5. Теперь импульсыАЦП 5, количество которых в соответствии с принятыми обозначениями равно В(1), поступают на основной входрегистра 10, который является делителем частоты, с коэффициентом деле 356 бния М . Поэтому на вход обратного счета регистра 9 проходит ЕВ(1 )/Н импульсов, где Рх 1 - целая часть чис-. ла х, Обозначив это количество импульсов через В, почучаем, что после окончания аналого-цифрового преобразования сигнала массоизмерителя в момент времени 1, в регистре 9 остается число (100- й), что совпадает с результатом вычислений Ю(1; ) по формуле без коррекции,Описанный цикл будет полностью повторяться через заданные интервалы времени, однако результат вычислений оказывается попеременно то врегистре 9, то в регистре 11, поскольку коммутатор 8 при каждом новом цикле переводится в новое положение.При этом в результат вычислений при появлении дыма вносится поправка, получаемая следующим образом. Каждому опросу АЦП 5,предшествует опрос АЦП 6, а следовательно, информация о дыме от датчика 18, накопленная интегратором 17, преобразуется в число импульсов Й, и в предварительно обнуленном регистре 12 остается число 100- 3, которое по команде блока 15управления переписывается в тот из двух регистРов (9 или 11), на который . в данном цикле переключен коммутатор 8. Поэтому после окончания опроса АЦП 5 в указанном регистре (9 или 11) окажется число 100-В; - Р,. совпадаюшее с выражением определения ф(;)кСушка прекращается тогда, когда схема 13 совпадения кодов зафиксирует равенство результатов двух (или нескольких) последовательных вычислений относительных уменьшений массы.Результат вычислений индицируется на блоке 14 цифрового отсчета.,Предлагаемое изобретение позволяет полностью автоматизировать процесс определения влажности, сократить время измерения за счет интенсификации сушки не снижая высокой точности измерений.Ожидаемый годовой экономическийэффект от использования изобретения в сельском хозяйстве для контроля влажности кормов составляет 810 тыс.руб.1116356 Составитель Н,РоманниковТехред Ж.Кастепевич ктор М.Пе рректор И. Эрдейи о Подписное 4 ал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Закаэ 6922/35 Тираж 822 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,