Влагомер

(22) 1 т во СССР 1982 ССР19 84 хе к инфра- ительной тся расши-.я влагомеа контролиоситс -изме ачено чно п Изобретение отн красной контрольно ехнике ипредназн ния влажности пот атериалов пищевои евообрабатывающе промышленности.-схема влагоная схема бло сигналов,бло хими нальщих гссуддРственн 1 1 й комитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГИНТ СССР 490852/24-250.10, 88(71) Научно-исследовательский интут автоматизации производственнпроцессов в промышленности Произственного объединения "Дила"(57) Изобретение относится .к инфракрасной контрольно-измерительной технике и предназначено для измерениявлажности поточно производимых материалов пищевой, химической, деревообрабатывающей и других отраслей промышленности. Целью изобретения является расширение области использования влагомера путем идентификациивида контролируемого материала. Влагомер измеряет Влажность контролируемого материала при изменении его качественных показателей (сортность породы 1 артикулов и т, и . ), Это пости гается циклическим сравнением эначе - ний оптических показателей для каждого сорта (породы, артикулов) до тех пор, пока разность между их расчетным и текущим значениямироси тек(Р Р - П) не окажется меньше1заданной, после чего определяют влажность по соответствуюшему градуировочному параметру. При значении показателя Пт", равном абсциссе тачек пересечения кривых зависимостей отношения эталонных си гналов о т сп тич еского показателя контролируемых материалов Ц, /ЦГ (П ), в зону облучения совместно с контролируемым ма гериалом вводят реперное устройство со светофильтром. При этом происходит индентификация контролируемого материала с последующей автоматической перенастройкой на соответствующую градуировочную характеристику. Средствами достижения цели являются введенные во влагомер реперное устройство со светофильтром, блок управления, три блока памяти; два блока задания градуировочных параметров для вычисления показателя влажности, с ма совпадения, второй блок вычисления и выходной блок. 2 э.п.ф-лы,ил. Целью изобретения рение области исполь ра путем идентификаци руемого материала.На Фиг.изображена мера, на фиг. 2 - функци ка выработки управля1 583804 3на фиг. 3 - функциональная схема блока управления, на Фиг. 4 - кривые зависимостей величины отношения эталонных сигналов от оптического по 5 казателя.Влагомер (фиг.1) содержит источник 1 излучения, реперное устройство 2 со светофильтром, модулятор 3 с тремя интерференционными светофильтрами, вращаемый синхронным двигателем 4, выход модулятора 3 подсоединен к входу блока 5 Формирования и усиления, выход которого подключен к первым входам блока 6 выработки синхроимпульсов и аналого-циФрового преобразователя (АЦП) 7, второй вход блока 6 связан с вторым выходом модулятора 3, третий вход подключен к шине запуска влагомера, а выход - к первому входу блока 8 управления, первый выход которого подключен к второму входу АЦП 7, выход АЦП 7 подключен к первому входу первого блока 9 памяти и четвертому входу второго блока 10 памя ти, второй и третий входы блока 9 соответственно подключены к соответствующим выходам блока 8 управления, третий выход которого соединен с вторым входом второго блока 10 памяти и третьим входом первого блока 11 деления, первый вход блока 10 подключен к второму выходу блока 9, соединенного с вторым входом блока 11, первый вход которого соединен с первым выходом блока 9. Четвертый выход блока 8 подключен к третьим входам блока 10, второго блока 12 деления и второму входу четвертого блока 13 памяти, первый и второй входы блока 40 12 подключены к соответствующим выходам блока 10, а выход - к первому входу четвертого блока 13 памяти, Выход блока 11 подключен к первым входам третьего блока 14 памяти и логи ческого блока 15, второй вход которого подключен к четвертому выходу блока 8, а выход подключен к второму входу блока 8, одновременно соединенному с входами линии 16 задержки и блока 1.7 выработки управляющих сигналов, выход линии 1 6 задержки подключен к второму входу третьего блока 1 4 памяти. Выход 1 7 связан с реперным устройством 2 со светофильтром. Выход блока подключен к второму55 входу первого блока 18 вычисления, первый вход которого подключен к выходу блока 1 О, третий и четвертый входы блока 18 подключены соответственно к выходам блока 19 задания градуировочных параметров вычисления показателя вещества и блока 20 задания погрешностей определения показателя влажности, вход блока 1 9 подключен к входу блока 20 задания погрешностей определения показателя вещества, блока 21 совпадения и соединен с пятым выходом блока 8, третий вход которого подключен к первому выходу блока 18, соединенному с вторым входом блока 21 совпадения. Первый вход второго блока 22 вычисления соединен с выходом блока 14, второй вход блока 22 через блок 23 задания градуировочных параметров вы" числения влажности контролируемого материала подключен к выходу блока 21, соединенному с входом блока 24 сигнализации вида (сортности, породы, артикула и т.п.), контролируемого материала, Выход блока 22 подключен к входам цифрового табло .25 и выходного блока 26.Блок 6 выработки синхроимпульсов (Фиг.2) содержит Формирователь 27 синхроимпульсов, вход которого под - ключен к первому входу блока 6, а вьмод - к первому входу элемента 2 И 28, второй вход которого подключен к прямому выходу КЯ-триггера 29, первый вход которого через формиро" ватель 30 стробирующих импульсов подключен к второму входу блока 6, выход которого соединен с выходом элемента 2 И 28, причем второй вход КЯ-триггера 29 подключен к третьему входу блока 6.Блок 8 управления (фиг.З) содержит инвертор 31, вход которого подключен к первому входу блока 8, соединенному с первым входом счетчика 32.импульсов, выход инвертора 31 подключен к первому выходу блока 8, второй и третий выходы которого соответственно подключены к первому и второму выходам счетчика 32 импульсов, одновременно соединенных. с входами первого элемента 2 И 33, выход которого подключен к четверто му выходу блока 8, одновременно соединенному с входбм линии 34 задержки, выход которого соединен с первым входом элемента 2 И 35 и с вторым входом счетчика 32 импульсов, второй входвторого элемента 2 И 35 подключен к второму входу блока 8, выход второ 5г го элемента 2 И 35 подключен к первому входу КБ-триггера 36, выход которого подключен к первому входу третьего элемента 2 И 3, второк вход которого подключен к выходу генератора 38 импульсов, а выход подключен к первому входу второго счетчика 39 импульсов, выход которого подключен к дешифратору 40, выход дешифратора 40 подключен к пятому выходу блока 8, а п-й выход дешифратара 40 подключен к второму выходу элемента 2 ИЛИ 41, первый вход которого подключен к третьему входу блока 8. Выг ход элемента 2 ИЛ 41 подключен к вторым входам второго счетчика 39 импульсов и КЯ - триггера 36.Устройство работает следующим образом.Световой поток излучения от источника 1 излучения направляется на объект измерения, ат которого отражается на вращаемый двигателем 4 модулятор 3 и поочередно проходит интерференцианные светофильтры, расположенные на нем. Эти Фильтры пропускают только ближние к инфракрасной области лучи Лк, Л (эталонные длины волн) и М (длкна волны измерения) .Световые импульсы поступают на блок 5 формирования к усиления, на выходе которого появляются электрические импульсы, соответствующие Изнэммерительному сигналу У прк длине волны Л иэм и эталонному сигналу П, и Ппри длинах волн Л, иЭт этсоответственно все эти сигна.лы подаются на блок 6 выработки синхроимпульсав и на АБП 7. Ра второй вход блока 6 с модулятора 3, где расположен магнит (на фиг.1 не показан), подается страбкрующий импульс. С помощью Формирователя 27 синхроимпульсов (фиг.2) формируются синхроимпульсы, которые подаются на первый вход элемента 2 И 28 Ра второй вход элемента 2 И 28 с триггера 29 подаются логические единица или нуль. В исходном состоянии при включении влагомера КБ-триггер 29 гриводится в нулевое состояние с помощью сигнала, поступающего ат шины запуска влагомера. Прк появлении на втором входе блока 6 страбкруюшего сигнала с помощью формкрсвателя 30 усиливается к формируется ега величина и подается на первый вход КЯ 83804 не запоминается из-за отсутствиясигнала разрешения на его второмвходе. Значение Б " с блока 9 по 45 дается на первый вход блока 11. Припоступлении второго синхроимпульсана вход блока 8 на первом и третьемвыходах блока 8 появляются сигналы,которые подаются соответственно на5 С вход АПП 7, на третьи входы блоков9 и 11 и на втсрой вход блока 1 О.В результате во второк ячейке блока9 запоминается значение П э, которое.с второго выхода блока 9 подается на5 второй блок блока 11 деления и ка первуюячейку блока 10 памят . Из-за того,что на третий вход блока 11 к навторой вход блока 10 поданы сигналыразрешения памяти, в блоке 11 произ-,10 5 20 25 30 35 10 триггера 29, вследствие чего на его выходе появляется логическая единица, за счет чего на выходе элемента 2 И 28 и блока 6 появляется последовательность синхраимпульсав, соответствующая напряжениям 11"э, Уэти П . , которые по)аются на первый вход блока 8 управления (Фиг.З), в частности на вход инвертора 31 и счетчика 32 импульсов.При появлении первого сипхроимпульса на первом выходе блока 8 выдается синхрокмпульс, а на втором выходе блока 8 через первый выход счетчика 32 импульсов появляется импульс. С первого выхода блока 8 скнхроимпульс падается на второй вход АЦП 7, вследствие чего ан преобразует сигнал 11 в двоичный код к посылает ега на четвертый вход второго блока 1 0 памяти и на первый вход первого блока 9 памяти, на второй вход которого с второго выхода блока 8 подается разрешающий сигнал памяти (фиг.З).Каждый блок 8 или 10 памяти состоит из двух ячеек памяти, второй и третий вход блока 9 памяти являются входами разрешения памяти для сигналов Б яи Б, соответственно, аиэм этдля блока 10 памяти эти входы являются входами разрешения памяти для значений сигналов а, к Б . Пркиэм этом преобразованный сигнал П подается на входы обеих ячеек памяти блока 9 и на вход второй ячейки блока 10 памяти. В первой ячейке памяти блока 9 записывается П "иэма значение Б в блоке 10 памяти04 15 35 7 15838 водится деление сигналов Уфзф/П а аф. в первой ячейке памяти блока 1 О за 9 Тпоминается значение 11, . Отношение нзм , ат/1, является оптическим показатЕК5 телем П контролируемого материаЗначение П "е" с выхода блока 1 подается на первый вход третьего блока 14 памяти и на первый вход 1 О логического блока 15. При подаче третьего синхроимпульса на первый вход блока 8 сигналы появляются на первом и четвертом выходах данного блока. При этом с помощью АЦП 7преобразуется сигнал Б, значение которого запоминается вторым блоком 10 памяти, так как на третий вход блока 10 подается сигнал разрешения20 памяти запоминание производится во второй ячейке памяти блока 10), Одновременно в блоке 12 деления происходит деление сигналов У, и П 1,ат ат при этом Р е" = П а /П а и Р явля ется показателем вещества (вида) контролируемого материала, В блоке 13 производится запоминание Р затек счет подачи сигналов разрешения памя" ти и деления с блока 8 на второй вход блока 13 и на третий вход блока 12. Одновременно сигнал с четвертого выхода блока 8 подается на второй вход логического блока 1 5. В нем происходит сравнение значения Птек с значением П . Здесь следует раскрсматривать два случая:П" с П "Р (2) 4 ская единица с выхода блока 15 подается на второй вход блока 8, в частности на вход элемента 2 И 35 (Фиг,3),на первый вход которого с задержкойчерез каждые три импульса подаетсясигнал с выхода линии 34 задержки(фиг.3). Одновременно данный сигналприводит в исходное состояние первыйсчетчик 32 импульсов. На выходе элемента 2 И 35 появляется сигнал, врезультате чего КБ-триггер 36 пере"водится в единичное состояние (передначалом измерений КЯ-триггер 36 находится в нулевом состоянии). Логическая единица с выхода триггера 36подается на первый вход элемента 2 И37, на второй вход которого подаютсяимпульсы с генератора 38 импульсовт.е. на вход второго счетчика 39импульсов подаются импульсы с генератора 38 импульсов. На первом вьг выходе дешифратора 40 появляется импульс, который подается на пятый выход блока 8. Сперва формируется один импульс для первого ( 1) контролируемого материала. Этот сигнал подается одновременно на входы блоков 21, 20 и 19. Идентификация контролируемого материала происходит следующим образом. На. третий вход блока 18 подаются значения градуировочных параметров В , С (1 1) с с блока 19, а на четвертый вход блока 1 8 с блока 20 подается значение е 1 на которой вход блока 18 с блока 13 подается значение РгЕ . В блоке 18 производятся вычислениерасР,В+ С, .П, "Критическим значением оптического показателя П (фиг.4) является абсРцисса точек пересечения кривых зависимостей величины отношения эталонных 45 сигналов разных материалов от оптического показателя. При выполнении условия (1) на выходе блока 1 5 Формируется логическая единща, а с помощью блока 17 управляющий сигнал не формируется, в результате чего ввод в зону измерения светофильтра не производится. С помощью блока 1 6 не производится Формирование разрешающего момента памяти, вследствие чего в блоке 14 не производится запоминание15 значения Пе", Поэтому на первые входы блока 22 и 18 и вычисления будут поданы значения П " и Р " . Логичеи проверка условиятек Р рая1Р (В, +С, П )(дгде В, и С, - параметры определениярасчетного значения показателя веществадля первого контролируемого материала;- допустимое значениепогрешности определениярасрасчетного значения РРдля первого контролируемого материала.При невыполнении укаэанного условия вычисление влажности не производится. Это значит, что в зону измерения влагомера не попадал первый конт 158380420 ролируемый материал, вследствие чего индентификация материала не производится. Затем на второй выход дешиФратора 40 (Фиг.3), а также на пятый выход блока 8 поступает второйимпульс для второго (12) контро-.лируемого материала, этот сигнал такжеподается одновременно на входы блоков21, 20 и 19. При этом аналогично Оуказанному в блоке 18 производятсявычисление значение РР+С Про теки проверка соответствующего условияРт "- РР"для второго контролируемого материала. 5Если указанное условие выполняется (в том случае, если в зону из"мерения попал второй контролируемыйматериал), с выхода блока 18 выдается сигнал на второй вход блока 25совпадения и на третий вход блока 8,В результате сигнал через элемент2 ИЛИ 41 подается на вход сброса счетчика 39 импульсов и на второй входКЯ-триггера 36, вследствие чего ониприводятся в нулевое состояние(Фиг.3). Сброс счетчика 29 импульсов .и установка КБ-триггера 36 в нулевоесостояние производятся также за счетподачи импульса с и-го выхода дешифратора 40 на второй вход элемента2 ИЛИ, Одновременно на выходе блока21 совпадения появляются сигнал, ко торый подается на блок 24 сигнализации вида контролируемого материала 35(который в данном случае соответствует второму контролируемому материалу)и на блок 23 задания градуировочныхпараметров вычисления значения влажности соответствующего материала. На 40второй вход блока 22 с блока 23 подаются градуировочные параметры Би Аопределения влажности 1-го линейного участка для второго контролируемого материала, а на первый вход 45блока 22 с блока 14 памяти подаетсязначение П . В данном блоке производится вычисление влажности по ФормулетекИ- Б,-А,П50текП,р,П .П,.Ргде Пгр иП гр +, - граничные значения оптического показателя1 в го и (1+1)-го под 55участков соответственно.Затем влажность выводится на цифровое табло 25 и на выходной (блок 26, на выходе которого форми 1.уетсяаналоговый сигнал, соответствующийзначению влажности и сигналы "Больше", "Меньше" и "Норма". Затем циклизмерения повторяется,При выполнении условия (с).(ПтекП "Р) на выходе блока5 Формируетсялогический нуль, значение которогоподается на вход блока 1 6, где Формируется сигнал разрешения памяти,этот сигнал подается на вход блока14, где производится запоминаниетекзначения П . Одновременно сигналс выхода блока 15 подается на второйвход блока 8 и на вход блока 17 выработки управляющих сигналов. Логический нуль с второго входа блока8 подается на второй вход элемента2 И 35, на первый вход которого сзадержкой через каждые три импульсасигнал подается с выхода линии 34задержки (фиг,3). Одновременно данный сигнал приводит в исходноесостояние первый счетчик 32 импульсов. На выходе элемента 2 И 35 сигнал не появляется, в результате че -го КЯ-триггер 36 не переводится вединичное состояние и на пятом выходе блока 8 сигнал не появляется.При этом идентиФикация контролируемых материалов не производится. Спомощью блока 17 Формируется управляющий сигнал, который подается нареперное устройство 2 со светофильтром, в результате чего он вводится взону измерения. В том случае на выходе блока 1 5 появляется логическаяединица, в результате чего в блоке14 не производится запоминание нот еквого значения П см соответствующегосуммарному значению оптического показателя контролируемого материалатеки светоФильтра, при этом Потличается от П "Р (П";йП кР), Спомощью блока 17 вырабатывается управляющий сигнал, в результате чего иззоны измерения датчика выводитсясветофильтр. Идентификация материалатекпроизводится с учетом значений Птексуми Р дм, а определение влажностиматериала производится с учетом значений П к (П те" - значение оптического показателя контролируемогоматериала в предыдущем цикле измерения) . Таким образом, данный влагомеримеет следующие преимущества.Возможность измерения влажности контролируемого материала при измерении его качественных показателей (сортности, породы, артикулов) и гра нулометрического состава, что д стигается циклическим сравнением значений Р; , Р; для каждого сорта (породы, артикулов) до тех пор, пока разность (Р; -Р ) не окажется меньше заданной с последующим определением влажности материала по соответствующему градировочному параметру. При значении оптического показа" теля П , равном абсциссе точектЕкпересечения кривых зависимостей 11/11 ф Е(П "е" ) отношения эталонных сигналов от оптического показателя контролируемых материалов, в зону облучения совместно с контроли" 20 руемым материалом вводится реперное устройство со светофильтром с целью идентификации контролируемых материалов.Возможность расширения области ис пользования влагомера эа счет идентификаций вида контролируемых материа" лов с последующей автоматической перенастройкой на соответствующую градуировочную характеристику при 30 изменении сортности (артикула, показателя качества, породы) контролируемого материала. Формула изобретения 1. Влагомер, содержащий источник излучения, по ходу лучей которого последовательно установлены Фильтрующий модулятор с тремя интерферен ционными .светоФильтрами, снабженный синхронным двигателем, и блок Формирования и усиления, выход которого подключен к входу аналого-циФрового . преобразователя (АЦП), выход А 1 Н 1 45 соединен с первым входом блока памяти, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим входам первого блока деления, блок выработки синхроимпульсо , второй блок деле-.50 ния, логический блок, блок вычисления, блок сигнализации и цифровое табло, отличающийся тем, что, с. целью расширения области использования влагомера путем индентификации 55 вида контройируемого материала, в него введены блок управления, три блока памяти, линия задержки, блок выработки управляющих сигналов, второй блок вычисления, два блока задания градуировочных параметров, блок совпадения,блок задания погрешности, выходнойблок, реперное устройство с эталоннымсветофильтром, и шина запуска влагомера, при этом управляющий вход реперного устройства соединен с выходомблока выработки управляющих сигналов,вход которого подключен к выходу логического блока, второму входу блока управления и входу линии задержки, выход которой подключен к второму входу третьего блока памяти, первыйвход которого соединен с выходом первого блока деления, с первыми входамипервого блока вычисления и логического блока, а выход - с первым входомвторого блока вычисления, второй входлогического блока подключен к четвертому выходу блока управления,к третьим входам второго блока памяти и второго блока деления, к второму входучетвертого блока памяти, выход которого соединен с вторым входом первого блока вычисления, а первый вход -с выходом второго блока деления, первый и второй входы последнего подключены к соответствующим выходам второго блока памяти, первый вход которого соединен с вторым выходом первогоблока памяти, четвертый вход - с выходом АЦП, а второй вход в , с третьимвыходом блока управления и третьимивходами первого блока деления и первого блока памяти, второй вход которого подключен к второму выходу блока управления, первый выход блокауправления соединен с вторым входомАЦП, а пятый выход - с первым входомблока совпадения, с входами блоказадания погрешности и первого блока,задания градуировочных параметров,выход которого соединен с третьимвходом. первого блока вычисления,четвертый вход первого блока вычисле"ния подключен к выходу блока задания погрешностей, а выход - к второму входу блока совпадения и третьему входу блока управления, первыйвход которого соединен с выходомблока выработки синхроимпульсов, первый вход последнего подключен к выходу блока формирования и усиления,а второй и. третий входы - к фильтрующему модулятору и шине запускавлагомера соответственно, выход5 лока совпадения соединен с блокомсигнализации и с входом второгоблока задания градуировочных параметров, выход которого подключен к второму входу второго блока вычисления, выход последнего соединен с входами Цифрового табло и выходного блока.2. Влагомер по и. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что блок выработки синхроимпульсов содержит формирователь стробирующего импульса, элемент 2 И, триггер и Формирователь синхроимпульсов, вход которого является первым входом блока вы-, работки синхроимпульсов, вторым и третьим входами последнего являются соответственно вход Формирователя стробирующего импульса и второй вход триггера, первый вход которого подключен к выходу Формирователя строрирующего импульса, а выход - к второмч входу элемейта 2 И, первый вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, а вы.ход элемента 2 И является выходом блока выработки синхроимпульсов 3. Влагомер по и. 1, о.т л и ч аю щ и й с я тем, что блок управления содержитдва счетчика импульсов, три элемента 2 Р, элемент 2 ИЛИ, линию задержки, генератор импульсов, дешиФратор и инвертор, вход которого соединен с первым входом перного счетчика и янляется первым входом блокауправления, выход инвертора является первым выходом блока управления,вторым, третьим и четверть 1 м выходамикоторого являются соответстненно пер Фвый и второй выходы первого счетчикаи выход первого элемента 2 И, обьединенньй с входом линии задержки, входыпервого элемента 2 И подключены к соответствующим выходам первого счетчика, второй вход которого соединен свыходом линии задержки и с первымвходом второго элемента 2 И, вторыми третьим входами блока упранления,являются соответственно второй входвторого элемента 2 Р и первый входэлемента 2 ИЛИ, выход которого подключен к второму входу второго счетчикаи второму нходу триггера, первый входтриггера соединен с выходом второгоэлемента 2 И, а выход - с первымвходом третьего элемента 2 И, второй 25 вход которого подключен к выходугенератора импульсов, а выход - кпервому входу второго счетчика, выход которого соединен с входом дешиФ-,ратора, выходы дешифргтора являютсяпятым выходом блока управления, приэтом старший выход дешиФратора соединен с входом элемента 2 ИЛИ.1583804 Составитель А. ЯстребовРедактор Л, Гратилло Техред Л.Сердюкова орректор Л.Патай Заказ 2249 раж 51 исное ВНИИПИ Государствецног113035 дственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О ои ф Ъ омит оскв цчеоши поеазате Фиг Фпо изобретениям и открьгтиям при ГКНТ СССРЖ, Раушская наб., д. 4/5