ВЕСОДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к весоизмерительной технике, преимущественно к устройствам для измерения и дозирования твердых тел и сыпучих материалов, и может быть использована в сельском хозяйстве для раздачи кормов, в том числе многокомпонентных кормовых смесей.
Известно выбранное в качестве ближайшего аналога весоизмерительное устройство согласно полезной модели RU № 49 985, дата приоритета 27.06.2005. Весоизмерительное устройство содержит питатель-накопитель, грузоприемный бункер с выходными люками и задвижками, которые имеют пневматический привод, связанный с блоком управления, а также силоизмерительные датчики, выполненные в виде тензометрических датчиков, соединенные с блоком управления. Грузоприемный бункер своими опорами смонтирован на тензометрических датчиках, размещенных на опорной площадке под бункером. Блок управления выполнен на основе электронно-вычислительного средства в виде терминала весового электронного ТВ-009 с программным обеспечением, который связан с выходами тензометрических датчиков и включает в себя панель органов управления (клавиатуру и щитовой кнопочный пост «пуск-стоп»), а также панель индикации с индикаторами текущего веса и нарастающего итога. В соответствии с заложенной программой и настройками (положением органов управления) блок управления выдает управляющие воздействия через пневматическую систему на задвижки загрузки и выгрузки, а также управляет процессом взвешивания, обеспечивая следующие режимы:
- индикацию взвешиваемой массы в грузоприемном бункере;
- индикацию накопительного итога;
- непрерывное перевешивание потока взвешиваемой массы, поступающей в производство;
- статистическую тарировку устройства по контрольным грузам;
- контроль массы пустого бункера;
- работу в автоматическом режиме.
Весоизмерительное устройство работает следующим образом. По мере заполнения грузоприемного бункера взвешиваемым веществом нагрузка на тензометрические датчики возрастает и они деформируются. Деформация тензометрических датчиков пропорциональна приложенной доле нагрузки, при этом изменяется сопротивление датчиков, что регистрируется весовым терминалом и отражается на индикаторе текущего веса. После заполнения грузоприемного бункера сигнал с тензометрических датчиков также поступает в весовой терминал. После завершения разгрузки грузоприемного бункера на индикаторе весового терминала индицируется результат взвешивания.
Недостатком данного весоизмерительного устройства является низкая точность измерений при взвешивании многокомпонентных кормовых смесей, обусловленная низкой помехозащищенностью измерительного канала, отсутствием оперативного удаленного контроля за процессом взвешивания многокомпонентных кормовых смесей и отсутствием возможности автоматического взвешивания многокомпонентных кормовых смесей согласно заданной рецептуре. Низкая помехозащищенность устройства обусловлена тем, что сигнал от тензометрических датчиков поступает на блок управления в аналоговой форме, что не исключает влияния на результат измерения искажений и помех, возникающих при его передаче. Отсутствие беспроводной системы передачи данных также способствует снижению точности измерений веса многокомпонентной кормовой смеси за счет отсутствия возможности удаленного оперативного контроля за параметрами работы устройства и оперативной связи с участниками технологического процесса. Кроме того, данное весоизмерительное устройство не позволяет автоматизировать процесс дозирования многокомпонентной смеси, так как в блоке управления не предусмотрено хранение данных о рецептуре кормовой смеси и программного модуля, управляющего режимом дозирования компонентов смеси.
Полезная модель направлена на решение задачи повышения точности измерения и автоматического дозирования компонентов при создании многокомпонентной кормовой смеси.
Сущность полезной модели заключается в том, что в весодозирующем устройстве, содержащем грузоприемный бункер, установленные под бункером на опорах тензометрические датчики и блок управления, выполненный в виде электронно-вычислительного средства с программным обеспечением, включающий в себя панель органов управления и панель индикации, предлагается каждый тензометрический датчик снабдить формирователем цифрового сигнала, аналоговый вход которого соединен с аналоговым выходом тензометрического датчика, а цифровые выходы всех формирователей цифрового сигнала соединить через мультиплексор с информационным входом блока управления, который предлагается выполнить на основе процессора, связанного с блоком дистанционной передачи данных, а также с блоком памяти, хранящим базу данных рецептов кормовой смеси и модули управляющей программы, включая модуль «режим дозирования компонентов».
Каждый из блоков формирования цифрового сигнала может содержать соединенные между собой аналого-цифровой преобразователь АЦП, контроллер АЦП и средство связи.
Каждый из блоков формирования цифрового сигнала может дополнительно содержать стабилизатор напряжения, на выходе которого, подключенном ко входам питания АЦП, контроллера и средства связи, величина напряжения не превышает 3,3 вольта.
В предлагаемой полезной модели за счет того, что каждый тензометрический датчик снабжен формирователем цифрового сигнала, а выходы всех формирователей цифрового сигнала соединены через мультиплексор с информационным входом блока управления, способствует повышению помехозащищенности устройства за счет того, что сигнал от тензометрических датчиков поступает на блок управления в цифровой форме, что исключает влияния на результат измерения искажений и помех, возникающих при аналоговой его передаче.
При этом выполнение каждого из блоков формирования цифрового сигнала так, что он содержит соединенные между собой аналого-цифровой преобразователь АЦП, контроллер АЦП и средство связи, а также дополнительно содержит стабилизатор напряжения, на выходе которого величина напряжения составляет 3,3 вольта, также способствует повышению помехозащищенности устройства и точности измерений веса многокомпонентной кормовой смеси.
Выполнение блока управления с блоком памяти, хранящим базу данных рецептов кормовой смеси и модули управляющей программы, включающей в себя и модуль «режим дозирования компонентов», позволяет автоматизировать процесс дозирования многокомпонентной смеси.
Выполнение блока управления на основе процессора, связанного с блоком дистанционной передачи данных, способствует повышению точности измерений веса многокомпонентной кормовой смеси за счет возможности удаленного оперативного контроля за параметрами работы устройства и оперативной связи с участниками технологического процесса.
На фигуре изображена блок схема весодозируюшего устройства.
Весодозирующее устройство содержит бункер 1, установленный на тензометрических датчиках 2. Аналоговые выходы тензометрических датчиков 2 соединены с аналоговыми входами соответствующих блоков 3 формирования цифрового сигнала, каждый из которых содержит аналого-цифровой преобразователь АЦП 4, контроллер 5, устройство 6 связи и стабилизатор 7 напряжения питания. Цифровые выходы блоков 3 через мультиплексор 8 соединены с информационным входом блока 9 управления. Блок 9 управления содержит контроллер 10, включающий в себя процессор 11 и блок 12 памяти, в котором хранятся база 13 данных и модули 14 управляющей программы, включающей в себя модуль «режим дозирования компонентов». Для отображения данных используются панель 15 индикации, для управления режимами работы служит сенсорная панель 16 органов управления. В качестве источника питания блока 9 управления, а также блоков 3 используется блок 17 питания с выходным напряжением, равным пяти вольтам. Для передачи данных на удаленный сервер и создания связи между участниками технологического процесса служит блок 18 дистанционной связи, выполненный на устройствах GPRS и/или Wi-Fi. Каждый из блоков 3 формирования цифрового сигнала содержит стабилизатор 7 напряжения, который понижает напряжение с 5 до 3,3 вольт, что предохраняет устройство от перенапряжения, повышает помехозащищенность и надежность работы устройства. Устройство работает следующим образом.
Тензометрические датчики 2, количество которых может составлять, например, три, установлены под бункером 1, в который подаются взвешиваемые компоненты смеси. При подаче напряжения на блок 17 питания устройства происходит переход всех функциональных узлов в исходное состояние и весодозирующее устройство готово к работе. Аналоговые сигналы с выхода каждого из тензометрических датчиков 2 преобразуются в цифровой код в соответствующем блоке 3 формирования цифрового сигнала и поступают на мультиплексор 8. В соответствии с управляющей программой модули 14 которой хранятся в блоке 12 памяти, выполняется опрос блоков 3 формирования цифрового сигнала. Цифровые данные, поступившие с выходов блоков 3 формирования цифрового сигнала обрабатываются в процессоре 11 в соответствии с тем модулем управляющей программы, который задается положением органов управления панели 16 и контролируется с помощью панели 15 индикации в зависимости от режима работы устройства. То есть режимы работы устройства устанавливаются с помощью средств управления сенсорной панели 16 на блоке 9 управления и контролируются с помощью панели индикации 15.
Устройство может работать в следующих режимах.
Режим взвешивания. В этом режиме указывается общий вес содержимого бункера 1. Данный режим индицируется символом «Р» на индикаторе «Режим», а также символом «h» на индикаторе «Рецепт» панели 15. На индикаторах «Вес» панели 15 отображается текущее значение массы содержимого бункера.
Режим дозирования компонентов, т.е. режим дозатора. Этот режим позволяет, на основе записанных в память рецептов, формировать комбикорм, взвешивая каждый компонент отдельно, после чего переходит в режим разгрузки. Данный режим индицируется символом «Р» на индикаторе «Режим». На индикаторе «Рецепт» панели 15 первоначально будет указана цифра «1», а на индикаторе «Компонент» цифра «0». Это означает, что по умолчанию выбирается первый рецепт, а нулевой компонент указывает, что режим дозатора ожидает старта. Для выбора рецепта необходимо воспользоваться кнопкой «Плюс». После выбора номера рецепта необходимо нажать кнопку «Старт». Когда масса содержимого бункера 1 достигает 80% от заданного значения, записанного в базе 13 рецептов, загорается индикатор «80%» и издается короткий звуковой сигнал. При достижении 100% и более от массы заданного компонента загорается индикатор «100%» и издается длинный звуковой сигнал, после чего автоматически происходит переход к следующему компоненту. Цикл будет продолжаться, пока не завершится загрузка последнего компонента. По завершению загрузки всех компонентов заданного рецепта устройство автоматически перейдет в режим разгрузки.
Режим разгрузки индицируется на панели 15 символом Р на индикаторе «Режим» и индикаторе «Рецепт», а на индикаторе «Компонент» символом «0», при этом на индикаторы «Вес» будет выведен итоговая фактическая масса содержимого бункера 1. Также будут гореть оба индикатора «80%» и «100%».
Режим «Рецепты». База 13 данных блока 12 памяти позволяет хранить в себе заданное количество рецептов, каждый из которого состоит из заданного количество компонентов. В режим «Рецепты» можно перейти через режим «Ожидания старта дозирования». Для этого требуется нажать на кнопку «Режим» панели 15. Индикацией данного режима будет служить символ «У» на индикаторе «Режим», символ «1» на индикаторах «Рецепт» и «Компонент», а на индикаторах «Вес» будет выведено значение массы выбранного компонента из заданного рецепта. При этом символ на индикаторе «Рецепт» будет мигать. Мигающий символ на индикаторе указывает на готовность к изменению. Для просмотра и редактирования рецептов и компонентов необходимо пользоваться кнопкой «Плюс» и кнопкой «Стрелка». Кнопкой «Плюс» производится увеличение значения мигающего символа. Кнопкой «Стрелка» производится изменение позиции мигающего символа. Когда все операции с рецептами будут завершены, требуется нажать на кнопку «Старт», которая сохранит все измененные значения в блоке 12 памяти и вернется в режим «Ожидания старта дозирования».
Ниже приведен пример задания рецепта.
Предварительно устанавливают один раз соответствие вида корма (компонента) его номеру в устройстве, например, 1 - сено, 2 - сенаж, 3 - силос, 4 - дробленка, 5 - патока, п 6 - примекс 1 и т.п. Затем выбирают номер рецепта, например, рецепт №1, который включает следующие компоненты: сенаж - 1000 кг, сено - 200 кг, дробленка - 300 кг, патока - 130 кг, примекс 1 - 50 кг.Для данного рецепта необходимо задать: 1 компонент: 200 кг; 2 компонент: 1000 кг; 3 компонент: 0 кг; 4 компонент: 300 кг; 5 компонент: 130 кг; 6 компонент: 50 кг; 7 компонент: 0 кг; 8 компонент: 0 кг; 9 компонент: 0 кг.
Режим «Накопительный учет». Режим накопительного учета позволяет отслеживать расход каждого компонента в течение учетного периода. Индикацией этого режима является символ «П» на индикаторе «Режим» и символ «У» на индикаторе «Рецепт». На индикаторе «Компонент» будет выведен номер текущего компонента, а на индикаторах «Вес» накопительный расход данного компонента за учетный период. Для изменения номера компонента необходимо нажать кнопку «Плюс». Для сброса всех значений необходимо нажать на кнопку «Старт» не менее 10 раз.
Режим «Сброс массы бункера» обнуляет текущее значение массы бункера 1. Переход в данный режим доступен из режима «Взвешивание». Для этого требуется дважды нажать на кнопку «Режим». Индикацией данного режима является символ «У» (Установка) на индикаторе «Режим», символ «F» на индикаторе «Рецепт» и символ «t» на индикаторе «Компонент». На индикаторы «Вес» будет выведено значение текущей массы бункера 1. Для сброса значения массы необходимо нажать на клавишу «Старт».
Режим «Просмотр фактического веса каждого компонента». Данный режим позволяет просмотреть в любой момент текущий вес уже засыпанных компонентов в бункер 1.
Режим «Автоматическая калибровка прибора» позволяет осуществлять автоматический подбор коэффициента передачи цифрового сигнала для корректного отображения массы в килограммах. Этот режим состоит из двух связанных между собой подрежимов - ввод эталонного веса и непосредственно сама калибровка. Переход в подрежим «Ввода эталонной массы» возможен как с режима «Взвешивание», так и с режима «Ожидания старта дозирования». Индикацией этого режима будет символ «С» на индикаторе «Режим», символ «r» на индикаторе «Рецепт» и символ «h» на индикаторе «Компонент». На индикаторах «Вес» будет выведено значение последней эталонной массы. Для изменения этого значения требуется выбрать нужный разряд кнопкой «Стрелка» и изменить его кнопкой «Плюс». Как только требуемый эталон массы будет введен, необходимо нажать на кнопку «Старт», по сигналу с которой будет выполнена автоматическая калибровка.
Режим «Ручная калибровка прибора». Данный режим позволяет осуществлять ручную калибровку коэффициента передачи цифрового сигнала для корректного отображения массы в килограммах. Для его редактирования необходимо пользоваться кнопкой «Плюс» и кнопкой «Стрелка».
Режим «Вывод показаний с одного датчика». Этот режим позволяет просматривать нагрузку на каждый из датчиков по отдельности для диагностических целей. Переход в этот режим возможен только с режима «Взвешивание». Для перехода требуется нажать кнопку «Старт» не менее 10 раз. Индикацией данного режима будет символ «П» (Просмотр) на индикаторе «Режим», символ «d» на индикаторе «Рецепт» и символ «0» на индикаторе «Компонент». На индикаторах «Вес» отобразится значение массы выбранного на индикаторе «Компонент» номере датчика. Для изменения текущего номера датчика требуется нажать кнопку «Плюс».
Для передачи данных на удаленный сервер (на фигуре не показан) блок 9 управления снабжен блоком 18 дистанционной связи. Блок 18 позволяет после каждой обработки режимов «Дозатор» и «Разгрузка» накопленные данные фактических значений масс компонентов передавать на сервер с пометкой текущей даты и времени, номером рецепта. Переданные данные хранятся на удаленном сервере. Через специальный сайт зарегистрированный пользователь в личном кабинете осуществляет контроль за работой устройства и анализ полученных данных. Кроме этого блок 18 позволяет через Wi-Fi связать в единую информационную сеть технологическое оборудование для координации его работы.
Таким образом, полезная модель позволяет решить задачу повышения точности измерения и автоматизации дозирования компонентов при создании многокомпонентной кормовой смеси.