Устройство для измерения силового воздействия на конец соска вымени коровы сосковой резиной

Полезная модель относится к устройствам для контроля за работой доильных машин и может использоваться при наладке, техническом обслуживании и эксплуатации доильных аппаратов.
Известен прибор для определения давления сосковой резины доильного стакана на сосок животного (SU 327904, МПК A01J7/00, 1972), содержащего датчик, выполненный в виде помещенных в трубчатом корпусе четырех шариков, которые расположены диаметрально противоположно на горизонтальном основании и выступают из корпуса, на наружной стенке которого установлена опорная втулка. По центру корпуса на шариках лежит шарик, на который опирается установленный в корпусе шток, взаимодействующий с механическим измерительным устройством, закрепленным на корпусе посредством винта. Штока измерительного устройства проградуирована в килограммах.
Недостатком известного устройства является механический способ измерения путем большого количества «паразитных» звеньев, которые могут засориться и отображать неверную величину измерения. Основным недостатком является то, что на данном приборе невозможно определить силовую нагрузку от сосковых резин с сечением резины отличным от круглого, отсутствует анализ внешних параметров влияющих на изменение физических свойств используемой сосковой резины.
Известно устройство для определения давления сосковой резины на сосок животного (SU 1009350, МПК A01J7/00, 1983), включающее в себя корпус в виде искусственного соска с опорной втулкой и крышкой и установленный на ней измерительный прибор, в корпусе на противоположных сторонах установлены электроды, которые по средствам выводов связаны с измерительным прибором, причем полость внутри корпуса заполнена угольным порошком, в крышке установлен шток-регулятор с возможностью продольного перемещения для изменения плотности угольного порошка при тарировке.
Недостатком известного устройства является неточность измерения силового давления для сосковых резин, сечение которых отлично от круглого. Силовое воздействие замеряется по сопротивлению угольного порошка, который меняет сопротивление между электродами, но при воздействии круглой резины порошок будет укладываться в линию, сопротивление будет справедливо измерено, при воздействии треугольной резины в трехлучевую звезду, и данные будут не справедливы, отсутствует анализ внешних параметров влияющих на изменение физических свойств используемой сосковой резины.
Известно устройство искусственный сосок для измерения силового воздействия сосковой резины (SU 648173, МПК A01J7/00, 1979), включающий в себя корпус, внутри которого установлен выполненный в виде винта шток с уплотняющим кольцом. В штоке выполнен канал для подачи заменителя молока к клапанному механизму. В нижней части штока имеется седло клапана, который опирается на пружину. На конце корпуса соска установлен эластичный наконечник с отверстием конической формы, причем диаметр выходного отверстия меньше диаметра выходного канала. На наконечнике установлены под углом 120° один к другому три контакта в виде шаровых головок. На поверхности корпуса соска имеются три выемки, расположенные под углом 120° одна относительно другой, в которых установлены тензоэлементы в виде консольных балок, закрепленных с одной стороны винтом. На балки с двух сторон наклеены тензодатчики, середина базы которых находится на расстоянии 2/3 от основания соска. Провода от контактов смыкания и тензодатчиков укладываются в канавки и выточки в корпусе соска.
Недостатком известного устройства является невозможность определения силового воздействия в точке смыкания сосковой резины на конце соска, то есть на конце соска вымени, которое могло бы выявить приспособленность сосковой резины к безопасному доению, отсутствие анализа внешних параметров влияющих на изменение физических свойств используемой сосковой резины. К недостаткам можно отнести и сложность конструкции, устройство оснащено комплексом для измерения вакуума смыкания и клапанным механизмом в корпусе соска.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для измерения силового воздействия сосковой резины на конец соска вымени коровы (RU 2686809 МПК A01J 7/00, G01L1/22, 2018), содержащее искусственный сосок, на котором установлен измерительный тензорезистор, три компенсационных тензорезисторов, аналого-цифровой преобразователь, микрокомпьютер, LCD дисплей, блок питания, контроллер.
Недостатком известного устройства является низкая точность измерения силового воздействия на конец соска вымени, ввиду отсутствия тенздатчика компенсации давления, а также отсутствия анализа внешних параметров влияющих на изменение физических свойств используемой сосковой резины.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности измерения силового воздействия на конец соска вымени, учет анализа внешних параметров, влияющих на изменение физических свойств используемой сосковой резины.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения силового воздействия на конец соска вымени коровы сосковой резиной, содержащем корпус, внутри которого находится главный контроллер с LCD дисплеем, элемент питания, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), мост тензорезисторов, внешний измерительный тензорезистор, искусственный сосок, согласно полезной модели, корпус имеет крышку с прорезями под LCD дисплей, датчики температуры, влажности и определения агрессивности среды, устройство также снабжено дополнительным контроллером, внутренним измерительным тензорезистором, доильным стаканом и патрубком из сосковой резины, при этом мост тензорезисторов состоит из закрепленных на искусственном соске внешнего и внутреннего измерительных тензорезисторов, установленных в зоне схлопывания сосковой резины снаружи и внутри нее соответственно, соединенных с двумя компенсационными тензорезисторами, сигнал от которых имеет возможность обрабатываться при помощи АЦП с поступлением обработанных данных на главный контроллер, последовательно соединенный с блоком питания, и выведением информации на LCD дисплей, при этом дополнительный контроллер с одной стороны соединен с датчиками температуры, влажности и определения агрессивности среды,  а с другой стороны -  с главный контроллером и блоком питания, а искусственный сосок находится внутри доильного стакана и между ними расположен патрубок в виде чулка из сосковой резины.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства для измерения воздействия на конец соска вымени коровы сосковой резиной.
Устройство для измерения силового воздействия на конец соска вымени коровы сосковой резиной, содержит корпус 1, внутри которого находится главный контроллер 2 с LCD дисплеем 3,  дополнительный контроллер 4, датчик температуры 5, датчик влажности 6, датчик определения агрессивности среды 7, например аммиака и углекислого газа, элемент питания 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, мост тензорезисторов 10.
Мост тензорезисторов 10 соединен с внешним 11 и внутренним 12 измерительными тензорезисторами, которые закреплены на искусственном соске 13.
Искусственный сосок 13 находится внутри доильного стакана 14, между ними расположен патрубок, например, в виде чулка из сосковой резины 15.
Измерительные тензорезисторы 11 и 12 соединены в общую схему с мостом 10, что обусловлено повышением точности измерения силового воздействия на конец соска вымени.
Наличие датчиков температуры 5, влажности 6 и определения агрессивности среды 7 позволяет вести учет и прогнозирование изменения физических свойств используемой сосковой резины с учетом внешних факторов окружающей среды.
Дополнительный контроллер 4 необходим для обработки данных с датчиков 5, 6, 7 и передачи информации на главный контроллер 2 для вывода на LCD дисплей 3.
Внутренний измерительный тензорезистор 12 представляет собой компенсационный резистор силы (давления) для внешнего измерительного тензорезистора 12.
У корпуса 1 имеется крышка с прорезями под LCD дисплей 3 и датчики 5, 6 и 7.
Устройство для измерения силового воздействия на конец соска вымени коровы сосковой резиной работает следующим образом.
На искусственном соске 13, наиболее точно описывающем реальный сосок вымени коровы, закреплены измерительные тензорезисторы 11 и 12. Тензорезисторы 11 и 12  установлены  в зоне схлопывания сосковой резины снаружи и внутри соответственно. Это позволяет определить ее силовое воздействие на сосок вымени, которое может свидетельствовать о безопасном или не безопасном доении. Для обеспечения работы измерительных тензоризисторов 11 и 12 необходимо соединить их в мост 10 с двумя компенсационными тензорезисторами, сигнал от которых обрабатывается при помощи АЦП 9. Обработанные данные поступают на главный контроллер 2, который последовательно соединен с блоком питания 8, информация выводится на LCD дисплей 3. Дополнительный контроллер 4 с одной стороны соединен с датчиками 5, 6, 7,  а с другой стороны с главным контроллером 2 и блоком питания 8.
Входящие в устройство тензорезисторы обладают высокой чувствительностью измерения и минимальной погрешностью.  Искусственный сосок обладает необходимой упругостью и является полым, что близко имитирует сосок животного. Обработка сигнала от тензорезисторного моста, состоящего из измерительного тензорезистора снаружи соска и компенсирующего силу (давление) тензорезистора внутри соска, а также двух компенсирующих температурные искажения тензорезисторов, соединенных между собой,  производится 24-битным аналого-цифровой преобразователем для весов. Вывод обработанных данных производится в цифровом эквиваленте и отображаются на экране дисплея.
Дополнительный контроллер 4, проводит опрос датчиков температуры 5, влажности 6 и определения агрессивности среды 7 для возможности в лаборатории воссоздать соответствующие эксплуатационные условия.
Использование устройства позволит повысить точность измерения силового воздействия на конец соска вымени, учесть внешние параметры, влияющие на изменение физических свойств используемой сосковой резины и определить безопасность доения за счет щадящего воздействия на конец соска вымени коровы.