ВЛАГОМЕР

Полезная модель относится к измерительннм приборам и может быть использована в устройствах для измерения влажности материалов, преимущественно сыпучих или измельчённых материалов, например, муки, круп, в сахарной промышленности, в производстве древесных плит для определения влажности древесной стружки и т. п.
Известно устройство для измерения влажности Фирмы GreCon (проспект фирмы GreCon, июль 1986 г.), включающее оптический преобразователь и измерительный блок.
Недостатками известного устройства являются: наличие только одной градуировочной характеристики, а также отсутствие возможности использования одновременно нескольких оптических преобразователей.
Известен измеритель параметров бумаги ИПБ-0 СПаспорт 00.00.000 ПС на измеритель параметров бумаги, г. Киев, 1995 г.З, включающий оптический преобразователь и измерительный блок.
Недостатками известного технического решения являются: наличие только одной градуировочной характеристики, а также отсутствие возможности использования одновременно нескольких оптических преобразователей. Кроме того, оптическая схема преобразователя не позволяет контролировать влажность вещества, имеющего неравномерность поверхности более 15 мм.
ПКИ G 01 N ВЛАГОМЕР
/.Г/
весной стружки ВДС-201 М (Проспект ВНИИДРЕВ , 1990 г.-прототип), включающий набор имитаторов влажности, блок измерения и оптический преобразователь.
Недостатками известного технического решения являются: наличие только одной градуировочной характеристики, а также отсутствие блока линеаризации и возможности использования одновременно нескольких оптических преобразователей; выполнение узла синхронизации в виде магнитов и магнитоводов снижает надёжность работы и достоверность показателей с течением времени.: размещение источников ИК-излучения в одном корпусе с оптическим преобразователем
снижает возможность ремонта устройства и значительно увеличивает
вероятность выхода из строя радиоэлементов оптического преобразователя.
Техническая задача полезной модели - повышение надёжности влагомера, увеличение достоверности получаемых результатов, обеспечение работы влагомера при нескольких градуировочных харатеристиках, а также с несколькими оптическими преобразователями при линеаризации результатов.
Техническая задача достигается тем, что во влагомере, включающем набор имитаторов влажности, блок измерения и оптический преобразователь, который содержит расположенные симметрично относительно его оптической оси источники ИК-излучения с отражателями, объектив, приводной модулирующий диск с си1 1метрично закреплёнными в нём светофильтрами соответственно аналитической и сравнительной длиной волны, узел синхронизации, световод. Фотопреобразователь, усилитель, коммутатор электрических сигналов, автоматический регулятор усиления и преобразователь напряжения в частоту, - узел синкронизации выполнен в виде смонтированного на плоскости модулирующего диска и соосно ему диска синхронизации с прерывателем приёма излучения на его периферийной части и двух симметрично расположенных относительно него оптопар между источниками и приёмниками излучения которых расположена периферийная часть диска синхронизации, при этом прерывате 1ь приёма излучения равноудалён от светофильтров, каждый из источников ИК-излучения с его отражателем смонтирован съёмным и размещён в отдельном корпусе с возможностью его поворота, а блок измерения выполнен в виде микроконтроллера, циФроаналогового преобразователя и цифрового индикатора и снабжён входом ждущего режима измерения, входам кнопок управления и цифровым и аналоговым выходами, причём микроконтроллер снабмдан запоминающим устройством для хранения градуировочных характеристик, программным модулем линеаризации, программным модулем расчёта и коммутатором входа- выхода. Полезная модель имеет следующие отличия от прототипа: -узел синхронизации выполнен в виде смонтированного на плоскости модулирующего диска и соосно ему диска синхронизации с прерНЕЭтелек приёма кз,чучения на его переФерийной части и двух симметрично расположенных относительно него оптопар, между источниками и приёмниками излучения которых расположена периферийная часть диска синхронизации, при этом прерыватель излучения равноудалён от светофильтров;
-кажды из источников ИК-излучения с отражателем смонтирован съёмным и размещён в отдельном корпусе с возможностью его поворота;
- 3 .
логового преобразователя и цифрового индикатора и снабжён входом ждущего режима измерения, входами кнопок управления и цифровым и аналоговым выходами;
- микроконтроллер снабжён запоминающим устройством для хранения градуировочных характеристик, программным модулем линеаризации, програхчмным моду,чем расчёта и коммутатором входавыхода.
Это позволит повысить надёжность влагомера, увеличить достоверность получаемых результатов, обеспечить работу влагомера при нескольких градуировочных харатеристиках, а также с несколькими оптически1 ш преобразователями при линеаризации результатов.
В просмотренном нами патентно-информационном Фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также рещений с указанными отличительными признаками.
Полезная модель применима и будет использована на промышленный предприятиях в 2001 г.
На фиг.1 изображен влагомер, общий вид;
На фиг.2 представлена схема влагомера для измерения влажности материалов;
На фиг.3 представлена схема блока измерения;
На фиг. 4 представлена схема, узла синхронизации, вид сверху.
Влагомер для измерения влажности материалов 1 включает набор 2 имитаторов 3 влажности, блок измерения 4 и оптический преобразователь 5, который содержит расположенные симметрично относительно его оптической оси 6 источники 7 и 8 ИК-излучения с параболическими отражателями 9 и 10, объектив 11, приводной от электродвигателя 12 модулирующий диск 13 с симметрично закреплёнными в нём светофильтрами 14 и 15 соответственно аналитической и
- 4
сравнительной длиной волны, узел синхронизации 16, световод 17, Фотопреобразова.тель 18, усилитель 19, коммутатор 20 электрических сигналов, автоматический регулятор усиления 21 и преобразователи 22 и 23 напряжения в частоту. Ызел синхронизации 16 выполнен в виде смонтированного на плоскости 24 модулирующего диска 13 и соосно ему диска синхронизации 25 с прерывателем приёма излучения 26 на его периферийной части 27 и двух симметрично располо: нных относительно него оптопар 28 и 23 с соответственно источниками 30 и 31 и приёмниками 32 и 33 излучения, при этом прерыватель приёма излучения 26 равно удалён от светофильтров 14 и 15, каждый из источников 7 и 8 ИК-излучения с отражателем соответственно 9 и 10 смонтирован съёмным и размещён в отдельном корпусе соответственно 34 и 35 с возможностью его поворота, а блок измерения 4 выполнен в виде микроконтроллера 36, цифроаналогового преобразователя 37 с выходом 38 С 0-5 мА , цифрового индикатора 39 и снабжён входом 40 ждущего режима, измерения, четырьмя входами кнопок управления 41, 42, 43 и 44 и цифровым выходом 45 (например, RS 232), причём 14икроконтроллер 36 снабжён запоминающим устройством 46 для хранения градуировочных характеристик, программным модулем линеаризации 47, программны1 1 модулем расчёта 48 и коммутатором 49 входа-выхода.
Работа влагомера основана на оптическом методе измерения величины, характеризующей влажность (влагосодержание). Отражательную способность контролируемого материала 1 на аналитической длине волны 1950 нм (где вода абсорбирует сильно сравнивают с отражательной способностью на сравнительной длине волны 1750 нм (где вода абсорбирует слабо). По соотнощению интенсивностей отра- 5
//r
жения определяют значение влажности Свлагосодержания).
Работа влагомера проискодит следующим образом.
После включения электропитания влагомера (выключатель электропитания расположен на задней стенке корпуса блока измерения 43 световой пучок, Формируемый с помощью двух источников 7 и 8 ИК-излучения в виде ламп-Фар и параболических отражателей 9 и 10, направляется на объект измерения - контролируемый материал i. Часть отраженной от контролируемого материала i энергии через объектив 11 влагомера поочередно попадает на светофильтры 14 и 15 ближней инфракрасной области, враща.ющиеся на модулирующем диске 13, приводимым во вращательное движение электродвигателем 12. Светофильтры 14 и 15 с длинами волн соответственно 1950 и 1750 нм поочередно в виде импульсов пропускают излучение на световод 17, выполненный в виде конического оптического конденсатора, который направляет их на приемник изу1учения - Фотопреобразователь 18, например. Фоторезистор, преобразующий инфракрасные импульсы в электрические сигналы. Таким образом, на выходе фотопреобразователя 18 получаются электрические в виде импульсов чередующиеся сигналы ии Сизмерительный и Uo (опорный), которые пропорциональны отражательным способностям излучения объекта измерения на двух длинах волн аналитической 1950 и сравнительной 1750 нм. При этом высота измерительных импульсов меньше высоты опорных импульсов на величину тем больщую, чем больще влажность контролируемого материала 1, т.к. волны 1950 нм поглощаются материалом 1 пропорционально количеству содержащейся в нем воды, т.е. влажности.
усилителя 19 с масштабным коэффициентом усиления. Для изиерения этих сигналов в оптическом (первичном) преобразователе 5 с помощью оптопар 28 и 29 узла синхронизации 16 вырабатываются синкронные и синфазные с измеряемыми сигналами ии и Но управляющие импульсы Uynpl и Uynp2. Усиленные сигналы Ни и Но с выхода усилителя 19 поступают на вход коммутатора 20 электрических сигналов, а именно, напряжений. Одновременно на коммутатор 20 напряжений поступают управляющие импульсы Uynpl и Uynp2 от узла синхронизации 16, которые синхронны и синФазны соответственно с входными сигналами ии и Uo. Это происходит благодаря тому, что прерыватель 26 приёма излучения оптопар равноудален от светофильтров 14 и 15 в результате чего, отраженные от материала 1 лучи проходят через один из светофильтров 14 или 15 одновременно с прохождением прерывателя 26 приёма излучения через оптопару 28 или 29. При этом сигнал прерывания излучения от источника 30 или 31 к соответствующему приемнику 32 или 33 поступает к коммутатору 20 электрических сигналов в виде прямоугольного импульса. В коммутаторе 20 электрических сигналов происходит разделение электрических сигналов Ни и Uo с помощью управляющих сигналов напряжений Uynpl Uynp2 и, благодаря наличию в коммутаторе 20 схемы выборки-хранения, происходит преобразование поступивщих импульсных сигналов в постоянное напряяжние. В результате, на выходах коммутатора 20 электрических сигналов появляются сигналы постоянного напряжения ии и Uo, которые поступают на соответствующие преобразователи 22 и 23 напряжения в частоту, с выходов которых поступают в блок измерения 4 сигналы соответственно измерительной Ги и опорной fo частот.
В блоке изиерения 4 по заданной программе и выбранной из 10 градуировочной кривой происходит расчет значения влажности исследуемого материала 1. Результат расчетов и вычислений передается на цифровой индикатор 39, а также на цифровой выход 45, представляющий собой последовательный порт RS-232, и цифро-аналоговый преобразователь 37, который преобразует его в стандартный выходной сигнал О - 5 мА, поступающий на выход 38,
Предварительно до первого запуска в работу устройство для измерения влажности должно быть откалибровано. Для этого в перепрограммируемую память - запоминающее устройство 46 для хранения различных градуировочных характеристик микроконтроллера 36 блока измерения 4 вводятся посредством кнопок управления 42, 43 и 44 пронумерованные градуировочные таблицы на различные материалы, влажность которых может быть подвергнута контролю данным конкретным устройством. Первичная градуировка влагомера производи ся непосредственно в технологическом потоке или в лабораторных условиях по 5-10 точкам. Всего можно хранить в запоминающем устройстве 46 до 10 различных градуировочных кривых.
Перед началом работы с определенным материалом 1 производится подготовка устройства к измерениям. Для чего в диалоговом режиме с использованием кнопок управления 41, 42, 43 и 44 и цифрового индикатора 39 выбирается в запоминающем устройстве 46 соотвествующий этому материалу 1 номер градуировочной таблицы, выбирается измеряемый параметр (влажность или влагосодержание |, а  выбирается режим работы устройства. Устройство может работать в одном из двух предусмотренных режимов: однократный с внеишм запуском или автоматический без внешнего запуска.
При однократном режиме измерения устройство запускается вручную посредством наяет.тия кнопки 41 RES, расположенной на лицевой панели корпуса блока измерения 4, или по внешнему управляющему сигналу, поступающему через вход 40 ждущего режима управления RS, расположенный на задней стенке корпуса блока измерения 4. В этом режиме устройство после запуска производит один цикл измерения влажности и выставляет на цифровом индикаторе 39 и своих выходах цифровом 45 м аналоговом 38 информацию о влажности по результату измерения, которая сохраняется до следующего запуска устройства.
При автоматическом режиме измерения устройство после включения электропитания начинает работать по циклической программе, производя измерения цикл за циклом. Каждый цикл измерений может быть простым (однократное измерение) или сложным (многократное измерение с последующим усреднением результата за цикл). В этом случае на цифровой индикатор 39 и выходы 45 и 38 выводится только усредненный результат измерения за цикл. Максимальное количество измерений, производимых в сложном цикле, может быть установлено до 70. При выборе автоматического режима вводится посредством кнопок управления 42, 43 и 44 количество усредняемых измерений в одном цикле.
Дальнейшая проверка и поверка в процессе работы влагомера производится по набору 2 имитаторов 3 влажности, а именно: молочному стеклу I1C-20 и желто-зеленым стеклам ЖЗС-18 по 4 точкам.
Полезная модель позволяет повысить надёжность влагомера, увеличить достоверность получаемых результатов, обеспечить работу влагомера при нескольких градуировочных харатеристиках, а также С несколькими оптическими зультатов. Зав.сектором патентных исследований:
v
Z /Llf-f/ Авторы: преобразователями при линеаризации ретрелкова С. И. рюха С. Г. Петров B.C. Дронов А.А. листратов Г. Д. Ряховская С.Г.
1.Проспект фирмы GreCon, июль 1986 г.
2.Паспорт 00.00.000 ПС на измеритель параметров бумаги, г. Киев, 1995 г.
3.Проспект ВНИИДРЕВ , 1990 г.-прототип Зав. сектором патентннк исследований:
,5 /Г/ Авторы: V -xСтрелкова С, И. авериха С. Г. Петров B.C. Дронов А.А. Елистратов Г. Д. Ряховская С.Г.