Измеритель влажности

 

Использование: измерение влажности сыпучих и волокнистых материалов „ Сущность изобретения: устройся во содержит делитель напряжения, образованный образцовым сопротивлением и первичным преобразователем, источник переменного напряжения, управляемый . масштабный преобразователь, компаратор , интегратор, амплитудные детекторы , регистратор„ 3 ила

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% 011 (я)5Г О! N 2 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (g4) ИЗ(1ЕРИТЕЛЬ ВЛАЩНОСТИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

° Щ И ГКНТ QQQP (21) 4799423/25

I (22) 06.03,90 (46) 23,05,92,, Бюл, t" 19 (71) Пензенский научно-исследовательский институт математических машин (72) Г.В. Фролов (53) 543„247(088,.8) (56) И.А. Берлинер, Измерение влажности, tl -Л,: Энергия, 1973. с, 88-101.„

Авторское свидетельство СССР

Ь 1182367, кл. G 01 N 27/02, 1984.

Изобретение касается измерения электрических величин и может быть использовано для измерения относительной влажности различных веществ кондуктометрическим методом, Известно множество кондуктометри ческих влагомеров непосредственной оценки, основанных на включении первичного. преобразователя в одно иэ плеч мостовой цепи или цепи типаделителя напряжения.

Их основным недостатком является . узкий рабочий диапазон из".за шунтиру-. ющего действия со стороны входных цепей регистрирующего прибора в зоне малых значений влажности, Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство, содержащее источник переменного напряжения, подключенный к последовательно соединенным первичному преобразователю и а образцовому резистору, точка соединения которых подключена к измерительной (57) Использование: измерение влажности сыпучих и волокнистых материалов. Сущность изобретения: устройст во содержит делитель напряжения, образованный образцовым сопротивлением и первичным преобразователем, источник переменного напряжения, управляемый масштабный преобразователь, компаратор, интегратор, амплитудные детекторы, регистратор„ 3 ил, схеме, включающей делитель напряжения, фазовращатель, два формирователя импульсов, блок сравнения фаз, фильтр а нижних частот, усилитель, блок определения максимума коэффициента передачи, дискретизатор гармонического сигнала., реверсивный счетчик и цифровой индикатор, Это устройство также имеет узкий рабочий диапазон из-за большой неопределенности результатов в зоне малых значений влажности, .так как его измерительная схема подключена непосредственно к выходам первичного преобразователя и образцового элемента, шунтируя их сопротивления.

Цель изобретения — расширение ра" ." бочего диапазона известного прибора путем устранения подключения регистрирующего прибора к выходу измерительной цепи, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее стабили-

1735753 зированный источник напряжения, первичный преобразователь, один из зажимов которого соединен с общей шиной, а другой - с выходом образцового реэистора, и регистратор, введены регулируемьй масштабный преобразователь, компаратор напряжений и интегратор, причем информационный вход регулируемого масштабного преобразователя вместе с одним из входов регистратора и инвертирующим входом компаратора напряжений подключены к выходу источника, управляющий вход регулируемого масштабного преобразователя соединен через интегратор с выходом компаратора напряжений, прямой вход которого подключен к второму зажиму первичного преобразователя, выход регулируемого масштабного преобразователя соединен с входом образцового резистора и вторым входом регистратора, Кроме того, в известный прибор введены также два амплитудных детектора, входы кото-. рых подключены к выходам источника и второму зажиму первичного преобразователя соответственно, а выходы детекторов соединены с входами компаратора напряжений, при этом регулируемый масштабный преобразователь выполнен в виде усилителя с регулируемым коэффи- циентом усиления, На фиг. 1 изображена структурная схема измерителя (фиг, 1); на фиг, 2 временная диаграмма работы его основных узлов; на фиг, 3 - принципиальная схема одного из вариантов реализации регулируемого масштабного преобразователя.

Измеритель влажности содержит источник 1 постоянного (или геременного) напряжения, амплитудный детектор

2 (предназначен для выпрямления переменного напряжения по уровню амплитудного значения или для передачи постоянного напряжения), компаратор 3 {узел сравнения) напряжений, интегратор 4, регулируемый масштабный преобразователь 5 (предназначен для усиления входного сигнала) и регистратор 6 (милливольтметр), Измерительная цепь

7 соотавлена сопротивлением.8 образцового постоянного резистора {R8) и сопротивлением 9 первичного преобразователя (R>), Амплитудный детектор

° °

0 выполняет. функцию, аналогичную деектору 2. Обозначения, принятые на фиг. 2 . V " относительная влажность контролируемого материала; U,U>,U<, Ug - напряжения с выходов одноименных узлов; t<, t — моменты начала цикла измерения; е, t ... — моменты его окончания; t> - длительность цикла измерения; t - длительность периода восстановления или возврата к исходному состоянию. К, К, К вЂ” коэффициенты передачи одйоименных узлов, Преобразователь 5 (фиг, 3) выполнен на резисторах 11, 12 13 с сопротивлениями R<<,R„„è К,+ — соот ветственно, и ойерационном усилителе

14. Сток-исток полевого транзистора

15 с сопротивлением R < служит пере« менным сопротивлением и образует с резистором 11 регулируемый делитель напряжения.

Коэффициент передачи последнего зависит от напряжения Uq на затворе, так как R<>= Q(U ), то К

R(g

R ++R

- = — — — --.- = мин при U 0 и К

Ф (У(й

= макс при U = U .

Работает измеритель следующим образом.

В момент пуска (соответствует моменту включения источника 1 на фиг . 1 и t = 0 на фиг. 2) интегратор 4 разряжен, т.е. U = 0> а коэффициент передачи регулируемого масштабного преобразователя 5 равен 1, т,е, K> -- 1 (осуществляется подбором резисторов

11 и 13 на фиг, 3 в соответствии с

35 R (5 мин R a условием К: - — — — — — -- = 1, 4 . Юджин

t"

Вследствие этого после включения прибора на измерительную цепь 7 вначале

„р поступает напряжение U = U < (соот,ветствует отрезку 0-t на фиг, 2), На компаратор 3 для сравнения подаются два напряжения; U К U и

11„= К КтК„11„где К и К,в- коэф4 фициенты передачи детекторов 2 и 10, К = R /(R +R>) — коэффициент переда-. чи измерительной цепи 7, Поскольку

U<= const, К -, - 1, где К - коэффици" ент передачи масштабного преобразоващ теля ° К вЂ” К. Й 1 а Кус 1 то U(y + Ug и компаратор 3 напояжений в момент вырабатывает импульсный сигнал 1Г О (строка 1 на фиг, 2), Его воздействие на интегратор 4 выразится в появлении на входе и подаче на управляющий вход регулируемого масштабного преобразователя 5 линейно возрастающего напряжения Uy (строка

2 на r. 2), Последнее вызовет с мо1735753 мента t< увеличение коэффициента К передачи регулируемого масштабного преобразователя, обусловленное ростом сопротивления R, ïåðåõîäà сток-исток полевого транзистора 15 на фиг. 3 и увеличением напряжения на входе уси лителя 14.

В результате на измерительную цепь

7 с момента t будет подаваться все возрастающее переменное напряжение

0 = К 1 гае К >1 (строка 3 на фи г. 3 J, Оледст вием этого я вляется. увеличение напряжения U и пропорци-. онального ему напряжения U 10 При достижении соотношения U = U 0 процесс увеличения напряжения питания измери» . тельной цепи 7, т, е. U<, прекратится (отражен моментом t< на фиг. 2), таккак компаратор 3 выдает сигнал проти- 20 воположного уровня. Благодаря начавшемуся в тот же момент разряду интег. Ратора 4 через некоторое время . (отре.зок t<- t> на фиг.2) процесс регулирования напряжения на входе цепи 7 возобновится вновь, но в момент t также прекратится, В результате такого взаимодействия узлов 3,4 и 5, образующих астатическую следящую систему авторегулирования, на входе. преобразователя 5 достаточно быстро установится почти постоянное напряжение

1 у

Его значение (или амплитуда ) может быть найдена подстановкой значения

К, определяемого иэ условия:

- о — KKKiU4= о. !

Иетрудно убедиться, что при К =

1 КЛ+ Ro

= К 1 имеем U = - — — — U . Поэтому регистратор, подключенный, как показано на фиг ° 1 „ будет находиться под напряжением, Равным разности напФ ряжений (U > и U <, à его стрелка отклонится на угол, равный 0(. е ,„Ro

= К V", где К вЂ” коэффициент пере6 Гк . дачи регистратора 6.

Учитывая тот факт, что оно получено вне измерительной цепи, а именно в точках с высшими энергетическими воэможностями, можно сделать вывод об уменьшении шунтирующего действия со стороны входных цепей регистратора на результат оценки, Получение сигнала о влажности контролируемого материала вне измерительной цепи 7 делает более стабильным режим ее работы, уменьшает уровень помех при работе в области малых значений W, З результате достигается существенное (в 3-4 раза) уменьшение нижнего предела . измерений и расширение рабочего диапазона, Формула изобретения

Измеритель влажности, содержащий источник переменного напряжения, пер» винный преобразователь, образцовый резистор, регистратор, причем образцовый резистор и первичный преобразователь соединены последовательно, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений в область малых значений влажности, 1он дополнительно содержит регулируе,мый масштабный преобразователь, компаратор напряжений, интегратор, два амплитудных, детектора, причем инфор-. мационный вход регулируемого масштаб ного преобразователя, один иэ входов регистратора и вход первого амплитудного детектора соединены с источником переменного напряжения, выход первого амплитудного детектора соединен с первым входом компаратора напряжения, управляющий вход регулируемого масштабного преобразователя соединен через интегратор с выходом компаратора напряжений, второй. вход которого nîä" ключен через второй амплитудный детектор к первичному преобразователю, выход масштабного преобразователя ñîåдинен с образцовым резистором и вторым входом регистратора, 1735753

РМ E

Составитель В. Немцев

Техред М,Дидык Корректор Jl. Пилипенко

Редактор А. Бер

Заказ 1812 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101