Датчик-влагомер
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в промышленности, медицине, в сельском хозяйстве для определения влажности зерна в потоке при его сушке. Достигаемый изобретением технический результат заключается в повышении прочностных характеристик датчика-влагомера и возможности его использования в потоке зерна при его сушке, а также в повышении точности измерения влажности в потоке зерна. Датчик-влагомер для зерносушилки содержит две параллельные металлические пластины 1, образующие конденсатор, и измерительный блок, преобразующий значения емкости конденсатора в аналоговый сигнал по данной зерновой культуре, металлические пластины 1, снабженные диэлектрическими стойками 2, крепящими его к корпусу зерносушилки в потоке зерна, подвергаемого сушке, с помощью крышки 3 к корпусу 4, который в свою очередь прикреплен к фланцу 6 с прокладкой, причем значения влажности зерна определяют по значению аналогового сигнала датчика влагомера по формуле: Vi=К·(Wi-Wmin), где: Vi - текущее значение аналогового сигнала, В; К - коэффициент перевода влажности в аналоговый сигнал, В/%; Wi - текущее значение влажности измеряемой культуры, %; Wmin - минимальное значение влажности измеряемой культуры, %. Датчик-влагомер характеризуется соотношением ширины "В" потока зерна, подвергаемого сушке, к ширине "b" охвата потока металлическими пластинами 1, равным, например, В/b=10/1. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в промышленности, медицине, в сельском хозяйстве для определения влажности зерна в потоке при его сушке.
Из патентной литературы известен датчик влажности, содержащий пластину из пористого стекла с нанесенными на два противоположных края металлических контактов (см. прототип - выложенная заявка №93039720, 1995).
Недостатком известного датчика является низкая прочность и возможность разрушения при применении, например, в потоке зерна при сушке.
Достигаемый изобретением технический результат заключается в повышении прочностных характеристик датчика-влагомера и возможность его использования в потоке зерна при его сушке, а также в повышении точности измерения влажности в потоке зерна.
Сущность изобретения.
Датчик-влагомер для зерносушилки, содержащий две параллельные металлические пластины 1, образующие конденсатор и измерительный блок, преобразующий значения емкости конденсатора в аналоговый сигнал по данной зерновой культуре, металлические пластины 1, снабженные диэлектрическими стойками 2, крепящими его к корпусу зерносушилки в потоке зерна, подвергаемого сушке, с помощью крышки 3 к корпусу 4, который в свою очередь прикреплен к фланцу 6 с прокладкой, причем значения влажности зерна определяют по значению аналогового сигнала датчика-влагомера по формуле:
Vi=K·(Wi-Wmin), где:
Vi - текущее значение аналогового сигнала, В;
К - коэффициент перевода влажности в аналоговый сигнал, В/%;
Wi - текущее значение влажности измеряемой культуры, %;
Wmin - минимальное значение влажности измеряемой культуры, %.
Датчик-влагомер характеризуется соотношением ширины "В" потока зерна, подвергаемого сушке, к ширине "b" охвата потока металлическими пластинами 1, равным, например, В/b=10/1.
Изобретение поясняется чертежами, где на:
Фиг. 1 - установка датчика-влагомера в потоке, вид сверху;
Фиг. 2 - то же, вид сверху;
Фиг. 3 - то же, вид А на Фиг. 1;
Фиг. 4 - крепление датчика-влагомера;
Фиг. 5 - кабель;
Фиг. 6 - узел С (увеличено) на Фиг. 1.
Датчик-влагомер для зерносушилки содержит две металлические параллельные пластины 1, образующие конденсатор и измерительный блок, преобразующий значение емкости конденсатора в аналоговый сигнал информации по данной зерновой культуре. Металлические пластины 1, снабженные диэлектрическими стойками 2, крепящими его к корпусу зерносушилки в потоке зерна (не показано), подвергаемого сушке, крепятся с помощью крышки 3 к корпусу 4 датчика-влагомера, который в свою очередь прикреплен к фланцу 5 с прокладкой 6 и ответному фланцу 7, 8 - кабельный разъем.
На Фиг. 3: 9 - внешний кожух; 10 - отсекатель; 11 - платформа карусели. На Фиг. 4: 12 - крепление (болты). На Фиг. 5: 13 - кабель.
Датчик-влагомер зерна предназначен для измерения массовой доли влаги (влажности) зерновых культур: пшеницы, ячменя, ржи, овса, гречихи, подсолнечника, рапса, сои, льна (долгуна) и льна (масличного).
Датчик-влагомер может применяться для измерения влажности в процессе сушки в сушилках карусельного, шахтного типа и других при уборке и переработке зерновых культур на предприятиях промышленного комплекса и пищевой промышленности.
Датчик-влагомер также может быть использован для измерения влажности других зерновых культур и зернопродуктов, а также твердых сыпучих веществ при дополнительной градуировке. При этом перечень измеряемых культур или сыпучих веществ может быть увеличен до 13 или заменен другими по требованию заказчика.
| Технические характеристики датчика-влагомера. | |
| Разрешающая способность | 0,1% |
| Диапазоны измерений влажности зерновых культур - | (см. Таблицу) |
| Пределы основной абсолютной погрешности | ±1,5% |
| Пределы дополнительной абсолютной погрешности измерений | |
| от изменения температуры на 10°С от основной (20±2)°С | ±0,5% |
| Аналоговый вход на сопротивлении нагрузки не менее 1,0 кОм, | |
| пропорциональный диапазону измерений влажности культуры | 0-1,0 В |
| (см. Таблицу) | |
| Диапазон измерений температуры зерна | от 5 до 80°С |
| Пределы основной абсолютной погрешности измерений температуры | ±1,0°С |
| Рабочая температура: | |
| датчика | от 5 до 80°С |
| блока индикаторного | от 5 до 50°С |
| Ручная коррекция показателей влажности с шагом 0,2% | ±0,8% |
| Питание от сети переменного тока напряжением (220±22) В, частотой (50±1) Гц, потребляемая мощность | 5 В·А. |
| Время установления рабочего режима | 15 мин |
| Режим работы | непрерывный |
| Габаритные размеры: | |
| датчика | 420×65×80 мм |
| блока индикаторного | 185×124×64 мм |
| Масса: | |
| датчика | 480 г |
| блока индикаторного | 455 г |
| Длина соединительного кабеля | не менее 10 м |
| Средняя наработка на отказ | не менее 25000 ч |
| Полный средний срок службы | не менее 12 лет |
Датчик-влагомер реализует диэлькометрический (емкостной) метод измерения влажности и представляет собой микропроцессорный прибор (на чертежах не показан), обеспечивающий вывод на дисплей значений влажности, температуры и названий контролируемых зерновых или масличных культур, введение автоматической термокомпенсации и ручной коррекции результатов измерений влажности для компенсации влияния внешних воздействующих факторов, выбор контролируемых культур, выход аналогового сигнала, пропорционального по значению измеряемой влажности, для построения систем автоматического регулирования процесса сушки.
Конструктивно датчик-влагомер выполнен из двух частей - датчика и блока индикаторного, соединенных кабелем.
Датчик-влагомер представляет собой две параллельные металлические полосы, образующие конденсатор и измерительный блок. Изменение электрической емкости конденсатора функционально связано с изменениями величины влажности контролируемой культуры. Измерительный блок преобразует значения емкости конденсатора в аналоговый сигнал измерительной информации, который по соединительному кабелю передается в индикаторный блок.
Индикаторный блок содержит микропроцессор и элементы измерительного преобразователя (на чертежах не показаны). На передней панели находится дисплей, кнопка выбора контролируемых культур "Выбор" и две кнопки "Коррекция" "+" и "-" для ввода коррекции показаний влажности. На правой стенке блока находится тумблер электропитания. На нижней стенке - разъемы соединительного кабеля, ввод шнура питания и держатель предохранителя.
Места, в которых устанавливаются датчик и индикаторный блок, должны быть защищены от атмосферных осадков.
При повышенной запыленности рекомендуется индикаторный блок помещать в шкаф с прозрачным окном (дверцей).
Датчик-влагомер обеспечивает измерение с нормированной погрешностью при контроле зерна с содержанием сорных примесей в ограниченных пределах согласно нормам допуска на заготовку и поставку, полной загрузке зерном полости датчика, и при установившихся значениях температуры зерна.
При использовании датчика-влагомера в технологических процессах с гидротехнической обработкой зерна метрологические характеристики обеспечиваются после отлежки зерна продолжительностью не менее 6 ч.
Подготовка влагомера к использованию.
Закрепить датчик-влагомер в сушилке в соответствии с Фиг.1, при этом необходимо обеспечить плотное соприкосновение потока зерна с поверхностью чувствительных элементов датчика и отсутствие застойных зон зерна в плоскости датчика.
Для уменьшения погрешности измерений рекомендуется датчик установить в местах, где наилучшим образом обеспечивается постоянство потока зерна и его плотность.
Установить индикаторный блок на пульте управления сушилки так, чтобы он был легко доступен оператору при эксплуатации.
Для контрастности свечения дисплея влагомера рекомендуется обеспечить отсутствие прямого попадания в него освещения.
Соединить кабелем датчик с индикаторным блоком. Исключить возможность повреждения кабеля механически, грызунами и атмосферными осадками.
Проверить наличие сетевого предохранителя и подключить шнур питания к розетке сети.
Соединить сигнальным кабелем аналоговый выход индикаторного блока с внешним устройством (например, автоматического регулирования режима сушки зерна), входное сопротивление которого не менее 1,0 кОм.
Включить тумблер питания (не показан). Через 15 минут датчик-влагомер готов к работе.
Последовательно нажимая кнопку "Выбор" установить необходимую культуру (зерно), название которой будет отображаться на дисплее (не показан). Датчик-влагомер при этом выходит в режим измерения влажности установленной культуры и ее температуры в районе датчика. Если измеренное значение влажности окажется больше верхнего предела диапазона измерений, на дисплее будут индицироваться символы 
или значение верхнего предела измерений, а при влажности меньше нижнего предела диапазона измерений - 
Для компенсации внешних воздействующих факторов на точность показаний датчика-влагомера, обусловленных скоростью потока зерна через полость датчика, его сортностью, сорностью, зараженностью и др., ввести корректировку нажатием кнопок "Коррекция" "+" или "-". Значение введенной коррекции будет отражаться на дисплее, а величина показаний влажности изменится на величину введенной коррекции.
Величину и знак вводимой коррекции определяют по разности показаний между контрольными измерениями влажности проб зерна, отобранных на выходе из сушилки другим влагомером, например датчиком-влагомером "Фауна", и значением влажности на дисплее датчика-влагомера сушилки.
Процедуру ввода коррекции рекомендуется проводить при достижении кондиционной влажности зерна на выходе из сушилки и только в установившемся режиме работы сушилки, когда температура зерна стабилизировалась и не изменяется в течение 10 мин.
Установленное название культуры и значение введенной коррекции автоматически заносится в "память" влагомера, и при последующих включениях сушилки на той же культуре в тех же условиях (режиме работы сушилки) операции выбора культуры и коррекции на влагомере осуществлять не требуется.
| Таблица диапазона измерений влажности зерновых культур | ||||
| Культура | Диапазон измерений влажности | |||
| min | max | |||
| % | В | % | В | |
| Пшеница | 8 | 0 | 20 | 1,00 |
| Ячмень | 10 | 0 | 22 | 1,00 |
| Рожь | 9 | 0 | 21 | 1,00 |
| Овес | 12 | 0 | 24 | 1,00 |
| Гречиха | 8 | 0 | 20 | 1,00 |
| Подсолнечник | 7 | 0 | 18 | 1,91 |
| Рапс | 8 | 0 | 20 | 1,00 |
| Соя | 9 | 0 | 21 | 1,00 |
| Лен (долгунец) | 7 | 0 | 17,5 | 0,87 |
| Лен (масличный) | 6 | 0 | 16 | 0,83 |
По заказу потребителя перечень зерновых культур или сыпучих веществ может быть увеличен до 13 или заменен другими видами, а диапазоны измерений смещены в сторону минимального или максимального предела.
Текущее значение аналогового сигнала по каждой культуре рассчитывается по формуле:
Vi=K×(Wi-Wmin), где:
Vi - текущее значение аналогового сигнала, В;
К - коэффициент перевода влажности в аналоговый сигнал, равный 0,08333 В/%;
Wi - текущее значение влажности измеряемой культуры, %;
Wmin - минимальное значение влажности измеряемой культуры, взятое из приведенной выше таблицы.
Символ превышения верхнего предела измерений 
индицируется только на тех культурах, у которых верхний предел измерений равен или превышает 20%.
1. Датчик-влагомер для зерносушилки, содержащий две параллельные металлические пластины 1, образующие конденсатор и измерительный блок, преобразующий значения емкости конденсатора в аналоговый сигнал по данной зерновой культуре, металлические пластины 1, снабженные диэлектрическими стойками 2, крепящими его к корпусу зерносушилки в потоке зерна, подвергаемого сушке, с помощью крышки 3 к корпусу 4, который в свою очередь прикреплен к фланцу 5 с прокладкой 6, причем значения влажности зерна определяют по значению аналогового сигнала датчика-влагомера по формуле Vi=К·(Wi-Wmin), где Vi - текущее значение аналогового сигнала, В; К - коэффициент перевода влажности в аналоговый сигнал, В/%; Wi - текущее значение влажности измеряемой культуры, %; Wmin - минимальное значение влажности измеряемой культуры, %.
2. Датчик-влагомер по п.1, характеризующийся соотношением ширины В потока зерна, подвергаемого сушке, к ширине b охвата потока металлическими пластинами 1, равным В/b=10/1.
