Устройство для измерения качества жидкости, в частности пищевого масла, устройство для приготовления пищи
Изобретение относится к пищевой промышленности. Устройство содержит датчик, содержащий, по меньшей мере, одну пару электродов, отстоящих друг от друга. Датчик погружен в жидкость, в которой проводят измерения. Электроды и жидкость образуют емкостной элемент, емкость которого изменяется в зависимости от диэлектрической проницаемости жидкости. При этом электроды простираются, по существу, в одной и той же плоскости, а жидкость окружает обе поверхности электродов с любой стороны от плоскости. Электрод прикреплен к подложке так, что жидкость может протекать, проходя через плоскость. Датчик выдает выходной сигнал, по которому определяется качество жидкости. Устройство для измерения может быть включено в устройство для приготовления пищи. Изобретение позволяет уменьшить влияние насекомых-паразитов на емкостное сопротивление подложки при высоких температурах. 2 н. и 41 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к емкостному устройству для измерения качества и/или ухудшения качества жидкости, в частности масла. Изобретение касается, в частности, устройства этого типа для измерения качества и/или ухудшения качества пищевого масла, такого как масло для жарения, непосредственно в устройстве для приготовления пищи.
Хорошо известно, что качество пищевых масел снижается во время приготовления пищи, в частности, когда они повторно доводятся до высоких температур. Как правило, чтобы поджарить пищу, эти масла доводят до температуры порядка 180°С. При таких температурах происходит множество химических реакций, таких как реакции полимеризации, термического окисления и т.д., которые изменяют качество масла. Количество некоторых продуктов таких реакций не должно превышать некоторое пороговое значение, обуславливаемое законодательством, поскольку вне этих пороговых значений масло считается непригодным для потребления. Таким образом, важно иметь возможность обнаружения порогового значения косвенным путем, чтобы заменить масло, как только потребуется сделать это. На протяжении длительного времени определение порогового значения оставляли на долю поваров, которые после проверки с помощью органов зрения или обоняния определяли, осталось ли масло еще пригодным для потребления. Конечно, такой способ является чисто субъективным и поэтому ненадежным.
Различные устройства, предложенные в известном уровне техники, до настоящего времени воплощают попытки решить эту проблему, чтобы можно было объективно измерять качество и/или ухудшение качества пищевых масел. Поскольку ухудшение качества пищевых масел происходит, в частности, из-за их термического окисления, а эта реакция приводит к образованию полярных соединений, предложены устройства, в которых степень ухудшения качества масла коррелировалась с диэлектрической проницаемостью масла путем измерения емкости конденсатора, в котором контролируемое масло является диэлектриком.
Такое устройство описано, например, в патенте США №5818731. В этом документе раскрывается сущность устройства, предназначенного для измерения качества пищевых масел и устанавливаемого в устройстве для приготовления пищи, таком как аппарат для обжаривания во фритюре (фритюрница). Предлагаемое устройство осуществляет одновременный оперативный контроль изменений емкости и светопропускания масла в пределах диапазона температур варки или жарения. Емкостной измерительный блок содержит два комплекта параллельных пластин, чередующихся друг с другом и ограничивающих измерительный конденсатор. Когда эти комплекты пластин погружают в масло, последнее становится диэлектриком измерительного конденсатора для упомянутого блока, а изменение емкости измеряют посредством схемы мостика сопротивления генератора постоянного тока. Однако это устройство имеет несколько недостатков. Первый недостаток заключается в том, что промежутки между пластинами малы и что, когда пластины погружают в масло, последнее не имеет возможности легкого протекания между пластинами из-за капиллярных явлений. Поэтому не гарантируется постоянная смена масла, присутствующего между пластинами, что может привести к ошибочным результатам измерений ухудшения качества масла. Более того, твердые частицы, присутствующие в масле, также могут улавливаться между пластинами, что оказывает негативное влияние на измерительный сигнал. Следует также отметить, что при малом промежутке между пластинами конфигурация конденсатора, предусматривающая параллельные пластины, не обеспечивает легкий доступ в эти промежутки, что усложняет проведение операций технического обслуживания устройства. Еще один недостаток заключается в том, что конденсатор с пластинами громоздок и занимает значительную часть пространства устройства для приготовления пищи. Более того, единственный измерительный датчик, образуемый конденсатором, подвергается изменениям температуры, что может привести к ошибочным измерениям емкости, так что устройство нуждается в средстве компенсации таких ошибок. Решение, предложенное в этом документе, заключается в использовании датчика температуры, который выдает показание в подходящую обрабатывающую схему, чтобы учесть изменения измеряемой температуры с помощью средств программного обеспечения, в которые вводят данные, связанные с контролируемым маслом. Следовательно, если качество масла изменяется или если используется новое масло, приходится модернизировать средства программного обеспечения, что делает устройство негибким в эксплуатации.
Главная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы преодолеть недостатки вышеупомянутых известных технических решений путем разработки усовершенствованного устройства, предназначенного для измерения качества и/или ухудшения качества жидкости посредством емкостного измерения и имеющего простую, компактную и недорогую конструкцию.
Задача настоящего изобретения также состоит в том, чтобы разработать устройство этого типа, в котором емкостной измерительный датчик имеет конструкцию, облегчающую протекание жидкости, в которой надлежит провести измерения, в непосредственной близости к его электродам при одновременном поддержании высокого уровня чувствительности измерения изменений емкости.
Задача настоящего изобретения также состоит в том, чтобы разработать устройство этого типа, в котором уменьшается вероятность улавливания частиц, присутствующих в жидкости, между электродами измерительного конденсатора.
Еще одна задача настоящего изобретения также состоит в том, чтобы разработать устройство этого типа, в котором облегчается техническое обслуживание, в частности очистка измерительного датчика.
Еще одна задача настоящего изобретения также состоит в том, чтобы разработать устройство этого типа, в котором емкостное измерение больше не зависит от температуры и при этом поддерживается большая гибкость использования, т.е. устройство, средства программного обеспечения обрабатывающей схемы которого не требуют систематической модернизации, когда кто-либо захочет использовать устройство с жидкостью другой природы.
Изобретение относится к устройству для измерения качества и/или ухудшения качества жидкости, в частности масла, причем это устройство содержит датчик, включающий в себя, по меньшей мере, одну пару электродов, отстоящих друг от друга, погружаемых в жидкость, в которой надлежит провести измерения, при этом электроды и жидкость образуют емкостной измерительный элемент, емкость которого изменяется в зависимости от диэлектрической проницаемости жидкости. Датчик выполнен с возможностью выдачи электрического выходного сигнала, отображающего диэлектрическую проницаемость. Устройство дополнительно включает в себя обрабатывающие средства, принимающие выходной сигнал и выполненные с возможностью определения степени качества и/или ухудшения качества жидкости на основе выходного сигнала. Это устройство отличается тем, что электроды проходят, по существу, в одной и той же плоскости, и тем, что жидкость омывает обе поверхности электродов с любой стороны от плоскости.
Благодаря этим признакам жидкость, в которой надлежит провести измерения, может легко и быстро протекать по любой стороне электродов емкостного измерительного элемента. Таким образом, жидкость, присутствующую в непосредственной близости к электродам, можно постоянно обновлять, что повышает надежность и точность измерений, проводимых с помощью устройства, поскольку последние отображают эволюцию качества жидкости в целом. Эта конструкция также значительно уменьшает риск улавливания частиц в воздушном зазоре емкостного элемента. Еще одно преимущество устройства, соответствующего настоящему изобретению, заключается в том, что доступ в воздушный зазор прост, а это облегчает операции технического обслуживания датчика. Следует также отметить, что, поскольку жидкость омывает поверхности измерительных электродов с любой стороны от их срединной плоскости, становится возможным достижение высокого уровня чувствительности измерений.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения датчик дополнительно включает в себя эталонный емкостной элемент, содержащий, по меньшей мере, одну пару эталонных электродов, отстоящих друг от друга, погружаемых в эталонную жидкость, причем эталонные электроды и эталонная жидкость образуют эталонный емкостной элемент, емкость которого изменяется в зависимости от диэлектрической проницаемости эталонной жидкости, при этом эталонный емкостной элемент выполнен с возможностью выдачи опорного сигнала, отображающего диэлектрическую проницаемость эталонной жидкости, в обрабатывающие средства, а обрабатывающие средства выполнены с возможностью сравнения выходного сигнала с эталонным сигналом.
Таким образом, эталонный емкостной элемент может постоянно измерять диэлектрические свойства "новой" или - иными словами - эталонной жидкости, имеющей не ухудшенное качество, и подавать эталонное значение диэлектрической проницаемости для этой жидкости, которое можно сравнить со значением диэлектрической проницаемости, выдаваемым емкостным измерительным элементом. Использование двух датчиков также устраняет изменения диэлектрической проницаемости из-за изменений температуры. Когда измерительное устройство связано с устройством для приготовления пищи, содержащим бак, в котором находится масло для приготовления пищи, емкостной измерительный элемент можно погрузить в масло, на котором жарят пищу, и этот емкостной измерительный элемент погружен в другое - эталонное пищевое масло, имеющее те же признаки, что и масло для приготовления пищи, но содержащееся в замкнутом пространстве, изолированном от первого масла.
В предпочтительном варианте замкнутое пространство, содержащее эталонное пищевое масло, находится в термическом контакте с маслом для приготовления пищи. Конечно, эталонное масло можно периодически обновлять, например один раз в сутки, или - при необходимости - непрерывно, чтобы обеспечить точно определенное опорное значение диэлектрической проницаемости для масла, качество которого не ухудшилось. Это обновление можно проводить автоматически или вручную.
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут представлены в нижеследующем описании предпочтительных конкретных вариантов осуществления измерительных устройств, соответствующих настоящему изобретению, приводимом в качестве неограничительных примеров со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - схематический вид первого варианта осуществления измерительного устройства, соответствующего изобретению;
фиг.2 - схематическое поперечное сечение бака обычного устройства для приготовления пищи, к которому прикреплено измерительное устройство, показанное на фиг.1, при этом последнее частично показано в сечении вдоль линии II-II, соответствующей фиг.1, а обрабатывающие средства не показаны;
фиг.3 - график, отображающий - в зависимости от температуры - изменение емкости емкостного элемента измерительного устройства, соответствующего изобретению, когда этот емкостной элемент погружен в новое масло и отработанное масло;
фиг.4 - схематическое поперечное сечение в пространственном изображении бака обычного устройства для приготовления пищи, к которому прикреплено измерительное устройство, соответствующее второму варианту осуществления изобретения;
фиг.5 - разновидность второго варианта осуществления измерительного устройства, соответствующего изобретению;
фиг.6 - разновидность варианта осуществления измерительного устройства, изображенного на фиг.5; и
фиг.7 - возможный вариант осуществления несущей конструкции для емкостных элементов устройства согласно изобретению.
На фиг.1 показан первый вариант осуществления обозначенного как единое целое позицией 1 емкостного устройства для измерения качества и/или ухудшения качества жидкости, в частности масла.
Нижеследующее описание будет касаться применения устройства 1 для измерения качества и/или ухудшения качества пищевого масла или аналогичного вещества, используемого для жарения пищи, в устройствах для приготовления пищи, содержащих бак, в котором масло можно нагревать в типичном случае до температуры около 200°С.
Измерительное устройство 1 содержит датчик 2, включающий в себя пару электродов 4, 6, отстоящих друг от друга и погружаемых в жидкость F (фиг.2), например в масло для фритюрницы, качество которого и/или ухудшение качества которого хотят измерить, чтобы определить, пригодно ли оно еще для употребления. Электроды 4, 6 образуют с маслом F емкостной измерительный элемент EFM, емкость которого изменяется в зависимости от диэлектрической проницаемости масла. Когда качество масла ухудшается, количество полярных соединений увеличивается и вызывает увеличение диэлектрической проницаемости. Таким образом, путем измерения эволюции емкости емкостного измерительного элемента EFM можно определить степень качества и/или ухудшения качества масла. Поэтому датчик 2, а более конкретно его емкостной элемент EFM, выполнен с возможностью выдачи электрического выходного сигнала, отображающего диэлектрическую проницаемость масла в широком диапазоне температур, в частности между 20°С и 200°С.
Каждый электрод 4, 6 пары имеет форму гребня, имеющего совокупность зубцов 4а, 6а, по существу, параллельных друг другу и проходящих от основания 4b, 6b. Электроды 4 и 6 расположены друг относительно друга таким образом, что зубцы 4а электрода 4 чередуются с зубцами 6а другого электрода 6, образуя встречно-штыревую конфигурацию. Таким образом, зубцы электродов 4 и 6 расположены, по существу, в одной и той же плоскости.
Электроды 4 и 6 делают, например, из одной и той же плоской пластины, разрезая ее подходящим образом, причем эта пластина является достаточно жесткой, чтобы электроды могли сохранять свою форму при манипуляциях с ними. В описываемом примере электроды изготовлены из пластины, состоящей из стали, предназначенной для пищевой промышленности (аустенитной стали на основе углеродистой стали 18-10) и имеющей толщины в диапазоне между 0,1 и 3 мм. Можно также использовать сталь для пищевой промышленности, относящуюся к другим типам, например Z7CN18-09, Z3CND18-12-02, Z6CNDT17-12 и Z7CNU16-04. Пластину разрезают посредством лазерного луча, и это гарантирует, что между зубцами электродов будут созданы воздушные зазоры, величина которых находится в диапазоне между 10 нм и 1 мм. Ясно, что чем меньше воздушный зазор Е, тем больше чувствительность емкостного элемента. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления можно предусмотреть изготовление электродов из подложки, покрытой электропроводным материалом, например из подложки, покрытой слоем золота, платины или аналогичного материала.
В иллюстрируемом варианте осуществления электроды 4 и 6 прикреплены к изолирующей подложке 8, которая вместе с ориентирующими средствами 10 удерживает электроды в фиксированном положении друг относительно друга. Более конкретно, каждый из электродов 4 и 6 прикреплен к подложке 8 посредством крепежной лапки, выступающей из их основания 4b, 6b, с помощью любых подходящих средств, например винтов или аналогичных крепежных деталей. Ориентирующие средства 10 представляют собой, например, позиционирующие штифты, вводимые в подложку 8 и взаимодействующие с отверстиями, выполненными с этой целью в электродах 4 и 6.
Подложка 8 имеет форму рамы с центральным проемом 12, расположенным так, что он обращен к области измерительных электродов 4 и 6, т.е. обращен к воздушным зазорам, ограниченным промежутками между зубцами 4а электрода 4 и зубцами 6а электрода 6. Благодаря этой конфигурации, жидкость, в которой надлежит провести измерения, в этом случае масло, омывает обе лицевые поверхности электродов 4 и 6 с любой стороны от плоскости электродов, так что оно может циркулировать в непосредственной близости к зубцам 4а и 6а электродов 4 и 6.
Емкостной элемент EFM окружен металлическим каркасом СМ. Этот металлический каркас образует защитный экран от внешних электрических помех и тем самым уменьшает влияние таких помех во время измерений. Этот каркас в типичном случае образован металлической сеткой.
Подложка 8 предпочтительно выполнена из материала, стойкого к температурам, находящимся в диапазоне между 20°С и 200°С, и имеющего малый коэффициент теплового расширения, например из керамического материала. Вместе с тем, ее можно изготовить из любого другого изолирующего материала, совместимого с предполагаемым применением измерительного устройства. В качестве примера использования в пищевой промышленности, в котором стабильно характерен вышеупомянутый диапазон температур, подложку 8 также можно изготовить из фторированного полимера, такого как тефлон.
Чтобы дать представление об отработке этой идеи, были проведены заключительные испытания с электродами 4, 6, изготовленными из нержавеющей стали, имеющей толщину порядка 0,8 мм. Электрод 4 содержал 9 зубцов, а электрод 6 содержал 8 зубцов, которые совместно ограничивали 18 воздушных зазоров по 100 мкм каждый, при этом зубцы имели ширину порядка 1 мм. Подложка была изготовлена из керамического материала и имела толщину порядка 0,6 мм при площади внешней поверхности 5×5 см2.
Емкость емкостного измерительного элемента EFM, определяемая электродами 4 и 6 вместе с маслом, измеряли с помощью обрабатывающих средств 14, содержащих, например, аналоговый преобразователь 16 "емкость - напряжение", известный специалистам в данной области техники, связанный с микроконтроллером 18. В качестве примера отметим, что можно использовать выпускаемую компанией Xemics схему преобразователя "емкость - напряжение" модели ХЕ2004.
Электроды 4 и 6 соединены с входом схемы 16, на выходе которой выдается аналоговый сигнал SV напряжения, отображающий емкость емкостного измерительного элемента. Сигнал SV подается на вход микроконтроллера 18, который преобразует сигнал SV в цифровой сигнал SN. Как правило, используют микроконтроллер модели 68НС11, выпускаемый компанией Motorola. Цифровой сигнал, имеющийся на выходе микроконтроллера, затем подается на индикаторное средство 20, выполненное, например, в форме жидкокристаллического индикатора или индикатора на светоизлучающих диодах. Этот последний отображает цифровое значение, характеризующее, например, диэлектрическую проницаемость масла. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления это цифровое значение можно обработать соответствующим образом, чтобы указать норму полярных соединений, измеренную в масле.
На фиг.2 емкостной измерительный элемент EFM измерительного устройства 1 размещен в баке 22 обычного устройства 24 для приготовления пищи, содержащем масло, подлежащее проверке. Обрабатывающие средства 14 и индикаторное средство 20 на этом чертеже не показаны. Эти средства расположены, например, в корпусе, связанном с устройством для приготовления пищи, но отделенном от бака 22. Устройство для приготовления пищи, конечно, связано с нагревательными средствами, которые не показаны. В этом варианте осуществления емкостное измерительное устройство свешено с помощью крюкового средства 26, прикрепленного к подложке 8, с верхнего края боковой стенки бака 22 и простирается, по существу, параллельно стенке.
На фиг.3 показаны кривые С1 и С2, соответственно, иллюстрирующие изменение емкости С емкостного измерительного элемента устройства 1 в зависимости от температуры Т одного и того же масла, соответственно, нового и отработанного. Термин "отработанное масло" означает масло, которое подверглось нескольким циклам приготовления пищи. Кривая С1 демонстрирует изменение емкости емкостного измерительного элемента, когда электроды 4 и 6 погружают в новое масло, а кривая С2 демонстрирует изменение емкости емкостного измерительного элемента, когда электроды 4 и 6 погружают в отработанное масло. Заметно, что эти кривые, в основном, эволюционируют одинаковым образом в зависимости от температуры, в частности при заданной температуре разница между новым маслом и отработанным маслом оказывается, по существу, постоянной. Следовательно, измерение емкости емкостного элемента EFM просто гарантирует установление различия между доброкачественным маслом и отработанным маслом в пределах широкого диапазона температур.
На фиг.4 рассматривается второй вариант осуществления измерительного устройства, соответствующего изобретению, в котором элементы, идентичные уже описанным элементам, обозначены теми же позициями. Это устройство также будет описано в рамках использования при измерении качества и/или ухудшения качества пищевого масла F, содержащегося в баке 22 устройства 24 для приготовления пищи.
В этом варианте осуществления датчик 2 - в дополнение к емкостному измерительному элементу EFM, погружаемому в масло, в котором надлежит провести измерения, - содержит эталонный емкостной элемент EFR, погружаемый в эталонное масло Fэт, находящееся в закрытом пространстве отдельно от масла, в котором надлежит провести измерения. Эталонное масло имеет те же особенности, как и новое масло, в котором надлежит провести измерения. Конструкция эталонного емкостного элемента EFR предпочтительно идентична конструкции емкостного измерительного элемента EFM, хотя это и не обязательно. Таким образом, эталонный емкостной элемент EFR образован электродами 4эт и 6эт совместно с эталонным маслом Fэт. Поэтому эталонный емкостной элемент EFR выполнен с возможностью выдачи эталонного (контрольного) сигнала, отображающего диэлектрическую проницаемость эталонного масла, а сигнал можно сравнивать с измеренньм выходным сигналом из емкостного измерительного элемента с помощью обрабатывающих средств 26. Соединение емкостного измерительного элемента и эталонного емкостного элемента с обрабатывающими средствами 26 схематически показано на фиг.4. В этом примере обрабатывающие средства 26 - в типичном случае - содержат преобразователь 27 "емкость - напряжение" с тремя входами и одним выходом аналогового напряжения, соединенным с микропроцессором 28, который, в свою очередь, соединен с индикаторным средством 30. Первый электрод 6, 4эт каждого емкостного элемента EFM и EFR соединен с первым общим входом преобразователя, а вторые электроды 4, 6эт каждого емкостного элемента EFM и EFR, соответственно, соединены со вторым и третьим входами преобразователя "емкость - напряжение". В качестве примера можно использовать преобразователь 27 "емкость - напряжение" модели ХЕ2000, выпускаемый компанией Xemics, и микроконтроллер 28 такого же типа, как тот, который описан в связи с первым вариантом осуществления.
В иллюстрируемом варианте осуществления эталонный емкостной элемент EFR и измерительный емкостной элемент EFM расположены в баке 22 устройства 24 для приготовления пищи. Эталонный емкостной элемент EFR расположен в огороженном пространстве 32 и погружен в масло, в котором надлежит провести измерения, причем огороженное пространство 32 уплотнено с обеспечением водонепроницаемости, так что эталонное масло, содержащееся в нем, не смешивается с маслом, в котором надлежит провести измерения, находящимся в баке 24. Измерительный емкостной элемент EFM расположен в открытом рабочем огороженном пространстве 34, стенки которого образованы, например, сеткой, так что этот элемент погружен в масло, в котором надлежит провести измерения. Использование таких стенок обуславливает создание фильтра, который защищает электроды измерительного емкостного элемента EFM и тем самым предотвращает вхождение твердых частиц, взвешенных в масле, в контакт с электродами, который мог бы помешать измерениям. Конечно, в соответствии с другим вариантом осуществления этих стенок может и не быть.
Отметим, что стенки огороженного пространства 32 и стенки открытого рабочего огороженного пространства 34, соответственно, образуют защитный металлический каркас или экран от внешних электрических помех, что позволяет уменьшить влияние таких помех во время измерений.
По причинам удобства огороженные пространства 32 и 34 скреплены друг с другом и образуют единую конструкцию 36, которая крепится к баку 22 устройства 24 для приготовления пищи. В предпочтительном варианте, как показано на фиг.4, емкостные элементы скреплены со своей подложкой в своем соответствующем огороженном пространстве изолирующими опорами.
Огороженное пространство 32, содержащее эталонное масло, содержит первый канал 38, отверстие которого может быть уплотнено водонепроницаемым образом с помощью колпачка или крышки (не показаны). В соответствии с не показанным вариантом огороженное пространство 32 может также содержать опорожняющие средства, расположенные в нижней части этого пространства.
Конструкция 36 преимущественно расположена близко к внутренней вертикальной стенке 22а бака, что оставляет достаточно свободного пространства для приготовления пищи во время проведения измерений.
Конструкция 36 также содержит на одной из своих боковых стенок крюковые средства 40а, 40b для взаимодействия с дополняющими средствами 42а, 42b, прикрепленными к стенке 22а. В иллюстрируемом примере крюковые средства 40 и дополняющие крюковые средства 42, соответственно, содержат по два крюка 40а, 40b, 42а и 42b, взаимодействующих попарно. Конструкцию 36 также можно подвешивать с возможностью снятия внутри бака 22. Выполнение конструкции 36 в виде съемного узла облегчает наполнение и опорожнение огороженного пространства 32, а также операции технического обслуживания емкостных элементов EFM и EFR. Более того, поскольку конструкция 36 проста и, в частности, не содержит никаких движущихся механических деталей, она исключительно надежна.
В этом варианте осуществления электрические соединения между двумя емкостными элементами и обрабатывающими средствами 26, расположенными снаружи бака, осуществляются через посредство крюков 40а, 40b, 42а и 42b. Так, крюки 40а, 40b содержат дополняющие контактные площадки 44а, 44b, соответственно, соединенные с емкостными элементами EFM и EFR. Крюки 42а и 42b содержат дополняющие контактные площадки 46а, 46b, соответственно, соединенные с обрабатывающими средствами 26 и предназначенными для вступления в контакт с контактными площадками 44а, 44b, когда конструкцию 36 подвешивают в баке. Электрическое соединение между контактными площадками 44а, 44b и емкостными элементами достигается посредством проводов, пропущенных с обеспечением водонепроницаемости сквозь стенку огороженного пространства 32. Точно так же электрическое соединение между контактными площадками 46а, 46b и обрабатывающими средствами достигается посредством проводов, пропущенных с обеспечением водонепроницаемости сквозь стенку бака 22. Конечно, в соответствии с одним вариантом, различные соединения между емкостными элементами и обрабатывающей схемой можно сделать независимыми от подвешивающих средств в баке 22, непосредственно соединяя их с отдельным корпусом, который может содержать или не содержать индикаторное средство 30 и образует - вместе с конструкцией 36 - портативный измерительный блок, независимый ни от какого устройства для приготовления пищи.
На фиг.5 показана разновидность второго варианта осуществления измерительного устройства, соответствующего изобретению, при этом устройство связано с системой для обновления эталонного масла. Обновляющая система содержит резервуар 48, содержащий новое масло и расположенный снаружи бака 22. Резервуар 48 сообщается с входным отверстием огороженного пространства 32 посредством трубы, на которой установлен насос Р и электромагнитный клапан EV1. Огороженное пространство 32 сообщается через выпускное отверстие с трубой, оснащенной электромагнитным клапаном EV2 и открывающейся в бак 22.
Насос Р и оба электромагнитных клапана EV1 и EV2 предпочтительно размещены снаружи бака 22, чтобы защитить себя от влияния температуры.
Насос Р может отсутствовать в вариантах, предусматривающих размещение резервуара 48 достаточно высоко для того, чтобы масло, в котором надлежит провести измерения, не поднималось в огороженное пространство, содержащее эталонное масло, когда электромагнитные клапана открыты.
Эту обновляющую систему можно с выгодой связать со средствами, представляющими собой автоматически программируемые средства для управления насосом и электромагнитными клапанами. Система этого типа облегчает эксплуатацию измерительного устройства.
На фиг.6 показана разновидность варианта осуществления измерительного устройства, изображенного на фиг.5, при этом резервуар 48 сообщается непосредственно с впускным отверстием огороженного пространства 32 с помощью трубы 52. Огороженное пространство 32 сообщается посредством выпускного отверстия с трубой, проходящей сквозь одну стенку бака 22 и открывающейся в регенерационный отстойник 50, расположенный снаружи бака 22. Резервуар 48 предпочтительно выполнен в виде водонепроницаемого пакета, сообщающегося с трубой 52 посредством регулятора 54а потока с капельной подачей, а выходное отверстие огороженного пространства 32 также сообщается с регулятором 54b потока, относящимся к тому же типу. Конечно, расход через оба регулятора потока один и тот же, и его можно с выгодой регулировать таким образом, что объем огороженного пространства 32 будет обновляться ежесуточно. Еще одно преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что эталонное масло постоянно защищено от воздействия кислорода.
Преимущество этой разновидности предлагаемого решения состоит в том, что отсутствуют любые подвижные механические детали, что повышает надежность и облегчает техническое обслуживание.
При наличии измерительного устройства, соответствующего второму варианту осуществления, эталонный емкостной элемент, погружаемый в новое масло, по существу, при той же температуре, какую имеет масло, в котором надлежит провести измерения и в котором располагают измерительный емкостной элемент, гарантирует - за счет компоновки обоих соединительных элементов, предусматривающей наличие мостика Уитстона (для измерения сопротивления), - возможность отличать изменения диэлектрической проницаемости этих элементов, вызываемые ухудшением качества масла, от тех вариантов изменений, которые обусловлены колебаниями температуры. Компоновка мостика этого типа описана, например, в статье под названием "Применение емкостных методов в конструировании датчиков" Виллема Кр.Хиренса ("Application of capacitance methods in sensor design" by Willem Chr. Heerens), опубликованной в J.Phys. E: Scientific Instruments 19: 897906 (1986).
В вариант осуществления, охарактеризованный в данном описании, можно внести различные модификации и/или усовершенствования, очевидные специалистам в данной области техники и находящиеся в рамках притязаний настоящего изобретения, определяемых прилагаемой формулой изобретения. В частности, можно предусмотреть расположение емкостных элементов в любой ориентации в баке, содержащем жидкость, в которой надлежит провести измерения.
Можно также предусмотреть изготовление единой конструкции 36 в соответствии с конфигурацией, проиллюстрированной на фиг.7, при наличии которой огороженные пространства 32 и 34 располагаются компактнее, причем стенки огороженных пространств на этом чертеже не показаны, чтобы было видно емкостные элементы EFM и EFR.
Конечно, можно также предусмотреть - во втором варианте осуществления - наличие электрода, общего для обоих емкостных элементов, чтобы ограничить количество соединений.
Излишне говорить, что только что описанное измерительное устройство, соответствующее изобретению, не ограничивается применением к измерению параметров пищевых масел и может быть использовано для измерения качества и/или ухудшения качества любой жидкости, эволюция диэлектрической проницаемости в которой отображает качество и/или ухудшение качества этой жидкости.
1. Устройство для измерения качества жидкости, в частности пищевого масла, причем устройство включает в себя датчик, погружаемый в жидкость, в которой надлежит провести измерения, при этом датчик содержит, по меньшей мере, одну пару электродов, отстоящих друг от друга и простирающихся, по существу, в одной и той же плоскости, причем электрод каждой пары электродов также имеет форму гребня, имеющего множество, по существу, параллельных зубцов, а зубцы одного из электродов чередуются с зубцами другого электрода, образуя встречно-штыревую конфигурацию, при этом электроды и масло образуют измерительный емкостной элемент, емкость которого изменяется в зависимости от диэлектрической проницаемости масла, а датчик выполнен с возможностью выдачи электрического выходного сигнала, отображающего диэлектрическую проницаемость, и обрабатывающие средства, принимающие выходной сигнал и выполненные с возможностью определения степени качества жидкости на основе выходного сигнала, при этом обе стороны электродов погружены в жидкость с любой стороны от плоскости, по меньшей мере внешней поверхности каждого электрода, при этом электрод прикреплен к подложке так, что жидкость может протекать, проходя через плоскость.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик дополнительно включает в себя эталонный емкостной элемент, содержащий, по меньшей мере, одну пару эталонных электродов, отстоящих друг от друга, причем эталонный емкостной элемент предназначен для погружения в эталонную жидкость, а электроды и эталонная жидкость образуют эталонный емкостной элемент, емкость которого изменяется в зависимости от диэлектрической проницаемости эталонной жидкости, при этом эталонный емкостной элемент выполнен с возможностью выдачи эталонного сигнала, отображающего диэлектрическую проницаемость эталонной жидкости в обрабатывающие средства, и тем, что обрабатывающие средства выполнены с возможностью сравнения выходного сигнала с эталонным сигналом.
3. Устройство по.2, отличающееся тем, что электроды эталонного емкостного элемента простираются, по существу, в одной и той же плоскости, и тем, что обе стороны электродов эталонного емкостного элемента погружены в жидкость с любой стороны от их плоскости, так что жидкость может протекать, проходя через плоскость.
4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что эталонная жидкость находится в огороженном пространстве, изолированном от жидкости, в котором надлежит провести измерения, и в тепловом контакте с последним, так что эталонная жидкость имеет, по существу, такую же температуру, как и жидкость, в котором надлежит провести измерения.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что огороженное пространство, содержащее эталонную жидкость, сообщается с системой для обновления эталонной жидкости.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что обновляющая система содержит резервуар эталонной жидкости, сообщающийся со средствами регулирования потока, обеспечивая регулярное обновление эталонной жидкости, содержащегося в огороженном пространстве.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды, соответственно, образованы плоскими пластинами.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкостные элементы окружены металлическим каркасом, образующим экран от электромагнитных помех.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды емкостных элементов изготовлены из стали для пищевой промышленности.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды емкостных элементов установлены на электрически изолирующей несущей конструкции, имеющей проем напротив области электродов.
11. Устройство для приготовления пищи, включающее бак для содержания в нем жидкости для приготовления пищи и нагревательные средства, отличающееся тем, что оно дополнительно включает в себя устройство для измерения качества жидкости для приготовления пищи, причем измерительное устройство включает в себя датчик, имеющий, по меньшей мере, одну пару электродов, отстоящих друг от друга и простирающихся, по существу, в одной и той же плоскости, причем электрод каждой пары электродов также имеет форму гребня, имеющего множество, по существу, параллельных зубцов, а зубцы одного из электродов чередуются с зубцами другого электрода, образуя встречно-штыревую конфигурацию, при этом электроды и жидкость для приготовления пищи образуют измерительный емкостной элемент, емкость которого изменяется в зависимости от диэлектрической проницаемости жидкости, а датчик выполнен с возможностью выдачи электрического выходного сигнала, отображающего диэлектрическую проницаемость, и обрабатывающие средства, принимающие выходной сигнал и выполненные с возможностью определения степени качества жидкости для приготовления пищи на основе выходного сигнала, при этом измерительный емкостной элемент расположен в баке так, то обе стороны электродов погружены в жидкость для приготовления пищи с любой стороны от плоскости, так что жидкость для приготовления пищи может протекать, проходя через плоскость.
12. Устройство для приготовления пищи по п.11, отличающееся тем, что датчик дополнительно включает в себя эталонный емкостной элемент, содержащий, по меньшей мере, одну пару эталонных электродов, отстоящих друг от друга, причем упомянутый эталонный емкостной элемент предназначен для погружения в эталонную жидкость, а электроды и эталонная жидкость образуют эталонный емкостной элемент, емкость которого изменяется в зависимости от диэлектрической проницаемости эталонной жидкости, при этом датчик выполнен с возможностью выдачи эталонного сигнала, отображающего диэлектрическую проницаемость эталонной жидкости, в обрабатывающие средства, и тем, что обрабатывающие средства выполнены с возможностью сравнения выходного сигнала с эталонным сигналом.
13. Устройство для приготовления пищи по п.12, отличающееся тем, что электроды эталонного емкостного элемента простираются, по существу, в одной и той же плоскости, и тем, что обе стороны электродов эталонного емкостного элемента погружены в жидкость для приготовления пищи с любой стороны от плоскости эталонных электродов.
14. Устройство для приготовления пищи по п.12 или 13, отличающееся тем, что эталонная жидкость находится в огороженном пространстве, изолированном от жидкости для приготовления пищи, в которой надлежит провести измерения, и в тепловом контакте с последней, так что эталонная жидкость имеет, по существу, такую же температуру, как жидкость для приготовления, в которой надлежит провести измерения.
15. Устройство для приготовления пищи по п.14, отличающееся тем, что огороженное пространство, содержащее эталонную жидкость, сообщается с системой для обновления эталонной жидкости.
16. Устройство для приготовления пищи по п.15, отличающееся тем, что обновляющая система содержит резервуар эталонной жидкости, сообщающийся со средствами регулирования потока, обеспечивая регулярное обновление эталонной жидкости, содержащейся в огороженном пространстве.
17. Устройство для приготовления пищи по п.11, отличающееся тем, что электроды, соответственно, образованы плоскими пластинами.
18. Устройство для приготовления пищи по п.11, отличающееся тем, что емкостные элементы окружены металлическим каркасом, образующим экран от электромагнитных помех.
19. Устройство для приготовления пищи по п.11, отличающееся тем, что электроды емкостных элементов изготовлены из стали для пищевой промышленности.
20. Устройство для приготовления пищи по п.11, отличающееся тем, что электроды емкостных элементов установлены на электрически изолирующей несущей конструкции, имеющей проем напротив области электродов.
