Динамометр-консистометр

 

ДИНАМОМЕТР-КОНСИСТОМЕТР для определения консистенции мяса, содержащий размещенный в корпусе с возможностью продольного перемещения стержень,.оснащенный щупом, источник питания, датчик давления и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и чувствительности, а также сокращения времени измерений, он оснащен блоком управления с электропривбдом ; опорным генератором,блоком преобразования амплитудной модуляции, включаницим последовательно соединенные усилитель и детектор, контактным электродом и цифровым измерительным прибором , состоящим из входного делителя и аналого-цифрового преобразователя, подключенных через компаратор к управлякяцему злементу, при этом датчик давления выполнен в вцце пьезоэлектрического преобразователя, на двух противоположных гранях пьезоэлементов которого установлены компланарные электроды, подключенные к оДному из выходов опорного генератора, другой выход последнего подсоединен к датчику давления и детектору, выход (Л |детектор при помощи последовательно связанных компенсатора и электронно ,го ключа подключен к входному делите:Лю , управляющему элементу и блоку |управления, причем электропривод кинематически связан со стержнем, контактирупщий электрод подключен к со электронному ключу, -а выход ултравля00 кщего элемента связан, с входным де |пителвм, аналого-цифровым преобразо|вателем и индикатором. со ел

„„SU„„1138735

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) G 01 N 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

° ««««««:ч. « (21) 3493718/28-13 (22) 24.09. 82 (46) 07.02.. 85. Бюл. N 5 (72) В. Д. Косой, А. Ф. Зимин и В. В. Лепилов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт мясной и молочной промышленности (53) 637.512.7(088.8) (56) 1. Горбатов А. В. Реология мясных и молочных продуктов. М-, "Пищевая промышленность", 1979, с. 384, с. 108.

2. Авторское свидетельство СССР

У 135693, кл. G 01 N 33/12, 1961, . (54) (57) ДИНАМОМЕТР-КОНСИСТОМЕТР для определения консистенции мяса, . содержащий .размещенный в корпусе с возможностью продольного перемещения стержень, оснащенный щупом, источник питания, датчик давления и индикатор, отличающийся. тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, а также сокращения времени измерений, он оснащен блоком управления с электроприводом : опорным генератором, блоком преобразования амплитудной модуляции, включающим последовательно соединенные усилитель н детектор, контактным электродом и цифровым измерительным прибором, состоящим из входного делителя и аналого-цифрового преобразователя, подключенных через компаратор к управляющему элементу, при этом датчик давления выполнен в виде пьезоэлектрического преобразователя, на двух противоположных гранях пьезоэлементов которого установлены компланарные электроды, подключенные к одному, из выходов опорного генератора, другой выход последнего подсоединен к 3 датчику давления и детектору, выход детектора при помощи последовательно связанных компенсатора и электронно,го ключа подключен к входному делитеma, управляющему элементу и блоку управления, причем электропривод кинематически связан со стержнем, контактирующий электрод подключен к электронному ключу, а выход утгравля- СФР нщего элемента связак.с входным де- Q5, пителем, аналого-цифровьм преобразо- МД вателем и индикатором. СЮ

1138735

Изобретение относится к технике контроля производственных процессов и может быть использовано для определения структурно-механических характеристик упруго-эластичных пищевых продуктов, в частности для оценки качества цельно-мьппечной ткани независимо от вида разделки без взятия проб в мясной и рыбоперерабатывающей промышленности; изучения влияния различных физических факторов на качество сырья; выбора и контроля оптимальных режимов обработки мясопродуктов.

Известен консистометр Шарнера, имеющий полый корпус с подпружиненным индентором и штоком с нанесенными делениями Pl).

Недостатками этого устройства являются низкая точность измерений, высокая погрешность вследствие невозможности фиксации момента контакта корпуса с продуктом, необходимость приложения физической силы при изменениях, отсутствие фиксации

25 показаний.

Известен также динамометр-консистометр для определения консистенции мяса, содержащий размещенный в корпусе с возможностью продольного пере-З0 мещения стержень, оснащенный щупом, источник питания, датчик давления и индикатор (2).

Однако данное устройство не позволяет автоматически проводить из- 35 мерения, не имеет фиксации показаний и обладает погрешностью вследствие принудительного внедрения щупа вручную и уплотнения структуры при подпрессовывании продукта корпусом уст- 40 ройства.

Цель изобретения — повьппение точности и чувствительности, а также .сокращение времени измерений.

Поставленная цель достигаешься 45 тем, что;в динамометре-консистометре для определения консистенции MsCa содержащем размещенный в корпусе с возможностью продольного перемещения стержень, оснащенный щупом, 50 источник питания, датчик давления и индикатор оснащен блоком управления с электроприводом, опорным генератором, блоком преобразования амплитудной модуляции, включающим после- 55 довательно соединенные усилитель и детектор, контактным электродом и цифровым измерительным прибором, состоящим из входного делителя и аналого--цифрового преобразователя, подключенных через компаратор к управляющему элементу, при этом датчик давления выполнен в виде пьезоэлектрического преобразователя, на двух противоположных гранях пьезоэлементов которого установлены компланарные электроды, подключенные к одному из выходов опорного генератора, другой выход последнего присоединен к датчику давления и детектору, выход детектора при помощи последовательно связанных компенсатора и электронного ключа подключен к входному делителю, управляющему элементу и блоку управления, причем электропривод кинематически связан со стержнем, контактирующий электрод подключен к электронному ключу, а выход управляющего элемента связан с входным делителем, аналого-цифровым преобра" зователем и индикатором.

Сущность изобретения основана на измерении амплитудно-модулированного сигнала пьезоэлектрического преобразователя, пропорционального величине усилия внедрения щупа в исследуемый продукт при постоянной скорости внедрения по достижению. фиксированного значения глубины погружения.

На фиг. 1 изображена структурная функциональная схема устройства, на фиг. 2 — датчик давления, общий вид.

Устройство (консистометр-динамометр) содержит корпус 1 со скользящим в нем стержнем 2, кинематически связанным с электроприводом 3, который подключен к блоку 4 управления, источник питания (не показан). На, стержне 2 установлен датчик 5 давления, выполненный в виде пьезоэлектрического преобразователя, ° состоящий из мембраны 6 с жестким центром 7, представляющим собой дно корпуса 8 датчика давления, пьезоэлементов 9 и 10, зажатых между металлическими прокладками 11 — 13 и компланарных электродов 14 и 15, установленных на двух противоположных гранях пьезоэлементов 9 и 10, при этом компланарные электроды 14 и 15 подключены к выходу опорного генератора 16, металлическая прокладка 12 и корпус 8 датчика 5 давления соединены с входом блока 17 преобразования амплитудной модуляции, состоящего из последовательно соединенных усилителя

1138735

40

18 и синхронного детектора 19, электрически связанного с опорным генератором 16, а в жестком центре 7 мембраны 6 при помощи диэлектрической втулки 20 установлен щуп 21.

Выход блока !7 преобразования ам- плитудной модуляции последовательно через компенсатор 22 и электронный ключ 23, управляющую цепь которого образует сис гема, состоящая из контактирующего электрода 24 и корпуса

8 датчика 5 давления, подключен параллельно к входам блока 4 управления и цифрового изл:епительного прибора 25, состоящего из входного делителя 26 напряжения, компаратооа 27, управляющего элемента 28, цифроаналогового преобразователя 29 и отчетного устройства с цифровым индикатором 30.

Устройство работает следующим образом.

При достижении поверхностного контакта корпуса 1 и контактного электрода 24 с поверхностью исследуемог6 продукта на блок 4 управления и все элементы измерительной системы поступает напряжение питания и стержень 2 с датчиком 5 давления, в жест" ком центре 7 мембраны 6 которого установлен щуп 21, приводятся при помощи электропривода 3 в поступательное движение с постоянной скоростью. До начала момента внедрения щупа 21 в исследуемый продукт с дат.чика 5 давления, основанного на явлении поперечного обратного пьезоэлектрического эффекта, снимается амплитудно-частотный сигнал, частота которого соответствует собственной частоте переменного напряжения, вырабатываемого опорным генератором 16, а амплитуда начальной величины силы давления на пьезоэлементы 9 и 10 в результате предварительного сжатия пьезоэлементов 9 и 10 между метал лическими прокладками 1.1 — 13, поступающий на вход блока 17 преобра-. зования амплитудной модуляции, где усиливается в усилителе 18 и детек- тируется в синхронном детекторе 19, служащем для выпрямления поступающих сигналов и исключения влияния помех электрических полей, и полностью компенсируется в компенсаторе 22, суммируясь с противо-ЭДС тококомпенсации. е

При внедрении щупа 21 в исследуемый продукт появляются деформационные силы, препятствующие процессу внедрения, которые воспринимаются мембраной 6 датчика 5 давления и вызывают приращение силы давления на пьезоэлементы 9 и 10, что в свою очередь приводит к появлению на выходе датчика 5 давления амплитудномодулированного сигнала, величина которого (после детектирования) на; выходе с компенсатора 22 становится .прямо пропорциональной усилию,внедрения щупа 21.

В момент достижения щупа 21 фиксированного значения глубины внедрения через исследуемый продукт замыкается управляющая пепь электронного ключа 23, вызывая переключение его в лавинный режим работы и подключая таким образом выходной сигнал с компенсатора 22 к входам блока 4 управления, а также делителя 26 напряжения и управляющего элемента 28 цифрового измерительного прибора 25.

Сигнал, прямо пропорциональный усилию внедрения щупа 21, поступающий с компенсатора 22 на блок 4 уп.равления, формирует управляющий сигнал, который отключает питание электропривода 3, что приводит к фиксации щупа 21 в исследуемом продукте, и одновременно тот же сигнал (прямо пропорциональный усилию внедрения), поступающий на управляющий элемент 28 и делитель 26 напряжения цифрового измерительного прибора 25, формирует управляющий сигнал начала отсчета в управляющем элементе 28 и после деления в делителе 26 напряжения подается в компаратор 27, на второй вход которого поступает сигнал сравнения, снимаемый с цифро-аналогового преобразователя 29. Компаратор 27 в зависимости от разности сигналов подает соответствующий сигнал в управляющий элемент 28, который воздействует на делитель 26 напряжения, переключая под диапазоны измерений и на .аналого-цифровой преобразователь 29, „ выходной сигнал сравнения которого, изменяется до получения равенства сигналов, поступающих на выходы компаратора 27. По достижении равенства сигналов управлякиций элемент 28 формирует код для цифрового измерительного прибора с индикатором 30, на котором фиксируется величина усилия

5 1 внедрения щупа 21 в исследуемый продукт, выракенная в граммах или килограммах, которая характеризует качество исслеДуемого продукта. . Таким образом, динамометр-консис тометр позволяет сократить время оценки качества исследуемого продукта по сравнению с известным прибором примерно в 1О pcs, так как отпадает необходимость дополнительной временной выдержки, компенсирующей влияние неравномерной скорости внедрения щупа вручную, повысить чувствитель138735 ность примерно в 8-10 раз вследствие того, что датчик давления, выполненный в виде пьезоэлектрического преоб4 разователя, позволяет измерять уси5 лия порядка десятых долей грамма и повысить точность показаний приблизительно в 25-30 раз за счет авто-.. матической фиксации момента достижения щупом заданной глубины внедрения

10 в исследуемый продукт и автоматического переключения поддиапазонов asмерения цифрового измерительного прибора.

Фие.7 ЬО. 2 щЦЯЯЩ Заказ 10680(34 Тчоаж 897 Попписное

Филиал Шй тент, r,Óèãîðîä, ул,Проектная, 4