Емкостный влагомер

 

Устройство предназначено для измерения влажности сыпучих материалов, Измерение осуществляется путем использования дифференциального датчика , электроды которого с одинаковым усилием входят в исследуемый материал и в эталонный. Измерительная схема содержит переключатели для поочередного подключения высокопотенциапьньгх электродов обеих частей датчика к измерительному мосту, вьшрямители у фильтра, схему выборки и хранения , интегратор, управляемый генератор . Значение влажности определяется по амплитуде, огибающей напряжения после детектора, амплитуда абсолютного значения выходного напряжения моста используется дпя управления выходным напряжением генератора . Устройство обеспечивает получение измеряемого параметра в массовой доле влаги независимо от.нестабильности параметров элементов схемы и датчика, 1 ил.. с & (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1У6ЛИК (19) (И)

А1 (50 4 G 01 N 27 22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Ilo делАм изОБРетений и ОткРытий ",.(1;.3 Я

1L -:= ":,..:(М

l3 „.", К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3766564/24-25 (22) 06,07,84 (46) 23,06.86. Бюл. У 23 (71) Киевский технологический инсти,тут легкой промьппленности (72) Ю.А.Скрипник и Н,И.Свиридов (53) 551.508.7(088.8). (56) Авторское свидетельство СССР

И 1073674, кл. G 01 N 27/22, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 1073679, 1982. (54) ЕИКОСТНЫЙ ВЛАГОИЕР (57) Устройство предназначено для из. мерения влажности сыпучих материалов, Измерение осуществляется путем использования дифференциапьного датчика, электроды которого с одинаковым усилием входят в исследуемый материал и и эталонный. Измерительная схема содержит переключатели для поочередного подключения высокопотенциальных электродов обеих частей датчика к измерительному мосту, выпрямители у фильтра, схему выборки и хранения, интегратор, управляемый генератор. Значение влажности определяется по амплитуде, огибающей напряжения после детектора, амплитуда абсолютного значения выходного напряжения моста используется для управления выходным напряжением генератора. Устройство обеспечивает получе " ние измеряемого параметра в массовой доле влаги независимо оТ.íåñòàáèëüности параметров элементов схемы и датчика. 1 ил, 1239577

Изобретение относится к области контроля физико-химических свойств с помощью емкостных датчиков и может быть использовано для контроля влажности рыхлых и сыпучих материалов 5 (шерсть, хлопок, зерно, песок и т.д.).

Целью изобретения является повышение точности измерения влажности за счет устранения влияния на результат измерения степени сжатия материала.

На чертеже изображена функциональная электрическая схема емкостного влагомера. 15

Влагомер содержит дифференциаль. ный датчик 1, включающий ниэкопотенциальные игольчатые электроды 2 и 3 и высокопотенциальные электроды 4 и

5. Низкопотенциальные электроды 2 и высокопотенциальный электрод 4 по" гружены в контролируемый датчик 6> находящийся в упаковке 7„ а низкопо" тенциальные электроды 3 и высокопотенциальный электрод 5 — в цилиндрическую камеру 8, эаполненную сухим материалом 9 и закрытую упаковочной прокладкой 10 с одной стороны и сжи.мающим поршнем !1 с другой стороны.

Низкопотенциальные электроды 2 и 3 соединены между собой и заземлены.

Высокопотенциальные электроды 4 и 5 соединены со средними контактами переключателей 12 и 13, крайние контакты которых соединены между собой и подключены к измерительному плечу мостовой схемы 14, в плечо сравнения которой включен конденсатор 15 переменной емкости. К диагонали питания мостовой схемы подключен генератор

16 высокой частоты через регулируемый 40 аттенюатор 17, а к индикаторной диагонали - включенные последовательно выпрямитель 18, полосовой фильтр

19, управляемый выпрямитель 20 и регистрирующий прибор 21. К выходу выпрямителя 18 подключен также блок 22 выборки-хранения напряжения, управляющий вход которого через формирователь 23 строб-импульса соединен с одним иэ выходов мультивибратора 24, Выход блока 22 подключен к входу сумматора 25, второй вход которого соединен с источником 26 опорного напряжения, выход сумматора соединен с входом интегратора 27,,подключенного выходом к управляющему входу .аттенюатора 17 ° Цепи управления переключателей 12 и 13 соединены с противофазными выходами мультивибратора

24, к которым также подключена цепь управления выпрямителя 20.,Элементы

16, 17 и 27 функционально объединены в управляемый генератор,элементы 14, 15 и 18 функционально представляют собой схему высокой частоты.

Емкостный влагомер работает следующим образом.

Игольчатые электроды датчика 1 под действием прижима, прикладываемого к поршню )1, погружаются в контролируемый влажный материал 6 и сухой образцовый материал 9, размещенный в камере 8; Иультивибратор 24 с низкой частотой производит переключение sb!сокопотенциальных электродов 4 и 5 емкостного датчика.

В положениях средних контактов переключателей 12 и 13 конденсатор, образованный высокопотенциальнь!м электродом 4 и низкопотенциальными электродами 2, включается в мостовую схему 14, которая предварительно уравно" вешивается при пустом датчике-кондея" саторе с помощью конденсатора 15 пе ременной емкости. При погружении электродов в контролируемый влажный материал 6 мостовая схема 14 разбалансируется, и выходное напряжение моста становится пропорциональным массе контролируемого материала. К < (ше+шс ) КРо (1) где 8 — чувствительность мостовой схемы; .К - коэффициент„ учитывающий геометрические размеры и расположение электродов датчика;

m u m - масса соответственно влаги

6 C и сухого вещества матеоиала в зоне электрического поля электродов;

I(— коэфФициент передачи pery2 лируемого аттенюатора 17;

U — напряжение высокочастотноо го генератора 16.

В другом положении переключателя, соответствующем второму устойчи- вому состоянию мультивибратора 24,в мостовую схему 14 включается конденсатор, образованный высокопотенциальным электродом 5 и низкопотенциальными электродами 3, которые погружены в сухой материал 9, сжатый н такой же степени, как и контролируемый влажный материал 6, Выходное напряжение моста в этом случае становится пропорциональным массе сухого материала.

U =ВК ш K U . (2)

При непрерывной работе мультивибратора 24 выходные напряжения моста О! и U < поочередно выпрямляются выпрямителем 18. Переменная составляющая напряжения, возникающая при наличии влаги в контролируемом материале (U> > U< ) выделяется полосовым фильтром 19 (или усиливается избирательным усилителем) и выпрямляется выпрямителем 20, который управляется противофаэным напряжением мультивибратора 24. Выпрямленное напряжение с учетом коэффициентов передач преобразовательных звеньев равно

U -U1 1

UmmKK -Х вЂ” - - SKKKKmU

У 3 4 2 2 1z s4 64 ° (3) 239577 . 4 фициент передачи аттенюатора 17 в направлении уравнивания входных напряжений U и U>, Процесс накопления в интеграторе 27 прекращается при равенстве сравниваемых напряжений

"4=8К< (шэ+ше)К К Ку"о ="В

Из равенства 5 следует, что в реэуль

f0 тате автоматического регулирования выходного напряжения аттенюатора 17 его коэффициент передачи становится равным

Uñ !

5 К вЂ” — — — - — — — —— (6)

3 б

Подставляя значение коэффициен-.. та передачи аттенюатора 17 из выражения (6) в (3), получаем значе20 ние выходного напряжения

KeU6 m в

U = — —- — — — =K — -" - K W

mв+шв m>+m (7) где К3 — коэффициент выпрямления выпрямителя 18;

К„ - коэффициент передачи управляемого выпрямителя 20 с фильтром 19.

Одновременно выпрямленные напря" щения 0„ и U< поступают на вход блока 22 выборки-хранения, который управляется строб-импульсами формирователя 23. Выборки из входного напряжения осуществляются в момент действия строб-импульса, который формируется при переключении мультивибратора 24 с некоторой задержкой.

Поскольку формирователь 23 подключен к одному иэ выходов мультивибратора, то строб-импульс формируется при указанном на схеме его.подключении .голько в моменты включения в мосто- вую схему 14 электродов, погружаемых в контролируемый материал 6.

В результате этого взятие выборок и их хранение осуществляются только иэ напряжения Б,.

114 ЗК! (шв+mс) КЛ!1о (4) где К вЂ” коэффициент преобразования блока 22, Запомненное напряжение U воздей4 ствует на вход интегратора 2? через сумматор 25, на второй вход которо" го воздействует опорное напряжение

U< const противоположной полярности от источника 26. Накапливаемое в интеграторе напряжение изменяет коэфК41-

25 где К= — — — постоянный коэффициент

2К преобразования;

W= --- - - массовая доля влаги

m +mñ контролируемого материала.

Таким образом, выходное напряже" ние (7), регистрируемое прибором

21, пропорционально массовой доле влаги контролируемого материала при любой абсолютной массе влаги в этом

35 материале. При этом результат измере. ния не зависит от непостоянства амплитуды высокочастотного напряжения (U ), температурных изменений reo" метрических размеров емкостного дат40 чика (К,),,нестабильности чувствительности мостовой схемы (S) ° регулируемого аттенюатора - (К ) и вы-. прямителями (К»), что обеспечивает повышение точности измерения влаж45 ности рыхлых и сыпучих материалов по сравнению с известным примерно в 1,5-2 раза.

Предлагаемый влагомер .позволит более точно контролировать малые

50 влажности в веществах (шерсть, хло« пок, зерно и т,д.), Формула изобретения

55 Вмкостный влагомер, содержащий дифференциальный датчик, переключа; тель, мультивибратор, индикатор, управляемый выпрямитель, измериСоставитель В,Немцев

Редактор В.Иванова Техред Л.Олейник Корректор Е.Рошко

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3388/42

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4

% 12395 тельную схему, полосовой фильтр, генератор высокой частоты, при этом низкопотенциальные электроды датчика выполнены эаэемпенными, один высоко" .потенциальный электрод датчика соединен через переключатель с измери. тельной схемой, управляющие входы переключателя и выпрямителя соединены с мультивибратором, выход измерительной схемы через полосовой фильтр и 10 . управляемый выпрямитель соединен с

Индикатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения влияния степени сжатия материала на ре- 15 эультат измерения, он дополнитель77 d но содержит второй переключатель, формирователь, схему выборки-хранения, источник опорного напряжения, схему сравнения, причем второй переключатель соединен с вторым высоко потенциальным электродом и измерительной схемой, а управляющим входом - с мультивибратором, формиро-, ватель соединен с мультивибратором и схемой выборки-хранения, вход которой соединен с выходом измерительной схемы, а выход — с одним иэ вхо- . дов схемы сравнения, другой вход которой соединен с источником опорного напряжения, а выход — с управляющим входом генератора.