Бесконтактный конвейерный влагомер

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля влажности сыпучих материалов. Целью изобретения является упрощение устройства. Устройство содержит высокочастотный генератор питания двух измерительньпс мостов: толщины материала и влажности, а также электрические эквиваленты датчиков , датчик температуры, коммутатор, фильтры низких частот и устройство деления. В устройстве определяется отношение сигналов влажности и толщины материала с учетом температуры последнего . Со стороны датчиков влажности и толщины подключены диоды для исключения влияния на результат измерения емкости линии связи датчиков с измерительными мостами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. «е (Л 00 00 00 СО о:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (59 4 G 01 М 27/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3964921/31-25 (22) 05.09.85 (46) 23.06.87. Бюл. N - 23 (71) Ворошиловградский машиностроительный институт (72) Т.Я.Гораздовский, Б.И.Невзолин, А,Н,Комаров, Г.В.Чигринец, О.А.Протопопов и Г.П.Бобырин (53) 551.508.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 891149, кл. G Ol N 27/22, 1981, Дубов Н.С., Невзлин Б.И. К обоснованию бесконтактного датчика влажности сыпучих материалов.- Горная элек. тромеханика и автоматика. Харьков:

Высшая школа, 1976, вып. 29, с.104106. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ КОНВЕЙЕРНЬИ ВЛАГОМЕР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля влажности сыпучих материалов. Целью изобретения является упрощение устройства. Устройство содержит высокочастотный генератор питания двух измерительных мостов: толщины материала и влажности, а также электрические эквиваленты датчиков, датчик температуры, коммутатор, фильтры низких частот и устройство деления. В устройстве определяется отношение сигналов влажности и толщины материала с учетом температуры последнего. Со стороны датчиков влажности и толщины подключены диоды для исключения влияния на результат измеЮ рения емкости линии связи датчиков с измерительными мостами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. С::

1 13188

Из обре те ние о тно сит ся к измерительной технике и может быть использовано для контроля влажности угля, формовочной смеси и других сыпучих материалов на ленте конвейера в уголь5 ной пр омышленности, энер ге тике, черной и цветной металлургии, литейном производстве.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение стабиль- 1р ности измерений.

На чертеже показана блок-принципиальная схема влагомера.

Генератор 1 высокочастотного напряжения подключен к измерительному 15 мосту 2 толщины слоя и измерительному мосту 3 влажности. Одна шина 4 выполнена общей для обоих мостов 2 и 3 и соединена с генератором 1 через конденсатор 5. К шине 4 подсоединены 20 вход фильтра 6 низких частот, выход которого соединен с корпусной шиной, и переключающий контакт коммутатора 7.

Измерительный мост 2 толщины слоя содержит общую шину 8, включенную к генератору 1 через конденсатор 9, фильтр 10 низких частот, вход которого подключен к шине 8, а выход — к входу делитель 11 узла деления,, 3р измерительное плечо 12 и компенсационное плечо 13, Измерительное плечо

12 представляет собой два последовательно-согласно включенных диода, анод одного из которых подключен к д5 нормально замкнутому контакту коммутатора 7, катод другого диода — к шине 8, точка соединения диодов — к потенциальному электроду 14 датчика толщины слоя (остальные элементы 40 конструкции датчика на фиг.l не показаны) и через конденсатор 15 к датчику 16 температуры. Компенсационное плечо 13 также представляет собой два последовательно-согласно включен-45 ных диода, катод одного из них подключен к шине 4, анод другого диода— к шине 8, точка соединения диодов— к конденсатору 1.7.

Измерительный мост 3 влажности вкгпочает общую шину 18, подключенную к генератору 1 через конденсатор 19, фильтр 20 низких частот, вход которого подключен к шине 18, а выход — к входу делимое узла ll деления, выход которого является выходом влагомера, компенсационное плечо 21, измерительное плечо 22 и дополнительное компен96 2 сационное плечо 23. Плечи моста 3 также состоят из двух последовательносогласно включенных диодов, при этом анод одного из диодов измерительного плеча 22 и катод одного из диодов компенсационного плеча 23 подключены к нормально замкнутому контакту коммутатора 7, катод одного из диодов компенсационного плеча 21 подключен к шине 4, катод другого диода измерительного плеча 22 и аноды других диодов компенсационных плеч 21 и 23 подключены к шине 18. К точкам соединения диодов измерительного плеча 22 подключен измерительный электрод 24 датчика 25 влажности, компенсационного плеча 23 — компенсационный электрод 26, компенсационного плеча 21 конденсатор 27.

Охранный электрод 28 соединен с нормально замкнутым контактом коммутатора 7 через два встречно-параллельно включенных диода. Корпусные электроды 29, .также как и остальные электроды датчика 25 влажности, находятся под конвейерной лентой 30, на которой размещается контролируемый материал 31. Потенциальный электрод 14 расположен над материалом 31.

Злектрические эквиваленты: 32— датчика 25 влажности, 33 — датчика

14 толщины слоя, 34 — датчика 16 температуры, представляюшие собой соответственно конденсаторы и резистор, включены в измерительные мосты 2 и 3 также как и датчики 35 14, 16, но через нормально разомкнутый контакт коммутатора 7, т.е. эквивалент 32 подключен к точке соединения последовательно-согласно включенных диодов

35, анод одного из них подключен к нормально разомкнутому контакту коммутатора 7, катод другого — к шине

18, Зквивалент 33 и подключенный к нему через конденсатор 36 эквивалент

34 подключены к точке соединения последовательно-согласно включенных диодов 37, анод одного из которых соединен с нормально разомкнутым контактом коммутатора 7, катод другого — с шиной 8.

Влагомер работает следующим образом.

Контролируемый материал 31 (уголь, руда, песок), несомый конвейерной лентой 30, проходит над датчиком 25 влажности и под датчиком толщины слоя. Емкость электрода 14 с достаточвения проводящих мостиков на увлажненных деталях конструкции датчика

25 при гидроуборке конвейера. Поскольку охранный 28 и измерительный 24 электроды находятся под одинаковым потенциалом, то возникшие проводящие мостики замыкаются на охранном электроде 28, который окружает измерительный 24, и не влияют на процесс измер ения.

Генератор 1 высокочастотного напряжения питает измерительные мосты 2 и

15 костей электрода 14 датчика толщины слоя и конденсатора 17. Так как мост

2 налаживают таким образом, чтобы при отсутствии материала 31 на ленте 30 на выходе моста 2 был "0", то выходной сигнал моста 2, снимаемый с фильтра 10, можно считать пропорциональным толщине слоя материала 31. Кроме того, выходной сигнал моста 2 зависит и от температуры материала 31, в частности с ее увеличением сопротивление датчика 16 температуры уменьшается и выходной сигнал увеличивается. Датчик 16 температуры представляет собой термистор, находяпдйся вблизи материала 31 в термодйнамическом моста 3 влажности пропорционален разности емкостей электродов 24 и 26, а также конденсатора 27. При наладке влагомера емкость конденсатора 27 и поворот компенсационного электрода.

26 выбирают таким, чтобы при отс тствии материала 31 на выходе моста 3 был "О" независимо от параметров конфильтром 20, пропорционален толщине слоя и влажности материала 31.

Отношение величины выходного сигнала моста 3 к величине выходного сигнала моста 2, определяемое узлом

11 деления, пропорционально влажности материала 31, Если температура материала возрастет, то возрастет и его проводимость, и, следовательно, выходной сигнал моста 3. Но одновременно возрастет и выходной сигнал моста 2, а их отношение останется неизменным, поэтому выбор датчика 16 температуры с соотОхранный электрод 28 исключает из 55 процесса измерения краевую емкость, датчика 25 влажности и защищает измерительный электрод 24 от внешних воздействий, в частности от возникно3 1318896 4 ной степенью точности можно считать пропорциональной толщине слоя мате-.: .риала 31 на ленте 30, так как с изменением толщины слоя соответственно изменяется расстояние между электро5 дом 14 и материалом 31 ° Влажность материала 31 на емкость электрода 14 влияния практически не оказывает вследствие того, что диэлектрическая проницаемость влажного материала 31 10 во много раз больше проницаемости воздуха. Поэтому емкость электрода 14 зависит, в основном, только от вели- 3. При подключении нормально замкнучины воздушного зазора между ним и материалом 31.

Емкость между измерительным 24 и ны слоя пропорционален разности емкорпусным 29 электродами при расстоянии между ними в 2 раза большем толщины слоя пропорциональна количеству и диэлектрической проницаемости мате-20 риала 31 в поле этих электродов, т.е. произведению толщины слоя на влажность (для многих материалов зависимость диэлектрической проницаемости от влажности в. определенном диапазо- 25 не является линейной). Кроме того, на емкость электрода 24 в определенной мере влияют толщина и диэлектрическая проницаемость конвейерной ленты

30. 30

Компенсационный электрод 26 образует с одним из корпусных электродов

29 конденсатор, емкость которого равновесии с ним. практически зависит только от пара- Выходной сигнал измерительного метров конвейерной ленты 30. Ширина зазора между охранным 28 и измеритель. ным 24 электродами такова, что прохо-, дящие в этот зазор к компенсационному электроду 26 силовые линии электрического поля замыкаются по конвейер щ ной ленте 30. Угол поворота электрода 26 выбирают при наладке влагомера таким, чтобы приращение емкости вейерной ленты 30. При наличии матеэлектрода 26 при изменении толщины риала 31 над датчиком 25 влажности или диэлектрической проницаемости 45 выходной сигнал моста 3, выцсляемьй ленты 30 было равно изменению емкости электрода 24. При повороте электрода 26 часть его поверхности перекрывается электродом 24 и не участвует в измерении, так осуществляется 50 плавное регулирование уровня компенсации параметров конвейерной ленты 30, 5 13188 ветствующей характеристикой (например, ИМТ-4) позволяет практически исключить влияние температуры материала 31 на показания,влагомера в рабочем диапазоне температур. Такое включение датчика 16 температуры позволяет обойтись без дополнительных проводов для его подсоединения и наиболее точно скомпенсировать влияние температуры материала 31, так t0 как ее изменение вызывает мультипликативное изменение проводимости материала 31 и такое же изменение проводимости термистора 16. Одинаковое температурное приращение выходных сигналов мос- 15 тов 2 и 3 обеспечивает достаточную степень компенсации этого параметра в выходном сигнале узла 11 деления, являющегося выходным сигналом влагоNPPR 20

Для контроля исправности схемы влагомера замыкают, нормально разомкнутый и размыкают нормально замкнутый контакты коммутатора 7. При этом отключаются от измерительных мостов

2 и 3 все датчики 14, 16 и 25 и подключаются их электрические эквиваленты 33, 34 и 32. Выходные сигналы мостов 2 и 3 и влагомера в целом должны иметь определенные значения, по кото- 30 рым определяют исправность устройства. Выполненное соединение диодов 22, 23, 12, 32 и 37 и включение датчика

16 температуры и его эквивалента 34 через конденсаторы 15 и 36 позволяет это сделать одним перекидным контактом коммутатора 7, что упрощает устройство. Этому же способствует и объединение одной из шин каждого моста 2., 3 в одну шину 4, упрощающее 40 влагомер.

Расположение диодов 12, 22 и 23 на соответствующих электродах 14, 26 и 24 позволяет исключить из процесса измерения емкость проводов, соединяю- 45 щих диоды с мостами 2 и 3, и повысить за этот счет точность измерения. Емкость соединяющих проводов может в 10 и более раэ превосходить емкость электродов 14 24 и 26, поэтому температурная и временная нестабильность емкости проводов является источником значительной (до 37.) погрешности влагомера.

Шатание обоих мостов 2 и 3 от одного генератора 1 исключает погрешность, вызванную нестабильностью амt плитуды высокочастотного напряжения, которая может составлять 2-3Х так как выходной сигнал влагомера пропорционален отношению выходных сигналов мостов 2 и 3.

Формула изобретения

1.Бесконтактнык конвейерный влагомер, содержащий генератор высокой частоты, измерительный мост толщины слоя материала, соединенный с датчиком толщины, измерительный мост влажности, соединенный с датчиком влажности, включающим измерительный, компенсационный, охранный и два заземленных электрода, расположенных под конвейерной лентой, узел контроля, включающий коьыутатор и электрические эквиваленты датчиков, датчик температуры материала, узел деления, фильтры низкой частоты, конденсаторы, причем каждый измерительный мост одним концом диагонали питания подключен через конденсатор к генератору высокой частоты и непосредственно к входу фильтра низкой частоты, при этом вход-делимое узла деления соединен с выходом измерительного моста влажности, а вход-делитель — с выходом измерительного моста толщины материала, выход узла деления является выходом влагомера, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения устройства, вторые концы диагоналей питания обоих измерительных мостов соединены между собой и, кроме того, через конденсатор — с генератором высокой частоты, а непосредственно — с входом фильтра низкой частоты, выход которого подключен к корпусной шине и через переключатель и диоды— к электрическим эквивалентам датчиков, при этом датчик температуры подключен через конденсатор к измерительному электроду датчика толщины слоя.

2.Благомер по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения стабильности измерений за счет исключения влияния емкости линии свя/ зи датчиков с измерительными мостами, диоды измерительного плеча моста толщины слоя, а также диоды измерительного и компенсационного плеч моста влажности подключены к линиям связи со стороны электродов датчиков влажности и толщины слоя, 1318896

Составитель В,Немцев

Texpeд Л.Олийнык Корректор A.Îáðó÷àð

Редактор А.Шандор

Заказ 2503/37 Тираж 776 Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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