Устройство для измерения физиологических показателей сельскохозяйственных животных

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для машинного доения короа с совмещенной функцией контроля их физиологического состояния в процессе дойки. и может использоваться в ветеринарии. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит доильный стакан, датчик 2с источником 3 и приемником 4 излучения, расположенный в верхней части доильного стакана, усилитель 5, выход которого соединен с сигнальным входом регистратора 6 фотоплетизмограмм и входом блока 7 управления, включающим формирователь импульса запуска, элементы И, ИЛИ, при этом выход блока управления связан с исполнительным элементом, установленным на доильном аппарате. Работа осуществляется следующим образом: : .отразившись от внутренних слоев ткани соска , свет попадает на приемник 4 излучения, сигнал с которого после преобразования поступает на информационный вход триггера, затем через согласующие элементы включаются регистраторы фотоплетизмограмм б и пульса 14. Происходит запись показаний. При соприкосновении датчика с тканью и за счет измерения источника 3 температура датчика преобразуется в электрический сигнал и после преобразования регистрируется . 1 з.п. ф-лы, 4 ил., у А-А -; ХУу;у.-:- VH- .- - :-:-: .LT С ч i, w is: а Фа.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з А 01 J 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с .. 1

-A ч

Ф (21) 4666623/15 (22) 24.03.89 (46) 07.01.92. Бюл. М 1

: - -(71) Ижевский сельскохозяйственный институт и Физико-.технический институт

Уральского отделения АН СССР (72) С.ИЛОран. B.ÀÀëåêñååâ и B.È.Çàáoëîòских (53) 637.56.543(088.8)

: .. (56) Авторское свидетельство СССР

М 1630713, кл. А 01 3 7/00. 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЕЛЬ. CKOX03RACTBEHHbfX XNBOTHblX (57) Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройс вам для машинного доения коров с совмещенной функцией контроля их физиологического состояния в процессе дойки, и может использоваться в ветеринарии. Цель изобретения — расширение функциональ- ных возможностей. Устройство содержит

„„5U,, 1702983 А1

-2 доильный стакан, датчик 2 с источником 3 и приемником 4 излучения, расположенный е верхней части доильного стакана, усилитель

5, выход которого соединен с сигнальным входом регистратора 6 фотоплетизмограмм и входом блока 7 управления, включающим формирователь импульса запуска, элементы И, ИЛИ, при этом выход блока управления связан с исполнительным элементом, установленным на доильном аппарате, Работа осуществляется следующим образом: отразившись от внутренних слоев ткани соска, свет попадает на приемник 4 излучения, сигнал с которого после преобразования поступает на информационный вход триггера,: затем через согласующие элементы включаются регистраторы фотоплетизмограмм 6 и пульса 14. Происходит запись показаний, При соприкосновении датчика с тканью и за счет измерения источника 3 температура датчика преобразуется в электрический сигнал и после преобразования регистрируется. 1. з.п. ф-лы, 4 ил., 1702983

Изобретениеотноситсяксельскохозяй- фоторезистор оптрона 18 одним выводом ственному машинострсению, в гастности к подключен к второму выводу подстроечного устройствам для машинногодоения коров с резистора 10, а вторым — к корпусу схемы, совмещеннойфункцией контроля их физио- второй нормально замкнутый ключ 19 сигI логического состояния в процессе дойки, и 5 нальный вход которого соединен с шиной может использоваться в ветеринарии (в ди- питайия, а выход с одним из выводов источагностических целях ветерйнарными служ- ника 3 излучения, второй вывод которого б=;-.и животноводческих комплексов и -. подсоединен к корпусу схемы; третий выход ферм).:,,, "" - .: . блока 7 управления подключен к управляюЦель изобретения — расширение функ- 10 щему входу первого ключа 1?, а четвертый циональних возможностей. - :- выход блока 7 управленил — к управляющеНафигЛсхематическипоказачыдоиль- му входу второго нормально замкнутого ный стакан и обьект исследования; на фиг.2- ключа 19. разрез А-А на фиг.1 (структурная схема ус,- Блок 7 управления содержит формиротройства,гдесосок вымени в разрезе услов- 1" .» ватель 20 импульса запуска, вход которого но изображен-в виде окружности); йа фиг.3- - являетсл входом блока 7 управления, а выфункциональная схема блока управления; ход соединен с первым входом первого на фиг.4-- временные диаграммы, поясняю-. триггера 21, выход первого триггера 21 свящие работуустройства. . ..":: -::.---: ... зан с одним из входов элемента И 22 и с

Устройство для измерения физиологи- 20 первым согласующим элементом 23, выход ческих показателей сельскохозяйственных которого является первым выходом блока.7, животныхсодержит доильный стакан 1,дат- : управления, генератор 24 импульсов, выход чик2,состоящиййзисточника3иприемнй-- ..- которого подключен к второму входу элека 4 излучения, расположенный в"верхней мента И 22, счетчик 25 времени. первый части доильного стакана 1, в углублении со- 25 вход которого соединен с выходом элемента сковой резины,усилитель5,выходкоторого И 22, а первый выход — с первым входом соединен с сигнальным входом регистрато- - второго триггера 26. прямой выход триггера ра 6 фотоплетизмограмм-и вхсдом блока 7 26 связан с вторым согласуюцим элементом . управления, исполнительный элемент 8, ус- - 27, выход которого является вторым выхотановленный на доильном аппарате, свя- 30 дом блока 7 управления, прямой выход втозанный с пeðàûì выходом блока 7 рого триггера 26 является также третьим управленил, второй выход которого подсое- . выходом блока 7 управления, RS-триггер 28, динен к управляющему входу регистратора информационный вход которого соединен с

:фотоплетизмограмм 6, источник 9 образцо- вйходом первого триггера 21, тактовый вход— вого напряжения. выход которого связан с 35 с вторым выходом счетчика 25 времени, первым выводом подстроечного резистора вход установки в нулевое состояние — с вы10 и одним из выводов резистора ",1, опера-, - ходом схемы 29 установки в нуль, а выход ционный усилитель 12, инвертирующий этого триггера является четвертым выходом вход которого соединен с вторым выводом блока 7 управления, одновибратор 30, вход . резистора 11 и одним из выводов приемни- 40 которого подключ н к инверсйому выходу ка 4 излучения, неинвертирующий вход опе- второго триггера 26, а выход — к входу треть-рационного усилителя -12 соединен с его согласующего элемента 31, выход котодвижкомподстроечногор зистора10,дели- рого является пятым выходом блока 7 тель 13 напрях<ения- из двух, резисторов, . управления, второй элемент ИЛИ 32, перподключенный к выходу операционного 45 вый вход которого связай с вторым выходом усилителя 12 и входч усилителя 5, а средняя счетчика 25 времени. а выход — с вторым точка делителя f3 напряжения связана- с входом второго триггера 26. формирователь

"вторым выводом приемника 4 излучения, 33, вход которого подключен к выходу одно регистратор f4 пульса и регистратор 15тем- - вибратора 30, а выход — через второй вход перэтуры, сигнальные входй которых под- 50 первого элемента ИЛИ 34 к второму входу

-: ключены к выходу усилителя 5 и через первого триггера 21, выход схемы 29 уста"фйльтр"16 нижних частот к сигнальному вхо- новки в нуль связан, кроме того, с первым

: ду первого ключа 17, причем управляющий аходом fl8paot0 элемента ИЛИ 34. с вторы- вход регистратора 14 пульса подключен к ми входами счетчика 25 времени и GTopQfo второму-выходу блока 7 управления.а уп- 55 элемента NRl432.:" равляющий вход регистратора 15 твмпера- На фигЛ представлены эпюры выходтуры — к пятому вь,ходу блока 7 управления, кых сигналов следующих блоков устройстфоторезистсрныйоптрон 18,анодсватоди- вэ: а = схемы 29 установки в нуль; б— . ода которого свл,aii с выхадо. . первого клю- усилителя 5; в — формирователл 20 ",ìèóëü à ,а 17, а катод — с корпусом схемы, запуска;г-первоготриггеоа21;д — первого

1702983

10 в нуль формируется короткий импульс, устанавливающий через элементы ИЛИ 32 и 34 триггеры 21 и 26 и непосредственно счетчик 15

20 пульсации вакуума. Кроме того, сигнал с вы- 40 хода первого триггера 21 поступает на инвход счетчика 25 времени. По истечении за-,45 данного времени, например 5 с (это время

55 выхода счетчика 25 времени; е — второго выхода счетчика 25 времени; ж — прямого выхода второго триггера 26; 3 — RS-триггера

28; и — одновибратора 30; к — формирователя 33. На фиг.4 показан также интервал вре- мени от начала дойки до ее окончания, задаваемый технологическим оборудованием доильных установок.

Устройство работает следующим образом„

Подключают напряжение сети. В блоке

7 управления на выходе схемы 29 установки

25 времени и RS-триггер 28 в исходное нулевое состояние. При этом на источник 3 излучения подается питание через нормально замкнутый второй ключ 19. Доильный стакан 1 надевают в течение времени

Тз на сосок вымени коровы, Вследствие того, что часть излучения источника 3, отразившись от внутренних слоев ткани, попадает на приемник 4 излучения, в нем образуется резкий перепад фототока, который, после усиления каскадом на операционном усилителе 12 и усилителем 5, воздействует на формирователь 20 импульса запуска в блоке 7 управления и поступает на сигнальные входы регистраторов фотоплетизмограмм 6, пульса 14 и температуры

15, а также на фильтр 16 нижних частот, Под действием скачка напряжения воз никающий на выходе формирователя 20 импульса запуска сигнал переводит первый триггер 21 в состояние логической "1". При этом управляющий сигнал с первого согласующего элемента 23 поступает на исполнительный элемент 8, который устраняет формационный вход RS-триггера 28. Через элемент И 22 импульсы с генератора 24 импульсов начинают поступать на первый переходного процесса, за которое исполнительный элемент 8 надежно устраняет пульсации вакуума. понижающие точность измеряемых показателей), на первом выходе счетчика 25 времени формируется сигнал. по переднему фронту которого второй триггер 26 устанавливается в состояние ло. -гической "1 и через второй согласующий элемент 27 включаются регистраторы фото.плетизмограмм 6 и пульса 14. Происходит запись. фотоплетизмотраммы и измерение пульса в течение некоторого промежутка времени, например 30 с, обеспечивающего надежную расшифровку кривой фотопле25

35 тизмограммы и статистически достоверные данные по частоте сердечных сокращений.

Кроме того, сигнал с выхода второго триггера 26 открывает первый ключ 17 и по светодиоду фотореэисторного оптрона 18 начинает протекать постоянная составляющая тока с выхода фильтра 16 нижних час-тот.

При соприкосновении датчика с тканью и за счет излучения источника 3 температура датчика повышается, что приводит к изменению падения напряжения на фотодиоде 4. Поскольку в начальном состоянии с помощью источника 9 образцового напряжения и подстроечного резистора 10 на выходе операционного усилителя 12 устанавливается постоянный уровень напряжения (при нулевой температуре выходное напряжение должно быть равно нулю) с увеличением температуры этот уровень будет линейно смещаться. Это свойство позволяет использовать данную схему не только для преобразования изменений светоп роницаемоститканей, но и для измерения температуры тела животного, Однако при регистрации фотоплетизмограммы и пульса изменение постоянного уровня напряжения на выходе операционного усилителя 12 и усилителя 5 может исказить результаты измерения, TBK как вместе c nocTO$lHHoA составляющей будет смещаться и наложенная на нее переменная составляющая напряжения, отражающая пульсации кровенаполнения тканей, что приведет к нелинейному режиму работы усилителя 5.

Для исключения смещения постоянного уровня на выходе операционного усилителя

12 и усилителя 5 используется цепь обратной связи, состоящая из фильтра 16 нижних частот, ключа 17 и оптрона 18. Например, при увеличении выходного напряжения операционного усилителя 12 за счет изменения температуры, отфильтрованная фильтром

16 постянная составляющая увеличивает ток светодиода оптрона 18, что приводит к умен ьшению сопротивления резистора этого оптрона и уменьшению падения напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя 12,а значит, и снижению напряжения на его выходе. Таким образом, в течение всего времени снятия фотоплетиэмограммы и измерения пульса на выходе операционного усилителя

12 поддерживается постоянный уровень нзпояжения, что не приводит к искажению результатов измерения.

По истечении заданного времени на втором выходе счетчика 25 времени формируется сигнал, переводящий через второй. элемент ИЛИ 32 второй триггер 26 в нулевов

1702983 с стакан, датчик, состоящий из источника и состояние (рег.;страторы 6 и 14 и первый ключ 17 отключаются). Этот же сигнал, поступая на тактовый вход RS-триггера 28, переводит его в состояние логической "1"

М (второй ключ 19 размыкается, источник 3 излучения гаснет и в дальнейшем не нагревает ткань соска, не оказывая влияния на погрешность и= мерения температуры). Сня. тие управляющсго напряжения с первого ключа 17 (третий выход блока 7 управления) . приемника излучения и расположенный в верхней части доильногр стакана, усилитель, выход которого соединен с сигнальным входом регистратора фотоплетиэмо грамм и входом блока управления, при этом первый выход блока управления связан с исполнительным элементом для отключения пульсации вакуума, а второй выход подсоединен. к управляющему входу регистратора фотоплетизмограмм, о т л иприводит к его раэмыканию и установлению на выходе операционного усилителя 12 и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения входе регистратора 15 постоянного уровня напряжения, пр6порциональнсго температуре тела животного. Поскольку за время функциональных возможностей, оно снабжено источником образцового напряжения, 15 операционным усилителем, регистратором снятия фотоплетизмограммы" и измерения пульса датчик приобрел температуру тела исследуемого.кивотного, регистрация йокаэания температуры занимает незначительпульса, регистратором температуры, фильтром йижних частот, двумя ключами, оптроном, постоянным .и подстроечными резисторами и резистивным делителем наное время. Это время Т»м задается

20 пряжения, причем-выход источника образимпульсом, вырабатываемым одновибрато- цового напряжения связан с первым ром 30, запускаемым сигналом с инверсно- выводом подстроечного резистора и через го выхода второго триггера 26. При этом постоянный резистор — с инвертирующим через третий согласующийэлемент31 вклю- входом операционного усилителя и одним чается регистратор.15 температуры. По ис- 25 из выводов приемника излучения, неинвертечении времени T<13+ на выходе тирующий вход операционного усилителя формирователя 33 появляется сигнал, пере- соединен с движком подстроечного резиводящий через первый логический элемент стора, а выход подключен к входу усилителя

ИЛИ 34 первый трйггер 21 в нулевое состо- и реэистивного делителя напряжения, к яние. Это приводит к выключению исполни- ЗО средней точке у которого подключен второй дам регистраторов пульса и температуры и через последовательно включенные фильтр рая продолжается в течение заданного времени, например 4 мин. Плсле окончания процесса дойки выключается найряжение 35 нижних частот и первый ключ связан со свесети, что.приводит к окончанию работыуст- тодиодом оптрона. второй вывод которого ройства;::.: - ..: . -. соединен с общей точкой;к которой подклюВ результате регистраторами фотопле- чен также второй выход подстроечного ретизмограмм; пульса и температуры будут . зистора, источник.же излучения подсоедизафйксирсванй йзмеренные физиологиче- 49 нен посредством второго ключа к шине пиские показатели животного.. тания, при этом второй выход блока управТаким образом, с помощью одного дат-:-: ления связан, к Же" того, с управляющим чика, состоящего из йсточника и прйемника излучения, практически 8 одной точке измевходом регистратора пульса, третий выход блока управления подключен к управляюряются три основных п6каэателя, характе- 45 щему входу первого ключа; четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом второго ключа, а пятый выход блока управления связан с управляющим входом регистратора температуры. ризуащие физиологйческое состояние животного, н нарушая при этом технологического цикла дойки на ферйе. "

1 — Ф о р м у л а и з о б р е т е н и s., 50 . - 1; Устройство для измерейия физиоло-гических показателей сельскохоэяйствен2. Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что датчик установлен в теле соскбвой резины под верхней кромкой соскового ных животных; содержащее доильный отверстия. тельного элемента 8 и восстановлению ." выводприемникаизлучения,крометого,вы.. пульсации вакуума, йачийается дойка, кото- ход усилителя подключен к сигнальным вхо1702983

1702983

1

I и

l гк Составитель Е.Карев

Редактогр Е.Папп: . -: Техред М.Моргентал Корректор Т,Мгалец:

Закаа 5: ...:-;.: Тираж: Подписное . ВНИИПЙ Государственного комйтета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/5 Производетвенне.издатевьсггий комбиггат "Патент", r. Ужгород, ув.Гагарина, 101