Датчик расхода молока

Изобретение предназначено для бесконтактного измерения расхода молока на автоматизированной доильной установке. Датчик содержит диэлектрический участок молокопровода, на поверхность которого нанесены токопроводящие полосы, образующие один или более витков. Токопроводящие полосы заключены в трубчатый экран и соединены с входом генератора электромагнитных колебаний, выход которого подключен к фазовому детектору. Выход фазового детектора через НЧ-фильтр и усилитель постоянного напряжения подключен к входу генератора, управляемого напряжением (ГУН), с частотозадающим конденсатором, находящимся в тепловом контакте с измеряемой средой - пульсирующей молоковоздушной смесью. Выход ГУН соединен с вторым входом фазового детектора. Изобретение обеспечивает снижение погрешности и повышение оперативности измерений расхода молока в потоке. 1 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам бесконтактного измерения расхода молока на автоматизированных доильных установках.

Известно устройство датчика расхода жидкости /1/, содержащее предусилитель, перестраиваемый полосовой фильтр, узел настройки, два компаратора, разделитель поддиапазонов измерения, сумматор, преобразователь частоты, узел сброса и блокировки и согласующий выходной каскад.

К недостаткам устройства относится сложность обработки сигнала датчика, что снижает оперативность измерений.

Известно устройство /2/ для контроля расхода различных материалов, содержащее емкостный датчик, генератор электромагнитных колебаний, связанный с электродом, и усилитель. Измерение выполняется по модуляции сплошного потока материала, создаваемого подающим механизмом, причем в зоне измерений искусственно формируется плотный участок потока контролируемого материала.

Недостаток: неприменимо для измерения расхода молочного потока, который представляет собой разреженную молоковоздушную (двухфазную) среду.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является датчик диэлектрических характеристик жидкостей /3/, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое металлизированное основание, а на вторую нанесены два полосковых проводника, электромагнитно связанных между собой, причем диэлектрическая подложка имеет форму трубы, заземляемое основание нанесено на внешнюю цилиндрическую поверхность трубы, и в нем выполнены два окна, в которых расположены контактные площадки для емкостной связи полосковых проводников с линиями передачи, а сами полосковые проводники нанесены на внутренней цилиндрической поверхности трубы диаметрально противоположно.

К недостаткам данного датчика относятся неоднородное электромагнитное поле в объеме датчика, что позволяет проводить измерения только на сверхвысоких частотах, а также непосредственный контакт обкладок датчика с измеряемой средой, что недопустимо в доильных системах.

Предлагаемое изобретение решает задачу бесконтактного измерения расхода молока, перемещающегося в молочной трубке от доильного стакана к накопительной емкости или к молокопроводу в виде пульсирующей молоковоздушной смеси, снижения погрешности измерений и повышения оперативности измерений.

Для достижения такого технического результата в предлагаемом датчике расхода молока, содержащем диэлектрический участок молокопровода с нанесенными токопроводящими полосами, дополнительно введены генератор электромагнитных колебаний, фазовый детектор, НЧ-фильтр, генератор, управляемый напряжением (ГУН) и имеющий частотозадающий конденсатор, находящийся в тепловом контакте с измеряемой средой, причем воспринимающий элемент датчика выполнен в виде токопроводящих полос, образующих один или более витков на поверхности диэлектрического участка, заключенных в трубчатый экран и соединенных с входом генератора электромагнитных колебаний, выход которого подключен к фазовому детектору, выход фазового детектора через НЧ-фильтр и усилитель постоянного напряжения подключен к ГУН, а выход ГУН соединен с вторым входом фазового детектора.

На чертеже приведена блок-схема датчика расхода молока.

Датчик расхода содержит диэлектрический участок 1 молокопровода, генератор электромагнитных колебаний 2, фазовый детектор 3, НЧ-фильтр 4, воспринимающий элемент датчика выполнен в виде токопроводящих полос 5, образующих один или более витков на поверхности диэлектрического участка, заключенных в трубчатый экран 6 и соединенных с входом генератора электромагнитных колебаний 2, выход которого подключен к фазовому детектору 3, выход фазового детектора 3 через НЧ-фильтр 4 и усилитель постоянного напряжения 7 подключен к дополнительно введенному генератору, управляемому напряжением (ГУН) 8, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора 3, причем частотозадающий конденсатор 9 ГУН, с температурным коэффициентом, таким же, как и температурный коэффициент молоковоздушной смеси, находится в тепловом контакте с измеряемой средой.

Датчик расхода молока работает следующим образом. Токопроводящие полосы 5, нанесенные на поверхность диэлектрического участка 1 молокопровода, являются одним из частотозадающих звеньев генератора электромагнитных колебаний 2, построенного на операционном усилителе. При прохождении потока молока через измерительный диэлектрический участок 1 молокопровода изменяется его диэлектрическая проницаемость, что приводит к изменению емкости токопроводящих полос 5. Следствием этого является частотная модуляция сигнала, генерируемого на выходе генератора электромагнитных колебаний 2.

Частотно-модулированный сигнал с выхода генератора электромагнитных колебаний 2 поступает на один из входов фазового детектора 3, на второй вход фазового детектора поступает сигнал с ГУН 8. Выходное напряжение фазового детектора 3, поступающее на вход НЧ-фильтра 4, пропорционально фазовой разнице поступивших на его вход сигналов, оно подается на вход усилителя постоянного напряжения 7. Это напряжение изменяет частоту ГУН таким образом, что бы уравнять частоту ГУН 8 и частоту генератора электромагнитных колебаний 2, оно пропорционально диэлектрической проницаемости потока молока, проходящего через измерительный участок молокопровода.

Для уменьшения температурной погрешности измерений частотозадающий конденсатор 9 ГУН, имеющий такой же температурный коэффициент, как и измерительный участок молокопровода, находится с ним в тепловом контакте. При этом при изменении температуры частота ГУН меняется так же, как и частота генератора электромагнитных колебаний.

Источники информации

1. Заявка на изобретение RU №2000127148/28, кл. C1 G 01 F 1/32, 2000.

2. Заявка на изобретение RU №93002601/13, кл. A G 01 N 33/48, 1993.

3. Патент РФ №2222024, МПК 7 G 01 R 27/26, G 01 N 22/04, 2004.

Датчик расхода молока, содержащий диэлектрический участок молокопровода с воспринимающим элементом в виде нанесенных на поверхность участка токопроводящих полос, отличающийся тем, что дополнительно введены генератор электромагнитных колебаний, фазовый детектор, НЧ фильтр, генератор, управляемый напряжением, с частотозадающим конденсатором, находящимся в тепловом контакте с измеряемой средой, а токопроводящие полосы образуют один или более витков на поверхности диэлектрического участка, заключены в трубчатый экран и соединены с входом генератора электромагнитных колебаний, выход которого подключен к фазовому детектору, выход фазового детектора через НЧ фильтр и усилитель постоянного напряжения подключен к входу дополнительно введенного генератора, управляемого напряжением, а выход генератора, управляемого напряжением, соединен с вторым входом фазового детектора.