CS266935B1

CS266935B1 - Portable hydrometer for compressed and loose materials' humidity measuring

Info

Publication number: CS266935B1
Application number: CS882637A
Authority: CS
Inventors: Ludek Ing Krobot; Jaroslav Vylicil; Milan Ing Dolezal; Jindrich Skala
Original assignee: Ludek Ing Krobot; Jaroslav Vylicil; Milan Ing Dolezal; Jindrich Skala
Priority date: 1988-04-19
Filing date: 1988-04-19
Publication date: 1990-01-12
Also published as: CS263788A1

Abstract

Vlhkoměr je určen zejména pro měření vlhkosti ve vnitřních vrstvách svinutých balíků lisovaného lněného stonku, slámy, sena apod. Pracuje na principu měření elektrické vodivosti hodnoceného materiálu s optickým vyhodnocováním zjištěných hodnot vlhkosti. Elektronická soustava obsahuje měřicí sondu trubkovitého tvaru obsahující dvě souosé vzájemně izolované elektrody, mezi které je vřazeno teplotní čidlo pro snímání teploty v místě snímání vlhkosti. Měření vlhkosti probíhá ve více měřicích pásmech vlhkosti.The hygrometer is designed especially for measurement moisture in the inner layers of the rolled bales pressed flax stem, straw, hay, etc. It works on the principle of measuring electrical conductivity evaluated material with optical evaluation humidity values. Electronic the system includes a tubular probe shape containing two coaxial to each other an insulated electrode between which a temperature sensor is inserted sensor for sensing the sensing temperature humidity. Moisture measurement is carried out in more than one measuring range humidity zones.

Description

Předmětem vynálezu je přenosný vlhkoměr pro orientační a kontrolní měření vlhkosti slisovaných a sypkých materiálů, zejména lněného stonku slisovaného ve svinutých balících. Pracuje na principu měření elektrické vodivosti zkoušeného materiálu s optickým vyhodnocováním zjištěných hodnot vlhkosti ve více měřicích pásmech. Je opatřen teplotní kompenzací měřicí sondy.The subject of the invention is a portable hygrometer for orientation and control measurement of moisture of compressed and loose materials, especially flax stalk pressed in rolled packages. It works on the principle of measuring the electrical conductivity of the tested material with optical evaluation of the detected humidity values in several measuring bands. It is equipped with temperature compensation of the measuring probe.

Dosud známé vlhkoměry pracující na principu měření elektrické vodivosti zkoušeného materiálu jsou poměrně složité, nákladné a rozměrné. Jedná se o laboratorní přístroje, které jsou náročné zejména na pracovní prostředí i na obsluhu. Jsou nevhodné pro rychlá orientační a kontrolní měření, která je nutno provádět v obtížných a nestandartních podmínkách na polích, ve skladech stonku, sena a slámy, v tírenských prašných provozech, v silech apod.Previously known hygrometers working on the principle of measuring the electrical conductivity of the tested material are relatively complex, expensive and bulky. These are laboratory devices that are especially demanding on the working environment and the operator. They are unsuitable for fast orientation and control measurements, which must be performed in difficult and non-standard conditions in fields, in stalk, hay and straw warehouses, in smelting dust operations, in silos, etc.

Je například znám laboratorní přístroj pro měření sypkých materiálů zejména zemědělských plodin s označením FEUTRON. Měří na principu elektrické vodivosti. Vzorky měřeného materiálu je však nutno upravit a vložit do měřicí sondy. Přístroj lze vybavit také sondou ve tvaru čidla, to však neumožňuje měřit vlhkost ve větších hloubkách, ale pouze v nízké povrchové vrstvě.For example, a laboratory instrument for measuring bulk materials, in particular agricultural crops, is known as FEUTRON. It measures on the principle of electrical conductivity. However, samples of the measured material must be adjusted and inserted into the measuring probe. The device can also be equipped with a sensor-shaped probe, but this does not allow measuring moisture at greater depths, but only in a low surface layer.

Jsou také známy vlhkoměry řady HG vyvinuté pro měření vlhkosti sypkých materiálů, zejména obilovin. Pracují na principu měření elektrické vodivosti a jejich sonda je provedena ve tvaru násypné dózy, do které je nutno vložit hodnocený materiál. Jejich obsluha je však poměrně složitá. Jsou zcela nevhodné pro měření slisovaných materiálů i pro rychlé kontrolní a orientační měření v polních podmiňkáchHygrometers of the HG series developed for measuring the moisture content of bulk materials, especially cereals, are also known. They work on the principle of measuring electrical conductivity and their probe is made in the form of a hopper into which it is necessary to insert the evaluated material. However, their operation is relatively complicated. They are completely unsuitable for measuring compressed materials as well as for quick control and orientation measurements in field conditions

Přístroje AQUA-ΒΟΥ (NSR) a Whille 35 (Finsko) nemají potřebný rozsah měření. Použití jejich sond je možné u svinutého balíku, ale vlivem rozdílné objemové hmotnosti balíku naměřené hodnoty kolísají a nelze je použít ani orientačně.The AQUA-ΒΟΥ (NSR) and Whille 35 (Finland) do not have the required measuring range. The use of their probes is possible with a rolled bale, but due to the different bulk density of the bale, the measured values fluctuate and cannot be used even for guidance.

Jsou také známy vlhkoměry HYGROTEST (NSR) vybavené číslicovým systémem vyhodnocování. Nelze je však použít pro měření vnitřních vrstev velkonábalů slisovaných lněných stonků protože měřicí čidlo, kterým jsou vybaveny k tomuto účelu naprosto nevyhovuje.HYGROTEST hygrometers (NSR) equipped with a digital evaluation system are also known. However, they cannot be used for measuring the inner layers of large packages of compressed flax stalks because the measuring sensor with which they are equipped for this purpose is completely unsuitable.

Pro měření vlhkosti lněného stonku byl vyvinut vlhkoměr VLR-1 (SSSR), u něhož je měření vlhkosti založeno na dielektrické metodě. Je však nevýhodný tím, že měřicí sondu nelze vpichovat do větších hloubek slisovaného materiálu, protože v koncové části je rozšířena o nástavec, který zabraňuje pronikání mezí stonky. Není vhodný pro orientační a kontrolní měření prováděné v polních podmínkách, protože vyhodnocování naměřených hodnot je komplikované. Naměřené hodnoty jsou relativní a je nutno je převádět pomocí grafů. Je to tedy přístroj vhodný pouze pro laboratorní měření.The VLR-1 (USSR) hygrometer was developed for measuring the moisture content of flax stalk, in which the moisture measurement is based on the dielectric method. However, it is disadvantageous in that the measuring probe cannot be inserted into greater depths of the compressed material, because in the end part it is extended by an extension which prevents the penetration of the stalk boundaries. It is not suitable for orientation and control measurements performed in field conditions, because the evaluation of measured values is complicated. The measured values are relative and must be converted using graphs. It is therefore only a device suitable for laboratory measurements.

Pro měření vlhkosti lněného stonku slisovaného ve svinutých balících byl v ČSSR vyvinut přenosný vlhkoměr označený VLS-1 (čs. autorské osvědčení č. 259 712), který vyhovuje svýmA portable hygrometer marked VLS-1 (Czechoslovak author's certificate no. 259 712) was developed in the Czechoslovak Socialist Republic to measure the moisture content of flax stalk pressed in coiled bales.

CS 266 935 B1 konstrukčním provedením pro orientační měření vlhkosti ve vnitřních vrstvách slisovaného materiálu v prašném prostředí a za obtížných podmínek na poli, ve skladech apod. U tohoto přístroje však měření probíhá pouze v jednom měřicím pásmu, což částečně omezuje jeho použitelnost, zejména při kontrole změn vlhkosti během skladování lněného stonku. Není také vybaven teplotní kompenzací měřicí sondy, takže při vyšší vlhkosti materiálu jsou naměřené hodnoty ovlivňovány teplotou, vytvářející se například při skladování ve vnitřních vrstvách svinutého balíku stonku, slámy, sena apod.CS 266 935 B1 design for approximate measurement of moisture in the inner layers of compressed material in dusty environments and under difficult conditions in the field, in warehouses, etc. However, with this device the measurement takes place in only one measuring zone, which partially limits its applicability, especially in control changes in humidity during storage of the flax stem. It is also not equipped with temperature compensation of the measuring probe, so at higher material humidity the measured values are influenced by the temperature generated, for example, during storage in the inner layers of a rolled stalk bale, straw, hay, etc.

Cílem vynálezu bylo odstranit uvedené nedostatky a vyvinout přenosný vlhkoměr, který by snímal vlhkost slisovaného materiálu v hloubce i několika desítek centimetrů, aniž by byly naměřené hodnoty ovlivňovány teplotou působící na sondu v místě snímané vlhkosti.The object of the invention was to eliminate the above-mentioned drawbacks and to develop a portable hygrometer which would measure the moisture of the compressed material at a depth of several tens of centimeters without the measured values being affected by the temperature acting on the probe at the sensed humidity.

Cílem vynálezu je také vyvinout přenosný vlhkoměr vyznačující se malou hmotností, malými rozměry, zvýšenou odolností proti mechanickému poškození a prašnosti, který by umožňoval měření vlhkosti v několika libovolně širokých, na sebe navazujících pásmech, jejichž rozsah lze přesně nastavit.It is also an object of the invention to provide a portable hygrometer characterized by low weight, small dimensions, increased resistance to mechanical damage and dust, which would allow measuring moisture in several arbitrarily wide, consecutive bands, the range of which can be precisely adjusted.

Přenosný vlhkoměr pro měření vlhkosti slisovaných a sypkých materiálů s tepelnou kompenzací měřicí sondy pracuje na principu měření elektrické vodivosti hodnoceného materiálu s optickým vyhodnocováním zjištěných hodnot vlhkosti. Jeho elektronická soustava obsahuje měřicí sondu trubkovitého tvaru, obsahující dvě souosé, vzájemně izolované elektrody. Vyznačuje se tím, že měřicí sonda je opatřena teplotním čidlem pro snímání teploty v místě snímání vlhkosti. Teplotní čidlo je vřazeno mezi vnitřní elektrodu a vnější elektrodu.The portable hygrometer for measuring the humidity of compressed and loose materials with thermal compensation of the measuring probe works on the principle of measuring the electrical conductivity of the evaluated material with optical evaluation of the detected humidity values. Its electronic system contains a tubular-shaped measuring probe containing two coaxial, mutually insulated electrodes. It is characterized in that the measuring probe is provided with a temperature sensor for sensing the temperature at the humidity sensing location. The temperature sensor is inserted between the inner electrode and the outer electrode.

Přenosný vlhkoměr podle vynálezu je výhodný zejména pro orientační a kontrolní měření vlhkosti lněného stonku slisovaného ve svinutých balících, slámy, sena apod. je výhodný svým konstrukčním provedením, které spojuje malou hmotnost a malé rozměry tělesa přístroje, v němž je uložena hlavní část elektronické měřicí soustavy.The portable hygrometer according to the invention is particularly advantageous for orientation and control measurement of moisture of flax stalk pressed in coiled bales, straw, hay, etc. It is advantageous in its construction which combines low weight and small dimensions of the instrument body in which the main part of the electronic measuring system is stored. .

Teplotní čidlo uložené v měřicí sondě a kompenzující vliv okolní teploty na naměřené hodnoty vlhkosti spolu s konstrukčním provedením měřicí sondy umožňuje provádět orientační a kontrolní měření slisovaných materiálů i ve značně hlubokých vrstvách. Umístění teplotnícho čidla v měřicí sondě zajišťuje, že místa snímání teploty a vlhkosti jsou totožná.The temperature sensor housed in the measuring probe and compensating for the effect of ambient temperature on the measured humidity values, together with the design of the measuring probe, makes it possible to perform orientation and control measurements of compressed materials even in very deep layers. The location of the temperature sensor in the measuring probe ensures that the temperature and humidity sensing points are identical.

Výhodná je také snadná manipulace s přístrojem a nenáročná obsluha, kterou umožňuje měření s optickým vyhodnocováním zjištěných hodnot pomocí svítivých LED diod. Měření a odečítání hodnot vlhkosti se provádí v několika, například v osmi měřicích pásmech libovolně širokých, přičemž šířka jednotlivých pásem může být navzájem značně rozdílná. Krajní hodnoty jednotlivých měřicích pásem lze přesně nastavit.Advantageous is also the easy handling of the device and the simple operation, which enables measurement with optical evaluation of the detected values by means of illuminated LED diodes. The measurement and reading of humidity values are carried out in several, for example in eight measuring zones of arbitrarily wide, the width of the individual zones being very different from one another. The extreme values of the individual measuring tapes can be precisely set.

Elektronické měřicí ústrojí je umístěno v pevném krytu a elektricky navazuje na měřicí sondu, která obsahuje dvě souosé vzájemně izolované elektrody a teplotní čidlo pro teplotní kompenzaci měřicí sondy.The electronic measuring device is located in a fixed housing and is electrically connected to the measuring probe, which contains two coaxial mutually insulated electrodes and a temperature sensor for temperature compensation of the measuring probe.

Vlhkoměr tvoří velmi pevný kompaktní celek. Pro snadnou a rychlou manipulaci při vpichu do slisovaného materiálu je opatřen madlem.The hygrometer forms a very solid compact unit. It is equipped with a handle for easy and quick handling when injecting into the compressed material.

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na obrázcích, kde znázorňuje obr. 1 konstrukci vlhkoměru, obr. 2 detail měřicí sondy a obr. 3 blokové elektrické schéma vlhkoměru.An exemplary embodiment of the device according to the invention is schematically shown in the figures, where Fig. 1 shows the construction of a hygrometer, Fig. 2 a detail of a measuring probe and Fig. 3 a block electrical diagram of the hygrometer.

Vlhkoměr sestává z měřicí sondy 1, zpevňovací průchodky 2, madla 3 a krytu elektroniky 4 (obr. 1).The hygrometer consists of a measuring probe 1, a reinforcing bushing 2, a handle 3 and an electronics cover 4 (Fig. 1).

Měřicí sonda 1 (obr. 2) dlouhá několik desítek centimetrů obsahuje dvě souosé, kovové, vzájemně izolované elektrody, a to vnitřní elektrodu 11, která má na konci kuželové zakončení a vnější elektrodu 12 trubkového tvaru. Mezi těmito elektrodami je umístěn teflonový izolační kroužek 13, ve kterém je umístěno a do pružné izolační hmoty částečně zalito teplotní čidlo 14 velmi malé hmotnosti, které se při měření svou obnaženou částí dotýká měřeného materiálu. Vývody vnitřní elektrody 11a vnější elektrody 12 a teplotního čidla 14 jsou připojeny na obvody elektroniky, umístěné v krytu elektroniky 4.The measuring probe 1 (Fig. 2) several tens of centimeters long comprises two coaxial, metal, mutually insulated electrodes, namely an inner electrode 11, which has a conical end at the end and an outer electrode 12 of tubular shape. A Teflon insulating ring 13 is placed between these electrodes, in which a temperature sensor 14 of very low weight is placed and partially embedded in the flexible insulating material, which touches the measured material with its exposed part during the measurement. The terminals of the inner electrode 11a of the outer electrode 12 and the temperature sensor 14 are connected to the electronics circuits located in the electronics housing 4.

Elektrické obvody (obr. 3) sestávají z převodníku 51 elektrický odpor — elektrické napětí, porovnávacích obvodů 52, obvodu stabilizace napětí 53, obvodu kontroly napětí zdroje 54 a zdroje elektrického napětí 55. Na převodník 51 elektrický odpor — elektrické napětí jsou připojeny vývody měřicí sondy 1, vývody vnitřní elektrody 11a vývody vnější elektrody 12 a vývody teplotního čidla 14.The electrical circuits (Fig. 3) consist of an electrical resistance-voltage converter 51, a comparison circuit 52, a voltage stabilization circuit 53, a voltage control circuit 54 and a voltage source 55. The measuring probe terminals are connected to the electrical resistance-voltage converter 51. 1, the terminals of the inner electrode 11a the terminals of the outer electrode 12 and the terminals of the temperature sensor 14.

Součástí porovnávacích obvodů 52 jsou svítivé LED diody, pomocí kterých se provádí optické vyhodnocování naměřených hodnot vlhkosti.The comparison circuits 52 include light-emitting diodes, by means of which optical measurements of the measured humidity values are performed.

Měření vlhkosti materiálu probíhá na základě měření elektrického odporu mezi vnější elektrodou 11a vnitřní elektrodou 12. Zjištěný elektrický odpor se převádí převodníkem 51 elektrický odpor — elektrické napětí na elektrické napětí 511 (obr. 3). Do obvodu převodníku 51 je také zapojeno teplotní čidlo 14 velmi malé hmotnosti a tím i malé teplotní setrvačnosti. Změna elektrického odporu teplotníhoThe moisture measurement of the material is based on the measurement of the electrical resistance between the outer electrode 11a and the inner electrode 12. The detected electrical resistance is converted by the converter 51 electrical resistance - electrical voltage to electrical voltage 511 (Fig. 3). A temperature sensor 14 of very low weight and thus of low temperature inertia is also connected to the circuit of the transducer 51. Change in electrical temperature resistance

CS 266 935 B1 čidla 14 ovlivňuje činnost převodníku 51 tím způsobem, že eliminuje vliv teploty na měřený údaj vlhkosti ve vnitřních vrstvách zkoušeného materiálu. Výstupní napětí 511 převodníku 51 se převádí do všech porovnávacích obvodů 52. V každém z porovnávacích obvodů se srovnávají dvě elektrická napětí. Prvním je výstupní elektrické napětí 511 z převodníku 51 elektrický odpor — elektrické napětí, druhým napětím je srovnávací elektrické napětí 531, jehož hodnotu je možno pro zkoušený materiál a pro každou požadovanou hodnotu vlhkosti, respektive pro každé měřicí pásmo individuálně nastavit.CS 266 935 B1 of the sensor 14 affects the operation of the transducer 51 in such a way that it eliminates the effect of temperature on the measured moisture reading in the inner layers of the test material. The output voltage 511 of the converter 51 is converted to all comparison circuits 52. In each of the comparison circuits, two electrical voltages are compared. The first is the output electrical voltage 511 from the converter 51 electrical resistance - electrical voltage, the second voltage is the comparative electrical voltage 531, the value of which can be set individually for the tested material and for each required value of humidity or for each measuring band.

Srovnávací napětí pro každou určitou hodnotu vlhkosti zkoušeného materiálu je napětí, které vznikne na výstupu převodníku 51, je-li na vstup uvedeného převodníku připojen elektrický odpor s hodnotou odpovídající hodnotě elektrického odporu zkoušeného materiálu, jehož vlhkost má právě uvedenou hodnotu. Srovnávací napětí pro každé měřicí pásmo vlhkosti je určeno hodnotou napětí, které odpovídá nejnižší hodnotě vlhkosti daného měřicího pásma. Jednotlivá měřicí pásma na sebe navazují a mohou být libovolně široká. Je-li elektrické srovnávací napětí 531 přicházející na příslušný porovnávací obvod 52 nižší než je elektrické napětí 511 přicházející na všechny porovnávací obvody 52 z převodníku 51 elektrický odpor — elektrické napětí, uvede se v činnost vyhodnocovací svítivá LED dioda příslušného porovnávacího obvodu 52, přičemž jsou současně uvedeny v činnost vyhodnocovací LED diody těch porovnávacích obvodů 52, u nichž je nastavena hodnota srovnávacích napětí 531 menší, než je hodnota elektrického napětí 511 přicházející z převodníku 51. Hodnota měřené vlhkosti je potom udána svítivou diodou LED u měřicího pásma s nejvyšším údajem vlhkosti v procentech.The reference voltage for each particular moisture value of the test material is the voltage which arises at the output of the transducer 51 when an electrical resistor is connected to the input of said transducer with a value corresponding to the electrical resistance of the test material whose moisture has just stated. The comparison voltage for each humidity measuring band is determined by the voltage value which corresponds to the lowest humidity value of the given measuring band. The individual measuring bands are connected to each other and can be arbitrarily wide. If the electrical reference voltage 531 coming to the respective comparator circuit 52 is lower than the electrical voltage 511 coming to all comparator circuits 52 from the electrical resistance-voltage converter 51, the evaluation LED of the respective comparator circuit 52 is activated, and at the same time the evaluation LEDs of those comparison circuits 52 for which the value of the reference voltages 531 is set is less than the value of the electrical voltage 511 coming from the converter 51. The measured humidity value is then indicated by the LED at the measuring band with the highest humidity in .

Zdrojem všech srovnávacích napětí 531 a napájecích napětí všech elektronických obvodů přístroje je obvod stabilizace napětí 53.The source of all reference voltages 531 and supply voltages of all electronic circuits of the device is the voltage stabilization circuit 53.

Aby byla zaručena přesnost měření, je elektronika přístroje vybavena obvodem kontroly napětí zdroje 54, který opticky informuje o nutnosti výměny použitého zdroje elektrického napětí. Přístroj je napájen z napájecího zdroje 55, jehož elektrické napětí je 9 V.In order to guarantee the accuracy of the measurement, the electronics of the device are equipped with a voltage control circuit of the power supply 54, which optically informs about the need to replace the used power supply. The device is powered by a power supply 55, whose electrical voltage is 9 V.

Claims

Portable hygrometer for measuring the humidity of compressed and bulk materials with temperature compensation of a measuring probe working on the principle of measuring the electrical conductivity of the evaluated material with optical evaluation of detected humidity values, whose electronic system contains a tubular measuring probe containing two coaxial mutually insulated electrodes, characterized in that the measuring probe (1) is provided with a temperature sensor (14) for sensing the temperature at the humidity sensing point, insulated between the inner electrode (11) and the outer electrode (12).