SU1239577A1 - Емкостный влагомер - Google Patents

Abstract

Устройство предназначено дл  измерени  влажности сыпучих материалов, Измерение осуществл етс  путем использовани  дифференциального датчика , электроды которого с одинаковым усилием вход т в исследуемый материал и в эталонный. Измерительна  схема содержит переключатели дл  пооче- редного подключени  высокопотенци- апьньгх электродов обеих частей датчика к измерительному мосту, вьшр ми- тели у фильтра, схему выборки и хранени , интегратор, управл емый генератор . Значение влажности определ етс  по амплитуде, огибающей напр жени  после детектора, амплитуда абсолютного значени  выходного напр жени  моста используетс  дп  управлени  выходным напр жением генератора . Устройство обеспечивает получение измер емого параметра в массовой доле влаги независимо от.нестабильности параметров элементов схемы и датчика, 1 ил.. с & (Л

Description

Изобретение относитс  к области контрол  физико-химических свойств с помощью емкостных датчиков и может быть использовано дл  контрол  влажности рыхлых и сыпучих материалов ° (шерсть, хлопок, зерно, песок и т.д.)

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  влажности за счет устранени  вли ни  на результат измерени  степени сжати  материала .

15

20

25

30

На чертеже изображена функциональна  электрическа  схема емкостного влагомера.

Влагомер содержит дифференциальный датчик 1, включающий низкопотенциальные игольчатые электроды 2 и 3 и высокопотенциальные электроды 4 и 5, Низкопотенциальные электроды 2 и высокопотенциальный электрод 4 погружены в контролируемый датчик 6, наход щийс  в упаковке 7, а низкопотенциальные электроды 3 и высокопотенциальный электрод 5 - в цилиндрическую камеру 8, заполненн ую сухим материалом 9 и закрытую упаковочной прокладкой 10 с одной стороны и сжимающим поршнем 11 с-другой стороны, Низкопотенциальные электроды 2 и 3 соединены между собой и заземлены. Вьюокопотенциальные электроды А 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 сравнени  которой включен конденсатор 15 переменной ёмкости. К диагонали питани  мостовой схемы подключен генератор 16 высокой частоты через регулируемый аттенюатор 17, а к индикаторной диагонали - включенные последовательно выпр митель I8, полосовой фильтр

19, управл емый выпр митель 20 и ре- гистрирующий прибор 21. К выходу выпр мител  18 подключен также блок 22 выборки-хранени  напр жени , управ- Вход которого через формирователь 23 строб-импульса соединен с одним из выходов мультивибратора 24. Выход блока 22 подключен к входу сумматора 25, второй вход которого со единен с источником 26 опорного напр жени , выход суь матора соединен

с входом интегратора 27,,подключенного -выходом к управл ющему входу аттенюатора 17. Цепи.управлени  переключателей 12 и 13 соединены с проти35

45

55

50

10

15

20

25

30

239577 2

вофазными выходами мультив,ибратора 24, к которым также подключена цепь управлени  выпр мител  20. .Элементы 16, 17 и 27 функционально объединены в управл емый генератор,элементы 14, 15 и 18 функционально представл ют собой схему высокой частоты.

Емкостный влагомер работает следующим образом..

Игольчатые электроды датчика 1 под действием прижима, прикладываемого к поршню 11, погружаютс  в контролируемый влажный материал 6 и сухой / образцовый ) материал 9, размещенный в камере 8, Мультивибратор 24 с низкой частотой производит переключение вы- сокопотенциальных электродов 4 и 5 емкостного датчика.

В положени х средних контактов переключателей 12 и 13 конденсатор, образованный высокопотенциальным электродом 4 и низкопотенциальными элек- тродами 2, включаетс  в мостовую схему 14, котора  предварительно уравновешиваетс  при пустом датчике-конденсаторе с помощью конденсатора 15 пе- ременной емкости. При погружении электродов в контролируемый влажный материал 6 мостова , схема 14 разбалан- сируетс , и выходное напр жение моста становитс  пропорциональным массе контролируемого материала.

,-Hi,,-),

о

(1)

где S - чувствительность мостовой схемы;

коэффициент, учитывающий геометрические размеры и расположение электродов датчика;

т„ит - масса соответственно влаги и сухого вещества материала в зоне электрического пол  электродов;

коэффициент передачи регулируемого аттенюатора 17, напр жение высокочастотного генератора 16. В другом положении переключател , соответств ующем второму устойчи- вому состо нию мультивибратора- 24,в мо стовую схему 14 включаетс  конденсатор , образованньш высокопотенциальным электродом 5 и низкопотенци- альными электродами 3, которые погружены в сухой материал 9, сжатый в .такой же степени, как и контроли- .руемый влажный материал 6.

К, и .

Выходное напр жение моста в этом случае становитс  пропорциональным массе сухого материала,

; . (2)

При непрерывной работе му ьтивиб- ратора 24 выходные напр жени  моста U, и и поочередно выпр мл ютс  выпр мителем 18, Переменна  состав л юща  напр жени , возникающа  при наличии влаги в контролируемом материале (и, . и), выдел етс  полосовым фильтром 19 (или усиливаетс  избирательным усилителем) и вьшр - мл етс  выпр мителем 20, который уп равл етс  противофазным напр жением мультивибратора 24. Вьшр мленное напр жение с учетом коэффициентов передач преобразовательных звеньев равно

и,КзК, Ij-- Ч SK,K,K,,U, ,

где К. - коэффициент вьтр млени  вьгпр мител  18;

К - коэффициент передачи управл емого вьшр мител  20 с фильтром 19. . Одновременно выпр мленные напр жени  и и Ug поступают на вход блока 22 выборки-хранени , который управл етс  строб-импульсами формировател  23. Выборки из входного напр жени  осуществл ютс  в момент действи  строб-импульса, который формируетс  при переключении мультивибратора 24 с некоторой задержкой. Поскольку формирователь 23 подключен к одному из выходов мультивибратора, то строб-импульс формируетс  при указанном на схеме его - подключении fcwibKo в моменты включени  в мосто- 1вую схему 14 электродов, погружаемых в контролируемый материал 6, В результате этого вз тие выборок и их хранение осуществл ютс  только из напр жени  U,.

, (mg+m)K,KjU, (4)

где К- - коэффициент преобразовани  блока 22.

Запомненное напр жение U воздействует на вход интегратора 27 через сумматор 25, на второй вход которого воздействует опорное напр жение Uj.« const противоположной пол рности от источника 26. Накапливаемое в интеграторе напр жение измен ет козф-

77

фициент передачи аттенюатора 17 в направлении уравнивани  входных напр жений и и Uy, Процесс накоплени  в интеграторе 27 прекращаетс  при равенстве сравниваемых напр жений

,(ing+in). (5)

Из равенства 5 следует, что в резуль- тате автоматического регулировани  выходного напр жени  аттенюатора 17 его коэффициент передачи становитс  равным

«5

К - « SK,(ing+m)K,K5U

(6)

Подставл   значение коэффициен-. та передачи аттенюатора I7 из выражени  (6) в (3), получаем значе- 20 ние выходного напр жени 

К4У

ТП 0

.л.

2К,

к --«- K.W,

Dift+nic (7)

где - посто нный коэффициент f преобразовани ;

W массова  дол  влаги

го П1

в контролируемого материала .

Таким образом, выходное напр жение (7j, регистрируемое .прибором 21, пропорционально массовой доле влаги контролируемого материала при любой абсолютной массе влаги в этом

материале. При этом результат измере- ни  не зависит от непосто нства амплитуды высокочастотного напр жени  (Ujj) , температурных изменений геометрических размеров емкостного датчика (К),.нестабильности чувствительности мостовой схемы (S), регулируемого аттенюатора (Kg) и выпр мител ми (Kj), что обеспечивает повышение точности измерени  влажности рыхлых и сыпучих материалов по сравнению с известным примерно в 1,5-2 раза.

Предлагаемый влагомер .позволит более точно контролировать малые

влажности в веществах (шерсть, хлопок , зерно и т.д.) 4

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Емкостный влагомер, содержащий дифференциальный датчик, переключаг тель, мультивибратор, индикатор, управл емый выпр митель, измерительную схему, полосовой фильтр, генератор высокой частоты, при этом низкопотенциальные электроды датчика выполнены заземленными, один высокопотенциальный электрод датчика соединен через переключатель с измерительной схемой, управл ющие входы переключател  и выпр мител  соединены с мультивибратором, выход измерительной схемы через полосовой фильтр и . управл емый выпр митель соединен с индикатором, -отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  путем исключени  вли ни  степени сжати  материала на результат измерени , он дополнитель

   но содержит второй переключатель, формирователь, схему выборки-хранени , источник опорного напр жени , схему сравнени , причем второй переключатель соединен с вторым высоко потенциальным электродом и измерительной схемой, а управл ющим входом - с мультивибратором, формиро-, ватель соединен с мультивибратором и схемой выборки-хранени , вход которой соединен с выходом измерительной схемы, а выход - с одним из входов схемы сравнени , другой вход которой соединен с источником опорного напр жени , а выход - с управл ющим входом генератора.

   Составитель В,Немцев Редактор В.Иванова Техред Л.Олейник Корректор Е.Рошко

   Заказ 3388/42 Тираж 778 ПодпйсноГ ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое-предпри тие, г. Ужгород.ул. Проектна , 4