Многопараметровый влагомер

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ погрешностей, повышении точности измерений и упрощении схемы. Сущность изобретения заключается в следующем. Предложен многопараметровый влагомер,содержащий емкостной измерительный преобразователь,генератор, показывающее устройство индикации,отличающийся тем, что дополнительно содержит программируемое сопротивление, делитель частоты,термодатчик, усилитель сигнала термодатчика,микроконтроллер,генератор содержит частотозадающую -цепь, в которую в качестве конденсатора включен емкостной измерительный преобразователь, а активное сопротивление цепи состоит из постоянного сопротивления и переменного программируемого сопротивления,выход генератора по первому каналу соединен с дискретным входом микроконтроллера,термодатчик соединен по второму каналу измерений с аналоговым входом микроконтроллера через усилитель сигнала термодатчика, кроме того,микроконтроллер соединен с программируемым переменным сопротивлением дискретными выходами по каналу управления и последовательно соединен с устройством индикации.(72) Аринова Наталья Владимировна Шадрин Геннадий Константинович Макарова Ольга Валерьевна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Дубров Н.С., Кричевский Е.С., Невзлин Б.И. Многопараметрические влагомеры для сыпучих материалов. - М. Машиностроение, 1980, с.125-126(57) Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при измерении влажности сыпучих материалов,например,продуктов обогащения полезных ископаемых,углей, строительных материалов. Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении точности,упрощении схемы влагомера. Технический результат от использования изобретения состоит в уменьшении методической и инструментальной 22535 Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при измерении влажности сыпучих материалов,например,продуктов обогащения полезных ископаемых,углей, строительных материалов. Известен емкостной измеритель концентрации,содержащий емкостной датчик,датчик температуры, выполненный в виде терморезистора,стабильный по частоте повторения импульсов генератор,вторичный преобразователь,включающий последовательно соединенный детектор, фильтр и интегратор. Генератор выполнен по схеме мультивибратора. В эмиттерную цепь транзистора включена емкость, к которой подключены емкостной датчик и последовательно с резистором датчик температуры (см. а.с СССР 1741044 А 1 кл. 01 27/22, 1992). Недостатком измерителя является низкая точность и сложность измерения из-за необходимости дополнительной настройки при подборе элементов схемы и отсутствии возможности компенсации активных потерь измеряемого материала. Наиболее близким к заявляемому изобретению является двухчастотный влагомер зерна, состоящий из емкостного измерительного преобразователя,выходным сигналом которого является характеристика зерновой массы, преобразуемая в активную и реактивную электрическую проводимости, являющиеся выходными сигналами емкостного измерительного преобразователя,которые измеряются двумя диодно-емкостными измерительными мостами,питаемыми соответственно от двух генераторов. На выходе мостов имеются сигналы в виде напряжения постоянного тока, которые унифицируются двумя узлами унификации и подаются на узел вычитания и далее на показывающее устройство индикации (см. Дубров Н.С. и др. Многопараметрические влагомеры для сыпучих материалов/ Н.С. Дубров,Е.С. Кричевский,Б.И. Невзлин. М. Машиностроение. 1980.с.144, с.125-126). К недостаткам прототипа относятся низкая точность измерения из-за большого значения методической и инструментальной погрешностей измерений, которые обычно уменьшают путем оптимизации рабочих частот, измерением на разных частотах путем создания дополнительного канала измерения, что в свою очередь увеличивает инструментальную погрешность и усложняет схему,т.к. удваивает число элементов измерительной схемы. Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении точности, упрощении схемы влагомера. Технический результат от использования изобретения состоит в уменьшении методической и инструментальной погрешностей,повышении точности измерений и упрощении схемы. Сущность изобретения заключается в следующем. Предложен многопараметровый влагомер, содержащий емкостной измерительный преобразователь,генератор,показывающее устройство индикации, отличающийся тем, что 2 дополнительно содержит программируемое сопротивление, делитель частоты, термодатчик,усилитель сигнала термодатчика, микроконтроллер,генератор содержит частотозадающую -цепь, в которую в качестве конденсатора включен емкостной измерительный преобразователь, а активное сопротивление -цепи состоит из постоянного сопротивления и переменного программируемого сопротивления,выход генератора по первому каналу соединен с дискретным входом микроконтроллера,термодатчик соединен по второму каналу измерений с аналоговым входом микроконтроллера через усилитель сигнала термодатчика, кроме того,микроконтроллер соединен с программируемым переменным сопротивлением дискретными выходами по каналу управления и последовательно соединен с устройством индикации. На чертеже показана блок-схема многопараметрового влагомера. Блок-схема включает два информационных канала и канал управления. Первый канал образован емкостным измерительным преобразователем 1,включенным в качестве конденсатора в частотозадающую-цепь с постоянным сопротивлением 1 и переменным программируемым сопротивление 2, а также генератором 3, соединенным последовательно с делителем частоты 4. Второй канал образован термодатчиком 5, соединенным последовательно с усилителем сигнала датчика 6. Оба канала соединены с микроконтроллером 7, соединенным последовательно с устройством индикации 8. Емкостной измерительный преобразователь 1 с плоскопараллельным полем имеет односторонний контакт с измеряемым материалом и является конденсатором, включенным в частота задающую-цепь генератора 3,причем активное сопротивлениев цепи состоит из постоянного сопротивления 1 и переменного программируемого сопротивления 2, а генератор 3 выполнен по схеме мультивибратора на высокочастотном таймере и имеет выходной частотный сигнал, временные параметры которого зависят от постоянной времени разряда -цепь,выход генератора 3 через делитель частоты подключен к дискретному входу микроконтроллера,где роль делителя частоты сводится к увеличению длительности импульса с целью более точного его измерения. Сигнал о температуре измеряемого материала получают с помощью термодатчика 5,усиливают его на усилителе 6 и передают на аналоговый вход микроконтроллера 7 для уменьшения влияния зависимости диэлектрической проницаемости измеряемого материала от температуры на результат измерений. Подсчет частоты генерируемых импульсов после делителя частоты проводят в микроконтроллере 7, там же проводят преобразование по заранее заданному алгоритму результата измерения с учетом температурной коррекции в сигнал о влажности измеряемого материала для устройства индикации и 22535 формируют цифровой сигнал управления параметрами программируемого сопротивления. Влагомер работает следующим образом. В первом измерительном канале емкостной измерительный преобразователь 1 в каждый момент времени контактирует с измеряемым материалом. Изменение влагосодержания сыпучего материала в рабочей зоне емкостного измерительного преобразователя 1 приводит к изменению его емкости, что в свою очередь изменяет постоянную времени разряда частотозадающей -цепи, при этом в момент измерения программируемое сопротивление 2 остается неизменным и соответствует вырабатываемому цифровому коду микроконтроллером 7. Изменение постоянной времени цепи разряда -цепи вследствие изменения влажности измеряемого материала приводит к изменению частоты генерации на выходе генератора 3. Сигнал с выхода генератора 3 пропускают через делитель частоты 4 с целью увеличения длительности импульса для более точного определения его длины. Во втором измерительном канале в этот же момент времени получают сигнал напряжения о температуре измеряемого материала от термодатчика 5 и пропускают его через усилитель сигнала термодатчика 6 на аналоговый вход микроконтроллера 7 для температурной коррекции результата измерений. Микроконтроллер 7 производит преобразование частотного сигнала с учетом температурной коррекции в информативный сигнал о влажности сыпучего материала и запоминает его. Затем формирует цифровой код и передает его по каналу управления на входы программируемого сопротивления 2 для изменения его сопротивления. Таким образом принудительно изменяется постоянная времени -цепи и,следовательно, частота генерации. Далее процесс измерения повторяется циклично по выше приведенному описанию работы. Измерение влажности материала можно проводить на нескольких рабочих частотах, корректировать и оптимизировать рабочие частоты в процессе измерений. Обработку результатов измерений на двух и более частотах методом решения системы линейных уравнений проводят на микроконтроллере 7, который также формирует сигнал о значении влажности для устройства индикации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Многопараметровый влагомер, содержащий емкостной измерительный преобразователь,генератор, показывающее устройство индикации,отличающийся тем, что дополнительно содержит программируемое сопротивление, делитель частоты,термодатчик, усилитель сигнала термодатчика,микроконтроллер,генератор содержит частотозадающую -цепь, в которую в качестве конденсатора включен емкостной измерительный преобразователь, а активное сопротивление цепи состоит из постоянного сопротивления и переменного программируемого сопротивления,выход генератора по первому каналу соединен с дискретным входом микроконтроллера,термодатчик соединен по второму каналу измерений с аналоговым входом микроконтроллера через усилитель сигнала термодатчика, кроме того,микроконтроллер соединен с программируемым переменным сопротивлением дискретными выходами по каналу управления и последовательно соединен с устройством индикации.