Выбор и описание датчика

Основным требованием, предъявляемым к датчикам электрических влагомеров, является требование воспроизводимости факторов, влияющих на результаты измерения. В связи с этим в некоторых датчиках предусматриваются дополнительные устройства, предназначенные для создания одинаковых условий подготовки или введения образца ма­териала в междуэлектродное пространство. Кроме того, к конструкции датчиков предъявляются и другие требова­ния, как-то: небольшой вес (особенно в переносных влаго­мерах), высокое сопротивление изоляции, которое должно быть в несколько раз выше максимального сопротивления материала между электродами. Последнее требование вле­чет за собой необходимость тщательной очистки и наблю­дения за состоянием изоляции в процессе эксплуатации, особенно при возможности загрязнения или увлажнения изоляции исследуемым материалом.

Для кондуктометрических влагомеров было разработано много конструкций датчиков; ниже рассматриваются наи­более характерные датчики, нашедшие практическое при­менение.

По принципу действия датчики для сыпучих материалов их можно разделить на две группы:

1) датчики без уплотнения сыпучего материала

2) дат­чики с принудительным уплотнением материала в между­электродном пространстве.

Основным недостатком датчиков первой группы явля­ется различная степень уплотнения материала между элек­тродами, сильно влияющая па электрические характеристи­ки материала. Скорость и высота падения материала при его введении в датчик, случайные сотрясения и удары по датчику меняют уплотнение. Для получения воспроизводи­мых условий измерения необходимы специальные приспо­собления и соблюдение определенной методики введения образца, обеспечивающие постоянство высоты и скорости падения материала в таких датчиках. Даже при соблюде­нии этих условий электрическое сопротивление материала при низкой влажности (до 12—13%) весьма велико, что несколько усложняет измерение. Еще важнее то обстоя­тельство, что при измерении сопротивления зернистых и кусковых материалов результат измерения зависит от со­стояния поверхности отдельных зерен или кусков (напри­мер, от ее шероховатости, запыленности). Также сильно влияет на результаты гранулометрический состав матери­ала. В этих датчиках трудно получить постоянное сопротив­ление контакта материала с электродами.

По указанным причинам в настоящее время датчики без уплотнения применяются только в автоматических вла­гомерах, где постоянство уплотнения материала обеспечено самим измеряемым объектом и где полностью использу­ются преимущества рассматриваемого типа датчиков — простота конструкции и удобство установки на потоке сы­пучих материалов.

В датчиках неавтоматических кондуктометрических вла­гомеров чаще всего применяют принудительное уплотнение образца сыпучего материала. При сжатии сыпучих матери­алов их проводимость увеличивается вначале достаточно резко; с повышением давления рост проводимости замед­ляется и, начиная с некоторой величины давления, измене­ния давления почти не влияют на величину сопротивления. Для уменьшения влияния колебаний степени уплотнения на результаты измерении нередко приходится применять достаточно высокие давления. В этом заключается ос­новной недостаток датчиков с уплотнением: большие уси­лия деформируют образец и в ряде случаев (например, при измерении влажности зерна) частично его разрушают. Вместо материала в естественном его состоянии объектом измерения становится искусственно спрессованный брикет из этого материала. Электрическое сопротивление такого брикета зависит и от механических свойств материала, таких, как твердость, стекловидность зерна и т. п. При прессо­вании образцов высокой влажности возможен частичный отжим влаги с ее вы­делением на электродах. Кроме того, большие усилия приводят к повышенному износу датчика. Деформация или разрушение образца материала при из­мерении влажности исключают возможность повторного измерения, что также является эксплуатационным недостат­ком.

Влагомер ВП-4

Г. Б. Пузрин предложил в конце 30-х годов конструкцию зерна, в котором постоянная навеска зер­на подвергается сжатию в постоянном объеме с помощью ручного пресса. Эта конструкция была применена, во вла­гомере ВП-4 Г. Б. Пузрина для зерна, нашедшем в последующем значительное распространение в хле­бозаготовительной системе На рис.1 приложения … показана кон­струкция электродного устройства влагомера ВЭ-2, представляющего собой модификацию прибора ВП-4, разработанную в последние годы. Навеска зерна 1 (для пшеницы, ржи, ячменя — 8 г, для овса — 7 г) насыпается в металли­ческий стакан 2. Одним из электродов служит кольцо 3. изолированное от стакана с помощью прокладок 4. Второй, центральный, электрод 5 соединен с корпусом датчика.

Конструкция электродов рассчитана на уменьшение влияния сопротивления торцовых частей брикета зерна. Пуансон 6 служит для уплотнения образца; давление на пуан­сон создает ручной винтовой пресс, снабженный визирным устройством, указывающим предел вращения зажимного винта при каждом прессовании образца. Это устройство должно обеспечить постоянство давления на образец при определениях влажности. Стакан 2 заключен в футляр 7 из диэлектрика, который по замыслу авторов конструкции при выполнении измерения предохраняет датчик от нагре­вания руками лаборанта. У описанного датчика необходимо часто (по инструкции к прибору ВЭ-2 перед каждой сме­ной) проверять правильность установки визирного устрой­ства. Проверка выполняется с помощью контрольного ци­линдра, вставляемого в датчик; в случае необходимости положение визирного устройства корректируется.

Влагомер для порошкообразных материалов

Датчик влагомера английской фирмы Маркони.Для измельченных порошкообразных материалов состоит из двух основных частей: ручного винтового пресса и элек­тродного устройства. Пресс имеет металлическую скобу с накладкой для поддержания датчика рукой, а также опору для установки на столе. Винт через пружину, смонтированную внутри стакана, воздействует на толка­тель, уплотняющий посредством пуансона образец ма­териала внутри полого цилиндра. Электродное устройство имеет два металлических концентрических электрода:электрод имеет форму кольца,чашечки с круго­вым углублением. Рабочие поверхности электродов распо­ложены в одной плоскости; электроды смонтированы в кор­пусе, снабженном гнездом дляподключения к измерительной цепи. В этом датчике в кольцевом круговом зазоре между электродами, разделенными твердым диэлектриком, измеряется сопротивление спрессованной "лепешки"из исследуемого материала Взвешивания навески для определения влажности не тре­буется. Образец испытывается при определенном давлении (около 0,7 кГ/см²), создаваемом при вращении рычага пружина имеет предварительное натяжение.

Датчик влажности для формовочной смеси

Ограничение силы сжатия материала калиброванной пружиной применено в датчике для формовочной смеси ли­тейного производства Датчик-щуп имеет электроды в виде наклонных латунных пластинок, по­гружаемых в формовочную смесь. По мере погружения электродов смесь уплотняется и ее механическое сопротив­ление возрастает. Давление на рукоятку передается элек­тродам пружиной через шток. При определенном усилии, соответствующем давлению электродов на грунт, равному 0,5 кГ/см², кольцо замыкает выключатель и вводит электроды в измерительную цепь.

Датчик влажности для зерна

Датчик, применяемый в распространенном в США вла­гомере для зерна типа TAG—Heppenstall, уплотняет сы­пучий материал в узком зазоре между двумя вращающи­мися металлическими валками с рифленой цилиндрической поверхностью. Однофазный электродвигатель мощностью 0,25 л. с. враща­ет через редуктор валик со скоростью 32 об/мин; валик электрически соединен со станиной датчика. Второй ва­лик изолирован от корпуса стойками из электроизоля­ционного материала. Валик снабжен пружинящим тру­щимся контактом и ручкой для поворачивания вручную с целью облегчения попадания зерна в зазор или выхода из него. Сцепление между валиками осуществляется через слой материала; последний поступает в зазор между вали­ками из засыпного бункера, изготовленного из пластмас­сы. Валики и выполют роль электродов; со­противление слоя сыпучего материала измеряется во время вращения вали­ков. Величины зазора между валиками регули­руются с помощью сменных прокладок 6 в зави­симости от того, какая зерновая культура иссле­дуется. Предельные вели­чины зазора равны 0,6мм для льняного семени и 3 мм для кукурузы. Под валиками установлены два скребка из пластмассы; скребки прижи­маются пружиной к поверхности валиков и очи­щают ее при вращении электродов. Весь датчик смонтирован на станине из чугунного литья, имеющей два винта для закрепления на столе.

Датчик с валками отличается громоздкостью и боль­шим весом и неприменим для мелко измельченных мате­риалов, таких, как мука. В то же время при применении этого датчика результаты измерения не зависят от вели­чины навески; можно использовать большие навески (100— 150 г и больше), значительно лучше отражающие среднюю влажность материала, чем малые навески, используемые в датчике с ручным прессом. Здесь, так же как и в дру­гих датчиках с прессованием материала, на результаты измерения влияет износ электродов, происходящий вслед­ствие больших усилий при прессовании. В датчике с вал­ками вследствие износа изменяются острота нарезки валиков.

Автоматическая влагоизмерительная установка дискретного действия АДВ

Автоматическая влагоконтрольная установка дискретного дей­ствия АДВ предназначена для определения влажности зерна с целью соответствующего его размещения по хранилищам.

При диапазоне влажности пшеницы 10...50% шкала прибора разделена на три части, характеризующие состояние зерна: «Сухое», «Влажное» и «Сырое». Установка работает в стационарных усло­виях при температуре окружающего воздуха —5...+35°С и относи­тельной влажности до 80%, питание от сети переменного тока на­пряжением 220 В.

В состав блок-схемы входит первичный преобра­зователь, который периодически заполняется пробами зерна, отби­раемого из автомашин с помощью пневмопробоотборщика. Преобра­зователем управляет командный прибор.

Показания по­тенциометра дублируют показания измерительного прибора. Пита­ние измерительной схемы установки от системы питания со стабилизированным напряжением.

Имеющееся в составе автоматического потенциометра позицион­ное регулирующее устройство управляет работой печатающего ме­ханизма, с помощью которого на приемных документах фиксируется категория влажности зерна.

Влияние температуры зерна на электрическую емкость конден­сатора-преобразователя автоматически устраняется с помощью находящегося внутри него термокомпенсатора.

Проба зерна, вынутая из автомашины пневматическим пробо­отборником, в определенном объеме по­падает в приемный бункер 10, выполненный из изоляционного матери­ала, и удерживается в нем заслонкой /, которая устанавливается в горизонталь­ное положение с помощью электромаг­нита 8.

По сигналу, полученному с команд­ного прибора, отключается напряжение питания электромагнита 5, а заслонка 1 под действием пружины 4 и силы тяжести зерна мгновенно поворачивается вокруг своей оси- 2 и устанавливается вдоль стенки бункера 10. Проба зерна при этом попадает в измерительную ячейку кондуктометрического- преобразователя, находящегося между электродами 9. В ячейке зерно удерживается заслонкой 8, которую поднимает и удерживает в горизонтальном положении электромаг­нит 6.

По истечении определенного време­ни, необходимого для измерения и ра­боты печатающего механизма, с элект­ромагнита 6 снимается напряжение пи­тания, заслонка 8 под действием пружи­ны 7 и силы тяжести зерна поворачива­ется вокруг своей оси 5 и преобразова­тель освобождается от зерна. Через не которое время по команде прибора на электромагниты 3 и 6 поступает напряжение питания и они поднимают заслонки 1 и 8. После этого преобразователь готов к приему новой порции зерна

Рис1 Датчик влажности для зерна с прессованием образца.

Приложение 2

Рис.1 Датчик влажности для порошкообразных материалов.

Приложение 3

Рис.1 Датчик влажности с вращающимися валками.

Список литературы