CZ305365B6

CZ305365B6 - Segmentový kapacitní snímač průchodnosti partikulárních materiálů

Info

Publication number: CZ305365B6
Application number: CZ2010-475A
Authority: CZ
Inventors: František Kumhála; Václav Prošek
Original assignee: Česká zemědělská univerzita v Praze
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2015-08-19
Also published as: CZ2010475A3

Abstract

Základem bezdotykového snímače je deskový kondenzátor se dvěma deskami (1) a (2), mezi kterými je dostatečný prostor pro průchod měřeného materiálu (3), přičemž aktivní deska je složena z izolační desky (32), na které je rozmístěna řada, minimálně dva, stejně velké od sebe odizolovaných segmenty (4) a (5) a tyto segmenty (4) a (5) jsou připojeny přes odpovídající impedance (10) a (11) na oscilátor (22) a zároveň na vstupy jednotlivých modulů (16) a (17) AC/DC, přičemž uzemněná deska (2) je připojena na zemnicí svorku (31) oscilátoru (22) i jednotlivých modulů (16) a (17) AC/DC. Výstupy z modulů (16) a (17) AC/DC jsou napojeny na jednotlivé vstupy elektronického přepínače (23). Výstup přepínače (23) je spojen s jedním vstupem rozdílového zesilovače (24) DC. Druhý vstup rozdílového zesilovače (24) je napojen na výstup referenčního převodníku (29) AC/DC a ten je spojen s referenčním kondenzátorem (27) a přes referenční impedanci (28) připojen na oscilátor (22). Přepínání výstupů z jednotlivých modulů AC/DC přepínačem (23) řídí modul (26) procesoru. Získané rozdílové hodnoty napětí z referenčního modulu (29) AC/DC a z jednotlivých modulů AC/DC jsou jednotlivě odečteny, zesíleny a po převedení na číslo v A/D převodníku (25) ukládány do paměti modulu (26) procesoru. Řešení lze využít ke sledování průchodnosti různých druhů partikulárních materiálů v průmyslu a v zemědělství při jejich dopravě různými typy dopravních cest.

Description

Segmentový kapacitní snímač průchodnosti partikulárních materiálů

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro bezkontaktní měření průchodnosti partikulárních materiálů, které pracuje na principu měření změny kapacit jednotlivých segmentů deskového kondenzátorů.

Dosavadní stav techniky

Partikulární látky patří k běžně zpracovávaným materiálům v průmyslu i zemědělství. Při jejich zpracovávání je v mnoha případech užitečné znát jejich okamžitou průchodnost. Průchodnost partikulárních látek se nejčastěji zjišťuje při jejich dopravě mezi jednotlivými technologickými uzly strojů, kterými jsou zpracovávány. Za účelem měření průchodnosti partikulárních látek bylo vyvinuto množství systémů, které jsou založeny na různých principech. Některá tato zařízení jsou kontaktní. Nejčastějším principem kontaktních zařízení je vážení, lze ale také sledovat příkon potřebný k dopravě apod. Nevýhodou kontaktních měření je obecně jejich velká citlivost na vnější rušivé vlivy (především vibrace), které lze často jen obtížně odstranit, zvláště pak u mobilních strojů. Z těchto důvodů byly vyvinuty i metody bezkontaktní, např. přerušování světelného paprsku procházejícím materiálem, radiační čidla, čidla laserová, ultrazvuková, elektrická kapacitní tomografie a další. Námi vynalezený segmentový kapacitní snímač průchodnosti je rovněž čidlo bezkontaktní aje pro zjišťování průchodnosti různých druhů partikulárních materiálů dobrou a levnou alternativou.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je že procházející partikulární materiál mezi deskami kondenzátorů, kde se nachází dostatečný prostor pro jeho průchod, mění vzájemný poměr dielektrických konstant vzduchu a procházejícího materiálu, čímž se mění kapacita kondenzátorů v závislosti na množství materiálu. Aktivní deska je rozdělena na několik od sebe odizolovaných segmentů, které tvoří s uzemněnou deskou několik segmentových kondenzátorů o stejně ploše a kapacitě naprázdno. Zařízení je vybaveno z důvodu teplotní kompenzace referenčním modulem, jehož součástí je referenční kondenzátor o stejné kapacitě jakou má jeden segmentový kondenzátor naprázdno. Porovnáním kapacit segmentových kondenzátorů při průchodu materiálu a kapacity referenčního kondenzátorů je možno zjistit prostorové umístění materiálu mezi deskami, jeho profil a množství. Segmentové kondenzátory jsou zapojeny v jednotlivých děličích s impedancemi a děliče jsou napájeny střídavým napětím z oscilátoru. Za každým děličem je modul AC/DC, který je funkčně uzpůsoben k převodu střídavého signálu na stejnosměrný. Stejnosměrné napětí z těchto modulů je přivedeno na přepínač řízený modulem procesoru. Přepínačem jsou jednotlivá napětí z modulů AC/DC postupně přiváděna na jeden vstup rozdílového zesilovače. Na druhý vstup rozdílového zesilovače je přiveden výstup z referenčního modulu AC/DC. Součástí referenčního modulu je impedance zapojená s referenčním kondenzátorem v děliči napájeným střídavým napětím z oscilátoru a modul AC/DC. Výstupní napětí z rozdílového zesilovače je převedeno na číslo v převodníku A/D a jednotlivá data jsou ukládána do paměti, kteráje součástí modulu procesoru.

Objasnění výkresů

Technické řešení je blíže osvětleno pomocí obrázku 1, na kterém je blokové schéma zapojení segmentového kapacitního snímače průchodnosti partikulárních materiálů.

-1 CZ 305365 B6

Příklady uskutečnění vynálezu

Snímačem průchodnosti je kondenzátor se dvěma deskami J_ a 2^ mezi kterými je dostatečný prostor pro průchod měřeného materiálu 3, přičemž aktivní deska i je složena z izolační desky 32, na které jsou rozmístněny stejně velké od sebe odizolované vodivé segmenty 4, 5, 6, 7, 8 a 9 tvořící s uzemněnou deskou 2 měřicí kondenzátory. Segmenty jsou připojeny přes impedance JO, 11, 12, 13, 14 a J_5 na oscilátor 22 a zároveň na vstupy modulů 16, 17, 18, 19, 20 a 2J_ AC/DC a uzemněná deska 2 je připojena na zemnicí svorku 31 oscilátoru 22 i jednotlivých modulů 16, 17, 18, 19, 20 a 21 AC/DC. Výstupy z jednotlivých modulů 16, 17, 18, 19, 20 a 24 AC/DC jsou napojeny na jednotlivé vstupy elektronického přepínače 23. Výstup přepínače 23 je spojen s jedním vstupem rozdílového zesilovačem 24 DC, jehož výstup je spojen s převodníkem 25 A/D, který je napojen na modul 26 procesoru. Druhý vstup rozdílového zesilovače 24 je napojen na výstup referenčního modulu 29 AC/DC a jeho vstup je spojen s referenčním kondenzátorem 27, který je přes referenční impedanci 28 připojen na oscilátor 22. Druhý konec referenčního kondenzátorů 27 je spojen se zemnicí svorkou 31. Referenční kondenzátor 27 tvoří spolu s referenční impedancí 28 a referenčním modulem 29 AC/DC referenční obvod 30. Přepínaní jednotlivých výstupů z modulů 16, 17, 18, 19, 20 a 21 AC/DC přepínačem 23 řídí modul 26 procesoru, na který je přepínač 23 připojen. Získané rozdílové hodnoty napětí z referenčního modulu 29 AC/CD a z jednotlivých modulů 16, 17, 18, 19, 20 a 21 AC/DC jsou jednotlivě odečteny, zesíleny v rozdílovém zesilovači 24 a po převedení na číslo v A/D převodníku 25 ukládány do paměti modulu 26 procesoru, jehož je tato paměť součástí. Materiál procházející mezi deskami I a 2 kondenzátorů vyvolá změnu kapacity mezi uzemněnou deskou 2 a odizolovanými vodivými segmenty 4, 5, 6, 7, 8 nebo 9 kondenzátorů, pod kterými se nachází. Tato změna kapacity je měřena jako změna impedance jednotlivých dílčích měřicích kondenzátorů pod odizolovanými vodivými segmenty 4, 5, 6, 7, 8 nebo 9 kondenzátorů. Vyvolaná změna impedance jednotlivých dílčích měřicích kondenzátorů pod odizolovanými vodivými segmenty 4, 5, 6, 7, 8 nebo 9 kondenzátorů pak změní napětí mezi těmito jednotlivými dílčími měřicími kondenzátory a odpovídajícími impedancemi 10, 11, 12, 13, 14 nebo 15, se kterými dílčí měřicí kondenzátory tvoří napěťové děliče. Takto vyvolané změny napětí jsou následně zpracovány moduly 16, 17, 18, 19, 20 a 21 AC/DC a jsou porovnány s napětím referenčního obvodu 30.

Průmyslová využitelnost

Vynález lze využít ke sledování průchodnosti různých druhů partikulárních materiálů v průmyslu a v zemědělství při jejich dopravě různými typy dopravních cest. Informaci o průchodnosti lze využít např. k regulaci chodu technologické linky nebo k regulaci a určování její výkonnosti, ke zjišťování okamžité nebo kumulativní hmotnosti zpracovávaného materiálu, v zemědělství může být dále důležitým zdrojem informací o okamžitém výnosu nebo sklizeném množství za daný časový úsek a následně sloužit i k tvorbě výnosových map.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Segmentový kapacitní snímač průchodnosti partikulárních materiálů, vyznačující se tím, že snímačem průchodnosti je kondenzátor se dvěma deskami (1) a (
2), mezi kterými je prostor pro průchod měřeného materiálu (3), přičemž aktivní deska (1) je složena z izolační desky (32), na které je rozmístěna řada, minimálně dvou, stejně velkých od sebe odizolovaných segmentů (4) a (5) a tyto segmenty (4) a (5) jsou připojeny přes odpovídající impedance (10) a (11) na oscilátor (22) a zároveň na vstupy jednotlivých modulů (16) a (17) AC/DC, přičemž

-2CZ 305365 B6 uzemněná deska (2) je připojena na zemnicí svorku (31) oscilátoru (22) i jednotlivých modulů (16) a (17) AC/DC, přičemž výstupy z modulů (16) a (17) AC/DC jsou napojeny na jednotlivé vstupy elektronického přepínače (23).

5 2. Segmentový kapacitní snímač průchodnosti partikulárních materiálů podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstup přepínače (23) je spojen s jedním vstupem rozdílového zesilovačem (24) DC, jehož výstup je spojen s převodníkem (25) A/D, který je napojen na modul procesoru (26) a druhý vstup rozdílového zesilovače (24) je napojen na výstup referenčního převodníku (29) AC/DC a vstup referenčního převodníku (29) AC/DC je spojen s referenčním kon10 denzátorem (27) a ten je přes referenční impedanci (28) připojen na oscilátor (22), přičemž druhý konec referenčního kondenzátorů (27) je spojen se zemnicí svorkou (31).
3. Segmentový kapacitní snímač průchodnosti partikulárních materiálů podle nároku 1, vyznačující se tím, že přepínaní výstupů z jednotlivých modulů (16) a (17) AC/DC pře15 pínačem (23) řídí modul (26) procesoru, na který je přepínač (23) připojen, přičemž získaná data se ukládají v modulu (26) procesoru.