DE1959157A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Zartheit von Fleisch - Google Patents

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Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Zartheit von Fleisch

Die Erfindung "bezieht sich auf ein System zum Messen der Zartheit von Fleisch und richtet eich insbesondere auf ein System zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das für die Zartheit des Fleisches repräsentativ ist, wobei sich eine zuverlässigere und genauere Messung der Zartheit des Fleisbhes nach dem Kochen ergibt.

Frühere Versuche zur Bestimmung der Zartheit von rohem Fleisch unter Benutzung einer in das Fleisch einzusetzenden Sonde umfaßten auch die Verwendung sowohl stumpfer, in das Fleisch einzupressender Sonden, als auch angespitzter Sonden oder Nadeln, die unter einem festen Gewicht oder einer festen Kraft in das Fleisch eingedrückt wurden. Bei dem zuletzt genannten Verfahren wird die Tiefe, auf die die Sonde unter dem festen Gewicht eindringt, als Maß für die Zartheit des Fleisches genommen. Dieser sogenannte Penetrometer-Test ist nicht vollständig zufriedenstellend.

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Von der Anmelderin wurde bereits ein Verfahren zur Messung der Zartheit des Fleisches durch Einsetzen einer Sonde mit im Abstand angeordneten Nadeln in den Körper des Tieres, und Messen der spitzen Eindringwiderstandskraft vorgeschlagen, wobei sich eine Messung ergibt, die eine genauere und zuverlässige Bestimmung der Zartheit des Fleisches nach dem Kochen ermb'glioht.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eis/elektronisches System in Kombination mit einer Sonde zum Messen der Eindringwiderstandekraft. Dabei wird ein Kraftwandler von der Sonde zur Erzeugung eines Signals aufgenommen, welches auf die Widerstandskraft anspricht, die sich während des Eindringens auf eine vorbestimmte Tiefe ergibt. Somit entsteht für einen vollständigen Eindringvorgang ein etwas unregelmäßiges, im allgemeinen aber vom Zeitpunkt des Einsetzens deroSonde bis zu dem Zeitpunkt, wo die Sonde in der maximalen Eindringtiefe zur Ruhe kommt, wachsendes Signal. Im zuletzt genannten Zeitpunkt kehrt dann das Widerstandskrafteignal auf Null zurück.

Die beschriebene Ausführungsform ist eine geschlossene tragbare Einheit, die durch starke Änderungen der Umgebungstemperatur, wie sie beispielsweise bei Verwendung in fiormaltemperierten Räumen und anschließender Verwendung in Gefrierhallen auftreten, nicht beeinflußt wird· Somit enthält eine Vielzahl von Widerstandsdehnungsmeßgeräten den Kraftwandler, wobei diese Einrichtungen in einem elektrischen Brückenkreis eingebaut sind, welcher durch Batterien gespeist wird, die an den Brückenkreis über eine Regelschaltung angeschaltet sind, um eine konstante Ver sorgungs spannung für die Brücke sicherzustellen. Die Brückenversorgungsspannung und das sich ergebende Kraftsignal sind somit unabhängig von der Aufladung

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BAD ORIGINAL

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der Batterien und der Umgebungstemperatur.

Ein Differenzverstärker empfängt das Ausgangssignal vom Brückenkreis und koppelt es mit einem Speicherkreis. Ein Kondensator im Speicherkreis ist an den Ausgang des Differenzverstärkers mit Hilfe eines Kreisea gekoppelt, der einen Stromfluß in einer Richtung in den Kondensator erlaubt, wodurch eine Aufladung am Kondensator und eine entsprechende Spannung an ihm entsteht, die repräsentativ für die momentane Spitzenamplitude des WandJersignals ist. Da der Kondensator sich nicht entladen kann, ist die gespeicherte Ladung am Kondensator eine Anzeige für die Spiiaenwiderstandskraft, die während des Eindringen* auftritt. Die Spannung am Kondensator wird somit ein Maß für die Zartheit des Tierkörpers.

Ein Ablesekreis erzeugt eine Sichtanzeige oder Daueraufzeichnung der Spannung am Speicherkondensator, Der Speicherkondensator kann dadurch entladen werden, daß man einen Schalter schließt, der die Kondensatorladung auf einem Bezugswert für eine neue Messung einstellt.

Außerdem ist Vorsorge für das Aufladen der Vorratsb»tterien und für eine Änderung der Spannung an den Vorratsbatterien unter Testbelastung vorgesehen, so daß die Aufladung mit der gleichen Skala der Ablesevorrichtung gemessen werden kann, die auch zur Ablesung der Spannung am Speicherkondensator dient.

Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer bevorzugten Aueführungsform einer Sonde, die im Zusammenhang mit dem Heß syst em gemäß der vorliegenden

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_ 4 Erfindung zum $ Einsatz kommt;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines elektrischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung; und in

Fig. 3 ein detailiertes Schaltbild des Systems nach Fig. 2.

Figur 1 zeigt eine Sonde, wie sie vorzugsweise im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Meßsystem zum Einsatz kommt. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet dabei allgemein einen Rahmen in Form eines umgekehrten U mit am unteren Ende vorgesehenen nach innen gerichteten Anschlägen 11, die das Eindringen der Sonde durch Eingriff mit dem Tierkörper begrenzen. Ein fester Handgriff 12 ist am Oberteil des Rahmens 10 befestigt.

Innerhalb des U des Rahmens 10 und unterhalb des Handgriffes 12 befindet sich ein Träger 13» an dem ein Gehäuse 14 für die Kraftwandler befestigt ist. Der bei der wiedergegebenen Ausführungsform verwendete Wandler hat die Form von Dehnungsmessern 15, die am Oberteil einer biegsamen Membran 16 montiert sind, die starr an ihrem Umfang am Gehäuse 14 befestigt ist. Der Mittelteil der Membran 16 ist unmittelbar mit dem Zentrum eines Bodens 18 des Gehäuses 14 mit Hilfe einer Welle 19 verbunden. Eine Aufwärtsbewegung der Membran 16 wird mit Hilfe einer Einstellschraube 20 begrenzt. Unterhalb der Welle 19 ist eine Verlängerung 23 vorgesehen, die eine Platte 21 aufnimmt, auf welcher ein Satz vo-n gleichen Abstand aufweisenden Nadeln 22 montiert ist. Die Bodenmembran 18 wirkt mit einer Zwischenmembran 18a zusammen, um ein Koppeln eines Biegemoments mit der biegsamen Membran 16 zu verhindern, das durch unbeabsichtigtes Biegen oder Verdrehen der Anordnung beim Einsetzen in das Fleisch verursacht werden könnte.

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V/ird die Mitte der Fembran 16 nach oben ausgebogen, dann steht die Oberfläche an ihrem Umfang unter Druck. Radial zur Mitte fortschreitend nehmen die Druckkräfte auf Null ab. Die Spannung auf der Oberfläche ist anschließend eine Zugspannung bis zur Mitte. Die Wiedergabe der Dehnungsmeßanordnung ist schematisch, jedoch verwendet man vorzugsweise vier Halbleiterdehnungsmesser längs eines gemeinsamen Durchmessers der biegsamen Membran 16, so daß die beiden inneren Geräte-Zugspannung und die beiden äußeren Geräte-Druckspannung in der Membran messen.

Wenn die Nadeln 22 in das Fleisch bis zu einer durch die Anschläge 11 festgelegten Tiefe vordringen, wird der Mittelteil der Membran 16 um eine Größe proportional der Widerstandskraft des Eindringens ausgelenkt. Diese Auslenkung wird dann durch die Druck- und Zugspannungen in den Spannungsmeßgeräten 15 festgestellt und durch eine entsprechende Änderung im Widerstand dieser Wandler wiedergegeben.

Die beiden Dehnungsmesser, die Druckspannung messen, sitzen in diagonal entgegengesetzten Zweigen eines elektrischen Brückenkreises, der später im einzelnen näher beschrieben wird. Die beiden die Zugspannungen messenden Meßgeräte sitzen in den restlichen Zweigen des Brückenkreises. Zur Vergrößerung der (

Genauigkeit der Dehnungsmeßgeräte werden, beim Einsetzen derselben in den Brückenkreis, Drahtwicklungskalibrationswiderstände auf Anschlußhaltern 24 innerhalb des Gehäuses in Reihe mit den Versorgungsklemmen des Brückenkreises geschaltet, wie im einzelnen im Zusammenhang mit dem Schaltbild nach Fig. 3 erläutert werden soll. Für die vorliegenden Zwecke fpnügt es festzustellen, daß das beim Fehlen einer Widerstandskraft an den Nadeln 22 der Brückenkreis ein Null-Ausgangssignal oder ein Bezugssignal erzeugt, dessen Abweichungen zur Wiedergabe der Eindringwiderstandskraft gemessen werden können.

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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung ist es zweckmäßig, ein Blockschaltbild des gesamten Kreises zu beschreiben, so daß die Funktion dieses Kreiselementes während der Wiedergabe der einzelnen Kreiselemente bereits deutlich geworden eisä. ist. In Fig. 2 ist die Wandlerbrücke schematisch durch den Block 25 angegeben. Sie erzeugt ein Ausgangssignal an den Leitungen 26, wobei die momentane Differenz im Potential zwischen den Leitungen 26 eine momentane Eindringwiderstandskraft wiedergibt, die durch das Einsetzen der Sondennadeln 22 erzeugt wird.

Die Signalleitungen führen zum Eingang eines Differentialverstärkers 27, der so abgeändert ist, daß er nur die Signale verstärkt, die für die Eingangskraft verantwortlich sind und gegen Signale anderer Polarität diskriminiert. Der Ausgang des Differentialverstärkers 27 ist an einen Speicherkreis 28 gekoppelt, der einen Kondensator zur Speicherung von Ladung enthält. Der hier beschriebene Kondensator wird durch einen Kreis gespeist, welcher einen Stromfluß nur in einer Richtung ermöglicht, so daß bei unstetigem Einsetzen der Sonde und beispielsweiser Verlangsamung für eine kurze Zeit, so daß das Ausgangssignal von der Wanderbrücke 25 abzunehmen beginnt, der Speicherkondensator vom Ausgang des Differentialverstärkers 27 während dieses Zeitraums abgeschaltet ist. Wenn somit das Kraftsignal abnimmt, wird die Ladung vom Kondensator nicht abgezogen, so daß die gesammelte Ladung am Speicherkondensator im Speicherkreis die Spitze der Eindringwiderstandskraft wiedergibt. Der Ausgang des Speicherkreises 28 geht auf eine Ablesevorrichtung 29 zur Ablesung oder Aufzeichnung der Messung.

Ein Vorratsbatterie- oder Ladekreis 30 ist mit einem Spannungsreglernetz 31 gekoppelt, um die Wandlerbrücke 25 zu

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erregen, so daß das ganze System tragbar ist und an verschiedenen Stellen eingesetzt werden kann. Die Batterie muß wieder aufgeladen werden, und das Spannungsreglernetz 31 stellt sicher, daß der richtige Spannungswert der Widerstandswandlerbrücke 25 zugeleitet wird, so daß die Arbeitsweise im wesentlichen nicht nur vom Ladezustand der Batterie sondern auch von der Umgebungstemperatur des Systems unabhängig ist. Batterie und Ladekreis 30 enthalten außerdem einen Subtraktionskreis, so daß der Ladezustand der Versorgungsbatterie mit Hilfe der Ablesevorrichtung 29 im richtigen Maßstab abgelesen werden kann. Diese Vorrichtung 29 ist zweckmäßig ein Meßgerät.

Aus Figur 3 erkennt man ein ins einzelne gehende Schaltbild entsprechend dem Blockschaltbild nach Figur 2. Eine erste und eine zweite Vorratsbatterie 34 und 35, die man an der rechten Seite der Figur 3 erkennt, sind in Reihe zur Lieferung der Versorgungsspannung für den Kreis geschaltet. Die positive Klemme der Batterie 34 und die negative Klemme der Batterie 35 sind entsprechend an erste und zweite bewegliche Kontakte eines Schalters 36 gelegt, der ein Doppelpol-Doppelausschlagschalter ist.

Die beiden Versorgungsspannungen sind auf ein Spannungsreglernetzt gekoppelt, das allgemein mit dem Bezugszeichen 37 angedeutet ist und später im einzelnen noch nä^her erläutert werden ( soll. Der Ausgang des Spannungsreglernetzes 37 ist über einen Filterkondensator 38 und an die Versorgungsknoten der Wandlerbrücke 25 mit Hilfe von Eichwiderständen 38a und 38b geschaltet. Die Eichwiderstände verursachen die Erzeugung einer besonderen Ausgangsspannung für eine gegebene angelegte Spannung durch die Wandlerbrücke 25. Somit stellen die Widerstände 38a und 38 b

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die Spannung ein, die an den Erregerklemmen erscheint, um ein "bestimmtes Ausgangs signal für eine gegebene angelegte Kraft zu gewinnen.

Die feinzelnen Dehnungsmesser, ,jeweils einer in jedem Arm, sind schematisch bei 39» 40, 41 bzw. 42 angedeutet. Wenn festgelegt ist, daß der Dehnungsmesser 41 derjenige mit dem höchsten Temperaturwiderstandskoeffizienten ist, dann ist ein Widerstand 41C parallel zu ihm geschaltet. Die Parallel-Kombination liefert einen Netztemperaturwiderstandskoeffizienten, der die Nichtbelastungsausgangsänderung der Brücke mit der Temperatur herabsetzt. Wegen des Einschlusses des Widerstandes 41c gerät die Brücke aus dem Gleichgewicht und es wird ein Widerstand 41b in Reihe v© mit der vorerwähnten Parallel-Kombination geschaLtet, um wieder zum Ausgleich zu kommen.

Wie bereits erwähnt, messen zwei Dehnungsmesser vorzugsweise Zugspannungen, während die beiden anderen Dehnungsmesser Druckspannungen messen. Die beiden Zugspannungsmeßgeräte liegen in diagonal entgegengesetzten Zweigen, beispielsweise 39 und 41 des Brückenkreises. Die beiden Druckspannungsmeßgeräte liegen in den Zweigen 40 und 42. Somit entsteht an den Ausgangsknoten 43 und 44 ein Signal, welches die momentane Eindringwiderstandskraft anzeigt, die beim Einsetzen der Sonde entsteht. Das doppelendige Ausgangssignal von der Brücke 25 wird dann über die Widerstände 45 bzw. 46 an die positive und negative Eingangsklemme eines Differentialverstärkers 48 geschaltet. Der Verstärker 48 verstärkt das von der Wandlerbrücke kommende Signal.

Ein Null-Netz dient zum richtigen Ausgleich des Ausgangs der Wandlerbrücke zur Herstellung eines Nullausgangs an den Meßverstärkern für eine Null-Wandlerkraft. Dieses Null-Rückstell-

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netz enthält erste und zweite in Reihe geschaltete Widerstände 50 und 51, die unmittelbar an der Versorgungsspannung liegen, und ein· veränderliches Potentiometer 52, dessen feste Klemme an der Versorgungsspannung angeschaltet ist. Der bewegliche Kontakt des Potentiometers 52 ist über einen Widerstand 53 auf einen Widerstand 46 geschaltet. Die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 50 und 51 ist an den Widerstand 45 mit Hilfe eines Widerstandes 54 geschaltet. Der Ausgang der Wandlerbrücke 25 wird dann durch Einstellung des Potentiometers 52 derart abgeglichen, daß das Ablesesignal Null anzeigt, wenn die Sonde in der Ruhestellung steht, das heißt eine Wandlerkraft von Null vorhanden ist,

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, sind die positive Versorgungsspannung (+V_),die negative Versorgungsspannung (-V₀) und der Verbindungspunkt des Systems, wiedergegeben durch die Leitung 56 und angeschaltet an die Verbindungsstelle zwischen den Batterien 34 und 35 alle in den Differentialverstärker 48 zum Aufhau der gewünschten Vorspannung eingespeist. Ein Potentiometer 57 liefert ehe Null-Verstellungseinstellung für den Umkehrverstärker 48.

Die Anode einer Diode 58 ist an den Ausgang des Verstärkers geschaltet und die Kathode der Diode 58 liegt an der negativen Eingangskelemme des Verstärkers 48. Solange somit die Spannung an der positiven Eingangsklemme des DifferentialverstärkerB größer als die Spannung an der negativen Klemme ist, arbeitet der Verstärker mit seiner normalen und konstanten Verstärkung. Sollte jedoch die Eingangsspannung auf der positiven Klemme kleiner als die Spannung auf der negativen Eingangsklemme sein, dann wird die Ausgangsspannung positiv und die Diode 58 wird

vorgespannt, wodurch siöidie Verstärkung des Verstärkers auf

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Null reduziert.

Ein Reihenkreis mit einer Diode 60, einem Widerstand 61 -.und Dioden 62 und 63 koppelt den Ausgang des Verstärkers 48 an eine Klemme, die im folgenden auch als Signalklemme "bezeichnet wird, eines Speicherkondensators 65, dessen andere Klemme an die Systemmasse geschaltet ist. Es ist daran zu erinnern, daß der normale Ausgang des Verstärkers 48 negativ ist und daß die Dioden 60, 62 und 63 so angeordnet sind, daß ein negatives Ausgangssignal vom Verstärker 48 einen Strorafluß in den Kondensator 65 zur Folge hat. Somit wird eine positive Ausgangsspannung vom Verstärker 48 mit Hilfe dieser Dioden blockiert. Zwischen die Anode der Diode 60 und die Systemmasse ist ein Widerstand 66 eingeschaltet.

Eine Rückkopplung mit einem Kondensator 67 und einem Widerstand 68 ist zwischen die Anode der Diode 60 und die negative Eingangsklemme des Verstärkers 48 eingeschaltet. Ein Widerstand 69 ist zwischen die Ausgangssignalklemme und die Verbindungsstelle zwischen den Dioden 62 und 63 gekoppelt. Der Widerstand 69 hat einen sehr großen Widerstandswert in der

Größenordnung von 10 0hm und liefert zusammen mit dem Widerstand 66 eine Bahn für Leekstrom durch die Dio'de 62.

Die Verbindungsstelle zwischen Kondensator 65 und Anode der Diode 63 ist an die positive EingangäsLe mme eines zweiten Betriebsverstärkers 70 geschaltet, der auch als Differentialverstärker geschaltet ist. Die negative Klemme des Verstärkers 70 ist unmittelbar an seine Ausgangsklemme gestaltet. Ein DRuckblockschalter 71, der in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand 72 geschaltet istj Kuppelt die Signalklemme des Kondensators 65 an dan Ausgang des DifferentialVerstärkers zur wahlweisen Rückstellung des Kondensators 65 naoh Vornahme-

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einer Messung und nachdem der Wandler aus dem Tierkörper wieder entfernt ist. Dadurch wird eine Bezugsebene an der Signalklemme des Speicherkondensators aufgebaut, die gleich dem Ausgangssignal des Differentialverstärkers 48 vor jeder Messung ist.

Die Rückkopplung erreicht man vom Ausgang des Verstärkers 70 zum Eingang des Verstärkers 48 mit Hilfe von Widerständen 74 und 75» die in Reihe zwischen die negative Klemme der Verstärker 48 und den Ausgang des Verstärkers 70 geschaltet sind. Die Widerstände 76 und 77 sind zwischen die positive EingangäSLemme des Verstärkers 48 und die Systemmasse geschaltet, so daß ein ausgeglichener Eingang entsteht. Die Verbindung zwischen den Widerständen 74 und 75 ist an die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 76 und 77 mit Hilfe eines veränderlichen Widerstandes 80 und eines festen Widerstandes 81 angeschaltet. Eine Einstellung des Widerstandes 80 stellt die Verstärkung des Verstärkers 48 ein und eicht das gesamte Ablesungssystem derart, daß der Bereich im Ausgangssignal des Verstärkers 48 koextensitiv mit der Skala am Ablesegerät 83 ist, welches zwischen die Ausgangsklemme des Verstärkers 70 und die Systemmasse in der angegebenen Polarität geschaltet ist.

Der Verstärker 70 ist ein Differentialverstärker mit hoher Eingangsimpedanz und weist eine Spannungsverstärkeng von einer Einheit auf, so daß die Systemverstärkung durch die Verstärkung des Verstärkers 48 definiert ist, welcher, wie bereits erwähnt, mit Hilfe des veränderlichen Nebenschlußwiderstandes 80 eingestellt wird.

Im Spannungsregulierkreis ist ein Widerstand 85 in Reihe mit einer Zenerdiode 86 über die beiden Versorgungsklemmen der

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Wandlerbrücke 25 geschaltet. Die Diode 86 führt eine bekannte Spannung, die geringer ist als die Versorgungsspannung für die Brücke 25. In ähnlicher Weise ist ein aus den Widerständen 87 und 88 bestehender Reihenkreis an die Versorgungsklemmen der Wandlerbrücke 25 angeschlossen. Die Verbindung zwischen dem Widerstand 85 und der Zenerdiode 86 ist an die Basis eines Verstärkungstransistors 89 geschaltet, dessen Emitter an der Anode der Zenerdiode 86 über einen Widerstand 90 liegt. In ähnlicher Weise ist die Verbindung zwischen den Widerständen 87 und 88 auf die Basis eines verstärkenden Transistors 91 geschaltet, dessen Emitter unmittelbar am Emitter des Transistors 89 liegt.

Der Kollektor des Transistors 91 ist an die Basis eines Transistors 93 geschaltet, dessen Emitter an einer Klemme der Wandlerbrücke 25 angeschlossen ist. Man erkennt, daß die Transistoren 89 und 91 so angeordnet sind, daß ein Differenzverstärker entsteht, der auf die Differenz in der Diagonale eines Brückenkreises aus den Widerständen 85, 87 und 88 zusammen mit der Zenerdiode 86 anspricht. Der Kollektor des Transistors 93 ist an die Basis eines Transistors 95 und an einen Widerstand 96 geschaltet. Der der «»andl erbrücke augeführte Strom gelangt über den Transistor 95 und man erkennt, daß die Kollektor-Emitter-Verbindung des Transistors 95 zwischen die Versorgungsspannung und die Wandlerbrücke eingesetzt ist.

Der Widerstand 96 ist ferner an den Kollektor des Transistors 95 angeschaltet und der Emitter des Tr&ansistors 95 ist an * eine der Versorgungsklemmen der Wandlerbrücke 25 gelegt. Im Betrieb werden die Werte der Widerstände 85, 87 und 88 so ausgewählt, daß für eine gegebene gewünschte Spannung an den erregten Klemmen der Wandlerbrücke 25 der feste Abfall an der Zenerdiode 86 gleich dem Spannungsabfall am Widerstand

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ist, und der Differenzverstärker aus den Transistoren 89 und 91 erzeugt einen bekannten Stromfluß in den Transistoren 93 und 95, der ausreicht, um zu einem bekannten festen Spannungsabfall an der Kollektor-Emitter-Verbindung des Transistors zu führen und damit eine bekannte Spannung der Wandlerbrücke zuzuführen. Wenn jedoch die Spannung an den erregten Klemmen der Brücke 25 abzunehmen beginnt, dann wird die Basis des Transistors 91 entsprechend negativ bezüglich der Basis des Transistors89 infolge der Abnahme des Spannungsabfalles am Widerstand 88 relativ zum festen Spannungsabfall an der Zenerdiode 86. Dieser Spannungsabfall wird von dem Differenzverstärker abgetastet, der dann den von der Basis des Tran- g sistors 95 abgezogenen Strom verstärkt, wodurch der Kollektor-Emitter-Spannungsabfall am Transistor 95 abnimmt und damit eine größere Spannung an den erregten Klemmen der Brücke 25 anliegt. Ein Abglätten des Übergangs erreicht man mit Hilfe des Kondensators 38.

Im Batterieaufladungs- und Ladungsanzeigekreis ist die Aufladevorrichtung von üblicher Bauart und allgemein mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet. Sie ist mit einem Stecker 101 zum Anschluß an beispielsweise eine 110 Volt- 60 Hertz-Stromquelle ausgerüstet. Eine der Ausgangsklemmen der Aufladevorrichtung 100 ist an die negative Klemme der Batterie 35 über einen Widerstand 102 geschaltet. Die andere Klemme (

der Aufladevorrichtung 100 ist an die positive Klemme der Batterie 34nit Hilfe einer Diode 103 geschaltet, wobei die Kathode der Diode 103 an der positiven Klemme liegt, wie die Zeichnung erkennen läßt. Wenn man den Ladezustand der Batterien 34 und 35 prüfen will, dann wird der Schalter 36 in die zweite Stellung gedrückt, wobei die volle Batteriespannung nunmehr an einem Belastungswideratand 104 anliegt. In dieser Stellung des Schalters 36 ist die negative Klemme der Batterie

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35 in Reihe rait einem Vorwiderstand 105 und einem Transistor 106 geschaltet, dessen Kollektor und Basis zusammengeschaltet und an die negative Klemme des Meßgerätes 83 gelegt sind. Bei einem derart geschalteten Transistor 106 erscheint ein koiEbanter Spannungsabfall an der Kollektor-Emitter-Verbindung, so daß, obwohl das Meßgerät 83 einen wesentlich niedrigeren Spannungsbereich von beispielsweise 0 bis 5 Volt als den gesamten Ladungsbereich der Batterien 34 und 35 von beispielsweise je 12 Volt aufzeigt, trotzdem durch Abfall eines großen Teiles dieser Spannung am Transistor 106 verhältnismäßig geringe Änderungen in der gesamten Batteriespannung auf dem Meßgerät 83 sichtbar werden. Somit kann das Meßgerät 83 sowohl zur Aufzeichnung oder Wiedergabe der Messung der Zartheit des Fleisches als auch zur Prüfung des Ladezustandes der Versorgungsbatterien innerhalb enger Sreifgrenzen dienen.

Bei der Auswahl der einzelnen Bauteile trifft der Fachmann ohne weiteres die richtige Wahl, wobei er einfach auf die gewünschten Anforderungen Rücksicht nimmt. Beispielsweise weist der Speicherkondensator vorzugsweise ein Minimum an Leckstrom auf. Die Dioden, die in einer Richtung den Speicherkondensator speisen, sollten ebenfalls ein Minimum an Leckstrom aufweisen. Der zweite Arbeitsverstärker besitzt zweckmäßig eine sehr hohe Impedanz, damit der Speicherkondensator nicht aufgeladen wird, usw. Im Betrieb folgt die beschriebene Kreisanordnung diesen allgemeinen Prinzipien, d. h., daß ein Signal in einer Wandlerbrücke erzeugt wird, daß eine Amplitude entsprechend der momentanenEindringwiderstandkraft beim Einsetzen einer Sonde in den Tierkörper aufweist. Dieses Kraftsignal wird dann durch einen Betriebsdifferentialverstärker verstärkt, der über Dioden Signale nur einer einzigen Polarität v-erstärkt. Dieses verstärkte Ausgangssignal ist wiederum repräsentativ für den momentanen Eindringwiderstand. Das Signal wird über ein nur in einer Richtung laufendes

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Stromleitungsnetz weitergeleitet, welches nur die Signale wiedergibt, die repräsentativ für eine Steigerung im Absolutwert des Signals sind. Somit scheidet dieses Netz alle Signale aus, die durch vorübergehende oder soglar permanente Abnahmen in der Kraftmessung erzeugt werden. Das bedeutet in anderen Worten, daß der in einer Richtung leitende Kreis nur leitet, bis der Ausgang des Differentialverstärkers 48 die Spannung übersteigt, die am Speicherkondensator 65 gespeichert ist. Der durch diesen in einer Richtung leitenden Kreis fließende Strom fließt durch einen Kondensator. Somit fließen die zu-Hwbfflw nehmenden Ladungswerte in den Kondensator und werden dort für jede Zunahme, jedoch nicht Abnahme, bei der gegebenen Eindringwiderstandskraft gespeichert. Die Gesamtmenge der gespeicherten Ladungen ist somit repräsentativ für den Spitzenwert der Eindringwiderstandskraft. Die Spannung am Kondensator, die unmittelbar proportional der gespeicherten Ladung ist, wird dann an einen Ablesekreis, beispielsweise ein Voltmeter mit Hilfe eines zweiten Arbeitsverstärkers gelegt, der eine hohe Eingangsimpedanz und Einheitsspannungsverstärkung aufweist und nicht umkehrt.

Patentansprüche °.

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Claims (38)

- 16 Patentansprüche :

1.)Elektrisches System zur Messung der Zartheit von Fleisch unter Verwendung einer in das Fleisch einzusetzenden Sonde, gekennzeichnet durch der Sonde zugeordnete Wandler zur Erzeugung eines Kräftsignals entsprechend der Eindringwiderstandskraft beim Einsetzen der Sonde in das Fleisch; Einrichtungen zur Aufnahme des Kraftsignals einschließlich eines Speichers zur Speicherung eines der Spitze dieses Kraftsignals entsprechenden Signals; und durch Tastvorrichtungen zur Aufnahme des Signals in der Speichervorrichtung zur Umwandlung des gespeicherten Signals in ein der Zartheit des Fleisches entsprechendes Ausgangssignal.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an ihrem Umfang an der Sonde starr montierte biegsame Membran in deren Mitte die Sonde angeschlossen ist, so daß es zu einer Durchbiegung der Membran kommt, wenn die Sonde auf Widerstand stößt.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler Dehnungsmesser enthält, die auf der Membran zur Erzeugung von Signalen montiert sind, welche für ©ehnungskräfte repräsentativ sind, die beim Einstechen der Sonde in das Fleisch durch Auslenkung der Membran entstehen; und ferner gekennzeichnet durch eine Spannungsquelle zur Versorgung der Dehnungsmesser und damit zur Erzeugung des der Ausbiegung und der Eindringwiderstandskraft entsprechenden Kraftsignals.

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4. System nach. Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Biegsame an ihrem Rand an der Sonde starr montierte Membran mit deren Mitte die Sonde verbunden ist, so daß bei Widerstand an der Sonde eine Ausbiegung der Membran auftritt, wobei der Wandler einen Dehnungsmesser auf der Membran enthält, der Signale erzeugt, die der durch die Ausbiegung der Membran beim Einsetzen der Sonde in das Fleisch, verursachten Dehnung entsprechen} und ferner gekennzeichnet ldurch eine Spannungsquelle zur Versorgung der Dehnungsmesser und damit zur Erzeugung des der Ausbiegung und damit der Eindringwiderstandskraft entsprechenden Kraftsignals. ä

5. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein biegsames, starr an einer Stelle mit der Sonde verbundenes Glied zur Verursachung einer Auslenkung des Gliedes bei Antreffen von Widerstand beim Einsetzen der Sonde in das Fleisch, wobei der Wandler eine Reihe von Dehnungsmessern aufweist, von denen ein erster eine Druckspannung im biegsamen Element und ein zweiter eine Zugspannung im biegsamen Element mißt und beide zusammen in unterschiedlichen Kreisen eines elektrischen Brückenkreises geschaltet sind.

6. System nach Anspruch 5, gekennzeichnet ' durch Temperaturkompensationseinrichtungen im elektrischen Brückenkreis zur Erzeugung eines vorbestimmten Brückenausgangssignals bei einer Null betragenden Wandlerkraft über einen vorbestimmten Temperaturbereich.

7. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmesser aus vier Widerstandsdehnungsmessern bestehen, wobei ein erstes Paar dieser

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Dehnungsmesser Druckspannungen im biegsamen Glied mißt und in einem ersten Satz entgegengesetzter Zweige des Brückenkreises angeordnet ist, ein zweites Paar von Dehnungsmessern Zugspannungen im biegsamen Glied mißt und in einem zweiten Satz entgegengesetzter Zweige des Brückenkreises angeordnet ist und das System ferner Spannungsregler zwischen der Spannungsquelle und dem Brückenkreis zur Aufrechterhaltung der Versorgungsspannung des Brückenkreises auf einen konstanten Wert über einen vorbestimmten Bereich von Spannungswerten der Spannungsquelle entlhält, so daß Änderungen in der Klemmenspannung der Spannungsquelle im Kraft signal nicht erscheinen.

8. System nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Spannungsregler mit den erregten Klemmen des Brückenkreises koppelnde Eichvorrichtungen, so daß der Brückenkreis für eine gegebene angelegte Spannung ein vorbestimmtes Ausgangssignal liefert.

9. System nach Anspruch 7, dadurch gekennze ichn e t , daß die Temperaturkompensationsvorrichtung einen ersten Widerstand im Kreis mit einem ersten Dehnungsmesser aufweist, der den höchsten Widerstandstemperaturkoeffizienten besitzt, um das Brückenausgangs signal über einen gegebenen Temperaturbereich zu stabilisieren, und ferner ein Ausgleichswiderstand im Kreis mit dem ersten Dehnungsmesser vorgesehen ist, um das Brückenausgangssignal bei Null-Kraft über einen Temperaturbereich auszugleichen.

10. System nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen Spannungsregler zwischen der Spann ungs quelle und dem Brückenkreis zur Aufrechterhaltung der Versorgungs

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spannung des Brückenkreises auf einem konstanten Wert über einen vorbestimmten Bereich von Spannungswerten der Spannungsquelle, wodurch Änderungen in der Klemmenspannung der KraftUfelle nicht im Kraftsignal erscheinen.

11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichn e t , daß die Abnahmevorrichtung eine Ablesevorrichtung ist, die das Ausgangssignal wiedergibt und eine wahrnehmbare Anzeige entsprechend der Zartheit des Fleisches liefert.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablesevorrichtung ein Strommeßgerät ist. ™

13· System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Aufnahme des Kraftsignals enthält: einen Verstärker zur Verstärkung des Kraftsignals; eine einseitig gerichtete Stromleitung zur Führung von Signalen entsprechend nur den Zunahmeschritten der Eindringwiderstandskraft beim Einsetzen der Soüde und zum Blockieren von Signalen, die abnehmender Widerstandskraft entsprechen; und einen Kondensator mit einer Signalklemme zur Aufnahme des von der in einer Richtung wirkenden Stromleitung zugeführten Signals zur Speicherung einer Ladung entsprechend der Summe der Zunahmen im Kraft- t signal und damit zur Speicherung eines Signals, das dem spitzen Signal entspricht, das durch die in einer Richtung wirkende Stromleitung fließt.

14. System nach Anspruch 13» gekennzeichnet durch, einen Rückstellschalter zum wahlweisen Anschluß der Signalklemme des Kondensators an die Ausgangsklemme des Verstärkers zur Entladung des Kondensators auf den

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Signalwert des Ausganges des Verstärkers nach Durchführung der Messung.

15. System nach Anspruch 13, dadurch gekennze ichn e t , daß die Ablese- oder Peststellvorrichtung einen zweiten Verstärker mit hoher Eingangsimpedanz aufweist, der an die Signalklemme des Speicherkondensators zur Erzeugung des Ausgangssignals angekoppelt ist, während gleichzeitig eine Verringerung des gespeicherten Signals verhindert wird.

16. System nach Anspruch 13, dadurch gekennze ichn e t , daß die Sonde ein biegsames an eine Stelle der Sonde starr angeschlossenes Glied aufweist, das ausgelenkt wird, wenn beim Einsetzen der Nabeln in das Fleisch Widerstand auftritt; daß der Wandler mehrere Widerstandsdehnungsmesser aufweist, von denen ein erstes Paar die Druckkräfte im biegsamen Glied und ein zweites Paar die Zugkräfte im biegsamen Glied mißt und erstes und zweites Paar in entgegengesetzten Zweigen eines Brückenkreises liegen, so daß das Kraftsignal an entgegengesetzten Klemmen des Brückenkreises entsteht.

17. System nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Speicherbatterie und einen Spannungsregler, der die Batterie an den Brückenkreis anschaltet.

18. System nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Zustandsprüfungskreis zur Prüfung der Aufladung der Speicherbatterie einschließlich eines Belastungswiderstandes; Einrichtung zum wahlweisen Koppeln der Batterie an den Belastungswiderstand; und einen Skalenkreis zur Erzeugung eines Spannungsabfalls von vorbestimm-

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tem konstanten Wert und zum Ankoppeln der Batterieklemmenspannung an die Ablesevorrichtung, so daß die Ablesevorrichtung sowohl für das Ablesen des Ausgangssignals der Wandler als auch zum Prüfen des Ladezustandes der Batterie geeignet ist.

19. System nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine veränderliche Widerstandsbezugseinrichtung zur Kopplung des Ausgangssignals des Brückenkreises

an den ersten Verstärker und zur Einstellung des Ausgangssignals des Verstärkers auf die Null-AbIesung, wenn die Dehnungsmesser unter Null-Spannung stehen. f

20. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verstärker ein Arbeitsverstärker mit einer positiven Eingangsklemme zur Aufnahme eines Doppelende-Ausgangssignals vom Brückenkreis, einer negativen Eingangsklemme zur Aufnahme des anderen Ausgangssignals vom Brückenkreis ist und eine Ausgangsklemme angeschaltet ist, um die in einer Richtung wirkende Stromleitung zu speisen, und ferner gekennzeichnet durch eine die Ausgangsklemme des ersten Verstärkers mit einer der Eingangsklemmen verbindende Diode zur Herabsetzung der Verstärkung des ersten Verstärkers auf Null, wenn ein Eingangssignal mit einer Polarität aufgefangen wird, die sich von der Polarität unterscheidet, die für die Eindringswiderstandskraft an der Sonde gilt.

21. System nach Anspruch 20,gekennzeichnet durch einen Rückkopplungskreis zur Kopplung des Ausgangssignals des Systems auf die negative Eingangsklemme des ersten Verstärkers, so daß dieser erste Verstärker ein Umkehrverstärker wird, wobei die Rückkopplung die posi-

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tive Eingangsklemme des ersten Verstärkers mit einer Bezugsspannung verbindet.

22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablesevorrichtung ein Meßgerät ist; und ferner gekennzeichnet durch einen Signalskaleneinstellkreis, der der Rückkopplung zugeordnet ist und der Einstellung des Ausgangssignals des ersten Verstärkers auf eine vorbestimmte Skala dient, die einer vollen Skalaablesung der Ablesungsvorrichtung entspricht.

23. Verfahren zum Messen der Zartheit von rohem Fleisch, gekennzeichnet durch Einsetzen einer Sonde in das Fleisch, Erzeugen eines elektrischen Signals mit einer Amplitude entsprechend der momentanen Eindringwiderstandskraft an der Sonde und Speichern einer Ladung auf einem Kondensator entsprechend lediglich den zunehmenden Schritten im Signal, wodurch die gesamte im Kondensator gespeicherte Ladung der Spitzeneindringwiderstandskraft entspricht.

24. Verfahren nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch Ablesen der gespeicherten Ladung zur Erzeugung eines wahrnehmbaren, der Zartheit des Fleisches entsprechenden Sichtsignals.

25. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 23 oder 24, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

eine Sonde mit einem Handgriff zum Halten der Sonde durch einen Arbeiter;

eine Vielzahl von im Abstand angeordneten Nadeln, die an dem Handgriff angeordnet sind und in das Fleisch eindringen ;

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Wandlereinrichtungen, die auf die Widerstandskräfte beim Eindringen der Nadel ansprechen und ein elektrisches Signal liefern, das der momentanen Eindringwiderstandskraft entspricht;

elektrische Einrichtungen zur Aufnahme des elektrischen Signals von der Wandlereinrichtung zur Speicherung von deren Spitzenwert, der der maximisalen Widerstandskraft entspricht, die beim Eindringen der Nadeln in das Fleisch entsteht,

26. Einrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Anschläge am Handgriff und Anschläge in der Nähe f der Nadeln und zwischen den Enden derselben zur Begren-

zug der Eindringtiefe der Nadeln.

27. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß der Handgriff aus einem vom Arbeiter zu erfassenden Griff besteht; daß ein Gehäuse am Griff befestigt ist und die Wandler umschließt; und daß Verbindungseinrichtungen zur Montage der Nadeln am Gehäuse und zur Verbindung der Nadeln mit den Wandlern vorgesehen sind.

28. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch g e k e η η zeichne't, daß der Wandler ein biegsames Element enthält, das am Handgriff an einer Stelle und an den Nadeln an der anderen Stelle befestigt ist; und daß dehnungsempfindliche Tasteinrichtungen am biegsamen Element zur Erzeugung des Kraftsignals dienen, das dann von einer elektrischen Einrichtung gemessen wird.

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29. Einrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet , daß am Handgriff ein Gehäuse befestigt ist und das biegsame Glied und die Tastvorrichtung innerhalb des Gehäuses eingeschlossen sind.

30. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß die Tastvorrichtung einen Dehnungsmesser mit unterschiedlicher Impedanz bei Ausbiegungen im biegsamen Glied enthält und eine Spannungsquelle mit dem Dehnungsmesser zur Versorgung desselben gekoppelt ist.

31. Einrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch am Handgriff befestigte Anschläge zur Begrenzung der Auslenkung des b-iegsamen Gliedes beim Einsetzen der Nadeln in der Sonde.

32. Einrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Verhinderung der Übertragung eines Kopplungsmomentes von den Nadeln auf das biegsame Glied.

33. Einrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet , daß das biegsame Glied aus einer am Umfang im Gehäuse eingespannten Membran besteht, die unmittelbar in der Mitte mit den Nadeln verbunden ist.

34. Einrichtung nach Anspruch 33» dadurch gekennzeichnet , daß der Dehnungsmesser 4 Widerstandsdehnungsmeßeinrichtungen aufweist, die an der Membran befestigt sind und in einem elektrischen Brückenkreis liegen.

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35. Einrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet , daß zwei der DehnungsmesserZugspannungen in der Membran und zwei der Dehnungsmesserdruckspannungen in der Membran messen.

36. Einrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmesser längs eines gemeinsamen Durchmessers der biegsamen Membran angeordnet sind.

37. Einrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch einstellbare Anschläge im Gehäuse zur Begrenzung der Auslenkung der Mitte der Membran bei Beaufschlagung derselben beim Eindringen der Nadel.

38. Einrichtung nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch zweite und dritte im Abstand angeordnete Membranen, die an ihrem Umfang mit dem Gehäuse in Verbindung stehen und starr in ihrer Mitte mit den Verbindungsgliedern der Nadeln gekoppelt sind, um ein Koppeln der Biegemomente von den Nadeln auf die biegsame Membran zu verhindern.

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