Прилад для визначення масової долі вологи в харчових продуктах

Винахід відноситься до області аналізу та контролю якості харчових продуктів. Важливою характеристикою якості харчових продуктів виступає вміст в них вологи. Визначення массової долі вологи в харчових продуктах здійснюється по величині діелектричної проникності є продукту, яка знаходиться шляхом вимірювання електричної ємності конденсатора-датчика, заповненого цим продуктом. Відомий "Пристрій для вимірювання діелектричних властивостей плодоовочевої продукції", вибраний прототипом, що містить формувач синусоїдальної напруги ФСН, який з'єднаний з розділяючим трансформатором РТ, який подає напругу на послідовно з'єднані еталонний опір та вимірювальний конденсатор загальна точка яких з'єднана з шиною "Земля". Вихід РТ з боку підключений до інвертуючого входу масштабного підсилювача МП, а вихід останнього з'єднаний як з вузлом обертання фази ФП так і з амплітудним детектором АД. Детектор АД з'єднаний з амплітудно-цифровим перетворювачем А ЦП та з одним із входів підсилювача сигналу неузгодженості ПСН, другий вхід якого підключений до стабілізованого джерела опорної напруги ДОН, а вихід ПСН з'єднаний з ФСН. Вихід ФП з'єднаний з вузлом формування напруги прямокутної форми ФНП, який в свою чергу - з керуючим входом фазочутливого детектора ФЧД, сигнальний вхід якого з'єднаний з виходом РТ з боку опору ФЧД з'єднано а фільтром низьких частот ФНЧ, а той - з сигнальним входом АЦП. Генератор тактових імпульсів ГТІ, який є складовою частиною АЦП, з'єднаний з входом ФСН. Введення в вимірювальній схемі зворотнього зв'язку, який стабілізує амплітуду напруги на вимірювальному датчику, дозволяє ліквідувати вплив нелінійності продукту на результати вимірювань і в сукупності з методом фазового детектування дає можливість визначати ємність заповненого продуктом конденсатора з досить значною провідністю. Недоліком цього вимірювача є недостатня чутливість приладу при використанні вимірювальних конденсаторів малої ємності (десятки пФ), та незручність вимірювань в неперервному режимі. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення приладу для визначення масової долі вологи в харчових продуктах, в якому шляхом введення нових конструктивних елементів забезпечується його використання для продуктів з відносно малими значеннями при значних провідностях з можливістю неперервного вимірювання в потоці продукту, підвищується чутливість, що розширює галузь використання. Поставлена задача вирішується тим, що прилад для визначення масової долі вологи в харчових продуктах, який включає формувач синусоїдальної напруги, розділяючий трансформатор, вихід якого з'єднаний через RCміст з масштабним підсилювачем, одне з плечей RC-моста створене вимірювальним конденсатором, в інше - еталонним опором, вихід масштабного підсилювача з'єднаний з входом блока обертання фази, вихід якого підключений до вході формувача напруги прямокутної форми, його вихід з'єднаний з одним із входів фазочутливого детекторів, інший вхід якого з'єднаний з RC-мостом, вихід фазочутливого детектора підключений до входу фільтра низьких частот, коло зворотнього зв'язку складається з амплітудного детектора, вхід якого з'єднаний з виходом масштабного підсилювача, а вихід - з одним із входів підсилювача сигналу неузгодженості, другий вхід якого з'єднаний з джерелом опорної напруги, згідно винаходу, в прилад включений задаючий генератор, вихід якого з'єднаний з одним із входів розділяючого дільника напруги, вихід дільника підключений до входу формувача синусоїдальної напруги, вихід останнього з'єднаний а входом підсилювача потужності, вихід якого сполучений з входом розділяючого трансформатора, підсилювач постійної напруги з'єднаний своїм входом а виходом фільтра низьких частот, а виходом з самозаписуючим реєструючим потенціометром, при цьому для здійснення кола стабілізуючого зворотнього зв'язку вихід підсилювача сигналу неузгодженості підключений до другого входу розділяючого дільника напруги. Сукупність суттєвих ознак забезпечує такий технічний результат прилад можна використовувати для продуктів з відносно малими значеннями при значних провідностях з можливістю неперервного вимірювання в потоці продукту, прилад має підвищену чутливість та розширену галузь використання. На кресленні (фіг.) приведена блок-схема запропонованого приладу. Задаючий генератор ЗГ 1 з кварцевою стабілізацією частоти з'єднаний з одним із входів розділяючого дільника напруги РДН 2, який подає напругу на формувач синусоїдальної напруги ФСН 3. Останній через підсилювач потужності ПП 4, з'єднаний з понижувальним розділяючим трансформатором РТ 5. Синусоїдальна напруга з розділяючого трансформатора РТ 5 подається на діагональ RC моста, в одне із плечей якого включений вимірювальний конденсатор-датчик , а в друге плече - еталонний опір Два інші плеча моста сформовано набором конденсаторів та опорів Загальна точка вимірювального конденсатора-датчика та еталонного опору з'єднана з шиною "Земля". Вихід розділяючого трансформатора РТ 5 з боку вимірювального конденсатора-датчика 6 підключено до інвертуючого входу масштабного підсилювача МП 7, а вихід останнього з'єднаний як з блоком обертання фази ФП 11, так і з амплітудним детектором АД 8. Амплітудний детектор АД 8, з'єднано з одним із входів підсилювача сигналу неузгодженості ПСН 9, другий вхід якого підключено до стабілізованого джерела опорної напруги ДОН 10, а вихід подається на один із входів розділяючого дільника напруги РДН 2. Вихід вузла обертання фази ФП 11, з'єднаний з формувачем напруги прямокутної форми ФНП 12, а той - з керуючим входом фазочутливого детектора ФЧД 13, сигнальний вхід якого з'єднаний з точкою "в" RC моста. Фазочутливий детектор ФЧД 13, з'єднано з фільтром низьких частот ФНЧ 14, а той з підсилювачем постійної напруги ППН 15, вихід якого з'єднаний з реєструючим самозаписуючим потенціометром типу КСП 16. Прилад працює таким чином. Задаючий генератор ЗГ 1 з кварцовою стабілізацією частоти і трансформаторним виходом генерує напругу прямокутної форми з частотою (100 ± 0,1)кГц, яка через розділяючий дільник напруги РДН 2 поступає на формувач синусоїдальної напруги ФСН 3. Останній є резонансним підсилювачем, що настроєний на частоту 100кГц, і який виділяє з поступаючої на його вхід прямокутної напруги першу гармоніку. Його вихідна напруга синусоїдальна з коефіцієнтом нелінійних спотворень меншим 1%. З виходу ФСН 3 через підсилювач потужності ПП 4 та розділяючий трансформатор РТ 5 синусоїдальна напруга поступає на діагональ "а-б" RC моста, в одне із плеч якого включений конденсатор-датчик 6. Напруга з конденсатора-датчика підсилена масштабним підсилювачем МП 7, повертається в блок генератора, випрямляється амплітудним детектором АД 8 і на вході підсилювача сигналу неузгодженості ЛСН 9 порівнюється з високостабілізованою опорною постійною напругою Різниця вказаних напруг, якщо вона виникла за якихось причин, підсилюється ПСН 9 і впливає на коефіцієнт передачі РДН 2 таким чином, щоб амплітудна напруга на електродах конденсаторадатчика вернулась до попереднього (заданого) значення. Таким чином, коло МП - АД - ПСН - РДН створює зворотній зв'язок, який стабілізує амплітуду синусоїдальної напруги, яка дір на електродах конденсатора-датчика. З масштабного підсилювача МП 7 напруга поступає також на блок обертання фази ФП 11, який повертає фазу цієї напруги на 90°, що дозволяє в кінцевому результаті за допомогою фазочутливого детектора ФЧД 13 виділити із сигналу, який знімається з моста (точка "в"), лише його ємнісну складову. Вузол формування напруги прямокутної форми ФНП 12 включений після ФП 11 перетворює синусоїдальну напругу в прямокутну типу "меандр" для управління ФЧД 13. На цей же детектор поступає і сигнал розбалансу моста. Після ФЧД 13 встановлені фільтр низьких частот ФНЧ 14 та підсилювач постійної напруги ППН 15. Постійна напруга, що знімається з виходу ППН 15, пропорціональна величині відхилення ємності заповненого продуктом конденсаторадатчика від заданої. Остання встановлюється за допомогою набору конденсаторів Ця напруга подається для реєстрації на самозаписуючий потенціометр типу КСП 16 при вимірюваннях в потоці продукту, або на вхід амплітудно-цифрового перетворювача АЦП, який видав на цифровому табло значення ємності, при дослідженні окремих проб. Об'єднання запропонованих конструктивних особливостей приладу в сукупності з введенням додаткового зворотнього зв'язку дозволяють підвищити достовірність результатів вимірювання ємності конденсатора-датчика, заповненого продуктом, а по них визначати масову долю вологи в ньому як в потоці, так і в окремих пробах.