Автоматизована лінія визначення цукристості

Винахід відноситься до галузі оптичного приладобудування для виміру оптичної активності речовин і може бути використане для промислового контролю і наукових досліджень у цукровій промисловості, аналітичній хімії, біотехнології і медицині. Відомий поляриметр [див. А.С. СРСР № 1696896 по МПК5 G01J 44 , Бюл. № 45, 1991], що містить джерело випромінювання, монохроматор, деполяризатор, поляризатор, маховик, пустотілий вал ротора, двигун обертання поляризатора, що включає в себе статор, ротор, поляризаційний аналізатор-розподілювач світла, вимірювальні фотоприймачі, компаратор, підсилювач потужності, керований багатофазний генератор, поляризаційний розподілювач світла датчика нульового відліку, логічну схему, мікропроцесор, інформаційне табло, напівпровідниковий лазер і ще велика кількість механічних елементів. Описаний пристрій має складну громіздку конструкцію, низьку швидкодію і недостатню точність вимірів. Найбільш близьким по сукупності суттевих ознак є поляриметр-сахариметр для автоматичної лінії контролю [див. И.Д.Роговий, В.Я. Чепелев і ін.- «ОМП», 1980, №5, с.20-23]. Поляриметр містить блок живлення, що включає в себе генератор, підсилювач постійного струму, фазочутливий випрямляч, виборчий підсилювач, установку нуля. Пристрій цифрової реєстрації, що містить цифровий вольтметр, блок узгодження, цифродрукуючий пристрій, транскриптор, злектроуправляєму цифродрукуючу машину. Датчик концентрації цукристості, що складається з джерела випромінювання (маякової лампи накалювання), конденсора з двох циліндричних дзеркал, інтерференційного світлофільтра, діафрагми, об'єктива (плоскоопуклої лінзи), поляризатора, (поляроїда) модулятора Фарадея, проточної кювети, захисного скла, компенсатора Фарадея, аналізатора (поляроїда), діафрагми, фотоприймача (фотоелектронного множника), що живиться напругою 1500-1700 В. Однак рівень комплектації приведеного пристрою апаратними засобами відстає від сучасної техніки, отже точність виміру таким пристроєм недостатньо висока, низька довговічність, надійність. Крім того пристрій громіздкий з великим споживанням енергії -170-180 Вт\година. В основу винаходу поставлена задача створення такої автоматизованої лінії визначення цукристості, що дозволяла б, за рахунок введення нових елементів схемного рішення, підвищити надійність, оптичну й електричну перешкодозахищеність, чутливість, збільшити довговічність, знизити енерговитрати і громіздкість пристрою. Такий технічний результат може бути досягнутий, якщо в автоматизовану лінію визначення цукристості, що містить датчик концентрації цукристості, з'єднаній із блоком електронного поляриметра, і цифровий вольтметр, відповідно до винаходу, у неї введені контролер узгодження, вхід якого з'єднаний із блоком електронного поляриметра, перший вихід і перший вхід з'єднані з цифровим вольтметром, а другий вихід із принтером, причому контролер узгодження містить периферійний блок введення інформації, блок введення цифрової інформації і блок керування, з'єднані з блоком живлення, і з'єднані, відповідно, з мікро ЕОМ, зв'язаної з пристроєм індикації і з блоком висновку обробленої інформації, виходи якого зв'язані з входами, відповідно, цифрового вольтметра і принтера, при цьому вихід цифрового вольтметра і вихід пристрою установки зразкових значень зв'язані з входом блоку введення цифрової інформації, а датчик концентрації цукристості містить оптично з'єднані зразковий випромінювач світла, поляризатор, модулятор Фарадея, проточну кювету, захисне скло, компенсатор Фарадея, аналізатор, стабілізований напівпровідниковий фотоприймач, причому зразковий випромінювач світла живиться від стабілізованого блоку живлення, розташованого в блоці електронного поляриметра. Таким чином, введення контролера узгодження, виконаного з використанням ЕОМ, введення в датчик концентрації цукристості зразкового випромінювача світла замість лампи накалювання й елементів фокусування, а замість могутнього фотоелектронного множника, що не випускається промисловістю порядку двох десятків років, введений стабілізований напівпровідниковий оптичний фотоприймач, а також нова схема блоку живлення зразкового випромінювача світла, розташованого в блоці електронного поляриметра, дозволили збільшити довговічність, надійність, підвищити чутливість, оптичну, й електричну перешкодозахищеність, знизити громіздкість лінії й у чотири рази енерговитрати. На фіг. 1 зображена структурна схема лінії; на фіг. 2 - структурна схема контролера; на фіг. 3 - структурна схема датчика концентрації цукристості. Автоматизована лінія визначення цукристості, містить датчик 1 концентрації цукристості, з'єднаний із блоком 2 електронного поляриметра, цифровий' вольтметр 3 і контролер 4 узгодження, вхід якого з'єднаний із блоком 2 електронного поляриметра, перший вихід і перший вхід з'єднані з цифровим вольтметром 3, а другий вихід із принтером 5, причому контролер 4 узгодження містить периферійний блок 6 введення інформації, блок 7 введення цифрової інформації і блок 9 керування, з'єднані з блоком 8 живлення і з'єднані, відповідно, з мікро ЕОМ 10, зв'язаної з пристроєм 11 індикації і з блоком 12 висновку обробленої інформації, виходи якого зв'язані з входами, відповідно, цифрового вольтметра 3 і принтера 5, при цьому вихід цифрового вольтметра 3 і вихід пристрою 13 установки зразкових значень зв'язані з входом блоку 7 введення цифрової інформації, а датчик концентрації цукристості містить оптично з'єднані зразковий випромінювач світла 14, поляризатор 15, модулятор 16 Фарадея, проточну кювету 17, захисне скло 18, компенсатор 19 Фарадея, аналізатор 20, стабілізований напівпровідниковий фотоприймач 21, причому зразковий випромінювач світла 14 живиться від стабілізованого блоку живлення, розташованого в блоці електронного поляриметра 2 (на малюнку не показано). Автоматизована лінія визначення цукристості працює таким чином. Визначення концентрації цукру засновано на властивості розчину (водного екстракту цукрового буряка) повертати площину поляризації минаючого через нього плоскополяризованого світла на кут, пропорційний концентрації. Вимір цього кута здійснюється за допомогою компенсації розвороту магнітооптичним компенсатором 19 Фарадея. При цьому виробляється визначення струму компенсації за допомогою приладу, проградуйованого в міжнародних цукрових градусах , 0S, у результаті чого одержують шукане значення концентрації. У нульовому стані поляризатор 15 і аналізатор 20 знаходяться в схрещеному положенні. При розбалансуванні системи цукровим розчином на фотоприймач 21 надходить світло, інтенсивність якого пропорційна квадратові косинуса кута між площинами поляризації світла й аналізатора 20. Минуле світло реєструється за допомогою фотоприймача 21. При цьому магнітооптичний модулятор 16 Фарадея, що забезпечує модуляцію світлового потоку, виконує роль «напівтіньового» пристрою, що підвищує чутливість і точність вимірів поляриметра. Живлення модулятора 16 здійснюється від генератора перемінного струму блоку 2 електронного поляриметра (БЭП) з напругою 25 В и частотою 380 Гц. У нульовому положенні фотоприймач 21 створює фотострум подвоєної частоти 2ω модуляції, а при розбалансуванні схеми (повороті площини поляризації) виникають сигнали однократної частоти ω, що після посилення виборчим підсилювачем БЕПа 2f = 380 Гц використовуються для керування магнітним полем компенсатора 19 Фарадея. При цьому сигнал подвоєної частоти 2ω, який не несе необхідної інформації, виборчим підсилювачем не підсилюється і не пропускається. Подальше функціонування лінії здійснюється таким чином. Посилення виборчим підсилювачем БЕПа 2 інформативні сигнали однократної частоти ω після випрямлення фазочутливим випрямовувачем БЕПа 2 і посилення підсилювачем постійного струму БЕПа 2 перетворяться в струм компенсації. Останній, проходячи через фарадеєвський осередок компенсатора 19, повертає систему в нульове положення. Одночасно струм компенсації проходить через контролер 4 узгодження і створює на ньому спадання напруги, що регулюється цифровим вольтметром 3 (ЦВ). Інформація з ЦВ 3 після перетворення контролером 4 узгодження передається на принтер 5.