Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ средств учёта и контроля потока молока автоматизированного доения на предприятиях по его производству 9
1.1 Технологические и зоотехнические требования к современной системе учёта на предприятии по производству молока 9
1.2 Способы и устройства для измерений интенсивности потока молока ...
1.3 Структура молоковоздушного потока 28
1.4 Способы и устройства измерений параметров двухфазных потоков 31
1.5 Научная гипотеза, цель и задачи исследования 34
2 Теоретическое обоснование способа контроля интенсивности потока и количества молока с помощью оптоэлектронного преобразователя 37
2.1 Обоснование способа контроля интенсивности потока молока 37
2.2 Обоснование типов излучателя и приёмника оптического измерительного преобразователя интенсивности потока молока 43
2.3 Влияние объёмной концентрации молока на величину выходного напряжения измерительного преобразователя 46
2.4 Характеристики движения молоковоздушной смеси 50
2.5 Анализ погрешностей измерительного канала оптоэлектронного устройства контроля интенсивности потока молока 56
3 Методика проведения лабораторных и производственных экспериментальных исследований оптоэлектронного устройства контроля интенсивности потока молока 67
3.1 Программа экспериментальных исследований 67
3.2 Установка для проведения эксперимента 68
3.3 Методика экспериментальных исследований 74
3.3.1 Определение необходимого значения мощности и длины волны излучения 74
3.3.2 Определение зависимости между объёмной концентрацией молока и выходным напряжением измерительного преобразователя 75
3.3.3 Выбор частоты опроса измерительного преобразователя 77
3.3.4 Предварительный эксперимент по определению соответствия вычисленного и заданного значения интенсивности потока молока 77
3.4 Программа производственного эксперимента 83
4 Результаты лабораторных и производственных экспериментов 86
4.1 Определение необходимой мощности излучения 86
4.2 Градуировка измерительного преобразователя по величине объёмной концентрации молока 89
4.3 Оценка погрешности измерений между вычисленной интенсивностью потока и заданным значением интенсивности потока 92
4.4 Оценка влияния температуры на вычисление интенсивности потока...97
4.5 Влияние периода опроса АЦП на погрешность вычислений интенсивности потока молока 99
4.6 Результаты производственной проверки оптоэлектронного устройства контроля интенсивности потока молока 101
5 Экономическая эффективность использования устройства для контроля интенсивности потока молока 112
5.1 Расчёт капитальных вложений 113
5.2 Расчёт эксплуатационных затрат 113
5.3 Расчёт экономической эффективности 115
Общие выводы 118
Литература 120
Приложения 131
- Способы и устройства для измерений интенсивности потока молока
- Обоснование типов излучателя и приёмника оптического измерительного преобразователя интенсивности потока молока
- Установка для проведения эксперимента
- Градуировка измерительного преобразователя по величине объёмной концентрации молока
Введение к работе
Животноводство является одной из важнейших отраслей агропромышленного комплекса по обеспечению населения продовольствием.
Молочная отрасль животноводства представляет собой широко разветвленную сеть предприятий по производству и переработке молока.
Важнейшими направлениями развития молочной отрасли являются увеличение производства и повышение качества молока, а также технологические и технические аспекты, связанные со сбором, учётом и первичной его обработкой.
На качество исходного молока — сырья влияют такие факторы как оснащение ферм современным оборудованием, внедрение высокой санитарно-гигиенической культуры обслуживания, обеспечение животных полноценными кормами.
Современные способы стерилизации и асептического розлива молока позволяют хранить его при комнатной температуре в течение месяца, а при некоторых способах обработки даже больше. Именно такая продукция востребована рынком. Но для этого, прежде всего, требуется сырье высокого качества.
Повышение качества заготовляемого молока является одним из важнейших факторов развития молочной отрасли, которое обеспечивается техническими и технологическими аспектами, связанными со сбором и первичной его обработкой.
Технологические и технические аспекты непосредственно связаны с автоматизацией процессов производства молока. Автоматизированные системы учёта продуктивности коров используются на зарубежных и отечественных фермах, сбор информации о надоях осуществляется с помощью различного рода счётчиков молока, которые зачастую громоздки и требовательны в обслуживании.
В настоящее время процесс технико-технологического обновления производства молока в России в значительной степени затруднён из-за недостаточного использования новейших технологий, современного отечественного оборудования.
Одним из способов улучшения качества произведённого молока является автоматизация процесса доения, позволяющая решить задачи его учёта, управления процессом доения и улучшения промывки оборудования. Учёт молока позволяет контролировать надой каждой коровы и анализировать его во времени. Управление процессом доения благоприятно сказывается на здоровье животных, исключает передержки доильных стаканов, способствует увеличению продуктивности. Улучшение промывки оборудования может быть достигнуто уменьшением числа узлов оборудования, которые трудно подаются автоматизированной промывке. Тем самым уменьшается время и улучшается качество промывки молокопроводов. Производимые промышленностью счётчики молока плохо приспособлены к автоматизированной промывке, в них может оставаться как молоко, так и промывочная жидкость, что ухудшает качество произведённого продукта.
В настоящее время потенциал продуктивности коров используется всего на 50...60 %. Устаревшие технологии машинного доения, с типовым набором операций и жесткими режимами доения не учитывают текущих физиологических потребностей каждого животного в процессе производства, не реализуют их биологические возможности. Это приводит к недополучению продукции, ограничивает возможности воспроизводства стада и сокращает ресурсы разводимых пород скота.
Изложенное позволяет сформулировать цель работы.
Цель работы, совершенствование технических средств контроля интенсивности потока и количества молока. Задачи исследования
Исследовать возможность применения оптического способа контроля интенсивности двухфазного потока молоковоздушной смеси.
Разработать алгоритм обработки выходного напряжения измерительного преобразователя и обосновать конструкцию и режимы работы устройства контроля интенсивности потока молока, мощность и длину волны оптического излучения.
Получить расходные характеристики устройства. Оценить влияние периода опроса АЦП, состава и температуры молока на погрешность измерений.
Провести производственную проверку разработанной конструкции устройства контроля интенсивности потока и количества молока и оценить экономический эффект от использования устройства.
Объект исследования — процесс модуляции оптического излучения молоковоздушной смесью движущейся, по трубопроводам доильной установки.
Предмет исследования — закономерности изменений параметров электрического сигнала, полученного путём преобразования лучистого потока модулированного двухфазным потоком молоковоздушной смеси.
Научную новизну работы составляют:
— способ контроля интенсивности молоковыведения и количества молока путем преобразования параметров двухфазного молоковоздушного потока в модулированный оптический сигнал первичного оптического преобразователя;
— способ, алгоритм и программа обработки выходного напряжения
оптоэлектронного преобразователя в эквивалентные интенсивность двухфазного потока молоковоздушной смеси и количество молока;
— закономерности изменения погрешностей измерений интенсивности
потока молока оптоэлектронным преобразователем;
Методика исследования. Аналитическое описание процесса модуляции светового изучения двухфазным потоком методами теории вероятности и математической статистики с применением современного программного обеспечения и компьютерной техники для определения зависимостей между электрическим сигналом и интенсивностью потока молока. Экспериментальные исследования в лабораторных условиях преобразования модулированного потоком молока оптического излучения в электрический сигнал и определение параметров потока по характеристикам этого сигнала.
Практическая ценность. Способ контроля интенсивности потока по параметрам двухфазного потока молока и количества молока в процессе доения. Параметры и конструкция устройства контроля интенсивности потока молока в виде независимого модуля доильного аппарата. Алгоритм и программа обработки выходного напряжения оптоэлектронного преобразователя в эквивалентные интенсивность двухфазного потока молоковоздушной смеси и количество молока.
На защиту выносятся:
способ контроля интенсивности потока и количества молока оптоэлектронным устройством;
методика и способ определения интенсивности потока и количества молока по параметрам выходного напряжения, полученного в результате его преобразования из модулированного оптического излучения;
параметры оптоэлектронного устройства для контроля интенсивности молоковыведения и количества молока;
8 -закономерности изменений погрешностей измерений интенсивности
потока молока при соответствующем изменении мощности и длины волны
ЭМИ, конструктивных параметров оптоэлектронного преобразователя,
объемной концентрации и частоты опроса АЦП.
Научная гипотеза. Интенсивность потока и количество прошедшего молока можно определить по модулированному электрическому сигналу, полученному путём преобразования оптического излучения, прошедшего через поток молоковоздушной смеси.
Рабочая гипотеза. Повысить эффективность производства и качество молока, на автоматизированных доильных установках, можно путём использования бесконтактного устройства контроля интенсивности потока молока с оптоэлектронным преобразователем.
Публикации. По результатам исследований опубликовано четыре статьи, в том числе две из перечня ВАК, получены патенты РФ № 2288576, № 2315473.
9 1 АНАЛИЗ СРЕДСТВ УЧЁТА И КОНТРОЛЯ ПОТОКА МОЛОКА
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ДОЕНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПО ЕГО
ПРОИЗВОДСТВУ
Способы и устройства для измерений интенсивности потока молока
Классификация измерительных преобразователей интенсивности потока молока построена на основе наличия или отсутствия подвижного элемента в молочном тракте как звена, влияющего на качество промывки оборудования.
Поплавковые счётчики молока представлены такими конструкциями как счётчик молока, входящий в комплект доильной установки АДМ-8А /20-25, 122-125/. Счётчик представляет собой две цилиндрически камеры (рисунок 1.4), между которыми установлен поплавок, регулирующий периодическое заполнение измерительной камеры. Движение поплавка передаётся счётному механизму. Относительная погрешность счетчика 1,5% при расходе до 12 л/мин.
Крыльчатые и турбинные счётчики молока отличаются между собой способом преобразования скорости потока в частоту вращения. Это преобразование осуществляется с помощью крыльчатки или турбины в зависимости от направления потока к преобразующему органу.
К недостаткам можно отнести то, что для работы такого счётчика необходимо отделить воздух от молока, а это возможно только при транспортировке молока по магистральному трубопроводу. Погрешность турбинных счётчиков составляет порядка 2% при соблюдении условия однородности потока молока. Промывка таких счётчиков вызывает трудности связанные с движущимися частями в молочном потоке.
Вибрационные счётчики используются на молокоперерабатывающих предприятиях для учёта количества молока и сливок (рисунок 1.6).Они имеют низкую погрешность измерений 0,2% /27/.
Вибрационные счётчики строят на базе кориолисовых расходомеров. Несмотря на высокие метрологические показатели и возможность измерений плотности, из-за высокой стоимости такие счётчики недоступны для большинства потребителей. Принцип их работы основан на зависимости частоты колебаний участка трубы, закреплённой на гибких подвесах, от скорости движения жидкости в трубе. Частота колебаний зависит от плотности измеряемого вещества. Они не пригодны для измерений потока молока, идущего от доильного аппарата из-за не сплошного потока и случайно меняющейся средней плотности молоковоздушной смеси.
Объёмные счётчики молока, использующие объёмные преобразователи расхода, можно разделить на три группы: ковшовые, камерные, роторные.
Ковшовые счетчики предназначены для индивидуального учета молока от каждой коровы на автоматизированных доильных установках. Конструкция счётчика (рисунок 1.7) предусматривает контроль интенсивности молокоотдачи по времени наполнения ковша.
Общий удой от одной коровы определяют как сумму отдельных порций молока за время работы счетчика. Счётчик индивидуального надоя, предлагаемый компанией Агроживмаш /28/, является типичным представителем ковшовых счётчиков молока. К недостаткам можно отнести необходимость вертикальной установки, значительное усложнение конструкции при использовании для четвертного контроля количества молока, сложность промывки.
Камерные счётчики молока достаточно распространены. Их выпускают такие ведущие зарубежные фирмы как DeLaval и System Happel, но имея много механических деталей, они не надёжны в работе. Внешний вид камерного счётчика молока фирмы Delaval показан на рисунке 1.8. По данным /43/ механические счётчики этих фирм вызывают нарекания 20% пользователей. В этих счётчиках чаще всего изнашиваются чаши весов и прокладки, что приводит к отказу в их работе.
Камерные счётчики объёмного действия (рисунок 1.9) содержат молокоприемник, в нижней части которого установлен мерный цилиндр с отводящим патрубком. Счётчик такого типа предлагается использовать для группового учета молока на доильных установках /29/. При поступлении молока в камерный счётчик происходит разделение молока и воздуха и подсчёт порций молока, наполняющих мерную камеру. Устойчивый режим работы этого счётчика обеспечивается при интенсивности молокоотдачи до 11 л/мин, при погрешности измерений 3%. Другие модификации /30/ камерных счётчиков объёмного действия предусматривают поочерёдную работу мерных камер /31 -42/. 1-молочный патрубок; 2-патрубок подвода вакуума; 3-жиклёр; 4-приёмная камера; 5- электрод датчика верхнего уровня; 6- клапан; 7-электрод нижнего уровня; 8- парубок подвода воздуха; 9-патрубок слива молока.
Обоснование типов излучателя и приёмника оптического измерительного преобразователя интенсивности потока молока
Наиболее универсальными источниками оптического излучения являются лампы накаливания, дающие широкий спектр излучения. Высокие значения мощности, низкая стабильность параметров во времени, наличие стеклянной колбы снижают возможность их применения. Газоразрядные лампы имеют более узкий спектр излучения, но требуют высокого напряжения для поддержания разряда, что неприемлемо в случае автономного электропитания.
Электролюминесцентные конденсаторы являются перспективными источниками излучения. Излучение электролюминесцентных источников отличается высокой монохроматичностью и может быть узконаправленным. Они имеют несомненные преимущества перед лампами накаливания: надёжность, большой срок службы и миниатюрность, но по эффективности уступают лампам накаливания.
Светодиоды являются наиболее распространённым источником оптического излучения после ламп накаливания, имеют преимущества перед ними: большой срок службы, устойчивость к ударным нагрузкам, низкое энергопотребление и высокую световую отдачу, что определяет выбор их в качестве излучателей.
Основными характеристиками светодиодов являются спектральные, мощностные и вольтамперные характеристики, а также температурная нестабильность интенсивности излучения и его диаграмма направленности. Необходимую пару светодиод — фотодиод отбирают по спектральным характеристикам контролируемого объекта /68/. Для молока наиболее приемлемым считается инфракрасная область излучения как наименее рассеиваемая молоком.
Одним из основных недостатков светодиодов является температурная нестабильность мощности излучения. Температурный коэффициент определяется как где ЛР — изменение мощности излучения в температурном диапазоне AT; Ртах — максимальное значение мощности излучения. Для большинства светодиодов температурный коэффициент лежит в пределах от 0,1 до 0,8 % /К. Этот параметр важен для приборов с абсолютной погрешностью ниже 0,1%.
Существуют различные режимы питания светодиодов: постоянным током, импульсный и функциональный. Режим питания постоянным током является наиболее простым, так как для его осуществления не нужны специальные устройства - генераторы. Светодиоды в этом режиме подключают к источнику питания через токозадающий резистор. Режим питания наиболее приемлем для одноканальных оптоэлектронных измерительных преобразователей с модуляцией сигнала в оптическом канале, которым является измерительный преобразователь устройства для контроля интенсивности потока молока.
Импульсный режим питания имеет ряд преимуществ по сравнению с режимом питания постоянным током. В этом режиме упрощается процесс усиления и обработки сигнала, уменьшается потребление энергии, что очень важно при разработке приборов с автономным питанием /69/.
В разработанном измерителе расхода предполагается использовать светодиод ИК-диапазона с длиной волны близкой к 950 нм. Это объясняется наименьшей величиной поглощения молоком этой длины волны оптического излучения/59/. Спектральные характеристики светодиодов этого диапазона излучения представлены на рисунке 2.4.
Приёмник излучения для получения наибольшей чувствительности измерительного преобразователя должен иметь максимум в области излучения светодиода /70/. Максимумы кривых излучения светодиодов соответствуют горизонтальному участку кривой чувствительности фотоприёмника. Значит воспринимающая способность фотоприёмника одинакова, по отношению ко всем трём типам светодиодов.
В неоднородных средах электромагнитная волна ослабляется за счёт поглощения излучения атомами и молекулами, а также вследствие рассеяния на частицах и на оптических неоднородностях, вызывающих отклонение направления распространения излучения
Если излучение распространяется через жидкие и газообразные среды, в которых существуют турбулентные потоки, то рассеяние и поглощение на оптических неоднородностях подвержены случайным изменениям во времени. При этом наблюдаются флуктуации мощности проходящего излучения и случайные деформации фронта волны, приводящие к локальным изменениям направления распространения излучения /72/.
В силу указанных явлений общий коэффициент пропускания т(Я) в турбулентной среде представляет собой случайную функцию времени, которую можно характеризовать математическим ожиданием т(Л) и центрированной корреляционной функцией K/t).
Установка для проведения эксперимента
Экспериментальная проверка теоретических положений предложенного способа измерений интенсивности потока молока проведена на экспериментальной установке, показанной на рисунке 3.1. Принципиальная схема установки показана на рисунке 3.2.
Установка состоит из двух стеклянных ёмкостей для молока 2 и 8, соединенных трубопроводом, на котором установлен измерительный преобразователь 5 интенсивности потока молока. Разрежение воздуха для движения молоковоздушной смеси создаётся вакуум-насосом, для стабилизации давления в крышке ресивера 11 установлен клапан 12, который поддерживает величину разрежения независимо от расхода воздуха в системе. С помощью крана 1 регулируется подача воздуха в ёмкость с молоком, а, следовательно, и расход молока. Расход молока можно регулировать в пределах 1-100 мл/с. Кран 3 предназначен для создания молоковоздушной смеси путём подсоса воздуха в поток молока. На трубопроводе, соединяющем приёмную ёмкость 8 с ресивером, установлен пульсатор для имитации работы доильного аппарата.
Пульсатор с заданной частотой перекрывает подачу вакуума в приёмную емкость, имитируя пульсации, создаваемые доильным аппаратом в реальных условиях. Конструкция пульсатора показана на рисунке 3.3.
Пульсатор представляет собой шаровой кран, запирающий орган которого приводится во вращение с помощью коллекторного электродвигателя через понижающий редуктор. Регулируя обороты последнего можно создавать пульсации вакуума необходимой частоты. Частоту пульсаций можно регулировать от 10 до 100 импульсов в минуту.
Электродвигатель пульсатора подключен по схеме, приведённой на рисунке 3.4. Питание электродвигателя осуществляется через интегральный регулируемый стабилизатор напряжения типа К142ЕН12.
Питание излучателя осуществляется от регулируемого интегрального стабилизатора напряжения по схеме, представленной на рисунке 3.6. Светодиод VD1 является индикатором работы излучателя.
Величина мощности излучения /108/ определялась для разных типов светодиодов, имеющих различную длину волны максимума излучения. Разные типы светодиодов выбраны для определения влияния длины волны излучения на выходное напряжение оптоэлектронного преобразователя. Эксперимент проводился для трёх типов ИК-светодиодов: АЛ 106; АЛ 107; АЛ 108, имеющих максимум излучения 930 нм; 950 нм; 940 нм соответственно. Светодиоды каждого типа использовались в количестве трёх штук для снижения влияния разброса параметров. Каждому значению тока светодиода соответствовало значение выходного напряжения измерительного преобразователя при отсутствии в нём молока. Для этого светодиод помещался в оптический измерительный преобразователь (рисунок 3.5).
Величина выходного напряжения измерительного преобразователя контролировалась с помощью панели измерений цифрового осциллографа АКТАКОМ3106. Излучатель подключен по схеме рисунок 3.6. Ток излучателя регулировался резистором R2. При пустом измерительном преобразователе изменялся ток через светодиод от 0 до 100 мА, с интервалом 10 мА. Величина тока контролировалась мультиметром Ц43101. Для каждого значения тока светодиодов опыты проводились в трехкратной повторности для каждого типа светодиода. Для исключения систематических погрешностей последовательности экспериментов применялась рандомизация. Значения выходного напряжения для каждого типа светодиода и для каждой повторности светодиода одного типа были усреднены. Эксперимент по прохождению оптического излучения через слой молока при полностью заполненном измерительном преобразователе проводился аналогично, как и для пустого измерительного преобразователя.
Определение зависимости между объёмной концентрацией молока в измерительном объёме оптоэлектронного преобразователя и выходным напряжением измерительного преобразователя проводилось путём заполнения объема измерительного преобразователя молоком. Для этого входное отверстие измерительного преобразователя было заглушено, а в выходное отверстие вставлена наклонная стеклянная трубка с нанесёнными на поверхности делениями для контроля толщины слоя молока внутри измерительного преобразователя, как показано на рисунке 3.8.
Запись сигналов в цифровом виде предусматривает их дискретное представление. Для получения точной информации о высокочастотных составляющих число выборочных моментов должно быть достаточно большим /95/. С другой стороны слишком частые опросы приводят к получению коррелированных данных и значительному увеличению их объёмов.
Частота флуктуации двухфазного потока, создаваемая движением воздуха, составляет порядка нескольких герц, а движение жидкости создаёт флуктуацию частоты порядка нескольких десятков герц. При измерении скорости молока минимальное время усреднения составляет 0,5 с /77/.
Предварительный эксперимент спланирован для выявления зависимости между интенсивностью потока молока и результатом вычислений интенсивности потока по предложенной методике. Одновременно проверялось влияние величины разрежения на измерение интенсивности потока молока.
Через измерительный преобразователь пропускалась молоковоздушная смесь, имеющая заданные расходы молока. Опыты с различными расходами молока рандомизированы и проведены в троекратной повторности. Результаты вычисления интенсивности потока усреднялись и сравнивались со значением заданной интенсивности потока.
Определение зависимости между интенсивностью потока и результатом вычислений интенсивности потока молока проводилось следующим образом. Порция молока наливалась в ёмкость 2 (рисунок 3.2). Вентилем 1 регулировалась подача воздуха в ёмкость 2, вентилем 3 в молоковоздушную смесь. Подавался вакуум в систему, и фиксировалось время прохождения порции молока из ёмкости 2 в ёмкость 8. В процессе движения молоковоздушной смеси через оптический измерительный преобразователь производилась запись электрического сигнала цифровым осциллографом АКТАКОМ3106.
Градуировка измерительного преобразователя по величине объёмной концентрации молока
Толщина слоя молока преобразована в относительные единицы, чтобы определить влияние жирности молока на градуировку измерительного преобразователя. Для этого за единицу взят внутренний диаметр сечения измерительного преобразователя.
В результате преобразования толщины слоя молока в относительные единицы получили объёмную концентрацию молока в измерительном объёме оптического преобразователя.
Установленная зависимость напряжения от объёмной концентрации молока в измерительном объёме оптоэлектронного преобразователя позволяет определить объёмную концентрацию в любой момент времени.
Для определения влияния жирности молока на результат измерений объемной концентрации молока построены кривые 1 и 3 (рисунок 4.2), соответственно с жирностью меньше (1%) и больше (7%) стандартной (4%). Результаты статистических расчётов представлены в таблице 4.2, доверительный интервал рассчитан для уровня значимости а = 0,05
Анализ результатов эксперимента по определению влияния жирности молока на погрешность измерений объёмной концентрации показывает, что коэффициент корреляции между кривыми жирности 7% и 4% составляет 0,974, между 1% и 4% - 0,992, между 1% и 7% - 0,993, что позволяет сделать вывод: влияние жирности молока в пределах от 1 до 7% на измерение объёмной концентрации приводит к погрешности не превышающей 0,17%.
Эксперимент проведён для установления связи между вычисленной интенсивностью потока молока и заданным значением интенсивности потока. Сравнив полученные результаты, можно сказать о нормальности распределения случайной величины. Это позволяет применять к исследуемому процессу статистический аппарат, разработанный для анализа функций, распределённых по нормальному закону.
Для проверки процесса на стационарность рассчитаны среднее значение и ковариация случайного процесса в любой момент времени реализации для совокупности выборочных функций, называемой также ансамблем, определяющие случайный процесс движения молоковоздушной смеси по трубопроводу.
Выражение (4.4) является зависимостью между заданной величиной интенсивности потока и изменением выходного напряжения измерительного преобразователя, по которому микроконтроллер вычисляет интенсивность потока.
Для достоверного представления об интенсивности потока производится усреднение полученных значений за время 0,5 с. Это необходимо для окончания неустановившегося движения /77/ и получения интенсивности потока соответствующей её истинному значению.
В результате обработки результатов эксперимента по определению влияния температуры на результат вычисления интенсивности потока молока построена зависимость средней амплитуды выходного сигнала измерительного преобразователя сигнала для одного расхода (300 г/с) от температуры рисунок 4.5.
Эксперимент проводился на лабораторной установке (рисунок 3.1) порции молока, заданной температуры наливались в ёмкость 2, подавалось разрежение, записывалась реализация движения молока. Опыты проводились в троекратной повторности для каждого значения температуры с интервалом 5 С. Диапазон изменения температуры от 10 до 40 С. 4.5 Влияние периода опроса АЦП на погрешность вычислений интенсивности потока молока
На рисунке 4.6 показаны результаты обработки экспериментальных данных, полученных при исследовании влияние периода опроса АЦП на погрешность измерительного преобразователя. Анализ результатов исследований показал, что различающая способность устройства снижается с увеличением периода опроса /112,113, 114/.
Выбор наибольшего возможного значения периода опроса при минимальной погрешности позволит уменьшить аппаратные требования к микроконтроллеру и тем самым удешевить конструкцию устройства.
Для определения влияния периода опроса проведён эксперимент по измерению интенсивности потока с различным периодом опроса АЦП, результаты этого эксперимента представлены в таблице 4.7.
Это позволяет получить вклад погрешности АЦП в общую погрешность, составляющую около 0,05%. Меньший период опроса увеличивает аппаратные требования /119,120/, а больший увеличивает погрешность определения интенсивности потока. Производственная проверка оптоэлектронного устройства контроля интенсивности потока и количества молока проводилась для подтверждения работоспособности устройства и правильности теоретических и лабораторных разработок в условиях молочнотоварных ферм и режимах работы доильного оборудования.
Для наглядного представления результатов построенны три кривые молоковыведения и их статистические характеристики для среднего, наибольшего и наименьшего удоев в группе.
Движение молока по молочному шлангу через измерительный преобразователь приводит к появлению электрического сигнала на выходе измерительного преобразователя. Фрагменты записи выходного сигнала измерительного преобразователя, протяжённостью 10 с со средними расходам 35 мл/с (2,1 л/мин) и 15 мл/с (0,9 л /мин) показаны на рисунках 4.8 и 4.9 сответственно.
