Пристрій для визначення вологості шкіряних матеріалів
Використання: у шкіряному виробництві під час вимірювання вологості шкір. Сутність винаходу: пристрій визначення вологості пористих матеріалів, наприклад натуральної шкіри, містить зонд з датчиками, перетворювальну схему, вузол обробки інформації і схему індикації. Перетворювальна схема та вузол обробки інформації включає генератор імпульсів, два часи імпульсних перетворювача, замикаючі перемикачі, інтегратор імпульсів, схеми збігу, лічильники імпульсів. Схема індикації містить індикатори. Зонд з датчиками виконаний у вигляді двох груп пилкоподібних голчастих електродів. За рахунок зазначеної форми електродів і структури пристрою здійснюється усереднення опору кількох глибин занурення голок, що веде до збільшення точності вимірювання вологості. 1 з. п. ф-ли, 5 іл.
Винахід відноситься до шкіряного виробництва та може бути використане при вимірюванні вологості шкір.
Відомо пристрій для визначення вологості виробів, заснований на залежності провідності від вологості і являє собою датчик опору у вигляді діелектричної пластини, на поверхні якої розташовані два електроди, кожен з яких утворений поруч паралельних смужок, що ведуть, з'єднаних між собою, причому виходи цих електродів підключені до входу вимірника опорів [1] Недоліком цього пристрою при вимірюванні вологості шкіри є низька точність, обумовлена тим, що пристрій реагує на опір поверхні шкіри, який значною мірою залежить, крім вологості від якості шкіри, технологічних особливостей її обробки та інших причин.
Відомо також пристрій для вимірювання вологості, що складається з датчика, утвореного двома голками, та вимірювача опору, підключеного до нього [2]пристрій має більш високу точність, так як вимірює опір, що визначається не поверхневим, а об'ємним опором шкіри, який меншою мірою, ніж поверхневий, залежить від технологічних режимів обробки та якості шкіри.
Однак і в цьому випадку залишаються помилки, спричинені неоднорідністю характеристики шкіри за її товщиною. Тому на двох зразках шкіри з однаковою вологістю опір між голками, зануреними у шкіру на однакову глибину, буде різним.
Крім того, шкіра не є однорідним матеріалом і має деяку внутрішню макроструктуру, зумовлену, зокрема, волосяними фолікулами, які утворюються після видалення волосся. Тому електрофізичні властивості шкіри залежать від орієнтації точок, між якими проводять вимір щодо меж цієї макроструктури.
Таким чином, вимірювання опору за допомогою датчика двох голок призводить до залежності результатів від положення цих голок.
Найбільш близьким за технічною сутністю до даного винаходу є пристрій для визначення фізичних властивостей, наприклад вологості шкіряних виробів, що містить зіткнення з шкіряним виробом зонд з датчиками, з'єднаний виходами через вузол перетворення і обробки сигналів з входами схеми індикації [3] Недоліками відомого пристрою невисокі технологічні можливості, оскільки воно не дозволяє отримати об'єктивні дані про результати виміру.
Метою винаходу є усунення зазначених недоліків.
Поставлена мета досягається тим, що перетворювальна схема і вузол обробки інформації включають генератор імпульсів, два імпульсні перетворювачі, два замикаючих перемикача, інтегратор імпульсів, першу і другу схемизбіги, два датчики імпульсів, схема індикації складена з двох цифрових індикаторів, а зонд з датчиками виконаний у вигляді двох груп пилкоподібних голчастих електродів, причому вихід генератора імпульсів з'єднаний з першими входами схем збігу, виходами пов'язаних через відповідні лічильники імпульсів з входами першого індикаторів, вихід зонда з датчиками пов'язаний через перший замикаючий перетворювач і перший перетворювач з другим входом першої схеми збігу, а через другий перемикач, що замикає, інтегратор імпульсів і другий перетворювач з другим входом другої схеми збігу.
На фіг. 1 представлена структурна блок-схема запропонованого пристрою; на фіг. 2 зображено схему розташування голок на електродах зонда; на фіг. 3 розгортка одного з електродів уздовж кола, на якому він розташований; на фіг. 4 поперечний переріз зонда; на фіг. 5 представлена блок-схема електронної частини даного пристрою.
Пристрій для визначення вологості пористих матеріалів містить зонд 1 з датчиками, перетворювальну схему 2, вузол обробки 3 інформації і схему 4 індикації.
Зонд 1 утворений першим і другим електродами 5 і 6, кожен з яких складається з ряду голок 7, розташованих паралельно вздовж прямої лінії кількість голок 7 і відстань між ними однакові в обох електродах 5 і 6.
Голки 7 пропущені перпендикулярно поверхні обмежувача 8, що представляє пластину з діелектрика, і зафіксовані в ньому. Довжини голок 7 (відстань між їхніми кінцями і поверхнею обмежувача 8) змінюються так, що кінці голок у кожному електроді розташовані вздовж двох відрізків прямих, нахилених по відношенню до поверхні обмежувача 8, причому нахил відповідного відрізка прямої на електроді 5 дорівнює за величиною іпротилежний по знаку, аналогічному відрізку на електроді 6. Довжини голок 7 в електроді 5 змінюються, наприклад, за таким законом: h A0,1+0,9 T а в електроді 6 за законом h A0,9-0,1 T де L довжина голки, Х відстань голки від середини електрода 5 або 6, параметр А, 0,8+L, L ширина між електродами 5, 6, Т товщина шкіри.
Крім цього, можливий ще один варіант конструкції зонда 1. Зонд 1 утворений першим і другим електродами 5 і 6, кожен з яких утворений паралельними голками 7, пропущеними через обмежувач 8 з перпендикулярно діелектрика до нього, в кожному електроді 5 і 6 голки розташовані рівномірно вздовж кола, довжини голок 7 (відстань від їх кінців до обмежувача 8) змінюються лінійно від мінімального значення до максимального і назад так, що вони мають пилкоподібну залежність від центрального кута між відліковим напрямком і напрямком на відповідну голку 7, на колі укладається три періоди цієї залежності : кола, на яких розташовані голки 7 електродів 5 і 6, відповідно є концентричними, відповідні голки 7 електродів 5 і 6 розташовані на одному радіусі, причому максимум пилкоподібної залежності в електроді 5 розташований навпроти мінімуму в електроді 6. Голки 7 закріплені в обмежувачі 8 с можливістю граничного переміщення (вузол фіксації голок 7 в обмежувачі 8 являє собою систему стопорів, добре відомим з інших технічних рішень і на фіг. 2 не зображено). Голки 7 при вимірі занурюються до обмежувача 8 досліджуваний зразок шкіри. Відстань між електродами 5 та 6 має бути меншою, ніж товщина випробуваного зразка шкіри.
Пристрій також містить генератор 9 імпульсів, час-імпульсні перетворювачі 10, 11, схеми 12, 13 збіги, лічильники 14, 15 імпульсів, інтегратор 16сигналів, цифрові індикатори 17, 18 і замикаючі перемикачі 19, 20. Інтегратор 16 має час інтегрування, що перебудовується.
Після увімкнення пристрій для визначення вологості шкіряних виробів працює наступним чином.
Зонд 1 вкладають у досліджуваний зразок шкіри і електродів 5 і 6 підводять напругу. Так як голки 7 виконані з металу, можна вважати поверхню голок в електродах 5 і 6 еквіпотенційною. Отриманий сигнал перетворюється у вузлі 2 і після обробки схемою 3 індикується на індикаторах схеми 4 індикації.
При усередненні даних виміру опору при різній глибині занурення голок 7 виходить результат, який залежить від вологості зразка шкіри, і істотно слабше, ніж при вимірі на одній глибині занурення. Іншими словами, усереднення опору з кількох глибин занурення голок 7 дозволяє суттєво збільшити точність вимірювання вологості.
При використанні електродів 5 і 6 голок 7 з різною довжиною можна виміряти усереднене за товщиною зразка шкіри значення опору, яке є усередненими по товщині і поверхні і пов'язано, в основному, з вологістю зразка шкіри.
Таким чином, у зразку шкіри створюється електричне поле, під дією якого у ньому протікають струми. Структура електричного поля така, що має як складову, паралельну поверхні поля, і складову, перпендикулярну до цієї поверхні.
Отже, струми, що протікають, також мають обидві ці складові. При цьому відбувається зондування зразка шкіри паралельно його поверхні і перпендикулярно до нього. Це дозволяє усереднити опори на різних топографічних ділянках випробуваної шкіри.
Пристрій працює наступним чином.Перед початком роботи лічильники 14, 15 імпульсів і цифрових індикаторів 17, 18 встановлюють вихідний стан (обнуляють), після чого пристрій готовий до дії. Розглянемо режим поточного виміру вологості шкіряного виробу. Нехай перемикач 19 замкнутий. При цьому на вхід схеми від зонда 1 з датчиками надходить напруга, яка за допомогою імпульсного часу перетворювача 10 перетворюється в електричний імпульс. Тривалість цього імпульсу прямо пропорційна вхідному напрузі. У період дії імпульсу відкрита схема 12 збігу, і на вхід лічильника 14 імпульсів надходять імпульси стабільної частоти від генератора імпульсів 9. Стан кожного тригера лічильника 14 відповідає розряду двійкового числа. При надходженні на вхід лічильника 14 певного числа імпульсів за певний час тригери лічильника приймають певні стани, що характеризують число, пропорційне вхідному напрузі, що надходить на вузол 10. Отриманий сигнал з виходу лічильника 14 імпульсів надходить на цифровий індикатор 17. дає поточні значення результатів виміру вологості властивостей шкіри. Отримані дані можна статистичною обробкою виявлення тих чи інших закономірностей.
Для отримання середніх оцінок проведених вимірювань за певний час може бути використаний інший електронний канал схеми на фіг. 5. При цьому використовується вузол інтегрування 16 сигналів, на якому виявляється час інтегрування. В цьому випадку перемикач 20 слід замкнути. При цьому на вхід схеми від зонда 1 з датчиками надходить напруга, яка надходить на інтегратор 16. У цьому вузлі відбувається за певний часовий інтервал інтегрування напруги, що відповідає вимірюваним значенням вологостішкіри. За допомогою часимпульсного перетворювача 11 вихідна напруга інтегратора 16 перетворюється на електричний імпульс. Його тривалість прямо пропорційна вхідному напрузі вузла 11. У період дії цього імпульсу відкрита схема 13 збіги і на вхід лічильника 15 імпульсів надходять імпульси стабільної частоти генератора від 9 імпульсів. Стан кожного тригера лічильника 15 відповідає розряду двійкового числа. При надходженні на вхід лічильника 15 певного числа імпульсів тригери лічильника приймають стани, що характеризують число, пропорційне напрузі, що надходить на вхід вузла 11. час.
1. Пристрій для визначення вологості шкіряних матеріалів, що містить зонд з датчиками, перетворювальну схему, вузол обробки інформації та схему індикації, що відрізняється тим, що перетворювальна схема та вузол обробки інформації включають генератор імпульсів, два часимпульсних перетворювача, два замикаючих перемикача, інтегратор і другу схеми збігу, два лічильники імпульсів, схема індикації складена з двох цифрових індикаторів, а зонд з датчиками виконаний у вигляді двох груп голчастих електродів, довжина яких у кожній з груп змінюється за періодичною пилкоподібною залежністю, зміщеною одна відносно іншої на половину її періоду, причому вихід генератора імпульсів з'єднаний з першими входами схем збігу, виходами пов'язаних через відповідні лічильники імпульсів з входами першого та другого цифрових індикаторів, вихід зонда з датчиками пов'язаний через перший замикаючий перемикач і перший перетворювач з другимвходом першої схеми збігу, а через другий замикаючий перемикач, інтегратор імпульсів та другий перетворювач з другим входом другої схеми збігу.
2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що групи голчастих електродів розміщені на рівній відстані одна від одної відповідно по зовнішньому та внутрішньому периметрах кільцеподібної пластини з діелектрика.