Повышение точности измерении температуры при производстве хлеба Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

664.66.012

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ХЛЕБА

в.в. осокин

Кубанский государственный технологический университет

Автоматизация производства хлебобулочных изделий, осуществляемая посредством внедрения распределенных микропроцессорных систем, требует единого подхода к решению задачи получения измерительной информации о протекании тепловых процессов. При этом диапазон измеряемых и регулируемых температур является весьма широким: от минусовых значений (на складе бестарного хранения муки) до значений, измеряемых десятками (в расстойном шкафу) и сотнями градусов Цельсия (в хлебопекарной печи) [1]. Из стандартных датчиков температуры измерение в указанном диапазоне могут обеспечить термопреобразователи сопротивления. Имея ряд достоинств (небольшую по размеру основную погрешность, высокую воспроизводимость значений электрического сопротивления), эти датчики обладают характерными особенностями, которые необходимо учитывать при их эксплуатации. Это, в первую очередь, связано с нелинейностью их статических характеристик и различием интерполяционных уравнений для разных поддиапазонов измеряемых температур. В соответствии с нормативным документом [2] интерполяционное уравнение для платинового термопреобразователя сопротивления с параметром й^100= 1,391, т.е. с отношением сопротивления

при 100°С к сопротивлению при 0°С, для поддиапазона температур от -200 до 0°С

= 1 + Аг + В? + С(* - 100)Г\ (1)

где У(/1 —- отношение сопротивления термо-

преобразователя при температуре ? к сопротивлению при 0°С,

А = 3,96847-10 3 °С ;

В = -5,847-10~7 "С2;

С = -4,3558-10'12 °С"4.

Для поддиапазона от 0 до 600°С уравнение принимает вид

= 1 + А1 + В1\ (2)

а от 600 до 1100°С

= 1 + Аг + В/, (3)

где В, -—5,898-10 7 °С~2.

Для медных термопреобразователей сопротивления со значением параметра 1^!00 = 1,428 для поддиапазона от -200 до -185°С интерполяционное уравнение записывается

1Гг = 1 + А,и - 13,7), (4)

где Л, = 4,11-10 3 ’С.

Для поддиапазона от -185 до -100°С

V/, = 1 + а1 + В^и - 10) + С/, (5)

где а = 4,28-10 3 °С

В, = -5,0-10 7 °С~2; С1 = 1,15-Ю'9 °С3.

Для поддиапазона от -100 до -10°С

№. = I + М + В2^ - 10), (6)

а от -10 до 200°С

№' = 1 + аг. (7)

В стандарте [2] приведены аналогичные уравнения также для платиновых термопреобразователей сопротивления со значением параметра И^100 = = 1,385 и для медных со значением параметра Г = 1,426.

Нелинейность статических характеристик вызывает неравномерность шкал вторичных приборов, а при использовании нормирующих преобразователей требует выполнения у них собственных нелинейных статических характеристик, линеаризующих совместную характеристику комплекта ’’датчик + нормирующий преобразователь”. Такую функцию выполняет, например, нормирующий преобразователь типа Ш703 [3].

При подключении термопреоб.разователя сопротивления на вход микропроцессорного контроллера через согласующий усилитель статическая характеристика измерительного канала, как правило, сохраняет нелинейность, присущую датчику [4]. В этих условиях линеаризация характеристики измерительного канала должна быть выполнена программно, что требует использования обратной статической характеристики датчика.

Для решения этой задачи нами был применен метод аналитической градуировки термопреобразователей сопротивления, предложенный и реализованный ранее для термоэлектрических преобразователей 15].

Суть метода состоит во введении в память микроконтроллера программы, осуществляющей решение интерполяционного уравнения, в котором искомой величиной является измеряемая температура. Покажем основные моменты реализации этого метода на примере программы для медных термо-преобразователей сопротивления. При этом для получения универсальной программы рассмотрим весь полный диапазон измеряемых температур.

Задача формулируется как создание .программы, обеспечивающей возможность прямого преобразования, т.е. перехода от значений температуры к значениям выходного сопротивления, и обратного преобразования — перехода от значений сопротивления к значениям входной температуры.

Прямой переход осуществляется непосредственно по формулам (4—7), но с учетом сопротивления датчика при 0°С, например, для датчика с номинальной статической характеристикой преобразо-

вания

Сопро

деляет

Обр ного р НЫМ [

частнс

уравж

Ь

Реш

состав

ИЗВОД}

обеспе ными Для целесс опреде ры И I этого прибл) стику фичесі

С0ЄДИЕ

нов из

Пол;

прямої

ранжа

Прої

ное вы

Посі поддиа привел ет ВОП[ значен на граї но пут

И.П. ВІ

Кубанск

Изве вации ройств туре О' область с повер висимо площам

6.012

(6)

(7)

авне-

телей

юо ““ метра

вызы-

оров,

азова-

нных

еари-

лекта

акую

ющий

опро-

ЮЛЛЄ-

ая ха-ірави-тчику стики лнена атной

менен

гобра-

зеали-

еобра-

ь мик-реше-эм ис-ерату-этого гермо-м для отрим

ОТ-

аммы,

бразо-

уры к

иного

ротив-

.ствен-

ІЛЄНИЯ

номи-

ібразо-

вания 50 М это сопротивление К0 - 50 Ом. Сопротивление при искомой температуре йг определяется по формуле

Я, = (8)

Обратный переход производится путем численного решения уравнений, относящихся к различным поддиапазонам измеряемых температур. В частности, для поддиапазона от -200 до -185°С уравнение имеет вид

7?0[ 1 + а/- + В^(1 — 10) + С/] — Кг ~ 0. (9)

Решение уравнения (9) и аналогичных ему, составленных для остальных поддиапазонов, производится численным методом касательных [6], обеспечивающим по сравнению с другими известными методами наименьшее время расчетов.

Для ускорения расчетов значений температуры целесообразно дополнить программу процедурой определения приближенного значения температуры и начинать применение метода касательных с этого значения, Для этого можно использовать приближенную линейную статическую характеристику термопреобразователя сопротивления, графически представляемую в виде прямой линии, соединяющей две крайние точки полных диапазонов изменения параметра и температуры, т.е.

Г,

(-200)

= 0,1216; Ш9ПП = 1,8558.

Получить аналитическое выражение для этой прямой можно с использованием многочлена Лагранжа [6]

№, = -“7 0,1216+^^1,8558. (10)'

-400 ’ 400

Проводя преобразования, получим окончательное выражение

¿ = 230,651^- 228,05. (11)

Поскольку полный диапазон разбит на четыре поддиапазона, для каждого из которых в стандарте приведено интерполяционное уравнение, возникает вопрос, к какому поддиапазону следует относить значения температур, лежащие непосредственно, на границах поддиапазонов. Его решение проведено путем расчета значений по выражениям для

соседних поддиапазонов и сравнения этих значений с табличными, В результате в программе установлены следующие границы поддиапазонов: -200°С < Г < -185°С,

- 185°С <Щ< -100“С,

-100°С < Г, < -10°С,

-КГС < Гг < 200°С. Рассмотренные положения реализованы в программах, использованных для конкретных датчиков и микропроцессорных устройств.

выводы

1. Предложенный подход к процедуре аналитической градуировки т'ермопреобразователей сопротивления позволяет повысить точность измерения температуры за счет использования исходных нормированных уравнений статики датчиков и выбора в программе требуемых отклонений расчетных значений от исходных.

2. Обобщенная программа, объединяющая в себе подпрограммы, составленные для всех поддиапазонов измеряемых температур, имеет, кроме того, самостоятельную ценность, так как позволяет получать значения входной и выходной координат термопреобразователей сопротивления без обращения к громоздким градуировочным таблицам.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дробот В.И. Повышение качества хлебобулочных: изделий. — Киев: Техника, 1984. — 191 с,

2. ГОСТ 6651-84. Термопреобразователи сопротивления ГСП. Общие технические условия. Введ. 01.01.87 г.

3. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник / В.Я. Баранов, Т.Х. Безновская, В.А. Бек и др. / Под ред. В.В. Черенкова. — Л.: Машиностроение, 1987,

— 847 с.

4.,,Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами 1ВМ РС / Под ред. У. Томпкинса, Дж. Уэбстера.— М.: Мир, 1992. — 592 с.

5. Осокин В.В., Лохматихин А.М. Аналитическая градуировка термоэлектрического преобразователя // Автоматизация технологических процессов и производств пищевой промышленности, средства контроля и регулирования: Сб. науч: тр. — Краснодар, 1990. — С. 134-137.

6. Эберт К., Эдерер X. Компьютеры. Применение в химии.

— М.: Мир, 1988. — 416 с.

Кафедра автоматизации производственных процессов

Поступила 29.11.94

664.724.001.573

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ КОНСЕРВАЦИИ ЗЕРНА В ПРОТИВОТОКЕ ПАРОГАЗОВОЙ СРЕДЫ

Модель эффективного объема сорбции

И.П, ВЫРОДОВ, ю.ф. РОСЛЯКОВ

Кубанский государственный технологический университет

Известен ряд технологических способов консервации зерна пропионовой кислотой ПК и устройств для их реализации [1-9]. Однако в литературе отсутствуют сведения об исследованиях в области сорбции консерванта, его взаимодействия с поверхностью зерновок, определения взаимозависимостей между массой зерна, объемом, массой, площадью поверхности отдельных зерновок и сте-

пенью диспергирования консерванта, его массой, характером расположения молекул консерванта на поверхности зерновок, а также температурой окружающей среды, дозой консерванта, влажностью зерна и длительностью его хранения.

Цель данной работы — установить оптимальную толщину сорбционного слоя, обеспечивающего достаточное подавление развития микроорганизмов и физиолого-биохимических процессов во время консервации ‘зерна, а также его устойчивое хранение.