CC BY
31
Information about the authors Chyoba Boris Pavlovitch - Candidate of Technical Sciences, professor of the department of energetic, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd).
Phone: 8(86359) 42-4-00.
Bondarev Alexander Alexandrovitch - post-graduate student of the department of energetic, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd).
УДК 637.116 - 52
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОВЕРКИ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ДАТЧИКА КОНТРОЛЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОТОКА МОЛОКА
© 2010 г. О.Б. Забродина, С.А. Моренко
Представлены результаты производственной проверки, которая проводилась с целью подтверждения теоретических зависимостей, алгоритма вычислений интенсивности потока и количества молока и оценки реальной погрешности устройства на действующей доильной установке.
Ключевые слова: оптоэлектронный датчик, поток молока, молоковоздушная смесь, измерительный преобразователь, доение.
The results of an industrial test to prove theoretical correlations, an algorithm of calculation of milk flowing and quantity intensity and evaluation of real error of a device at an active milking installation.
Key words: an optical electron sensor, milk flowing, milkairy mixture, a measuring transformer, milking.
Датчик интенсивности потока молока на автоматизированных доильных установках выполняет такие важные функции, как предоставление текущей информации об интенсивности молоковыведения в процессе доения, на основании которой происходит управление процессом и коммерческий учёт молока.
При движении молоковоздушной смеси по трубопроводу наблюдаются пульсации её плотности, вызываемые неоднородностями потока. Это свойство потока молока используется в предлагаемом устройстве [1] для определения расхода и количества.
Преобразование параметров движения молоковоздушной смеси в электрический сигнал происходит в измерительном преобразователе, представляющем собой оптическую систему, через которую движется поток молока. Движущийся поток молока модулирует световой луч. Измене-
ние объёмной концентрации молока в объёме измерительного преобразователя приводит к модуляции лучистого потока, воспринимаемого фотоприёмником, выходное напряжение которого преобразуют в цифровую форму с помощью АЦП. В результате периодического опроса АЦП получают ряд значений напряжений, по которым вычисляется расход (интенсивность) потока
At
U
(1)
вых2
где К - градуировочный коэффициент;
- период опроса АЦП;
^ых - выходное напряжение оптоэлектронного преобразователя.
Выражение (1) представляет собой расчётную зависимость интенсивности потока от выходного напряжения измерительного преобразователя.
Экспериментальная зависимость между заданным значением потока и его
вычисленным значением представлена на рисунке 1.
Полученное уравнение аппроксимации расчетной интенсивности потока молока от заданной имеет вид
0 = 1,14330^ - 0,16
После подстановки получим
Я =
Яр - 0,183 1,143
и.
- 0,16. (2)
Выражение (2) определяет, как взаимосвязаны между собой заданная интенсивность потока и вычисленная по выходному напряжению измерительного преобразователя.
Интенсивность потока, мл/с
Рис. 1. Зависимость результата вычисления интенсивности потока от заданного значения
интенсивности потока:
1 - кривая зависимости вычисленного значения интенсивности потока от истинного значения; 2 - кривая аппроксимации
Производственная проверка проводилась с целью подтверждения теоретических зависимостей, алгоритма вычислений интенсивности потока и количества молока и оценки реальной погрешности устройства на действующей доильной установке.
Производственная проверка проводилась на ферме ОПХ «Экспериментальное» Зерноградского района Ростовской области в группе из 28 коров чёрно-пёстрой породы при доении на установке УДС-3А с проходными станками. Доение производилось в переносные доильные вёдра. Величина вакуума составляла 49± 1 кПа.
Устройство включалось в технологическую линию доения в разрез доильного шланга, соединяющего коллектор и доильное ведро. Доильное ведро устанавливалось на электронные весы для контроля поступившего количества молока и получения действительной кривой молоковыве-дения.
Значение интенсивности потока, вычисленное устройством, передавалось по каналу связи на компьютер для регистрации результатов во времени.
На представленном фрагменте записи выходного напряжения измерительного преобразователя (рис. 2) участок а соответствует расходу 15 мл/с, участок б соответствует расходу 35 мл/с.
На рисунке 3 представлен пример кривой молоковыведения для коровы с удоем 10,050 л.
В результате производственного эксперимента погрешность измерений интенсивности потока молока составила 1,5%.
Определение погрешности на каждом участке диапазона измерений производилось путём усреднения значений статистических характеристик величин интенсивности потока, входящих в каждый диапазон [3].
о
и
о
В
л
п
а
н
в
а И
12
10
г
в
V
в
в
^ 3
к —
а »®
И ° я а
* в
V
о
в
ч
о
И
3
со
2000
4000
6000
8000
10000
Время, мс
Рис. 2. Фрагмент записи выходного сигнала измерительного преобразователя
8
6
4
2
0
0
№
8
Я
=
3
аа
о
.0
н
и
о
Я
аа
г
н
Я
М
Время, с
Рис. 3. Кривая молоковыведения для коровы с удоем 10,050 л:
1 - весовая кривая молоковыведения; 2 - кривая по результатам измерений устройством; 3 - среднее значение интенсивности потока; 4 - кривая удоя
Удой, л
Интенсивность потока, мл/с
Рис. 4. Значения дисперсии при разной величине интенсивности потока
На рисунке 4 представлен график зависимости дисперсии интенсивности потока от величины интенсивности потока молока.
Полученный результат позволяет говорить о достаточной точности измерений, соответствующей требованиям ТБО 5707 -
«Установка доильных машин - конструкция и характеристики», согласно которым тестируемые счётчики молока должны измерять удой с отклонением, не превышающим 2% от эталона надоя (0,2 кг для надоя менее 10 кг).
Литература
1. Пат. 2315473 Российская Федерация, МПК 7 A01 J 7/00. Способ измерения расхода молока и устройство для его осуществления [Электронный ресурс] / Забродина О.Б., Моренко С.А.; ФГОУ ВПО АЧГАА. - 2006116229/12; заявл. 11.05 2006; опубл. 27.01.2008.
- www.fips.ru.
2. Ильинский, В.М. Бесконтактное измерение расходов [Текст] / В.М. Ильинский. -М.: Энергия, 1970. - 112 с.
3. Новицкий, П.В. Оценка погрешностей результатов измерений [Текст] / П.В. Новицкий, И.А. Зограф. - Л.: Энергоатомиздат, 1991. - 304 с.
Сведения об авторах
Забродина Ольга Борисовна - канд. техн. наук, доцент кафедры «Теоретические основы электротехники и электроснабжения сельского хозяйства» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 43-5-68.
Моренко Сергей Алексеевич - канд. техн. наук, доцент кафедры «Теоретические основы электротехники и электроснабжения сельского хозяйства» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 43-5-68.
Information about the authors
Zabrodina Olga Borisovna - Candidate of Technical Sciences, assistant professor of the department of theoretical basis of electrical techniques and agricultural electrical supply, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-5-68.
Morenko Sergey Alekseevitch - Candidate of Technical Sciences, assistant professor of the department of theoretical basis of electrical techniques and agricultural electrical supply, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-5-68.
