Устройство для исследования режимов сушки сельскохозяйственных продуктов растительного происхождения
Полезная модель относится к сушке зерна и других сельскохозяйственных продуктов растительного происхождения и может быть использована для исследования и определения оптимальных режимов сушки с помощью инфракрасного облучения (ИК-сушки). Задача полезной модели - повышение эффективности и расширении функциональных возможностей устройства для исследования режимов ИК-сушки сельскохозяйственных продуктов растительного происхождения. Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что устройство для исследования режимов сушки сельскохозяйственных продуктов растительного происхождения, содержит излучатель инфракрасного диапазона с блоком питания, снабженный включающим и отключающим входами, блок задания и регистрации режимов, датчики температуры и влажности продукта, первый, второй и третий компараторы, фиксатор времени сушки, снабженный пусковым и стоповым входами, схему И и схему ИЛИ, при этом датчик температуры подключен к первым входам первого и второго компараторов, датчик влажности - к первому входу третьего компаратора, выход первого компаратора - к включающему входу блока питания через схему И, выход второго компаратора подключен к отключающему входу блока питания через схему ИЛИ, к вторым входам схем И и ИЛИ подключен выход фиксатора времени сушки, выход третьего компаратора подключен к стоповому входу фиксатора времени сушки, а вторые входы всех компараторов, их выходы, пусковой вход и выход фиксатора времени сушки подключены к блоку задания и регистрации режимов. Полезная модель имеет развития, которые состоят в том, что блок задания и регистрации режимов может быть выполнен на базе компьютера, снабженного блоком сопряжения, а датчики температуры и влажности через дополнительно введенный аналого-цифровой преобразователь, снабженный входным коммутатором, могут быть подключены к блоку задания и регистрации режимов.
Область техники
Полезная модель относится к сушке зерна и других сельскохозяйственных продуктов растительного происхождения и может быть использована для исследования и определения оптимальных режимов сушки с помощью инфракрасного облучения (ИК-сушки).
Уровень техники
ИК-сушка сельхозпродуктов - это сложный физико-биологический процесс, сопровождающийся изменениями семенных и технологических свойств продукта. Характер этих изменений зависит, в частности, от вида продукта, индивидуальных особенностей, исходного качества конкретной партии и от выбранного температурного режима сушки.
Поэтому ИК-сушке больших партий сельхозпродуктов предшествуют исследования проб продукта для выбора оптимальных режимов сушки.
Известно устройство [патент RU 2216257 МПК A 23 L 3/54, А 23 В 7/02, 2004 г. на «Способ сушки продуктов растительного происхождения»], с помощью которого производится как предварительный выбор режима сушки, так и последующая обработка больших партий продукта. Известны также устройства, специально предназначенные для исследования процессов сушки [«Аппарат для исследования процесса сушки» по авт. свид. №416539, МПК F 26 B 17/10, 1974 г. и «Лабораторная установка для сушки сыпучих материалов» по авт. свид. №491808, МПК F 26 B 17/10 1975 г.].
Недостаток известных устройств для исследования режимов сушки, включая устройство по авт. свид. №491808, выбранное в качестве прототипа, состоит в низкой производительности исследовательских работ, не позволяющей оперативно проанализировать большое число режимов сушки для выбора оптимальных параметров технологического процесса.
Раскрытие существа полезной модели
Задача полезной модели - повышение эффективности и расширение функциональных возможностей устройства.
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что устройство для исследования режимов сушки сельскохозяйственных продуктов растительного происхождения, содержащее излучатель инфракрасного диапазона (ИК-излучатель) с блоком питания, снабженный включающим и отключающим входами, блок задания и регистрации режимов, датчики температуры и влажности продукта, первый, второй и третий компараторы, фиксатор времени сушки, снабженный пусковым и стоповым входами, схему И и схему ИЛИ, при этом датчик температуры подключен к первым входам первого и второго компараторов, датчик влажности - к первому входу третьего компаратора, выход первого компаратора - к включающему входу блока питания через схему И, выход второго компаратора подключен к отключающему входу блока питания через схему ИЛИ, к вторым входам схем И и ИЛИ подключен выход фиксатора времени сушки, выход третьего компаратора подключен к стоповому входу фиксатора времени сушки, а вторые входы всех компараторов, их выходы, пусковой вход и выход фиксатора времени сушки подключены к блоку задания и регистрации режимов.
Это позволяет решить задачу полезной модели.
Полезная модель имеет развития, которые состоят в том, что блок задания и регистрации режимов может быть выполнен на базе компьютера, снабженного блоком сопряжения, а датчики температуры и влажности через дополнительно введенный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), снабженный входным коммутатором, могут быть подключены к блоку задания и регистрации режимов.
Осуществление полезной модели
На фиг.1 представлена блок-схема устройства с учетом ее развития.
На схеме показаны:
1 - ИК-излучатель; 2 - его блок питания, снабженный включающим 3 и отключающим 4 входами; датчики 5, 6 температуры и влажности соответственно; первый 7, второй 8 и третий 9 компараторы; 10 - фиксатор времени сушки; 11 - логическая схема И; 12 - логическая схема ИЛИ; блок 13 задания и регистрации режимов; 14 - АЦП с входным коммутатором; 15 - проба продукта, например зерна; 16 - поддон для пробы 15; 17, 18, 19 - первые входы компараторов; 20, 21, 22 - вторые входы компараторов; 23 - пусковой и 24 - столовый входы фиксатора 10.
Датчик 5 температуры подключен к входам 17 и 18 первого и второго компараторов 7 и 8 соответственно, датчик 6 влажности - к входу 19 компаратора 9, выход первого компаратора 7 - к входу 25 схемы И 11 и через нее - к включающему входу 3 блока 2 питания. К второму входу 26 схемы 11 подключен выход фиксатора 10.
Выход второго компаратора 8 подключен к входу 27 схемы ИЛИ 12 и через нее - к отключающему входу 4 блока 2. Ко второму входу 28 схемы ИЛИ 12 подключен выход фиксатора 10.
Выход третьего компаратора 9 подключен к стоповому входу 24 фиксатора 10, а вторые входы 20, 21, 22 всех компараторов, их выходы пусковой вход 23 и выход фиксатора 10 времени сушки подключены к блоку 13 задания и регистрации режимов. К блоку 13 через аналого-цифровой преобразователь 14, снабженный входным коммутатором, также подключены датчики 5 и 6.
Блок 13 задания и регистрации режимов может быть выполнен на базе компьютера, снабженного блоком сопряжения с соответствующими входными и выходными сигналами.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии блок 2 питания выключен, а блок 13 поддерживает на входе 23 фиксатора 10 сигнал, удерживающий фиксатор в отключенном состоянии. В свою очередь фиксатор 10 выдает на вход 28 сигнал, который, поступая через схему ИЛИ 12 на вход 4, поддерживает блок 2 питания в отключенном состоянии независимо от выходного сигнала компаратора 8, подаваемого на вход 27 схемы 12. Этот же выходной сигнал фиксатора 10, поступая на второй вход 26 схемы И 11, блокирует включение через нее блока 2 по его входу 3 выходным сигналом компаратора 7, поступающим на вход 25 схемы 11.
Пробу 15 продукта, для которого требуется определить время сушки в различных температурных режимах, укладывают на поддон 16, снабженный датчиками 5 температуры и 6 влажности продукта. С блока 13 задают температуры включения и выключения ИК-излучателя 1, соответствующие исследуемому режиму, и требуемую конечную (кондиционную) влажность высушиваемого продукта. При этом на вторых входах 20, 21, 22 компараторов устанавливаются соответствующие уровни сигналов, которые компараторы 7, 8, 9 сравнивают с уровнями сигналов, отражающих исходное состояние пробы 15, от датчиков 5 и 6 на своих первых входах 17, 18, 19. В результате сравнения исходных параметров пробы 15 с заданными компараторы 8 и 9 не срабатывают и не выдают сигналов на блок 2 и фиксатор 10, а компаратор 7 срабатывает, но его выходной сигнал на включение блока 2 блокируется сигналом фиксатора 10 на входе 26 схемы И 11.
Затем блок 13, воздействуя на пусковой вход 23 фиксатора 10, переводит фиксатор 10 во включенное состояние, начиная, тем самым, процесс экспериментальной сушки продукта. При этом блокирующий сигнал с входа 26 схемы И 11 снимается, ИК-излучатель 1 включается и начинается период нагрева пробы 15, в течение которого сигнал от датчика 6 на входах 17 и 18 компараторов 2 и 8 соответствующим образом изменяется.
После того, как уровень сигнала на первом входе 18 компаратора 8. достигнет заданной величины, поступающей на его второй вход 21 из блока 13, компаратор 8 срабатывает и своим выходным сигналом на входе 27 схемы ИЛИ 12 отключает ИК-излучатель 1. Начинается интервал снижения температуры, при котором проба 15 продукта отлеживается. При достижении сигналом с датчика 5 температуры уровня сигнала от блока 13 на втором входе 20 компаратора 7 этот компаратор срабатывает и по входу 25 схемы И 11 повторно включает ИК-излучатель 1. Повторяется период нагрева продукта до температуры, задаваемой блоком 13 на втором входе 21 компаратора 8, с последующим отключением ИК-излучателя и отлежкой пробы 15, аналогично описанному выше.
Процесс сушки с повторением периодов нагрева и отлежки продолжается до достижения пробой 15 продукта конечной (кондиционной) влажности, соответствующей уровню сигнала, задаваемого блоком 13 на второй вход 22 компаратора 9.
В этот момент компаратор 9 срабатывает и по входу 24 отключает фиксатор 10. В отключенном состоянии фиксатор 10 вновь с помощью схем 11 и 12 поддерживает выключенное состояние блока 2, питающего ИК-излучатель, и блокирует его включение.
Поступление выходных сигналов компараторов 7, 8, 9 и фиксатора 10 в блок 13 позволяет с необходимой точностью измерять и регистрировать соответствующие интервалы времени и, тем самым, автоматически протоколировать ход исследований температурных режимов ИК-сушки дисперсных продуктов.
Для более полного исследования процесса ИК-сушки блоком 13 могут дополнительно регистрироваться одновременно происходящие изменения температуры и влажности продукта 15, для чего в устройство может быть введен АЦП 14, снабженный входным коммутатором. При этом сигналы
с датчика 5 температуры и датчика 6 влажности через АЦП 14 поступают в блок 13 в оцифрованном виде.
Полезная модель может найти применение и при исследовании режимов сушки, характеризующихся помимо температуры и влажности другими варьируемыми параметрами (например, такими как параметры обдува или спектральные параметры ИК-облучения).
1. Устройство для исследования режимов сушки сельскохозяйственных продуктов растительного происхождения, содержащее излучатель инфракрасного диапазона с блоком питания, снабженный включающим и отключающим входами, блок задания и регистрации режимов, датчики температуры и влажности продукта, первый, второй и третий компараторы, фиксатор времени сушки, снабженный пусковым и стоповым входами, схему И и схему ИЛИ, при этом датчик температуры подключен к первым входам первого и второго компараторов, датчик влажности - к первому входу третьего компаратора, выход первого компаратора - к включающему входу блока питания через схему И, выход второго компаратора подключен к отключающему входу блока питания через схему ИЛИ, к вторым входам схем И и ИЛИ подключен выход фиксатора времени сушки, выход третьего компаратора подключен к стоповому входу фиксатора времени сушки, а вторые входы всех компараторов, их выходы, пусковой вход и выход фиксатора времени сушки подключены к блоку задания и регистрации режимов.
2. Устройство по п.1, в котором блок задания и регистрации режимов выполнен на базе компьютера, снабженного блоком сопряжения.
3. Устройство по п.1, в котором датчики температуры и влажности через дополнительно введенный аналого-цифровой преобразователь, снабженный входным коммутатором, подключены к блоку задания и регистрации режимов.
