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專利名稱：測(cè)定干顆粒重量流率的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)定干顆粒重量流率的方法和裝置，重量流率是指顆粒從某一高位向下掉落而幾乎無(wú)干擾時(shí)的數(shù)據(jù)，它的進(jìn)一步續(xù)加是為了得到最終總重量。此外，其中有一個(gè)工作實(shí)施例公開(kāi)了某些參數(shù)的測(cè)定，而這些參數(shù)的測(cè)量用別的方法則是不易獲得的。
本發(fā)明的方法和步驟是基于實(shí)際經(jīng)濟(jì)需要，因?yàn)槟承┑胤饺狈ε_(tái)秤(因臺(tái)秤是固定的而且價(jià)錢昂貴)或因沒(méi)有將物料聚集到儲(chǔ)存箱或大漏斗中但需要連續(xù)測(cè)量干顆粒的重量流率。
這種裝置特別適用于稱量(諸如小麥、豆、玉蜀黍等)谷物的重量，因而用本發(fā)明的方法和裝置可解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者關(guān)心的問(wèn)題，能“就地”稱量所生產(chǎn)的谷物，費(fèi)用很低且無(wú)需昂貴的貯存設(shè)施。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是裝置容易搬運(yùn)和組裝、重量輕、成本較低。無(wú)需聚集干顆粒，因而無(wú)論多少均可稱量，裝置大小并不決定于待稱物料的總重。
操作原理經(jīng)典的物理學(xué)對(duì)操作原理已有闡明。應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)物體的牛頓第二定律規(guī)定“一個(gè)軸上的轉(zhuǎn)矩之和，是等于旋轉(zhuǎn)物體慣性動(dòng)量與其角加速度之積”。因此，有轉(zhuǎn)矩時(shí)總是有力施加于旋轉(zhuǎn)物體上，后者以可變的角速度旋轉(zhuǎn)，角速度正比于所說(shuō)的轉(zhuǎn)矩，換句話說(shuō)，如果產(chǎn)生的動(dòng)量為零，則角加速度也為零，同時(shí)運(yùn)動(dòng)的物體保持它的角速度恒定不變。
本發(fā)明的測(cè)定方法和裝置是基于上述原理。一方面存在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這種轉(zhuǎn)矩是由掉落到旋轉(zhuǎn)輪葉片上的干顆粒所引起。這時(shí)如果施加一種正比于轉(zhuǎn)輪角速度的反向轉(zhuǎn)矩，則速度便變?yōu)閮煞N轉(zhuǎn)矩相等，因其符號(hào)相反，則合成的力為零；因而在此點(diǎn)上，角速度如上所述保持恒定不變，(進(jìn)一步還可注意到，在任何實(shí)際系統(tǒng)中，還存在第三種轉(zhuǎn)矩，這是由摩擦所引起的，電子計(jì)算系統(tǒng)已考慮到這一事實(shí)并對(duì)其影響給予補(bǔ)償)。
因輪子的旋轉(zhuǎn)速度為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的函數(shù)，而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩則決定于干顆粒掉落到轉(zhuǎn)輪葉片上的瞬時(shí)重量流率，故通過(guò)測(cè)量瞬時(shí)角速度即可得到干顆粒經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)輪瞬間的重量流率值。
正比于角速度的反向動(dòng)量是利用一個(gè)渦流電磁制動(dòng)器來(lái)獲得的。
角速度測(cè)量的分支系統(tǒng)，重量流率的計(jì)算和綜合以及結(jié)果顯示，均包含在一個(gè)電路中，其主元件是一個(gè)大規(guī)模集成電子微計(jì)算機(jī)。
支持上述構(gòu)思的物理數(shù)學(xué)推導(dǎo)如下將牛頓第二定律應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)，則∑Ci＝Ixα式中Ci表示不同的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，I為運(yùn)動(dòng)元件的慣性動(dòng)量，α為角速度Cm為谷粒掉落引起的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；Cr是軸承上摩擦所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，以及Cf為由渦輪所產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在此特定情況下，Cm－Cr－Cf＝Ixα
如果ω是角速度，則ω=Cte→α=dωdt=0.]]>因而Cm－Cr＝Cf因此，渦流制動(dòng)器所提供的反向轉(zhuǎn)矩為Cf＝Kfα式中Kf是比例常數(shù)，它決定于元件尺寸和磁體的電磁感應(yīng)；摩擦轉(zhuǎn)矩可認(rèn)為是與這些流率的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)；以及根據(jù)葉片渦輪和轉(zhuǎn)輪理論，可認(rèn)為是足夠接近的，即Cm=Qpg·(Nte-Nts)·r]]>式中Qp是干顆粒重量流率，g是重力加速度，Nte是入口切線速度、Nts為出口切線速度和r是轉(zhuǎn)輪的有效半徑；因而Qpg·(Nte-Nts)·r-Cr=Kf·ω]]>經(jīng)數(shù)學(xué)計(jì)算，和考慮到如下情況Qpg·Nte·r-Qpg·ω·r2-Kf·ω-Cr=0]]>ω=Qpg·Nte·r-CrQpg·r2+Kf]]>故可得出結(jié)果 ω＝f(Qp)因此，測(cè)量葉輪的瞬時(shí)角速度(這種測(cè)量是容易獲得的)，便可計(jì)算出與干顆粒掉落瞬間重量流率相應(yīng)的值，利用計(jì)算機(jī)和進(jìn)行簡(jiǎn)單的積分運(yùn)算，使可算出經(jīng)過(guò)葉輪的干顆粒總重量。
因?yàn)橹苿?dòng)常數(shù)Kf決定于制造磁盤材料的電阻率(當(dāng)然還取決于其它參數(shù))，而電阻率的變化又與溫度有關(guān)(室溫及操作產(chǎn)生的溫度)，按照所希望的精確度，裝置包括溫度電子測(cè)量系統(tǒng)并由微控制器在計(jì)算中對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。
所述的裝置是實(shí)施例之一，其中采用了這種電子計(jì)算處理，如附圖所示，但裝置并不限于一個(gè)實(shí)施例。
本發(fā)明的裝置或設(shè)備包括四個(gè)基本分支系統(tǒng)1.干顆粒通道化分支系統(tǒng)。
2.在干顆粒掉落影響下葉輪的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
3.正比于葉輪所獲得角速度的制動(dòng)系統(tǒng)。
4.用于讀出參數(shù)、結(jié)果計(jì)算和顯示的電子系統(tǒng)。


圖1是測(cè)量設(shè)備的一個(gè)正視圖，示出其簡(jiǎn)單而完整的構(gòu)造。
圖2是按圖1的A—A線所取的裝置截面圖。
圖3是實(shí)施例之一渦流制動(dòng)器的一個(gè)示意圖，因其容易構(gòu)造和調(diào)整而被采用。
圖4是電子系統(tǒng)的一個(gè)方塊圖，采用完全標(biāo)準(zhǔn)組件，易從市場(chǎng)上購(gòu)得。
圖5是軟件流程圖，是在“微控制器芯片”中記錄的，該芯片控制裝置的所有操作。
在這些附圖中，相同的件號(hào)均對(duì)應(yīng)于相同的組成元件。
在圖1中可以看到，構(gòu)成該設(shè)備的是一個(gè)外殼1，內(nèi)裝葉輪2，該輪在干顆粒掉落產(chǎn)生的動(dòng)力驅(qū)使下轉(zhuǎn)動(dòng)，干顆粒是流經(jīng)貯箱3，布料器4及一個(gè)均化孔5而被導(dǎo)向該處的。當(dāng)干顆粒掉落到葉片上時(shí)，便將其動(dòng)能傳遞給裝置并經(jīng)由出口孔6自由落下，在單軸7的另一端，該軸是由密封球軸承10固定于外殼上的，設(shè)有一個(gè)銅盤8，轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述軸上，并被永久磁體9產(chǎn)生的磁場(chǎng)正交其端緣，該磁體用來(lái)引起正比于葉輪旋轉(zhuǎn)的反向轉(zhuǎn)矩，這是由于銅盤中感應(yīng)電流與感應(yīng)器磁場(chǎng)之間的相互作用、稱為“渦流制動(dòng)”所致。更詳細(xì)的示于圖3，圖中可以看到校準(zhǔn)磁體徑向距離的運(yùn)動(dòng)情況(由雙箭頭K所示)，就使制動(dòng)常數(shù)值可作初調(diào)。
銅盤還可以用來(lái)提供角速度信號(hào)，即由一個(gè)光學(xué)或磁性傳感器11來(lái)提供，該傳感器11起著各角矩發(fā)生器的作用，這種信號(hào)被傳送給電子微型計(jì)算機(jī)，將信號(hào)處理成獲取流率值的信號(hào)，最終重量值，或者這兩種值(在溫度補(bǔ)償以后，如果需要的話)，并將結(jié)果顯示于數(shù)字顯示器上。圖4表示裝置這部分的方塊圖。圖5說(shuō)明在該裝置開(kāi)動(dòng)以后對(duì)應(yīng)于軟件的流程圖，隨后便是微控制器(它是在其固定存儲(chǔ)器中錄制的)。
干顆粒重量流率的功能是通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)達(dá)到的，這就保證完全適應(yīng)于機(jī)械和電子系統(tǒng)的容差，即任何實(shí)際系統(tǒng)的固有容差。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定干顆粒重量流率和或其總重量的方法，其特征在于利用下落的干顆粒來(lái)引起一個(gè)可動(dòng)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，這時(shí)一個(gè)正比于該轉(zhuǎn)動(dòng)速度的反向轉(zhuǎn)矩施加于該構(gòu)件，以便計(jì)算干顆粒的流率和/或其總重量，測(cè)量所說(shuō)的速度，因?yàn)樵谶@些條件下流率是速度的一個(gè)函數(shù)。
2.一種測(cè)定干顆粒重量流率和/或其總重量的裝置，其特征在于由于干顆粒下落引起旋轉(zhuǎn)的可動(dòng)構(gòu)件是一個(gè)葉輪，正比于該輪角速度的反向轉(zhuǎn)矩是由一個(gè)渦流制動(dòng)器形成的；一個(gè)微型計(jì)算機(jī)和一些電子傳感器用于測(cè)量角速度、室溫和制動(dòng)溫度、經(jīng)過(guò)葉輪的干顆粒流率和/或總重量及其數(shù)字顯示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測(cè)量干顆粒重量流率的方法和裝置。可連續(xù)測(cè)定干顆粒的流率和/或總重量，測(cè)量干顆粒掉落在其上而引起可動(dòng)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)的速度。
文檔編號(hào)G01F3/00GK1118873SQ9510042
公開(kāi)日1996年3月20日 申請(qǐng)日期1995年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月1日
發(fā)明者波亞諾·溫貝托·愛(ài)德華多, 孔蒂·奧馬·愛(ài)德華多 申請(qǐng)人:波亞諾·溫貝托·愛(ài)德華多, 孔蒂·奧馬·愛(ài)德華多