Результаты производственной проверки оптоэлектронного датчика контроля интенсивности потока молока

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

Q р = К q ⋅ ^0.315 ⋅ ln ^{U вых 1} ,    (1)

∆ t      U _{вых 2}

где К q – градуировочный коэффициент;

Δt – период опроса АЦП;

U вых – 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

Q = 1,1433Qр - 0,16

После подстановки получим

Q =

Q p - 0,183

1,143

0275 U .

°—5ln U^ - 0,16.  (2)

^ t    ^U вых2

Выражение (2) определяет, как взаимосвязаны между собой заданная интен- сивность потока и вычисленная по выходному напряжению измерительного преобразователя.

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].

Рис. 2. Фрагмент записи выходного сигнала измерительного преобразователя

Удой, л

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

На рисунке 4 представлен график зависимости дисперсии интенсивности потока от величины интенсивности потока молока.

Полученный результат позволяет говорить о достаточной точности измерений, соответствующей требованиям ISO 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).