Вологоміри для контролю вологості сипучих матеріалів

Вологоміри – вимірювальні прилади, призначені для визначення вологості. Усі методи вимірювання вологості прийнято поділяти на прямі та непрямі.

 При використанні прямих методів контролю вологості здійснюють безпосередній поділ досліджуваного матеріалу на суху речовину та вологу.

 При лабораторних дослідженнях і контролю автоматичних приладів використовують ваговий (прямий) метод. Сутність методу полягає в тому, що навішення досліджуваного матеріалу (формувальної суміші, піску і т. д.) закладають у лабораторну бюксу і, після ретельного зважування, встановлюють в шафу при сушінні при температурі 103 - 105 оС і сушать до постійної маси.

 Після цього висушений матеріал поміщають в ексикаторі, охолоджують у присутності силікагелю і вдруге зважують на тих же вагах. За наслідками зважування визначають вологість матеріалів. Описаний метод забезпечує високу точність, але проводиться протягом тривалого часу (2 -3 год).

 Останнім часом все більшого поширення набувають непрямі фізичні методи вимірювання вологості сипучих матеріалів. Вони засновані на перетворенні вологості на будь-яку фізичну величину, зручну для вимірювання або подальшого перетворення за допомогою вимірювальних перетворювачів.

 Залежно від характеру вимірюваного параметра, непрямі методи поділяють на електричні та неелектричні. В основі електричних методів вимірювання вологості лежить пряме вимірювання електричних параметрів матеріалу, що досліджується. При використанні неелектричних методів визначається фізична величина, яка потім перетворюється на електричний сигнал. Серед електричних методів вимірювання вологості сипучих матеріалів найбільшого поширення набули кондуктометричні та діелькометричні (ємнісні).

 Кондуктометричний метод контролю вологості ґрунтується на вимірі електричного опору матеріалу, який змінюється залежно від вологості матеріалу. При вимірюванні вологості цим методом пробу речовини 1 поміщають між плоскими електродами первинного 2 перетворювача 2 (мал. 1).

Мал. 1. Схема кондуктометричного вологоміра

 Сила струму, що вимірюється приладом 3, залежатиме від вологості проби. Резистор Rо використовується для налаштування нуля приладу. Кондуктометричний метод дозволяє визначати вологість сипучих матеріалів у межах 2 – 20 %. Верхня межа обмежена падінням чутливості зі зростанням вологості, а нижня обумовлена ​​складністю вимірювання великих електричних опорів.

У вимірювальній схемі ємнісного вологоміра (рис. 2), що працює на принципі визначення діелектричних втрат, ємність конденсаторного перетворювача визначається за допомогою резонансного контуру, що складається з індуктивності L і змінної ємності Сх. Резонанс контуру забезпечується налаштуванням конденсатора.

Мал. 2. Схема ємнісного вологоміра

 Як індикатор резонансу використовують вольтметр 2. Контур відділений від генератора 1 конденсатором розділовим Ср. При збільшенні вологості випробовуваного зразка 3 ємність перетворювача змінюється. Для відновлення симетрії необхідно змінити ємність конденсатора так, щоб сумарна ємність контуру стала знову початковою. Зміна положення рукоятки конденсатора є показником вологості.

 Недоліком цього є залежність ємності матеріалу як від вологості, а й від хімічного складу. Тому ємнісні методи контролю вологості використовують лише із спеціальними пристроями для кожного конкретного матеріалу.

Промисловий Інтернет речей (IIoT)

Что такое промышленный интернет вещей (IIoT)

Промышленный Интернет вещей (IIoT) — это использование интеллектуальных датчиков и приводов для улучшения производственных и промышленных процессов.

Эта технология представляют собой еще один уровень промышленной автоматизации. Она использует всю мощь интеллектуальных машин и аналитику в реальном времени, чтобы обрабатывать данные, которые «глупые машины» производили в промышленных условиях в течение многих лет. В настоящая время в мире это невероятно модная концепция, и, порой кажется, о ней говорят повсюду.

Основная философия промышленного Интернета вещей (IIoT) заключается в том, что интеллектуальные машины лучше и быстрее людей собирают и анализируют данные в режиме реального времени, которые могут использоваться для принятия бизнес-решений.

Подключенные интеллектуальные датчики и современные исполнительные механизмы позволяют компаниям быстрее выявлять недостатки и проблемы, экономить время и деньги, одновременно поддерживая усилия по бизнес-аналитике. В частности, в производстве IIoT обладает большим потенциалом для контроля качества, устойчивых и экологически чистых методов производства, прослеживаемости и повышения общей эффективности цепочки поставок сырья и готовой продукции.

В промышленных условиях IIoT играет ключевую роль в таких процессах, как профилактическое обслуживание, управление энергопотреблением и отслеживание активов.

В чем разница между IoT и IIoT?

Интернет вещей фокусируется на управлении бытовой техникой, которая повышает удобство для потребителей, например, за счет экономии таких ресурсов как электроэнергия. Интернет вещей относится к быстро растущей сети подключенных объектов, которые могут собирать и обмениваться данными в режиме реального времени с помощью встроенных датчиков. Термостаты, автомобили, светильники, холодильники и другие бытовые приборы могут быть подключены к Интернету вещей.

Промышленный Интернет вещей (IIoT) фокусируется на критически важных системах, таких как здравоохранение, аэрокосмическая промышленность, автоматизация производственного оборудования и объединение машин и людей вместе с аналитикой данных. Он относится к расширению и использованию Интернета вещей в различных промышленных секторах и приложениях.

Как работает промышленный Интернет вещей?

IIoT — это сеть интеллектуальных устройств, соединенных в системы, которые отслеживают, собирают, обмениваются и анализируют данные. Каждая промышленная экосистема IoT состоит из:

подключенных интеллектуальных устройств, которые могут воспринимать, передавать и хранить информацию о себе;

общественной или частной инфраструктуры передачи данных;

аналитики и приложений, генерирующих бизнес-информацию из необработанных данных;

хранилища для данных, которые генерируются устройствами IIoT.

Что может IIoT?

Промышленный Интернет вещей (IIoT) улучшает производственные операции за счет улучшения подключения, управления объектами, мониторинга производства и отношений с клиентами. 

Как и Интернет вещей (IoT), IIoT также соединяет устройства и людей, собирая и обмениваясь большими объемами данных. IIoT позволяет внедрять более интеллектуальные и автономные машины и позволяет этим машинам взаимодействовать друг с другом.

Ниже мы опишем остальные девять преимуществ IIoT.

1. Мониторинг производства

Поскольку IIoT соединяет интеллектуальные машины, собирает и передает большие объемы данных, теперь можно контролировать производство в режиме реального времени. Это позволяет немедленно реагировать на перебои в производстве, помогает исключить простои и сократить запасы в технологических процессах.

Планируемое производство можно сравнивать в режиме реального времени с фактическим производством, скорость машины, робота и автоматической линии можно изменять в режиме реального времени, а также можно регулировать количество технологических запасов. IIoT позволяет завершить производство вовремя и синхронно с технологическими запасами и запасами сырья.

2. Удаленное управление устройствами

Подключение машин, совместимых с IIoT, к сети позволяет удаленно управлять устройствами. Рабочий имеет возможность управлять или контролировать оборудование из любого места и не ограничивается необходимостью находиться непосредственно перед оборудованием, требующим обслуживания.

Интеллектуальные датчики можно использовать для лучшего понимания того, что на самом деле происходит с устройством. Можно настроить протоколы для активного управления оборудованием, экономии затрат на электроэнергию и снижения общих эксплуатационных расходов.

3. Техническое обслуживание оборудования

С помощью IIoT можно легко реализовать оповещения о техническом обслуживании на основе реального состояния оборудования. Промышленный Интернет вещей является ключевым фактором в выполнении технического обслуживания, основанного на надежности, и использовании машинного обучения для поддержки профилактического обслуживания.

Все это положительно отражается на увеличении объема производства, сокращении времени простоя, снижении затрат на техническое обслуживание, высокой надежности и более высокой окупаемости инвестиций в виде более эффективного использования машины и объема производства.

4. Идентификация товара и связь

IIoT может соединять системы штрих-кодов и RFID-меток и устранять многие проблемы связи, позволяя этим системам собирать и обмениваться большими объемами данных о продуктах, материалах, текущем производстве и движении запасов, способствуя лучшему управлению в режиме реального времени.

5. Непрерывное совершенствование посредством анализа данных

Различные модные концепции непрерывного совершенствования требуют большого количества данных. Вот почему так важен промышленный Интернет вещей.

IIoT помогает собирать данные о продуктах, данные о процессах и другие данные, а также помогает доставлять их нужным людям и в нужные места для анализа. Это именно то, что нужно работникам непрерывного совершенствования для выявления проблем, устранения первопричин, внедрения улучшений и проверки того, что эти улучшения работают.

6. Автономная обработка материалов

IIoT может подключаться практически ко всему, включая оборудование для обработки материалов, такое как автоматизированные управляемые транспортные средства (AGV) и автоматизированные системы хранения и поиска (ASRS).

Производственная линия может попросить AGV забрать продукцию или принести материал. AGV может запросить у ASRS хранение определенных продуктов на складе, а производственная линия может запросить у ASRS отправку дополнительного сырья, что, в свою очередь, приведет к работе AGV. Все это может работать автономно, а отдельные блоки могут общаться друг с другом в режиме реального времени.

7. Улучшение связи с поставщиками

IIoT обеспечивает связь с поставщиками, предоставляя им оперативную информацию для удаленной автоматизации и оптимизации процессов. Связь с поставщиками на основе IIoT может быть дополнена такой информацией, как объем производства, уровни запасов, незавершенное производство и уровни запасов материалов, и все это для поддержки своевременной доставки запасов, программ управления запасами, управляемых поставщиком, более качественных материалов, управление запасами.

8. Улучшение отношений с клиентами

С точки зрения клиентов, IIoT может предоставить клиентскому каналу обзор запасов готовой продукции. Это позволяет снизить уровень запасов, сократить расходы на доставку, снизить затраты на складирование и распределение, а также повысить качество обслуживания клиентов. Это помогает производственным и дистрибьюторским подразделениям доставлять нужные продукты в нужное место и в нужное время, что повышает удовлетворенность клиентов.

9. Лучшие управленческие решения

В сегодняшней высококонкурентной среде управленческая команда должна иметь информацию в режиме реального времени, чтобы принимать решения, оказывающие существенное влияние на затраты и прибыль компании.

IIoT позволяет руководству получать правильную информацию для отслеживания того, что происходит на уровне производства, чтобы они могли принимать решения, необходимые для более эффективного управления общими операционными расходами и увеличения прибыли компании.

Промышленный Интернет вещей (IIoT) может сделать гораздо больше, чем думает большинство людей. Он соединяет устройства и людей, собирает и обменивается большими объемами данных, позволяет и интегрирует более умные и автономные машины. IIoT — отличный инструмент, который позволяет производителям улучшать широкий спектр операций.

Принцип работы диодной защиты

Область применения диодов не ограничивается только выпрямителями. На самом деле эта область очень широка. В числе прочего диоды используются и для защитных целей. Например для защиты электронных устройств при их ошибочном включении неправильной полярностью, для предохранения входов различных схем от перегрузки, для предотвращения пробоев полупроводниковых ключей от импульсов ЭДС самоиндукции, возникающих в моменты отсоединения индуктивных нагрузок и т. д.

С целью защиты входов цифровых и аналоговых микросхем от перегрузок по напряжению, применяют цепочки из двух диодов, которые подключают в обратном направлении к шинам питания микросхемы, а средняя точка диодной цепочки соединяется с защищаемым входом.

Если на вход схемы подается нормальное напряжение, то диоды пребывают в закрытом состоянии, и почти никак не влияют на работу микросхемы и схемы в целом.

Но как только потенциал защищаемого входа выйдет за пределы напряжения питания, один из диодов перейдет в проводящее состояние и станет шунтировать данный вход, ограничивая таким путем разрешенный потенциал входа значением питающего напряжения плюс прямое падение напряжения на диоде.

Цепочки подобного рода иногда бывают сразу включены в интегральную микросхему еще на стадии проектирования ее кристалла, либо ставятся в схему позже, на этапе разработки узла, блока или всего устройства. Защитные двухдиодные сборки выпускаются и в виде готовых микроэлектронных компонентов в трехвыводных транзисторных корпусах.

Если диапазон защитного напряжения необходимо расширить, то вместо подключения к шинам с потенциалами питания, диоды подключают к точкам с другими потенциалами, которые обеспечат требуемый разрешенный диапазон.

На длинных проводных линиях возникают порой мощные помехи, например от грозовых разрядов. Для защиты от них могут потребоваться более сложные схемы, содержащие не только два диода, но и резисторы, разрядники, конденсаторы и варисторы.

При отключении индуктивной нагрузки, например обмотки реле, дросселя, электромагнита, электродвигателя или магнитного пускателя, по закону электромагнитной индукции - возникает импульс ЭДС самоиндукции.

Как известно, именно ЭДС самоиндукции оказывает препятствие уменьшению тока через любую индуктивность, стремясь как-бы поддержать ток через нее неизменным. Но в момент когда источник тока от катушки отключается, магнитное поле индуктивности должно куда-то рассеять свою энергию, величина которой равна

Так вот, как только индуктивность отключается, она сама превращается в источник напряжения и тока, а на закрытом ключе в этот момент возникает напряжение, значение которого может быть опасным для ключа. Для полупроводниковых ключей это чревато пробоем самого ключа, ибо энергия будет быстро и с очень высокой мощностью рассеиваться на ключе. Для механических же выключателей последствиями могут быть искрение и обгорание контактов.

В силу своей простоты, диодная защита очень широко распространена, и позволяет защищать различные ключи, взаимодействующие с индуктивной нагрузкой.

Для защиты ключа с индуктивной нагрузкой, диод включается параллельно катушке в таком направлении, чтобы когда по катушке изначально течет рабочий ток, диод был бы заперт. Но как только ток в катушке отключается, возникает ЭДС самоиндукции, которая имеет полярность противоположную ранее приложенному к индуктивности напряжению.

Данная ЭДС самоиндукции отпирает диод, и теперь ток, который в предыдущий момент был направлен через индуктивность, движется уже через диод, а энергия магнитного поля рассеивается на диоде либо на снабберной цепи, в которую он включен. Таким образом коммутирующий ключ не будет поврежден чрезмерным напряжением, приложенным к его электродам.

Когда защитная схема включает в себя лишь один диод, напряжение на катушке окажется равно величине прямого падения напряжения на диоде, то есть в районе от 0,7 до 1,2 вольт, в зависимости от величины тока.

Но поскольку напряжение на диоде в этом случае мало, ток станет спадать медленно, а для того чтобы ускорить выключение нагрузки, может понадобиться применение более сложной защитной схемы, включающей не только диод, но и последовательно диоду — стабилитрон, либо диод с резистором или варистором – полноценную снабберную цепочку.

Arduino

Arduino - це електронний конструктор та зручна платформа швидкої розробки електронних пристроїв для новачків та професіоналів. Платформа користується величезною популярністю у всьому світі завдяки зручності та простоті мови програмування, а також відкритій архітектурі та програмному коду. Пристрій програмується через USB без використання програматорів.

 Arduino дозволяє комп'ютеру вийти за рамки віртуального світу у фізичний та взаємодіяти з ним. Пристрої на базі Arduino можуть отримувати інформацію про навколишнє середовище за допомогою різних датчиків, а також керувати різними виконавчими пристроями.

 Мікроконтролер на платі програмується за допомогою мови Arduino (заснований мовою Wiring) та середовища розробки Arduino (заснована на середовищі Processing). Проекти пристроїв, засновані на Arduino, можуть працювати самостійно або взаємодіяти з програмним забезпеченням на комп'ютері (напр.: Flash, Processing, MaxMSP). Плати можуть бути зібрані користувачем самостійно або куплені у зборі. Програмне забезпечення доступне для безкоштовного скачування. Вихідні креслення схем (файли CAD) є загальнодоступними, користувачі можуть застосовувати їх на власний розсуд.

 У 2006 році Arduino отримала визнання в категорії Digital Communities на фестивалі Ars Electronica Prix .

Апаратна частина платформи Arduino

 

Uno Існує кілька версій платформ Arduino. Остання версія Leonardo базується на мікроконтролері ATmega32u4. Uno, як і попередня версія Duemilanove, побудовані на мікроконтролері Atmel ATmega328 (технічний опис). Старі версії платформи Diecimila та перша робоча Duemilanoves були розроблені на основі Atmel ATmega168 (технічний опис), більш ранні версії використовували ATmega8 (технічний опис). Arduino Mega2560, у свою чергу, побудована на мікроконтролері ATmega2560 (технічний опис).

Тиратрон

Тиратрон это трёхэлектродный газоразрядный прибор с управляемым моментом возникновения (зажигания) дугового либо тлеющего разряда в среде заполняющего прибор газа. Изобретён американским учёным А. Халлом в 1929 г. Выпускаются тиратроны в стеклянном, металлостеклянном и металлокерамическом исполнении. В зависимости от вида газового разряда имеет накаливаемый или холодный катод, анод и управляющую сетку, с помощью которой можно регулировать момент зажигания разряда. При подаче на сетку положительного напряжения между нею и катодом возникает разряд, который ускоряет формирование основного разряда между катодом и анодом, вследствие чего резко возрастает анодный ток. После зажигания тиратрона сетка теряет способность влиять на анодный ток, и погасить тиратрон можно, только снизив анодное напряжение до величины, меньшей потенциала ионизации газа. Тиратроны дугового разряда используются гл. обр. в импульсном режиме работы: создают импульсы тока (длительностью 10–9 —10–5 с) с амплитудой от нескольких ампер до 10 кА. Применяются, напр., в передатчиках радиолокационных станций, в линейных ускорителях заряженных частиц, для накачки импульсных лазеров. Тиратроны тлеющего разряда используются преимущественно в качестве световых индикаторов (при разряде возникает свечение заполняющего баллон газа) и в качестве составных элементов матричных индикаторных панелей, информационных экранов коллективного пользования. Яркость свечения таких тиратронов достигает 150 кд/мІ.