устройство для управления процессом доения

Формула изобретения

Устройство управления процессом доения, содержащее доильные стаканы, молокопровод и источник вакуума, датчики интенсивности молочного потока, микроконтроллер с портом ввода и портом вывода, оперативным запоминающим устройством, постоянным запоминающим устройством, таймером, аналого-цифровыми преобразователями, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено усилителями, фильтрами, цифроаналоговыми преобразователями, регуляторами вакуума, каждый регулятор вакуума имеет молочную и управляющую камеры, разделенные мембраной с жестким центром, камеру подпора, молочный клапан, жестко связанный с мембраной с жестким центром, узел "сопло-заслонка" с подпружиненной заслонкой, расположенный между управляющей камерой и камерой подпора, штуцеры молочной камеры, дроссели и электромагнит с якорем, жестко связанным с подпружиненной заслонкой "узла сопло-заслонка", причем молочная камера через первый дроссель связана с атмосферой, камера подпора через второй дроссель также связана с атмосферой, а управляющая камера через третий дроссель соединена с источником вакуума, первый штуцер молочной камеры соединен с соответствующим доильным стаканом через датчик интенсивности молочного потока, второй штуцер - с молокопроводом, выход соответствующего датчика интенсивности молочного потока соединен со входом фильтра, выход фильтра подключен ко входу усилителя, а выход усилителя соединен с портом ввода микроконтроллера, порт вывода микроконтроллера, в свою очередь, соединен со входом соответствующего цифроаналогового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя соединен через усилитель с электромагнитом регулятора вакуума.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к устройствам автоматизации доильных аппаратов.

Известен манипулятор к доильным аппаратам, содержащий датчики наличия молока в молокопроводе, блок управления, пневмоцилиндры додаивания и снятия доильных стаканов, блок управления снабжен пневмоусилителями с управляющими камерами, регуляторами давления с управляющими камерами [1].

Недостатком данного устройства является низкая эффективность выдаивания коров, так как вакуум в подсосковых камерах доильных стаканов изменяют только в начале и в конце процесса доения, при этом не полностью учитываются индивидуальные особенности молокоотдачи коров.

Известен способ-устройство управления процессом доения, который реализуется с помощью устройства для управления процессом доения, принятое за прототип, включающее микроконтроллер, содержащий генератор тактовых сигналов, микропроцессор, делитель частоты, таймер, устройство ввода-вывода, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь, ключ, датчик для измерения доз молока [2].

Недостатком данного устройства является то, что не полностью учитываются индивидуальные особенности молокоотдачи коров.

Задача изобретения - повышение эффективности выдаивания коров за счет адаптивного управления процессом доения путем изменения величины вакуума в подсосковых камерах каждого доильного стакана в отдельности с учетом индивидуальных особенностей молокоотдачи каждой доли вымени.

Поставленная задача достигается тем, что блок управления, реализованный на микроконтроллере, снабжен датчиками интенсивности молоковыведения, аналого-цифровыми преобразователями, усилителями, фильтрами, цифроаналоговыми преобразователями, регуляторами вакуума, каждый регулятор вакуума имеет молочную и управляющую камеры, разделенные мембраной с жестким центром, камеру подпора, молочный клапан, жестко связанный с мембраной с жестким центром, узел "сопло-заслонка" с подпружиненной заслонкой, расположенный между управляющей камерой и камерой подпора, штуцеры молочной камеры, дроссели и электромагнит с якорем, жестко связанным с подпружиненной заслонкой узла "сопло-заслонка", причем молочная камера через первый дроссель связана с атмосферой, камера подпора через второй дроссель также связана с атмосферой, а управляющая камера через третий дроссель соединена с источником вакуума, первый штуцер молочной камеры соединен с соответствующим доильным стаканом через датчик интенсивности молочного потока, второй штуцер - с молокопроводом, выход соответствующего датчика интенсивности молочного потока соединен со входом фильтра, выход фильтра подключен ко входу усилителя, а выход усилителя соединен с блоком ввода микроконтроллера, блок вывода микроконтроллера, в свою очередь, соединен со входом соответствующего цифроаналогового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя соединен через усилитель с электромагнитом регулятора вакуума.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства для управления процессом доения, на фиг.2 - схема регулятора.

Предлагаемое устройство для управления процессом доения включает датчики интенсивности молокоотдачи 1, доильные стаканы 2, усилители 3, фильтры 4, аналого-цифровые преобразователи 5 (в случае, если используют аналоговые датчики интенсивности молокоотдачи), микроконтроллер 6 с шиной обмена информацией 7, портом ввода 8, оперативным запоминающим устройством 9 (ОЗУ), постоянным запоминающим устройством 10 (ПЗУ), микропроцессором 11, таймером 12, портом вывода 13; цифро-аналоговые преобразователи 14, регуляторы вакуума 15, имеющие камеру подпора 16 (фиг.2) с электромагнитом 17, якорь 18 которого жестко связан с заслонкой 20 узла "сопло-заслонка", расположенного между управляющей камерой 21 и камерой подпора 16, с пружиной 19; управляющую камеру 21, дроссель 22 соединяет управляющую камеру 21 с источником вакуума; молочную камеру 23 с молочным клапаном 24, штуцер 25 молочной камеры 23 соединен с молокопроводом, мембрана 26, разделяющая молочную 23 и управляющую 21 камеры, жестко связана с молочным клапаном 24. Дроссель 27 соединяет молочную камеру 23 с атмосферой. Штуцер 28 молочной камеры 23 соединен с соответствующим доильным стаканом 2. Дроссель 29 соединяет камеру подпора 16 с атмосферой.

Работу устройства управления процессом доения покажем на примере при использовании аналогового датчика интенсивности молокоотдачи.

В начале доения вакуум с выхода штуцера 25 через молочную камеру 23 поступает в подсосковое пространство доильных стаканов 2. Начинается процесс доения. С наступлением молокоотдачи молоко от соответствующего доильного стакана 2 поступает в молочную камеру 23 регулятора вакуума 15. Давление в молочной камере 23 повышается. В управляющую камеру 21 через дроссель 22 поступает вакуум. Под действием давления в молочной камере 23 мембрана 26 приподнимается, и вакуум из управляющей камеры 21 поступает в молочную камеру 23, затем в подсосковое пространство доильных стаканов 2. Молокоотдача контролируется датчиками интенсивности молокоотдачи 1.

Аналоговый сигнал, измеренный датчиком интенсивности молокоотдачи 1, пропорциональный интенсивности молоковыведения, поступает на вход усилителя 3, который усиливает данный сигнал. Далее аналоговый сигнал проходит через фильтр 4, который отсекает помехи. Затем сигнал, выделенный из помех, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 5, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой. С выхода аналого-цифрового преобразователя 5 цифровой сигнал, соответствующий сигналу датчика интенсивности молокоотдачи 1, поступает на вход порта ввода 8 микроконтроллера 6. Затем с выхода порта ввода 8 сигнал поступает на общую шину обмена информацией 7, записывается в ОЗУ 9, далее микропроцессор 11 обрабатывает цифровой сигнал, переданный по общей шине обмена информацией 7, по заданному алгоритму вычисляет значение постоянной времени процесса нарастания молоковыведения для каждой доли вымени и скорость изменения молоковыведения каждой доли на данном интервале времени. При поступлении последующего сигнала микропроцессор 11 извлекает из ОЗУ 9 информацию о предыдущем сигнале, сравнивает их, вычисляет управляющий сигнал, необходимый для изменения величины вакуума в подсосковом пространстве каждого доильного стакана 2 в отдельности. При снижении молокоотдачи управляющий сигнал, вычисленный микропроцессором 11, поступает на вход порта вывода 13 микроконтроллера 6. С выхода порта вывода 13 цифровой сигнал поступает на вход цифроаналогового преобразователя 14, который преобразует цифровой сигнал в аналоговый. С выхода цифроаналогового преобразователя 14 сигнал поступает на вход усилителя 3, который данный сигнал усиливает. С выхода усилителя 3 аналоговый сигнал поступает на электромагнит 17 регулятора вакуума 15, расположенного в камере подпора 16. При подаче напряжения якорь 18 электромагнита 17 притягивается, преодолевая сопротивление пружины 19, заслонка 20 узла "сопло-заслонка" открывается, и атмосферный воздух поступает в управляющую камеру 21 регулятора вакуума 15 за счет подсоса воздуха из атмосферы через дроссель 29. Под действием атмосферного давления мембрана 26 прогибается и опускается вниз. Атмосферный воздух поступает в подсосковое пространство доильных стаканов 2 на период времени, вычисленный микропроцессором 11. Затем в молочную камеру 23 снова поступает атмосферный воздух через дроссель 27. Под действием атмосферного давления мембрана 26 поднимается вверх и вакуум с выхода штуцера 25 заполняет молочную камеру 23, затем поступает в подсосковое пространство доильных стаканов 2.

При дальнейшем повышении или снижении молокоотдачи процесс повторяется. При прекращении потока молока хотя бы из одного доильного стакана микроконтроллер 6 выдает сигнал на снятие доильных стаканов.

Источники информации

1. СССР/ А.с. №897179, БИ №2, 1982.

2. СССР/ А.с. №1704718, БИ №2, 1992 (прототип).