Курсовая работа: Автоматизована система вимірювання удою молока
На кафедрі механізації тваринництва Оренбурзького сільськогосподарського інституту розроблений пристрій для контролю доїння корів в індивідуальних станках (рисунок 1). Він фіксує момент початку молоковіддачі, машинного додоювання, кінець доїння, число видоєних і "перетриманиx" корів, сумарний час перетримувань доїльних склянок на вимені.
Пристрій складається з електронного блоку, закріпленого на огородженні доїльного станка, і давача початку і закінчення доїння, розміщеного на молочному шлангу, що складається з лампи HL1, фоторезистора R і поляризованого реле К1.
Електронний блок, що зображений на рисунку 1 включає індикатори HG1 початку і HG2 закінчення доїння, лічильники РС1 числа видоєних корів, РС2 сумарного часу перетримувань доїльних склянок на вимені, РСЗ числа "перетриманих" корів, реле часу, виконане на транзисторах VT1 і VT2, генератор імпульсів М1, проміжні реле К2-К4, блок живлення, що має трансформатор Т і діодний міст VD.
При доїнні оператор впускає у верстат першу корову і проводить стимуляцію рефлексу молоковіддачі. Після надягання доїльних склянок оператор вимикачем SA1 включає електронний блок пристрою. Фотореле давача, що спрацьовує на затемнення при проходженні по шлангу потоку молока в початковий момент молоковіддачі, через контакти проміжного реле К2 включає зелений індикатор HG1 початку доїння.
Рисунок 1.1 - Електронний блок пристрою для контролю доїння корів в індивідуальних станках
При зниженні інтенсивності молоковіддачі до 200 м у хвилину HG1 починає горіти в несталому режимі. У цей час оператор тумблером SA1 повинний виключити електронний блок і виконати машинне додоювання до зниження інтенсивності потоку знову до 200 м у хвилину, про що сигналізує HG1. Після цього апарат знімають.
Якщо доїльний апарат знаходиться на вимені більше фізіологічно припустимого часу, що свідчить про неповноцінність стимуляції рефлексу молоковіддачі, то п'ятихвилинне реле електронного блоку за допомогою контактів реле КЗ і К4 включає червоний індикатор HG2 закінчення машинного доїння, лічильники РС2 і РСЗ. Як генератор секундних імпульсів для роботи лічильника РС2 використовується синхронний електродвигун М1, на валу якого встановлений програмний диск з електричними контактами, що розмикаються один раз у секунду.
У цьому випадку оператор виключає електронний блок, проводить машинне додоювання, про початок якого сигналізує HG1, знімає склянки з вимені корови і випускає її з станка. Потім впускає другу корову і цикл повторюється.
Вважається, що тривалість машинного доїння корови повинна бути не більш 4...5 хв. Тому реле часу електронного блоку пристрою налаштовується на період у 5 хв. [8].
Застосування лічильників індивідуального надою молока дозволяє спростити трудомістку процедуру контрольних доїнь, поліпшити санітарно-гігієнічні показники молока, що сприяє підвищенню рівня зоотехнічної роботи на фермі. При створенні зазначених лічильників необхідно враховувати специфічні особливості, що притаманні потоку молока в молокопроводі:
потік, що рухається під дією вакууму, являє собою двохфазну газорідинну суміш з відносно великим вмістом газу; швидкість руху компонентів суміші неоднакова;
інтенсивність віддачі молока змінюється при доїнні від 0 до 7 л/хв., а кількість молока, що підлягає вимірюванню, порівняно невелика, при індивідуальному обліку вона складає 3...12л.
Відповідно до вимог, лічильники кількості молока повинні характеризуватися малою похибкою вимірювання, низькою ціною, технологічністю виготовлення, високими довговічністю і працездатністю. Крім того, вони повинні добре промиватися (при загальному циркуляційному промиванні), не повинні впливати на роботу доїльного устаткування, фізико-хімічний склад молока.
Відомі технічні засоби для індивідуального обліку молока можна розділити на три основних види. До першого відносяться ємнісні молокоміри, що представляють собою різні мірні судини, що мають градуйовану шкалу. Ці молокоміри прості по конструкції, однак незручні в роботі через досить великий об’єм (не менш 12 л) і масу (7...8 кг). Молокоміри подовжують загальний процес доїння (перекачування молока із судин у молокопровід) і вимагають переносу від однієї корови до іншої. Час контрольних доїнь при цьому збільшується в 1,5...2 рази. З відомих лічильників такого типу можна відзначити скляні молокоміри фірми Bow-Matik (циліндричні і кулясті).
Вимірювальні пристрої другого виду - це потокові пристрої об'ємного і вагового типу, у яких вимірювальна ланка (ківш, барабан і ін) переміщається під дією визначеної порції молока. Ці пристрої характеризуються тим, що при наповненні мірної камери порушується рівновага ланки, вона перекидається і подає імпульс рахунковому механізму. Такі лічильники бувають одноковшовими, двоковшовими і роторними. Найбільш поширені двоковшові пристрої "Milk Meter" (фірми Technical Industries, США), МІ-1 (Латвія), KMG-A01 ("Імпульс", Німеччина) і МИК-88/2 (Agrokomplekt, Болгарія).
Результати випробувань і практичний досвід застосування даних пристроїв у складі доїльних установок показали, що для них характерні наступні недоліки: трудомісткість промивання; наявність рухливих частин, що працюють у молочному середовищі; неможливість стабільної роботи пробовідбірника, призначеного для аналізу якості молока; велика похибка, що досягає 7,5%.
Пристрої третього виду - це лічильники пропорційного відбору деякої частини молока від загальної кількості. Ці лічильники в залежності від наявності в конструкції повітровідокремлюючої камери поділяються на дві групи. До першого відносяться лічильники "Milkoskop MC-1" (фірми Foss Elektric, Данія), УЗМ-1А (Росія), ZKD (Agrostoi Pethrimov, Чехія) і інші, у яких передбачена повітровідокремлююча камера [9].
В другу групу лічильників входять прямоточні пристрої без повітровідокремлюючої камери "Milkoskop MK-11" (фірми Foss Elektric, Данія), різні модифікації "Tru-Test" (фірми Tru-Test, Нова Зеландія) і ін.
Порівняльні випробування цих лічильників показують, що для них також характерні деякі недоліки: трудомісткість промивання; вплив на вакуумний режим доїльного апарата; велика відносна погрішність (за винятком лічильників "Milkoskop MC-1" і "Tru-Test"). Незважаючи на це, лічильники пропорційного відбору мають багато переваг. Так, наявність прийомної камери в лічильників першої групи дозволяє ефективно відокремлювати повітря від молока і стабілізувати вакуум при доїнні. Відсутність яких-небудь частин, що переміщаються, за винятком поплавка, збільшує надійність роботи [10].
Невід'ємна частина кожної автоматизованої системи керування технологічними процесами (АСУТП) молочного тваринництва - засіб індивідуального обліку удоїв молока. Оскільки такі засоби служать вимірювальними перетворювачами в АСУТП, до них пред'являють досить високі вимоги:
наявність нормованого електричного сигналу на виході, зручного для обробки результатів виміру при сполученні з мікропроцесором і ЕОМ;
облік маси молока з припустимою похибкою ±3% для 95% всіх значень і ±5% для 5% вимірів;
можливість взяття в процесі доїння проб молока для лабораторного аналізу;
відсутність негативних впливів роботи лічильника на стабільність вакуумного режиму доїльної установки;
можливість ефективного очищення і дезінфекції приладу при підключенні його до автоматизованої промивочно-циркуляційної системи доїльної установки;
універсальність принципів вимірювання (що дозволяє використовувати їх як при доїнні у станках, так і при доїнні в стійлах);
малі габаритні розміри, простота обслуговування, висока експлуатаційна надійність, ергономічно оптимальне розміщення, доступна вартість.
Високу ефективність автоматизованим системам збору інформації про дійних корів додають електронні лічильники потокової дії “Fullflow" (Великобританія). Ці лічильники складаються з контрольного блоку з дисплеєм LED, прозорого вимірювального пристрою з основною і калібрувальною камерами і панелі керування. Молоко перетікає з основної камери в калібровану через соленоїдний клапан, кожна порція продукції обсягом 200 см3 реєструється на дисплеї. При підключенні доїльного апарата на вим'я іншої корови показання дисплея скидаються. Є пристосування для вимірювання електропровідності (датчик маститу) і взяття проб молока.