11 dr in¿.Aleksander JÊDRUŒ, in¿. Krystian SZEREMETA
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Instytut In¿ynierii Biosystemów e-mail: aljed@up.poznan.pl
Streszczenie
Celem pracy jest ocena poprawnoœci dzia³ania termistorów TT4-5KC3-25-3500-UPP firmy Tewa Temperature Sensors Sp. z o.o. w Lublinie zamontowanych w kubkach udojowych. Przeprowadzone badania laboratoryjne wykaza³y, ¿e stosowanie podciœnienia na stanowisku pomiarowym nie wp³ywa na maksymalne wartoœci rejestrowanych temperatur, co pozwala na uproszczenie procedury badañ czujników temperatury w warunkach laboratoryjnych.
: laboratorium, podciœnienie, temperatura S³owa kluczowe
OCENA FUNKCJONALNA CZUJNIKÓW
TEMPERATURY ZAMONTOWANYCH W KUBKACH
UDOJOWYCH W WARUNKACH
LABORATORYJNYCH. CZÊŒÆ 2.
TECHNIKA ROLNICZA OGRODNICZA LEŒNA 5/2014 Materia³ i metody
Badania czujników temperatury przeprowadzono w labo-ratorium Instytutu In¿ynierii Biosystemów Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Obiektem badañ by³y zamontowane w przeŸroczystych wziernikach aparatu Classic 300 firmy GEA Technologies Farm termistory TT4-5KC3-25-3500-UPP firmy Tewa Temperature Sensors Sp. z o.o. w Lu-blinie [3, 5]. Wybrane parametry metrologiczne badanych termistorów zestawiono w tab. 1.
Badania z u¿yciem nowego stanowiska pomiarowego podzielono na trzy etapy. W pierwszej kolejnoœci badano reakcjê termistorów na za³¹czenie i od³¹czenie podciœnienia w aparacie udojowym. Dalej wymuszano przep³yw cieczy o okreœlonej temperaturze przez czujniki, przy czym reje-strowano wyniki indywidualnie dla ka¿dego czujnika. Przed za³¹czeniem pompy dokonywano pomiaru temperatury wody w zbiorniku. Rejestrowano pracê czujnika w trakcie nagrzewania, w stanie ustalonym i och³adzania (pompê wy³¹czano w trakcie trwania stanu ustalonego i nie dopuszczano do ca³kowitego opró¿nienia zbiornika). Badania przeprowadzono bez udzia³u podciœnienia na stanowisku pomiarowym. W trzecim etapie przeprowadzano identyczny sposób postêpowania jak w drugim etapie, ale z udzia³em podciœnienia w aparacie udojowym i pulsacyjnej pracy gum strzykowych.
Tab. 1. Wybrane parametry metrologiczne termistora TT4-5KC3-25-3500-UPP
Table 1. The selected metrological parameters of thermistor type TT4-5KC3-25-3500-UPP
ród³o:
Source:
dane producenta firmy Tewa Temperature Sensors Sp. z o.o. W Lublinie / data of Tewa Temperature Sensors Ltd. company in Lublin Rezystancja znamionowa (dla T=25 C)o 5000 Ù Zakres pomiarowy Sta³a materia³owa -40 - 150 C 3976 K o Dok³adnoœæ termistora Maksymalna wartoœæ pr¹du zasilania Rodzaj os³ony ±0,1 C 30 - 45 C o o w zakresie temperatur 0,1 mA Stal kwasoodporna o gruboœci œcianki 0,2 mm
Sposób oceny poprawnoœci dzia³ania czujników tempe-ratury mleka oparto na metodyce podanej w literaturze [2, 8, 9, 10], po dostosowaniu do specyfiki badañ laboratoryjnych z u¿yciem urz¹dzeñ udojowych. Na podstawie zarejestro-wanych wartoœci temperatur cieczy okreœlono ich wartoœci maksymalne. Przyjêto, ¿e czujnik dzia³a prawid³owo, je¿eli po okreœlonym czasie uzyskuje siê wartoœci temperatur zbli¿one do wartoœci temperatur cieczy w zbiorniku a wartoœci sygna³ów czujników w pocz¹tkowej fazie doju maj¹ tendencjê rosn¹c¹. Przyjêto, ¿e je¿eli zosta³y zachowane wymagania w odnie-sieniu do warunków zasilania czujników termistorowych, jak i szczelnoœci miejsca ich monta¿u to pojawiaj¹ce siê w czasie badañ wahania wartoœci rejestrowanych temperatur mog¹ byæ wynikiem uszkodzenia czujnika.
W dalszej czêœci pracy w odniesieniu do termistorów zamontowanych w kubkach udojowych stosowano nastêpuj¹ce oznaczenia: czujnik 1 æwiartka lewa przednia, czujnik 2 -æwiartka lewa tylna, czujnik 3 - -æwiartka prawa tylna oraz czujnik 4 - æwiartka prawa przednia.
Na rys. 1 i 2 przedstawiono przebieg zmian temperatury powietrza w momencie za³¹czania i od³¹czania podciœnienia w aparacie udojowym.
Wyniki badañ
ród³o: opracowanie w³asne / Source: own research Rys. 1. Przebieg zmian temperatury powietrza w momencie za³¹czenia podciœnienia w kubku udojowym
Fig. 1. The course of air temperature changes at the time of vacuum being turned on in a teat cup
Za³¹czanie i od³¹czanie podciœnienia w aparacie udojowym powoduje zmiany temperatury w miejscu monta¿u czujników. Ma to istotne znaczenie w przypadku ustalania siê warunków pocz¹tkowych pracy termistorów. Parametry pocz¹tkowe pracy czujnika (punkt pracy) wp³ywaj¹ na jego w³aœciwoœci dynamiczne, a tym samym na czas ustalenia temperatury maksymalnej badanego medium [1, 4, 6].
ród³o: opracowanie w³asne / Source: own research
ród³o: opracowanie w³asne / Source: own research
ród³o: opracowanie w³asne / Source: own research Rys. 2. Przebieg zmian temperatury powietrza w momencie od³¹czania podciœnienia w kubku udojowym
Fig. 2. The course of air temperature changes at the time of vacuum being turned off in a teat cup
Rys. 3. Przyk³adowy przebieg zmian temperatury cieczy przep³ywaj¹cej przez czujnik 3 (bez podciœnienia)
Fig. 3. Exemplary course of temperature changes for liquid flowing through sensor 3 (without vacuum)
Rys. 4. Przyk³adowy przebieg temperatury cieczy przep³ywaj¹cej przez czujnik 3 (z podciœnieniem)
Fig. 4. Exemplary course of temperature changes for liquid flowing through sensor 3 (with vacuum)
W tab. 2 zestawiono uzyskane w trakcie badañ laboratoryjnych maksymalne wartoœci temperatur cieczy przy wystêpowaniu i braku podciœnienia w aparacie udojowym.
W ka¿dym przypadku nie stwierdzono fluktuacji prze-biegów temperatur, co pozwala na przyjêcie, ¿e wszystkie czujniki temperatury zamontowane w aparacie udojowym dzia³a³y prawid³owo. Stosowanie podciœnienia na stanowisku pomiarowym nie wp³ywa na maksymalne wartoœci reje-strowanych temperatur. Inaczej jednak wygl¹da dynamika nagrzewania i och³adzania czujników w przypadku braku lub wystêpowania podciœnienia. W ka¿dym przypadku stwier-dzono tendencjê rosn¹c¹ temperatur w pocz¹tkowej fazie przep³ywu cieczy. Czasy nagrzewania czujników w przypadku badañ z podciœnieniem w ka¿dym przypadku by³y krótsze, w porównaniu z wariantem badawczym, bez podciœnienia. Podobne zjawisko stwierdzono w fazie och³adzania termistorów, aczkolwiek nie we wszystkich przypadkach. Wp³yw podciœnienia na wybrane w³asnoœci dynamiczne termistorów nie oznacza ich nieprawid³owej pracy [7].
Ró¿nice pomiêdzy temperatur¹ w zbiorniku, a maksymaln¹ temperatur¹ rejestrowan¹ przez badane czujniki termistorowe s¹ wynikiem przede wszystkim och³adzania siê wody pomiêdzy zbiornikiem a miejscem instalacji termistora. Uzyskane wartoœci ró¿nic temperatur maj¹ prawdopodobnie charakter losowy.
Badania przeprowadzone z u¿yciem nowego stanowiska pomiarowego potwierdzi³y s³usznoœæ przyjêtych rozwi¹zañ konstrukcyjnych. Najwiêkszym problemem by³o przygoto-wanie cieczy o œciœle okreœlonej temperaturze i zachoprzygoto-wanie sta³ej wartoœci temperatury w trakcie przep³ywu cieczy. Bez w¹tpienia opracowane stanowisko pomiarowe ma znaczne mo¿liwoœci modernizacji. Przyk³adowo, obszarem zmian mo¿e byæ sposób przygotowania cieczy do badañ, na przyk³ad poprzez wyposa¿enie zbiornika w grza³kê, ewentualnie mieszad³o czy inne akcesoria. Zakres modernizacji bêdzie uzale¿niony od dalszego postêpu prac przy opracowywaniu czteroæwiartkowego diagnostycznego aparatu udojowego, jednak¿e ju¿ na tym etapie laboratoryjne stanowisko pomiarowe spe³nia swoje zadania. Rozwi¹zanie problemu zmniejszenia ró¿nic temperatur pomiêdzy zbiornikiem a miej-scem monta¿u czujników wymaga³oby zastosowania skomplikowanych technicznie rozwi¹zañ konstrukcyjnych, co ze wzglêdów ekonomicznych mo¿e byæ trudne do zrealizowania.
Tab. 2. Wyniki badañ termistorów w dwóch wariantach badawczych
Table 2. The results of thermistor research for two laboratory options ÄT [°C] T [°C] max T [°C] z Czujnik temperatury Wariant badawczy 1 2 3 4 1 2 3 4 38,6 38,7 38,8 38,7 38,8 38,2 38,8 38,8 37,8 37,2 38,5 37,4 38,4 37,7 38,4 38,2 -0,8 -1,5 -0,3 -1,2 -0,4 -0,5 -0,4 -0,6 Bez podciœnienia Z podciœnieniem
ród³o: opracowanie w³asne / Source: own research Wykaz oznaczeñ:
T temperatura w zbiorniku [°C];
T maksymalna temperatura czujnika [°C]; T = T -T - ró¿nica temperatur [°C].
z max
max z
Ä
TECHNIKA ROLNICZA OGRODNICZA LEŒNA 5/2014 12
TECHNIKA ROLNICZA OGRODNICZA LEŒNA 5/2014 Wnioski
Bibliografia
1. Opracowane stanowisko pomiarowe do badania czujników temperatury mleka w warunkach laboratoryjnych dzia³a prawid³owo. Wszystkie czujniki termistorowe zamon-towane w kubkach udojowych dzia³a³y prawid³owo. 2. Przeprowadzone badania laboratoryjne wykaza³y, ¿e
stosowanie podciœnienia na stanowisku pomiarowym nie wp³ywa na maksymalne wartoœci rejestrowanych temperatur, co pozwala na uproszczenie procedury badañ czujników temperatury w warunkach laboratoryjnych. 3. Zbudowane laboratoryjne stanowisko pomiarowe ma
mo¿liwoœæ modernizacji, jednak¿e jej zakres bêdzie uzale¿niony od potrzeb badawczych.
[1] Daniel Z.: Fluktuacje temperatury mediów jako wskaŸnik przep³ywu mleka podczas doju mechanicznego. Praca doktorska. Wydzia³ Techniki i Energetyki Rolnictwa. Akademia Rolnicza im. H. Ko³³¹taja w Krakowie, 1998. [2] Gryska M.: Ocena funkcjonalna czujników temperatury
zamontowanych w diagnostycznym aparacie udojowy. Praca magisterska. Maszynopis Instytutu In¿ynierii Rolniczej Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, 2011.
[3] Jêdruœ A.: Analiza porównawcza czujników temperatury zamontowanych w kubku udojowym. In¿ynieria Rolnicza, 2013, z. 3(146), T. 2.: 103-111.
[4] Jêdruœ A.: Wybrane problemy pomiarów temperatury w kubku udojowym dojarki mechanicznej. W: Problemy intensyfikacji produkcji zwierzêcej z uwzglêdnieniem infrastruktury, ochrony œrodowiska i produkcji energii alternatywnej. Red. W. Romaniuk. Wyd. ITP, Falenty: 2013, 105-108. ISBN: 978-83-62416-61-5.
[5] Jêdruœ A.: W³aœciwoœci funkcjonalne komputerowego systemu diagnostyki temperaturowej krów. In¿ynieria Rolnicza 2014, 1(149): 29-38.
[6] Jêdruœ A., Beba J.: The influence of selected factors on shaping of milk temperature during cow machine milking. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 2014, vol. 59(1): 48-51.
[7] Krzyœ, A.; Szlachta, J.: Wp³yw iloœci powietrza zasysanego wokó³ strzyka na parametry doju mechanicznego. In¿ynieria Rolnicza, 2001, 1(21): 155-163.
[8] Minkina W., Gryœ S.: Korekcja charakterystyk dynamicznych czujników termometrycznych- metody, uk³ady, algorytmy. Wydawnictwo Politechniki Czêstochowskiej. Czêstochowa, 2004. ISBN 83-7193-243-X.
[9] Piotrowski J., Kostyrko K.: Wzorcowanie aparatury pomiarowej. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2012. ISBN 978-83-01-17051-6.
[10] Wojturski J., Kowalczyk A.: Diagnostyka rezystancyjnych czujników temperatury za pomoc¹ wymuszeñ wewnêtrznych. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Elektrotechnika, 2002: 249-255.
THE FUNCTIONAL EVALUATION OF TEMPERATURE SENSORS INSTALLED IN TEAT
CUPS IN LABORATORY CONDITIONS. PART 2.
Summary
The aim of the work has been to evaluate the operational correctness of thermistors type TT4-5KC3-25-3500-UPP of Tewa Temperature Sensors Company Ltd. in Lublin. The thermistors have been installed in teat cups. The laboratory research has proved that vacuum used in measuring stand does not influence the maximum values of temperatures being registered, which allows to simplify the procedures for temperature sensors testing in laboratory conditions.
: laboratory, vacuum, temperature Key words
Pracê zrealizowano w ramach projektu badawczego MNiSW nr N N313 787040 „Diagnostyka stanów fizjologicznych i zdro-wotnoœci krów z wykorzystaniem inteligentnych czujników temperatury mleka”.
Podrêcznik pt. adresowany jest do szerokiego grona pracowników dydaktycznych i s³uchaczy uczelni przyrodniczych oraz u¿ytkowników maszyn rolniczych. Zawarto w nim podstawowe informacje z przedmiotu ”Technika rolnicza i eksploatacja maszyn rolniczych” wyk³adanego na ww. Uczelniach. Problematyka wyk³adów tego przedmiotu obejmuje charakterystykê szerokiego i niezwykle ró¿norodnego asortymentu maszyn i urz¹dzeñ technicznych. Wyczerpuj¹ce omówienie czy opisanie ca³oœci materia³u jest niemo¿liwe. Z tych te¿ wzglêdów w podrêczniku przedstawiono œciœle wyselekcjonowane partie materia³u -informacje podstawowe oraz te, które s¹ dzie³em autorów lub powsta³y przy znacz¹cym ich udziale. St¹d te¿, pomimo ¿e podrêcznik ma charakter pozycji dydaktycznej, nosi znamiona pracy monograficznej. Materia³ uzupe³niaj¹cy stanowi literatura zamieszczona na koñcu ka¿dego z rozdzia³ów.
MASZYNY ROLNICZE
tel. 061 87-12-200; fax 061 879-32-62;
e-mail: office@pimr.poznan.pl; Internet: http://www.pimr.poznan.pl Wydawca:
Bran¿owy Oœrodek Informacji Naukowej, Ekonomicznej i Normalizacyjnej Przemys³owy Instytut Maszyn Rolniczych
60-963 Poznañ, ul. Staro³êcka 31
