Обзор стационарно-переносного влагомера зерна PM-450 KETT

Не так много способов получить значение влажности независимо от вида материалов. По классике это нагрев образцов, чтобы извлечь содержащиеся молекулы воды путем испарения. Разница между массой до и после обезвоживания и будет искомая цифра влажности.
Сам процесс достаточно длительный, занимающий не один десяток минут. Проблема в том, что быстрее не получится. Иначе, если речь идет об измерении влажности зерна, придется повысить температуру сушки. Но тогда и до обугливания недалеко. А это совершенно недопустимо.

Для этих целей придуманы электрические влагомеры зерна, которые не нуждаются в сушильных шкафах, лабораторных весах, а методика измерения влажности зерновых кульур состоит буквально из 3-5 шагов. Без иронии, научится измерять даже ребенок.

И он может это сделать, поскольку эти устройства полностью безопасны, поскольку питаются от батареек, и не содержат вращающихся элементов.

И сегодня наш разговор пойдет про популярный на украинском рынке влагомер зерна PM-450 от японской компании Kett, приборе интересном, по внешнему виду отличающемуся от переносных аналогов, но который имеет ряд преимуществ.

1. Конструктивные особенности
2. Органы управления и индикации
3. Метод измерения
4. Как производится измерение ?
5. О камере
6. Вопросы по использованию

Конструктивные особенности

Сразу отметим, что здесь присутствует ручка, а значит наводит на мысль, что можно проводить измерения как минимум перенося аппарат между лабораторными столами или из одного помещения в другое.

Да, все это так. Но на самом деле ничто не мешает использовать устройство прямо в поле, в элеваторе, в общем вдали от лаборатории.

Как следствие, понятно, что в качестве элементов питания выступает не электрическая сеть, а батарейки.

И это действительно так. Питание подается от 4-х батареек ААА.

Они вставляются в батарейный отсек внизу влагомера зерна.

Органы управления и индикации

Цифровая информация, выбранный режим, предупреждающие значки – все это показывается на дисплее, размещенном на скошенной передней панели. Это удобно для восприятия.

Под экраном размещены управляющие клавиши:

1. Включение питания
2. Выбор культуры
3. Измерение
4. Усреднение

Производитель KETT ставил задачу, чтобы измерения выполнялись быстро, за минимум шагов, это актуально, если зерновая лаборатория загружена или например необходимо проконтролировать влажность, отобранного пробоотборником зерна. в каждом проезжающем зерновозе.

Метод измерения

Термогравиметрический способ, о котором мы сказали вначале полностью меняет физико-химические параметры зерна после определения влажности.

Было влажное зерно - стало сухое.

Более того, даже не зерно, а кашица, полученная после размола в лабораторной мельнице – так требует ГОСТ. Иначе из цельных зерен из-за твердых плодовых оболочек, влаге “пробиться” наружу даже при высокой температуре, проблематично.

Вывод – стандартный лабораторный метод требует процесса пробоподготовки в виде измельчения в мельницу.

Так вот, влагомер зерна PM-450 во всем этом не нуждается. Достаточно только иметь образец.

Это не отменяет процедур удаления примесей, посторонних частиц, битых, поврежденных зерен, насекомых, соломы, мукора.

Вместе с прибором, поставляется засыпная воронка и мерный пластмассовый стаканчик.

Поэтому не возникает вопрос – а сколько засыпать продукта ?

Ровно столько, сколько помещается в тару. Не с горкой, а ровно с верхним краем.

Лишнее удалить.

Для каждого материала – гороха, пшеницы, кукурузы, фасоли, подсолнечника и т.д. объем будет один и тот же, а вот вес разный.

То есть имеем 2 показателя: объем и вес, а значит можно посчитать производное значение - натуру зерна.

Точный результат будет получаться, если для каждого продукта будет именно его, персональна натура. Ни больше не меньше. Иначе будет ошибка.

Как производится измерение ?

1. Выбор культуры. Нажимаем кнопку SELECT. Высвечивается ее цифровой код и название.
2. Нажимаем кнопку MEA (MEASURE – “измерение”). Интересно, что в большинстве аналогичных зерновых влагомеров, это дает старт самому процессу, а здесь еще нужно произвести “засыпку”
3. Для этого из стаканчика, зерно пересыпается в емкость.
4. Через несколько секунд на дисплее видими значение влажности а %.

Параллельно производится подсчет количества замеров. Это необходимо как в справочных целях, так и для последующего усреднения результатов.

Это нормальная лабораторная практика.

Например, в том же приборе ПЧП одновременно двигаются 2 шток мешалки, чтобы усреднить число падения.

О камере

Измерительная емкость имеет цилиндрическую форму с центральным конусовидным стержнем.

Для чего ?

Цилиндр и стержень это 2 электрода. Электрически они не связаны. Между ними, когда камера для измерения влажности пустая, находится воздушная прослойка, а после засыпания - зерно. Но что воздух, что зерно это диэлектрики. Хотя зерновую массу можно отнести по своим проводящим свойствам к полупроводникам.

Очень похоже на конденсатор ! Так и есть. Именно по этой причине влагомер для зерна PM-450 называют диэлькометрическим, а в качестве изолирующей прослойки между пластинами, выступает зерно.

Теперь представим, что мы сначала засыпали пшеницу, а потом например рапс.

Геометрические параметры не изменились, но изменилась диэлектрическая постоянная зерновой совокупности, которая зависит от множества факторов, среди которых основные :

• структура зерен (зародыш, эндосперм, алейроновый слой, оболочка);
• плотность;
• температура образца;
• влажность.

Следовательно, чтобы получить содержание влаги, необходимо:

 

⏩ Во-первых, установить зависимость между диэлектрической проницаемостью и влажностью. Причем эта связь для каждой зерновой культуры будет своя, индивидуальная и называется она калибровка.

⏩ Во-вторых, влагомер должен “знать” эту зависимость для каждого вида зерна, на которое он рассчитан. Например PM-450 спроектирован на 28 калибровок.

⏩ В-третьих, выбрать техническую реализацию, чтобы определять диэлектрическую проницаемость засыпанного в емкость образца.

 

Они записываются в память с завода. Разрабатываются на основе тысяч референтных образцов. Но это не догма и калибровки могут корректироваться на “месте”. Об этом мы скажем ниже

 

Обратимся к таким измерительным приборам как RLC-метры. Эти устройства, чем то похожие на мультиметры. Но узкоспециализированные.
Они способны измерять емкость конденсатора. Но поскольку последний не пропускает постоянный ток, то необходимо приложить к его обкладкам переменные импульсы.
Нечто подобное происходит в камере PM-450. После нажатия кнопки "измерение" и засыпки образца во влагомер, через массу зерна пропускается электромагнитное поле, параметры которого пропорциональны влажности.

Таким образом определяется диэлектрическая постоянная и во встроенной таблице калибровок находится однозначное соответствие влажности, которая и отображается на дисплее.

 

Вопросы по использованию

1. Мы знаем, что инфракрасные анализаторы зерна необходимо периодически калибровать по стандартным образцам, чтобы минимизировать метрологическую погрешность. А здесь ?

   Да, такая процедура возможна. Алгоритм следующий.

   1	В камеру влагомера засыпается контрольный образец зерна с заранее известным значением влажности, указанным в паспорте.
   2	Проводятся измерения и записывается результат
   3	Если есть отклонение в ту или иную сторону, например “+0,1%”, то это значение вводится как поправочный коэффициент в память
   4	При всех последующих измерениях, этот коэффициент будет вычитать или добавляться к итоговому значению.

   Это процедура, правда в упрощенном виде, чем то напоминает смещение калибровочной кривой ИК анализатора, в ходе которой линия “поднимается” или “опускается” от исходной

2. А можно ли подстроить калибровки по данным нашего сушильного шкафа ? Ведь это самый точный лабораторный метод.

   Да можно, если Вы уверены, что Ваша сушильная лабораторная печь выдает точный результат, и соблюдается методика.
   
   Кстати сам шкаф для зерна тоже можно проверить по контрольным образцам. И не только его, но и вообще насколько точно выполняется процедура, предписанная ГОСТОм.
   Если на каком то из этапов сбой (например, мельница не обеспечила размол до заданного фракционного состава, не выдержаны временные или температурные интервалы), будет отклонение.

3. Если зерно перевозится в автомобиле по жаре, летом, и доставляется для анализа, не повлияет ли это на результат ?

   Ответ разбивается на 2 части.

   Если разница составляет до 10°С, влагомер зерна с этим “справится”.

   Если заглянуть в глубину камеры, можно заметить, что там расположен терморезистор.

   Именно эта небольшая деталь измеряет температуру засыпанного образца и выдает корректирующее воздействие. Кстати, по этой же причине от момента засыпания до цифр на дисплее проходит 5 секунд.

   Казалось бы все расчеты должны производится за доли секунды. Ведь это же электроника. Почему такая большая задержка ?

   Да, так и есть. Но датчик температуры обладает инерционностью. И пока он разогреется и сравняется по температуре с зерном, должны пройти именно указанные секунды. Иначе не получим уточненное значение.

   Что важнее - 5 секунд задержки или достоверное значение влажности ?

   Но все это работает если разница не превышает 10°С. Если больше, то нужно охладить зерно до комнатной температуры. Или наоборот, если оно заносится с холода.