17.6. Автокубатурники истинного объема

Автокубатурники истинного объема определяют объем сор­тимента как сумму бесконечно малых элементарных цилиндров по формулам:

где l — длина сортимента, м; n — число элементарных цилинд­ров, укладывающихся по длине сортимента; Δl — длина (вы­сота) элементарного цилиндра.

Автокубатурники, определяющие объем сортиментов по пер­вой формуле, называются интегрирующими, а автокубатурники, определяющие объем по второй формуле, — импульсными. Авто­кубатурники состоят из трех главных узлов: измерительного, вычислительного и сумматора.

Измерительное устройство автокубатурника состоит из датчика диаметров бревен и датчиков длины бревен. В каче­стве вычислительных устройств применяют различные системы поворотного действия, угол поворота или частота вращения ко­торых пропорциональны объему сортимента, а также различ­ные вычислительные системы.

Сумматор представляет собой вычислительное устройство, подсчитывающее кубатуру и, если необходимо, ее регистри­рующее.

Рассмотрим принцип действия автокубатурника (интегри­рующий). На рис. 17.7, а показана конструкция такого автоку­батурника. Он состоит из электродвигателя 1 постоянного тока, вала 2, тормозного диска 3 с магнитом 5 и счетчика 4 частоты вращения. Входной величиной вычислительного устройства (в данном случае этих устройств) является напряжение U, вы­ходной величиной — частота вращения вала двигателя п.

Частоту вращения электродвигателя постоянного тока, пре­небрегая падением напряжения в якоре, определяем по формуле

где U — напряжение, подаваемое на якорь; с — коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей двигателя; Φ — маг­нитный поток.

Частота вращения двигателя должна быть пропорциональна объему сортимента, т. е. n = kq (здесь k — коэффициент про­порциональности; q— объем сортимента).

Рис. 17.7. Схемы автокубатурников

Объем сортимента для простоты вычислений определяем как объем цилиндра, т. е.

где d—диаметр сортимента; l — длина сортимента. Таким образом, получаем, что

Из этого выражения определим значение входного напряже­ния якоря электродвигателя

Обозначив выражения

через m, получим

U=md²l.

Значение длины сортимента l можно записать в виде l=vt, где ν — скорость перемещения сортимента в измерительном уст­ройстве (скорость транспортера); t — время прохождения сор­тимента через измерительное устройство.

Подставив это выражение в формулу для U, получим вход­ное напряжение U=mvtd². Величины т, ν постоянны, время t фиксируется специальным датчиком, который включает и вы­ключает всю систему.

Анализируя полученную зависимость, видим, что подавае­мое на вход якоря электродвигателя направление должно быть пропорционально квадрату измеряемого диаметра. Таким об­разом, датчик, измеряющий диаметр сортимента, должен иметь на своем выходе сигнал (напряжение) пропорциональный квад­рату диаметра. Таким датчиком может служить рассмотренный ранее (см. рис. 2.4,5) потенциометр с каркасом треугольной формы, в котором линейное перемещение движка преобразуется в сигнал вида U=kd².

Таким образом, подавая на вход электродвигателя напряже­ние пропорциональное квадрату измеряемого диаметра на вы­ходе, получим частоту вращения вала пропорциональную объ­ему сортимента. Время работы вычислительного устройства (электродвигателя) определяется длиной сортимента.

Общий объем всех бревен, пропущенных через автокубатур-ник, определяют по формуле

где N₁, N₂— показания счетчика до и после работы; λ—ча­стота вращения вала, приходящаяся на единицу объема.

В импульсных автокубатурниках единица элементарного объема представляется в виде единичного импульса; общее число импульсов соответствует объему сортимента, т. е.

q = nΔq,

где n — общее число импульсов; Δq— цена одного импульса (элементарный объем).

Импульсный суммирующий автокубатурник состоит из изме­рительного устройства, генератора импульсов и счетчика им­пульсов (сумматора). Подсчитывать объем сортиментов в этих автокубатурниках можно несколькими способами. Первый спо-

Соб подсчета основан на изменении продолжительности им­пульса в зависимости от измеряемого диаметра, второй — на количестве импульсов в единицу импульсов в единицу времени в зависимости от измеряемого диаметра, третий — на фиксирова­нии импульсов при помощи специального устройства, связанного с датчиком диаметров, при этом генератор импульсов вырабаты­вает строго фиксированное число импульсов в единицу времени.

Из изложенного следует, что точность измерения автокуба-турников зависит не только от точности измерения диаметра сортимента, единицы, цены имдульса, но и скорости транспор­тера. Поэтому более эффективным следует считать третий спо­соб, при котором число импульсов соответствует длине сор­тимента независимо от скорости перемещения сортимента. Дат­чик диаметров пропускает в сумматор число импульсов, которое соответствует измеряемой толщине. Рассмотрим принцип дей­ствия автокубатурника (рис. 17.7,б), в котором измерительное устройство представляет собой шторочную конструкцию (см. рис. 17.1), а дифференциальный сельсин-датчик 6 поворачивает сельсин-приемник 4 (см. рис. 2.8,б).

Суммирующее устройство состоит из импульсного щелевого диска 2 (см. рис. 17.7,б), приводимого во вращение от сель­сина-приемника длины 1, который связан с сельсином-датчи­ком транспортера, лампочки 5, щелевой диафрагмы 6, диска 3 датчиков диаметров со спиральной щелью. Счетчиком импуль­сов служит фотоэлемент 7. Длина щелей в диске 2 различна для того, чтобы изменять число импульсов в зависимости от из­меряемого диаметра. При повороте диска 3 датчика диаметров на определенный угол его спиральная щель перемещается по высоте щели диафрагмы, что приводит к изменению числа про­ходящих пучков света (импульсов). При максимальном угле поворота диска 3 число импульсов будет максимальным, что соответствует наибольшему диаметру, при минимальном угле поворота число импульсов будет также минимальным, что бу­дет соответствовать минимальному измеряемому диаметру. Если сортимент отсутствует в измерительном устройстве, диск 3 за­нимает начальное положение, при котором щель диафрагмы полностью закрыта нейтральной зоной 8 диска 3. Нейтральная зона показана пунктиром.

Регистрирующим устройством в таких автокубатурниках служат различные счетчики импульсов.

Объем древесины, прошедший через автокубатурник, опре­деляют по формуле

где Ν₁, Ν₂ — показания счетчика до и после работы; λ — число импульсов, приходящихся на 1 м³.