專利名稱：多觸點消沫傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測控制發(fā)酵罐中導(dǎo)電溶液發(fā)酵時泡沫面高低的多觸點消沫傳感器。
溶液發(fā)酵過程中產(chǎn)生的泡沫增長速度過快會外溢，發(fā)生事故。為抑制溶液發(fā)酵泡沫增長過快，需向發(fā)酵罐中添加消沫劑，以控制發(fā)酵罐中的泡沫適量。通常，觀察發(fā)酵罐中泡沫增長情況，添加消沫劑由人工操作。為避免人工操作的諸多弊病，西德勃郎(B.Braun)公司推出了一種單觸點消沫傳感器，它由單觸點的電極構(gòu)成，使用時，單觸點電極置于發(fā)酵罐中一定的位置上。當(dāng)發(fā)酵罐中泡沫適量時，電極的觸點不與溶液泡沫接觸，電極無信號輸出。但是，當(dāng)發(fā)酵罐中反應(yīng)劇烈，泡沫迅速增長后，電極觸點將與溶液泡沫接觸，形成回路，電極輸出信號，控制添加消沫劑的電磁閥電路，向發(fā)酵罐中添加消沫劑。這種單觸點消沫傳感器，一定程度上實現(xiàn)了自動控制發(fā)酵罐中的泡沫量。然而，由于它只有一個觸點，無法測量，控制發(fā)酵罐中泡沫的高、中、低量，溶液發(fā)酵反應(yīng)過猛，波動時，往往會誤報信號。此外，又當(dāng)不斷加入消沫劑后電極觸點恒接觸液面形成回路后，將再無法控制發(fā)酵罐中泡沫量。由此，為了克服單觸點消沫傳感器存在的不足，本實用新型改進并提供了一種多觸點，循環(huán)取樣測量、控制發(fā)酵罐中泡沫量的多觸點消沫傳感器。
本實用新型的目的是針對單觸點消沫傳感器只能固定測量，控制單一高度平面泡沫而改進的多觸點循環(huán)取樣，測量，控制不同高度平面泡沫的多觸點消沫傳感器，從而較安全地控制了發(fā)酵罐中的泡沫面的高低。
本實用新型消沫傳感器由多觸點(二個以上觸點)電極、3千赫信號源、多路切換取樣檢測電路、微機(單片CPU)和微機輸出控制電路構(gòu)成。其中，多觸點電極由聚乙烯或聚四氟乙烯或不銹鋼管材以及管材上分別絕緣固定的多個(二個以上)金屬環(huán)觸點組成。多觸點電極上的每個金屬環(huán)觸點分別連接多路切換繼電器的各觸點。多路切換繼電器輸出端連接取樣電阻R，取樣電阻輸出的電信號通過線性檢波、輸入3 1/2 A－D轉(zhuǎn)換器，進入微機。輸入微機的信號，經(jīng)處理后控制施加消沫劑的電磁閥開啟或關(guān)閉。同時，微機控制的面板顯示及打印工作。此外，受微機控制的3千赫信號源輸出方波電信號，通過不銹鋼發(fā)酵罐與發(fā)酵罐中導(dǎo)電溶液接觸以提供檢測信號。使用本實用新型多觸點消沫傳感器測量、控制發(fā)酵罐中溶液泡沫面時，將多觸點消沫電極置于發(fā)酵罐中一定的位置上。當(dāng)發(fā)酵罐中發(fā)酵泡沫適量時，電極上所有觸點都不與泡沫接觸，切換繼電器每隔5秒依次接通一個觸點檢測后，取樣電阻上無信號輸出。然而，當(dāng)發(fā)酵罐中泡沫增多時，泡沫將與電極上的端點或端點后的觸點接觸。這時，3千赫±6伏方波信號源便通過溶液泡沫與電極觸點間的接觸電阻Rx流入電極，進入切換繼電器。切換繼電器循環(huán)取樣時，就會在取樣電阻R上獲得相應(yīng)序號觸點電信號。這信號經(jīng)線性檢波后輸入A－D轉(zhuǎn)換器，進入微機(單片CPU)，從而控制面板顯示出電極接觸泡沫的觸點序號，并且視罐中泡沫面的高低控制添加消沫劑。本實用新型中，在每隔5秒對一個觸點切換循環(huán)取樣時，為避免發(fā)酵罐中泡沫不規(guī)則波動引起的誤報，微機還對每個切換觸點進行每0.5秒一次的十次實測，實測中如有七次重復(fù)測得信號，則認(rèn)定為該序號觸點與泡沫為“真”接觸，微機才輸出信號在面板上顯示出該觸點的序號，且在泡沫量過多(觸點序號大)時控制添加消沫劑。特別，在不斷添加消沫劑后，發(fā)酵罐中溶液液面升高，恒與電極端和近液面的觸點接觸后，恒與液面接觸的觸點將不再用來檢測泡沫面，而其后面的觸點由微機自動調(diào)節(jié)移位繼續(xù)循環(huán)切換檢測發(fā)酵罐中泡沫面情況。如此循環(huán)取樣檢測，一方面可知道發(fā)酵罐中泡沫面的高低程度，而且可較準(zhǔn)確地控制添加消沫劑。
本實用新型的優(yōu)點是，不但能自動測量、控制發(fā)酵罐中導(dǎo)電溶液發(fā)酵時的泡沫面高低，而且還能知道發(fā)酵罐中泡沫面高、中、低程度，予以控制。微機控制消沫滯弛時間小于10秒，消沫誤報率小于1％。更重要的是，本實用新型不會發(fā)生單觸點電極觸點恒接觸液面后無法測量，控制發(fā)酵罐中泡沫面的弊病。是一種能維持發(fā)酵罐中泡沫適量，提高發(fā)酵質(zhì)量和產(chǎn)量的消沫傳感器。


圖1是本實用新型多觸點消沫傳感器電極構(gòu)造圖。其中，1、是緊固螺母；2、是固定環(huán)；3、是絕緣套管；4、是金屬環(huán)觸點；5、是電極螺桿；6、是電極端觸點。
圖2是本實用新型電原理圖。其中，7、是消沫劑儲罐；8、是消沫劑儲罐電磁閥；9、是電磁閥控制電路；10、是打印機；11、是CPU單片微機；12、是3 1/2 A－D轉(zhuǎn)換器；13、是鍵盤；14、是面板顯示；15、是線性檢波器；16、是取樣電阻R；17、是多路切換繼電器；18、是3千赫方波信號源；19、是邏輯地線；20、是接地線；21、是溶液泡沫與電極觸點接觸等效電阻Rx；22、是多觸點電極；23、是發(fā)酵罐中的攪拌器；24、是導(dǎo)電溶液；25、是不銹鋼發(fā)酵罐。
以下結(jié)合附圖詳細說明符合本實用新型主題的實施例。
多觸點泡沫傳感器電極22采用1－5米長，直徑為15毫米－－40毫米的園形聚乙烯或聚四氟乙烯管3，在其上分別絕緣固定間距為5厘米－－20厘米的3－8個不銹鋼金屬環(huán)觸點4制成。另外，為提高電極的強度，聚乙烯或聚四氟乙烯管3中插入金屬螺桿5。金屬螺桿5的一端連接電極端頭觸點6；另一端連接緊固螺母1。聚乙烯或聚四氟乙烯管上固定的3－8個不銹鋼金屬環(huán)觸點4以及電極端頭觸點6分別用耐高溫絕緣導(dǎo)線從管中開孔接線引出并與多路切換繼電器17對應(yīng)觸點連接。多路切換繼電器17的總端連接取樣電阻R，流入取樣電阻R的電信號由線性檢波器15檢波后輸入3 1/2 A－D轉(zhuǎn)換器12，進入微機CPU。微機11將輸入的信號處理后，輸出控制驅(qū)動電路驅(qū)動繼電器J，使消沫劑加液電磁閥8開啟或關(guān)閑。微機上的輸出打印機10及面板顯示14由連接在微機上的輸出端控制。與微機連接的鍵盤用以輸入指令。本實用新型中提供的信號源為3千赫(3KC)±6伏方波電源18，它的一端連接微機11，另一端連接在不銹鋼發(fā)酵罐25的外殼上，以提供檢測信號。使用本實用新型多觸點消沫傳感器時，將傳感器電極22垂直置于發(fā)酵罐25中一定的位置上，3千赫(3KC)信號源18提供的±6伏方波在電極觸點沒有與泡沫接觸時，電極上無信號流過，取樣電阻R上也無信號輸出。但是，當(dāng)發(fā)酵罐25中導(dǎo)電溶液24發(fā)酵泡沫增多時，泡沫面上升，泡沫接觸電極的第1觸點或接觸第1，2觸點或接觸第1、2、3觸點后，電信號便通過接觸電阻Rx(泡沫與電極觸點接觸時的等效電阻)流入電極22，進入切換繼電器17。切換繼電器17以每隔5秒的時間依次接通一個觸點，循環(huán)取樣。同時，切換繼電器17在接通一個觸點后還進行每0.5秒一次的十次實測，以免誤報。當(dāng)泡沫與第1或第1、2或第1、2、3……觸點“真”接觸時，由電極22流出的3千赫電信號便經(jīng)線性檢波器15輸入3 1/2 A－D轉(zhuǎn)換器12，進入微機11，控制顯示面板14上顯示出泡沫與電極接觸觸點的序號1或1、2或1、2、3……。同時，微機11按指令對上升到一定高度的泡沫面(如第3個觸點以上的泡沫面高度)進行消沫，即微機11使驅(qū)動電路驅(qū)動繼電器J開啟電磁閥8，向發(fā)酵罐25中添加消沫劑，以保持罐中泡沫適量。此外，一旦發(fā)酵罐25中因添加消沫劑后，液面恒與電極端頭第一觸點6(或第一、二……)接觸后，本實用新型中微機11將會把每隔5秒依次接通一個觸點，循環(huán)取樣的起始觸點上移到第二(或第三、第四……)觸點作起始點，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)取樣，控制發(fā)酵罐25中泡沫適量。當(dāng)然，本實用新型電極22還可采用鍍耐高溫搪瓷的鋼棒，在其上引出電極觸點制成。
權(quán)利要求1.一種消沫傳感器，包括電極、信號源、取樣電阻、線性檢波器、微機以及控制消沫劑儲罐電磁閥的驅(qū)動電路，其特征在于消沫傳感器電極上有二個以上分別連接多路切換繼電器各切換點的金屬觸點。
專利摘要本實用新型是一種檢測、控制發(fā)酵罐中導(dǎo)電溶液發(fā)酵泡沫面高低的多觸點消沫傳感器。它由多觸點電極、信號源、多路切換取樣檢測電路、微機和控制電磁閥開關(guān)的驅(qū)動電路構(gòu)成。使用時，多觸點電極上的觸點與泡沫接觸后，多路切換檢測電路將每隔5秒實測十次的“真”接觸信號輸入微機，微機一方面顯示出與泡沫接觸的觸點序號，另一方面視泡沫面的高低，控制驅(qū)動電路，使消沫劑電磁閥開或關(guān)，從而有效地維持泡沫的適量，以提高了發(fā)酵質(zhì)量和產(chǎn)量。
文檔編號G01D21/00GK2058744SQ8922184
公開日1990年6月27日 申請日期1989年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月30日
發(fā)明者張俊岳, 王德寧, 盧建國 申請人:中國科學(xué)院上海冶金研究所