Способ контроля качества продукта и соответствующее ему устройство

Способ контроля качества продукта и соответствующее ему устройство

Реферат

Область техники

Изобретение относится к областям пищевой, медицинской, машиностроительной, электронной промышленности и прочим.

Так, изобретение может быть использовано в быту, на производстве, в торговле, в сфере услуг, в военном деле.

Изобретение может быть применено при использовании таких продуктов, как: молочные продукты, пельмени и прочие продукты питания, предполагающие глубокую заморозку, охлажденная рыба и прочие охлажденные продукты питания, вино, косметика и парфюмерия, медицинские препараты и лекарства, в том числе пищевые добавки, лаки и краски, удобрения и прочие изделия химической промышленности, цемент, радиоэлементы и узлы в межоперационных передачах, боеприпасы и взрывчатые вещества и т.д.

Уровень техники

Известен (US 2004181363) способ контроля над значимым отклонением от условий хранения продуктов, состоящий из следующих шагов: 1) задают параметры, описывающие конкретный вид продукта с точки зрения базовых функций, отражающих ухудшение потребительских свойств последнего с течением времени, а также некоторую константу, которая определяет вид каждой из таких функций в зависимости от переменных, характеризующих внешние условия; 2) осуществляют перманентное измерение параметров, влияющих на упомянутые переменные; 3) в соответствии с изменением значения упомянутых переменных, связанным с изменением влияющих на них параметров, уточняют вид упомянутых функций; 4) по виду функций восстанавливают историю хранения продукта и определяют его остаточную годность; 5) последнюю отображают на дисплее.

Основным недостатком известного способа является запутанность процедуры оценки качества хранения, возможность использования недобросовестных приемов.

Известно (ЕР 1457764) соответствующее описанному выше способу устройство контроля над значимым отклонением от условий хранения индустриальных продуктов в отношении времени и/или температуры такового, включающее: 1) датчики одного или более параметров, связанных с условиями хранения, размещаемые между продуктами и окружающей средой; 2) вычислительное устройство, принимающее сигналы датчиков и обрабатывающее их при помощи соответствующей программы для определения остаточной годности продуктов; 3) управляемый вычислительным устройством дисплей, предназначенный для отображения остаточной годности. Очевидно, такое устройство включает также и электрический элемент питания (батарейку).

Главным недостатком известного устройства является неполное исчерпание емкости используемой батарейки, а также расход упомянутой емкости на работу вспомогательных функциональных элементов такого устройства, к коим следует отнести все, кроме дисплея и электрического элемента питания.

Так, дисплей известного устройства продолжает отображать информацию об остаточном качестве продукта и после того как оно стало неприемлемым для потребителя. При этом для работы всех функциональных элементов известного устройства требуется сохранение номинального напряжения батарейки.

К прочим недостаткам известного устройства следует отнести все то, что определяет его избыточную архитектурную сложность, не позволяющую в связи с высокой себестоимостью использовать такое устройство на массовых продуктах, в т.ч. питания, и предполагающую ограничиваться относительно сложной индустриальной продукцией.

Действительно, помимо дисплея, который по программе потребления тока своими элементами отображения может выполнять функцию своеобразного вычислительного устройства и батарейки, внутреннее сопротивление которой в значительной степени зависит от температуры окружающей среды, а заряд - от времени с начала эксплуатации, известное устройство включает датчики параметров и вычислительное устройство с прошитым специальным программным обеспечением.

Сущность изобретений

Основное назначение изобретений - создание устройств, предназначенных для простой высокопроизводительной идентификации широкими слоями населения качественного продукта.

Также изобретения нацелены на:

- повышение культуры обслуживания;

- повышение выхода годной продукции;

- уменьшение риска кишечных отравлений и проч.;

- упрощение процедуры сортировки товара по качеству и т.д.;

- исключение недобросовестных приемов торговли;

- привлечение внимания потребителя к качественному продукту.

Основной технический результат от реализации изобретения связан с применением прозрачной процедуры работы индикатора качества хранения, исключающей недобросовестные приемы товаропроизводителей в части введения потребителей в заблуждения относительно показаний последнего.

Второстепенный технический результат от реализации изобретения заключается в минимизации энергетических затрат на контроль за качеством хранения и на отображение изменения такового при ненадлежащем хранении.

Сопутствующий технический результат, достигаемый при реализации отличительных признаков представляемых изобретений, заключается в упрощении конструктивной сложности упомянутых устройств за счет минимизации числа их функциональных элементов, что определяет:

- низкую материалоемкость;

- возможность использования при изготовлении индикаторов исключительно стандартных радиоэлементов и оборудования;

- высокую производительность;

- высокий процент выхода годных;

- простоту активации;

- безотказность,

позволяющие ориентироваться на массовый выпуск, в т.ч. и для сопровождения продуктов питания.

Заявляемый технический результат достигается следующим.

1) Реализуют новый способ контроля над значимым отклонением от условий хранения, предназначенный для простой высокопроизводительной идентификации широкими слоями населения качественного продукта, заключающийся в том, что совместно с продуктом осуществляют хранение отображающего в режиме накопления информации время и/или температуру такового посредством изменения оптических характеристик свечения кристалла со светоизлучающим p-n переходом индикатора качества, который активируют после производства продукта либо в начале его хранения, вызывая свечение упомянутого кристалла, по прекращению которого судят о качестве продукта, и располагают на/в индивидуальной упаковке последнего, тогда как током, протекающим через кристалл, обеспечивают разрядку электрического элемента питания, преобразующего течение времени хранения и изменение температуры такового в изменение своего напряжения и сопротивления, при этом используют элемент питания - с емкостью не более 10'000 мА·ч.

Выбор номиналов электрической схемы индикатора осуществляют в зависимости от предъявляемых производителем продукта требований к времени и условиям хранения.

Также для достижения заявленного технического результата могут использовать элемент питания с емкостью от 25 до 500 мА·ч.

Дополнительно в индикатор могут включать блок управления упомянутым свечением. При этом оценку качества продукта могут осуществлять по задаваемым таким блоком яркости, частоте и/или скважности пульсации свечения.

2) Используют новое устройство контроля над значимым отклонением от условий хранения в отношении времени и/или температуры такового, предназначенное для простой высокопроизводительной идентификации широкими слоями населения качественного продукта, выполненное с возможностью расположения на/в индивидуальной упаковке продукта и активации после производства последнего либо в начале его хранения, включающее кристалл со светоизлучающим p-n переходом, который при упомянутой активации начинает светиться и разряжаемый проходящим через него в процессе упомянутого свечения током электрический элемент питания емкостью не более 10'000 мА·ч, преобразующий течение времени хранения и изменение температуры такового в изменение своих напряжения и сопротивления.

Также для достижения заявленного технического результата в устройство могут включать элемент питания с емкостью от 25 до 500 мА·ч.

Устройство может включать кристалл красного цвета свечения, а может - кристаллы различного цвета свечения: синего, морской волны, зеленого, желто-зеленого, красного в любом сочетании.

Устройство может включать объект-репер, цвет которого с течением времени не изменяется либо изменяется незначительно, при том, что такой цвет выбран с учетом того, что при цветовом кодировании элемент отображения также может иметь такой цвет.

В устройство может быть дополнительно включен выполненный на базе аналоговой или цифровой, или аналогово-цифровой схемы, блок управления упомянутым свечением, обеспечивающий задание яркости, и/или частоты, и/или скважности пульсации свечения.

Устройство может дополнительно включать подающие на упомянутый блок входной сигнал датчики параметров, выборка без возвращений произвольной длины которых может быть получена из перечня: температура, влажность, давление, ускорение относительно Земли, амплитуда и частота колебаний либо вибраций, облученность, кислотность.

Устройство может содержать включатель одноразового действия. При этом оно может быть выполнено с возможностью блокировки отключения.

Перечень фигур чертежей

Изобретения иллюстрируются чертежом, на котором представлен один из вариантов электрической схемы индикатора качества.

На чертеже приняты следующие обозначения:

1 - настроечный потенциометр, задающий режим работы усилителя, входным сигналом которого служит фотоэлемент;

2 - включающее устройство одноразового действия, выполненное на базе удаляемого резистора с небольшим сопротивлением,

3 - определяющий напряжение, подаваемое на неинвертирующий вход операционного усилителя, фотоэлемент, включенный в схему в режиме источника напряжения - датчик индикатора, чувствительный к освещенности и косвенно к облученности;

4 - определяющий коэффициент усиления операционного усилителя и, следовательно, напряжение на светоизлучающем диоде, а значит и ток диода элемент, сопротивление электрическому току которого возрастает с увеличением температуры, датчик индикатора, чувствительный к температуре;

5 - электрический элемент питания ограниченной емкости (автономный неперезаряжаемый элемент питания);

6 - операционный усилитель, управляющий работой светоизлучающего диода;

7 - нагрузочный резистор, задающий режим расходования энергии элемента питания;

8 - светоизлучающий диод - элемент отображения индикатора.

Сведения, подтверждающие возможность реализации изобретений

Как правило, под хранением в материалах заявки понимается длительное хранение - на срок, превышающий 24 часа, - на несколько суток, недель, месяцев, лет. Сказанное не относится к хранению в условиях производства (к межоперационному хранению).

Под совместным хранением в материалах заявки в основном подразумевается общая судьба продукта и индикатора с точки зрения времени и условий хранения.

Под работой в режиме накопления информации в материалах заявки в основном подразумевается отображение либо всей истории хранения, значимой с точки зрения качества продукта, либо влияние на отображаемую индикатором информацию (на показания индикатора) значимого для изменения качества продукта отклонения условий хранения от регламентированных.

Заявляемый способ контроля над значимым отклонением от условий хранения, предназначенный для простой высокопроизводительной идентификации широкими слоями населения качественного продукта реализуется следующим образом.

Совместно с продуктом осуществляют хранение отображающего время и/или температуру такового посредством изменения оптических характеристик свечения кристалла со светоизлучающим р-n переходом индикатора качества, который активируют после производства продукта либо в начале его хранения, вызывая свечение упомянутого кристалла, и располагают на/в индивидуальной упаковке последнего.

При этом в качестве датчика времени/температуры хранения в индикатор включают преобразующий соответственно течение и изменение таковых в изменение своего сопротивления/напряжения электрический элемент питания емкостью не более 10'000 мА·ч, разряжаемый током, проходящим через упомянутый кристалл, а оценку качества по допустимой длительности и/или температуре хранения осуществляют по прекращению упомянутого свечения.

Выбор номиналов электрической схемы индикатора осуществляют в зависимости от предъявляемых производителем продукта требований к времени и условиям хранения.

Для этого предполагается использовать устройство контроля над значимым отклонением от условий хранения в отношении времени и/или температуры такового, предназначенное для простой высокопроизводительной идентификации широкими слоями населения качественного продукта.

Такое устройство должно быть выполнено с возможностью расположения на/в индивидуальной упаковке продукта и активации после производства последнего либо в начале его хранения. При этом оно должно включать кристалл со светоизлучающим р-n переходом и датчик упомянутых параметров, в качестве которого должен быть использован преобразующий соответственно течение и изменение упомянутых времени и температуры в изменение своего сопротивления/напряжения электрический элемент питания упомянутого кристалла емкостью не более 10'000 мА·ч.

Преимущественно индикатор выполняют таким, что он непрерывно изменяет свои показания с течением времени в сторону, указывающую на снижение качества продукта. Тогда, как при значимом для качества продукта отклонении от условий хранения скорость такого изменения увеличивается. Таким образом, преимущественно индикатор дает некоторую интегральную оценку ухудшения (в ином понимании - сохранения) качества продукта с учетом требований к его хранению, выдвигаемым производителем.

В результате по показаниям такого индикатора (по отображаемой им информации) судят о качестве продукта.

Такой индикатор объединяют с продуктом или располагают на/в индивидуальной или групповой упаковке последнего. При этом включение (активацию) индикатора осуществляют после производства продукта либо непосредственно в начале его хранения, либо через строго определенное время от начала такового, например перед транспортировкой, при передаче на ответственное хранение и т.д.

Дополнительно при реализации заявляемого способа могут осуществлять ввод отображаемой индикатором информации в оперативную или иную память устройств для проведения автоматических оценок величин, определяемых качеством продукта, например кассовых аппаратов для определения розничной цены на продукт, в системы автоматического управления технологическими процессами и т.д.

Для реализации заявляемого способа формируют набор, обеспечивающий возможность контроля над качеством обсуждаемого продукта.

Помимо самого продукта такой набор должен содержать описанный выше индикатор качества.

Это - минимальный состав заявляемого набора. По крайней мере, хотя бы в таком виде он должен поступать к конечному потребителю.

Дополнительно обсуждаемый набор может включать упаковку (индивидуальную или групповую) продукта, на которой и располагают упомянутый индикатор.

Также индикатор качества обсуждаемого продукта может быть устроен следующим образом.

Как уже упоминалось, он может включать как минимум один чувствительный элемент либо датчик соответствующего(х) параметра(в) и при этом он может быть выполнен с возможностью отображения при работе в режиме накопления информации упомянутого времени и/или имевших в течение такового место нарушений упомянутых условий либо отклонений от них посредством изменения оптических характеристик или представляемой визуальной информации информационного поля либо элемента отображения.

При этом в качестве чувствительного элемента либо датчика индикатор может включать радиоэлемент, преобразующий изменение как минимум одного из упомянутых параметров в изменение своих электрических параметров или характеристик. В роли такого радиоэлемента может использоваться устройство, преобразующее изменение как минимум одного из упомянутых параметров в изменение электрического сопротивления (при ином толковании - электропроводимости) или выходного напряжения.

Для обеспечения работы индикатор может включать электрический элемент питания емкостью от 25 до 500 мА·ч, а также дополнительно выполненный на базе аналоговой, цифровой или аналогово-цифровой, в частности микропроцессорной, схемы электронный блок (как правило, представляющий собой чип) управления информационным полем либо элементом отображения, при этом входным сигналом, задающим работу такого блока, должен являться выходной сигнал чувствительного элемента либо датчика.

Учет показаний чувствительных элементов либо датчиков может быть осуществлен посредством использования специально созданного программного обеспечения, либо в результате работы специально сконструированной электрической схемы.

В информационном поле либо элементе отображения индикатор может содержать как минимум один кристалл с р-n переходом, излучающим при пропускании по нему электрического тока свет.

При таком исполнении индикатора оценка качества продукта может быть осуществлена по задаваемым блоком управления яркости свечения указанных объектов, частоте и/или скважности пульсации свечения, факту свечения вообще, например, если светится, то качество продукта гарантировано производителем.

При этом предпочтительным является использование в данном случае кристаллов синего и зеленого (возможно желто-зеленого) цветов свечения.

В информационном поле либо элементе отображения индикатор может содержать как минимум два кристалла с p-n переходами, излучающими при пропускании по ним электрического тока свет различного относительно друг друга цвета.

Это необходимо для реализации идеи цветового кодирования.

В этом случае могут быть использованы кристаллы синего цвета или цвета морской волны, зеленого или желто-зеленого цвета, а также красного цвета в любом сочетании.

С целью предотвращения недобросовестных приемов индикатор должен содержать включающее устройство одноразового действия. При этом такое включающее устройство должно быть выполнено с возможностью блокировки отключения.

Так, например, устройство может состоять из частей, выполненных с возможностью взаимного перемещения, например с возможностью разъединения, при том, что одна из таких частей может обеспечивать блокировку включения до разделения.

На чертеже представлен один из возможных вариантов заявляемого индикатора.

В представленном исполнении индикатор включает операционный усилитель 6, в качестве нагрузки которого выступают нагрузочный резистор 7 и последовательно включенный с ним светоизлучающий диод 8.

При удалении резистора с малым сопротивлением 2 напряжение на неинвертирующем входе усилителя превысит напряжение на инвертирующем, и через диод, вызывая его свечение, потечет ток, приводя к разрядке элемента питания 5, скорость которой будет определяться сопротивлением нагрузочного резистора.

В результате, спустя установленное время (определяемое сопротивлением нагрузочного резистора), например соответствующее допустимой длительности хранения, диод перестанет излучать свет.

За счет должной разводки печатной платы, на которой смонтирован индикатор - за счет близкого расположения шины положительного питания к месту нахождения резистора 2 - попытки выключить индикатор приведут к быстрой разрядке элемента питания, т.е. попытки заблокировать учет времени или условий хранения приведут к тому, что диод не будет излучать свет.

При повышении температуры окружающей индикатор среды сопротивление терморезистора 4 увеличится, в результате чего увеличится коэффициент усиления, а следовательно, и ток, протекающий через диод. В результате ускорится разрядка элемента питания, что приведет к более быстрому (по сравнению с отключением в связи с длительной работой) «выключению» диода.

При повышении освещенности напряжение на фотоэлементе 3 увеличится, в результате чего увеличится напряжение на неинвертирующем входе усилителя, а следовательно, и ток через диод. В результате опять же ускорится разрядка элемента питания, что также приведет к более быстрому «выключению» диода.

Таким образом, по тому излучает диод свет или нет, конечный потребитель сможет судить о качестве продукта, имеющего ограниченный срок хранения и предполагающего хранение в условиях пониженной температуры и низкой освещенности, т.е., например, если диод светится, то качество продукта приемлемо, а если не светится, то продукт не годен к употреблению.

По мнению авторов, выбор номиналов представленной схемы в зависимости от предъявляемых производителем продукта требованиям к времени и условиям хранения является тривиальной задачей.

В других случаях индикатор должен включать датчики ускорения, вибрации, например микрофоны, помещенные в резонаторную камеру, и прочие, в соответствии с оцениваемыми параметрами.

Так, например, при оценке влажности или кислотности индикатор может включать открытые для контакта с окружающей средой дорожки на печатной плате. Также индикатор может включать емкостные и индукционные датчики и т.д.

Еще более просто задача решается при использовании микропроцессорной техники. В этом случае возможен учет любой комбинации изменения параметров.

В случае обращения к цветовому кодированию индикатор может включать объект-репер, цвет которого или оттенок цвета которого с течением времени не изменяются либо изменяются незначительно, при том что такой цвет или оттенок цвета выбраны с учетом того, что при цветовом кодировании информационное поле либо элемент отображения также могут иметь такие цвет или оттенок.

Возможность достижения при реализации изобретения поставленных целей по мнению авторов очевидна.

Действительно, благодаря учету истории хранения достигается основное назначение изобретений.

При этом мотивируется повышение культуры обслуживания, обеспечивается за счет учета реального качества продукта повышение выхода годных изделий, при производстве которых такой продукт используется, уменьшается риск кишечных отравлений и прочих при использовании продуктов питания в случае их приобретения в магазине или хранения в быту, упрощается процедура сортировки товара по качеству и т.д.

И здесь важно отметить, что заявляемые отличительные признаки устройства позволяют осуществлять высокопроизводительную и несложную идентификацию качественного продукта - достаточно, например, оценить цвет индикатора, чтобы определить реальное качество продукта, исключить недобросовестные приемы торговли - фальсифицировать показания индикатора не представляется возможным, привлечь внимание потребителя к качественному продукту при использовании светового кодирования.

Дополнительно следует подчеркнуть, что заявляемое устройство может иметь себестоимость порядка 3 руб.

Экспериментальная проверка показала, что достоверность получаемых оценок качества может достигать 100%.

В отношении связи отличительных признаков представляемых изобретений с заявляемым техническим результатом необходимо сказать следующее.

Прозрачность процедуры работы индикатора вытекает из того, что светится диод или нет (по чему судят о том, годен продукт или нет) определяет не какая-то неведомая программа, зашитая в микропроцессоре, а простой расчет - время свечения индикатора примерно равно отношению напряжения на выходе используемого элемента питания к произведению его емкости на сумму внутреннего сопротивления последнего с сопротивлением нагрузочного резистора и диода.

Энергия электрического элемента питания при реализации заявляемого изобретения практически полностью расходуется на свечение светоизлучающего диода, обеспечивающего возможность простого высокопроизводительного контроля над качеством продукта, т.е. непосредственно на индикацию. При этом вместе с окончательной порчей самого продукта полностью расходуется и рабочая емкость упомянутого элемента питания - диод перестает светиться из-за исчерпания запаса энергии батарейки. Это позволяет использовать недорогие компактные элементы питания, открывая возможность массового внедрения предлагаемых способа и устройства.

Конструкция предлагаемого устройства в соответствии с независимыми пунктами Формулы изобретения может включать только электрический элемент питания и светоизлучающий диод, последовательно с которым включено нагрузочное сопротивление. Это позволяет ориентироваться исключительно на распространенную элементную базу, а при сборке использовать только стандартное оборудование механического производства.

Действительно - в представляемом устройстве используются по сути только два функциональных элемента, один из которых обеспечивает функцию питания, а другой - отображения. В результате обеспечивается возможность достижения высокой производительности, высокого процента выхода годных, простой активации без брака, безотказности работы также позволяющих ориентироваться на массовый выпуск, в т.ч. и для сопровождения продуктов питания.

Указанная максимальная емкость батарейки соответствует времени даже непрерывной работы при возможности легкого безошибочного определения наличия свечения диода порядка двух лет, что, по мнению заявителя, отвечает требуемой продолжительности контроля качества хранения.

Указанный диапазон в 25-500 мА·ч соответствует времени работы индикатора при обеспечении в импульсном режиме приемлемой распознаваемости свечения диода в пределах от 0,5 мес. до 1 года, тогда как предлагаемая модуляция свечения позволяет произвольно растягивать указанные временные диапазоны.

1. Способ контроля над значимым отклонением от условий хранения, предназначенный для простой высокопроизводительной идентификации широкими слоями населения качественного продукта, заключающийся в том, что совместно с продуктом осуществляют хранение индикатора качества, отображающего в режиме накопления информации время и/или температуру хранения посредством изменения оптических характеристик свечения кристалла со светоизлучающим p-n переходом, при этом индикатор активируют после производства продукта либо в начале его хранения, вызывая свечение упомянутого кристалла, по прекращению которого судят о качестве продукта, и располагают на/в индивидуальной упаковке последнего, тогда как током, протекающим через кристалл, обеспечивают разрядку электрического элемента питания, преобразующего течение времени хранения и изменение температуры такового в изменение своего напряжения и сопротивления, при этом используют элемент питания - с емкостью не более 10'000 мА·ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют выбор номиналов электрической схемы индикатора в зависимости от предъявляемых производителем продукта требований к времени и условиям хранения.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в индикатор включают элемент питания с емкостью от 25 до 500 мА·ч.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в индикатор дополнительно включают блок управления упомянутым свечением, а оценку качества продукта осуществляют по задаваемым таким блоком яркости, частоте и/или скважности пульсации свечения.

5. Устройство контроля над значимым отклонением от условий хранения в отношении времени и/или температуры такового, предназначенное для простой высокопроизводительной идентификации широкими слоями населения качественного продукта, выполненное с возможностью расположения на/в индивидуальной упаковке продукта и активации после производства последнего либо в начале его хранения, включающее кристалл со светоизлучающим p-n переходом, который при упомянутой активации начинает светиться и разряжаемый проходящим через такой кристалл в процессе упомянутого свечения током электрический элемент питания емкостью не более 10'000 мА·ч, преобразующий течение времени хранения и изменение температуры такового в изменение своих напряжения и сопротивления.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно включает элемент питания с емкостью от 25 до 500 мА·ч.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно включает кристалл красного цвета свечения.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно включает кристаллы различного цвета свечения: синего, морской волны, зеленого, желто-зеленого, красного в любом сочетании.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно включает объект-репер, цвет которого с течением времени не изменяется либо изменяется незначительно, при том, что такой цвет выбран с учетом того, что при цветовом кодировании элемент отображения также может иметь такой цвет.

10. Устройство по любому из пп.5-9, отличающееся тем, что в него дополнительно включен выполненный на базе аналоговой, или цифровой, или аналогово-цифровой схемы блок управления упомянутым свечением, обеспечивающий задание яркости, и/или частоты, и/или скважности пульсации свечения.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно дополнительно включает подающие на упомянутый блок входной сигнал датчики параметров, выборка без возвращений произвольной длины которых может быть получена из перечня: температура, влажность, давление, ускорение относительно Земли, амплитуда и частота колебаний либо вибраций, облученность, кислотность.

12. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно содержит включатель одноразового действия и при этом выполнено с возможностью блокировки отключения.