本發(fā)明涉及水分檢測領(lǐng)域，特別涉及一種電阻式水分分析儀的水分采集電路。

背景技術(shù)：

谷物含水率是特定谷物中包含的水分與重量的比值，是影響谷物品質(zhì)的一個重要因素。實(shí)際應(yīng)用中，谷物含水率可以決定了谷物貯藏的安全性，也同樣谷物加工工藝與流通過程需要用到。例如在谷物的加工過程需要進(jìn)行干燥，干燥是要達(dá)到減少谷物中水分含量的目的，通常是采用同熱風(fēng)或者直接對谷物進(jìn)行加熱，以降低谷物的含水率，但是干燥到什么程度可以停止，需要由獲得的谷物含水率進(jìn)行決定。從而，在對谷物的加工過程中可以不影響谷物營養(yǎng)成分及品質(zhì)。

現(xiàn)有技術(shù)中的水分分析直接通過電容傳感器獲得待檢測谷物的水分值，并未考慮到周圍環(huán)境對于水分值的影響，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電阻式水分分析儀的水分采集電路，以提高待檢測谷物的水分檢測的準(zhǔn)確性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案：一種電阻式水分分析儀的水分采集電路，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、主控模塊和電源模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述主控模塊相連，用于將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述主控模塊分析，以獲得待檢測谷物的水分值，所述電源模塊用于為所述主控模塊和所述數(shù)據(jù)采集模塊提供工作電壓；

所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：電機(jī)電流采樣子模塊、水分采樣子模塊、溫度采樣子模塊；

所述溫度采樣子模塊包括：至少一個溫度傳感器，每一個溫度傳感器的數(shù)據(jù)輸出正極通過第一電阻連接工作電壓并通過第一電容連接至反向放大器的正向輸入端，該溫度傳感器的數(shù)據(jù)輸出負(fù)極通過rc濾波器連接至該反向放大器的正向輸入端，該反向放大器的反向輸入端與輸出端相連；

所述水分采集子模塊包括：水分傳感器的一端通過電容c32與另一端相連，且通過開關(guān)管q4與并聯(lián)的電阻r66連接至工作電壓；所述開關(guān)管q4的輸出端通過電容r40與三極管q5的集電極相連，所述三極管q5的基極通過電阻與來自所述主控模塊的電源電壓控制信號相連所述水分傳感器的另一端通過電阻r63與并聯(lián)的c47、r48和c38相連，在所述r48和c38之間與開關(guān)模塊dg419dy的引腳2相連，所述開關(guān)模塊的引腳3通過電阻r49、r50、r51，所述開關(guān)模塊的引腳6與所述主控模塊相連，所述開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸出引腳1與運(yùn)放模塊u12的引腳11相連，所述運(yùn)放模塊u12的引腳7通過電阻r46、r47與運(yùn)算放大器u9a的正向輸入端相連，所述運(yùn)算放大器u9a的反向輸入端與輸出端相連，所述運(yùn)算放大器u9a的輸出端與所述主控模塊相連；

所述電機(jī)電流采樣子模塊包括：電機(jī)電源經(jīng)過變壓器t1后輸出電機(jī)測試信號motortest輸入放大器u10b的反向輸入端，且所述放大器u10b的正向輸入端接地、所述反相輸入端與輸出端連接有電阻r39，所述放大器u10b的輸出端通過電阻r16與放大器u10a的正向輸入端相連，所述放大器u10a的反向輸出端通過電阻r62與反向輸出端相連，且所述輸出端通過電阻r61接地，所述輸出端通過電阻r57、r65與放大器u9b的正向輸入端相連，所述放大器u9b的反相輸入端與輸出端相連，且所述輸出端與所述主控模塊相連；

所述主控模塊由型號為stm32f103cbt6的單片機(jī)組成。

可選的，還包括指示燈模塊，所述指示燈模塊包括：指示燈led1至led5的一端分別通過1k歐姆電阻與所述主控模塊相連，指示燈led1至led5的另一端接地。

可選的，還包括電機(jī)驅(qū)動模塊，所述電機(jī)驅(qū)動模塊包括：繼電器k3與二極管d4并聯(lián)接入三極管q3的集電極，所述二極管d4的陽極與所述二極管q3的集電極相連，所述二極管d4的陰極與工作電壓相連，所述二極管d4的陽極的發(fā)射極接地，所述二極管d4的陽極的基極通過電阻r32與所述主控模塊相連。

可選的，還包括通信模塊，所述通信模塊包括：rs485通信模塊、can通信模塊；所述rs485通信模塊包括：通信控制芯片max485的引腳2和引腳3相連接，并連同所述通信控制芯片max485的引腳1和引腳4與所述主控模塊相連，所述通信控制芯片max485的引腳6和引腳8輸出rs485通信信號；

所述can通信模塊包括：通信控制芯片sn65hvd232的引腳1和引腳4與所述主控模塊相連，所述通信控制芯片sn65hvd232的引腳6和引腳7分別通過電阻r5和r4接地用以輸出通信信號。

(1)、本發(fā)明的一種電阻式水分分析儀的水分采樣電路，可以提高水分分析儀水分分析的準(zhǔn)確率；

(2)、本發(fā)明的一種電阻式水分分析儀的水分采樣電路，通過開關(guān)模塊和運(yùn)放模塊進(jìn)行處理水分傳感器獲得的水分值，能夠降低采樣過程中的噪聲信號，進(jìn)一步提高水分檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性；

(3)、本發(fā)明的一種電阻式水分分析儀的水分采樣電路，采用相對價格較低的單片機(jī)即可實(shí)現(xiàn)電路控制，有助于降低整個水分分析儀的成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電機(jī)電流采集子模塊的電路圖；

圖2為溫度采集的電路圖

圖3是本發(fā)明的水分采集模塊對應(yīng)的電路圖；

圖4是本發(fā)明的主控模塊的電路圖；

圖5為led燈顯示模塊的電路圖；

圖6為電機(jī)驅(qū)動模塊的電路圖；

圖7為通信模塊的電路圖；

圖8為電壓轉(zhuǎn)換模塊的電路圖。

具體實(shí)施方式

為使發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面通過附圖中及實(shí)施例，對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。但是應(yīng)該理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明技術(shù)方案，并不用于限制本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。

為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電阻式水分分析儀的水分采集電路，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、主控模塊和電源模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述主控模塊相連，用于將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述主控模塊分析，以獲得待檢測谷物的水分值，所述電源模塊用于為所述主控模塊和所述數(shù)據(jù)采集模塊提供工作電壓；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：電機(jī)電流采樣子模塊、水分采樣子模塊、溫度采樣子模塊；參見圖1為電機(jī)電流采樣子模塊的電路圖。

參見圖1為電機(jī)電流采樣子模塊的電路圖，motorl和motora為電機(jī)驅(qū)動電源，經(jīng)過變壓器t1后線圈的抽頭3輸入放大器u10b的反相輸入端，且所述放大器u10b的正向輸入端接地、所述反相輸入端與輸出端連接有電阻r39，所述放大器u10b的輸出端通過電阻r16與放大器u10a的正向輸入端相連，所述放大器u10a的反向輸出端通過電阻r62與反向輸出端相連，且所述輸出端通過電阻r61接地，所述輸出端通過電阻r57、r65與放大器u9b的正向輸入端相連，所述放大器u9b的反相輸入端與輸出端相連，且所述輸出端與所述主控模塊相連，具體的所述放大器u9b輸出的信號為motoradc，與所述主控模塊對應(yīng)的引腳相連。

參見圖2，圖2為溫度采樣子模塊的電路圖，可以包括：至少一個溫度傳感器，傳感器可以連接在connectorj7上，j7的引腳1和引腳2用來傳輸溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)，每一個溫度傳感器的數(shù)據(jù)輸出正極引腳1通過第一電阻r38連接工作電壓5v并通過第一電容c30連接至反向放大器u8a的正向輸入端，該溫度傳感器的數(shù)據(jù)輸出負(fù)極引腳1通過rc濾波器(并聯(lián)的c33、r42組成的rc濾波器)連接至該反向放大器的正向輸入端，該反向放大器的反向輸入端與輸出端相連。

參見圖3為水分采集子模塊的電路圖，可以包括：水分傳感器j6的一端引腳1通過電容c32與另一端引腳2相連，且通過開關(guān)管q4與并聯(lián)的電阻r66連接至工作電壓22v；所述開關(guān)管q4的輸出端通過電容r40、q4的一端與三極管q5的集電極相連，所述三極管q5的基極通過電阻r43與來自所述主控模塊的電源電壓控制信號相連，所述水分傳感器的另一端通過電阻r63與并聯(lián)的c47、r48和c38相連，在所述r48和c38之間與開關(guān)模塊dg419dy的引腳2相連，在j6的輸出端還可以加入電容c48和c49進(jìn)行濾波，所述開關(guān)模塊的引腳3通過電阻r49、r50、r51，所述開關(guān)模塊的引腳6與所述主控模塊相連，所述開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸出引腳1與運(yùn)放模塊u12的引腳11相連，所述運(yùn)放模塊u12的引腳7通過電阻r46、r47與運(yùn)算放大器u9a的正向輸入端相連，所述運(yùn)算放大器u9a的反向輸入端與輸出端相連，所述運(yùn)算放大器u9a的輸出端與所述主控模塊相連；所述電機(jī)電流采樣子模塊包括：電機(jī)電源經(jīng)過變壓器t1后輸出電機(jī)測試信號motortest輸入放大器u10b的反向輸入端，且所述放大器u10b的正向輸入端接地、所述反相輸入端與輸出端連接有電阻r39，所述放大器u10b的輸出端通過電阻r16與放大器u10a(圖中未示出)的正向輸入端相連，所述放大器u10a的反向輸出端通過電阻r62與反向輸出端相連，且所述輸出端通過電阻r61接地，所述輸出端通過電阻r57、r65與放大器u9b的正向輸入端相連，所述放大器u9b的反相輸入端與輸出端相連，且所述輸出端與所述主控模塊相連，具體的圖中u11和u12其他引腳的連接參見圖示，是為了實(shí)現(xiàn)芯片的完整功能，在實(shí)現(xiàn)芯片完整功能的情況下也可以采用其他的連接方式，本發(fā)明實(shí)施例不對其進(jìn)行限定。

所述主控模塊由型號為stm32f103cbt6的單片機(jī)組成，具體連接可以參見圖4。

需要說明的是，水分采樣子模塊具體的可以通過水分傳感器直接測量谷物的水分值，可以理解的是，通過直接獲得的方式獲得谷物水分值比較片面，因?yàn)楂@得的是局部的水分值，且獲得的方式不夠準(zhǔn)確，所以本發(fā)明實(shí)施例中，將獲得水分值發(fā)送至主控模塊4，以備進(jìn)行數(shù)值處理；同樣，還可以通過溫度傳感器獲得谷物周圍的溫度值。本發(fā)發(fā)明實(shí)施例中，可以將溫度傳感器和/或水分傳感器安裝在水分儀的兩個碾壓輪之間，以用來碾壓待測谷物，并通過該碾壓輪在碾壓過程中獲得的數(shù)值，實(shí)時對溫度和水分的采集，獲得采集數(shù)據(jù)。通過碾壓輪的轉(zhuǎn)動，獲得不同位置的谷物的水分和溫度值，具體的，可以獲得多次的平均值，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

可以理解的是，電機(jī)的碾壓輪在碾壓的過程中能夠獲得實(shí)時變化的電流值，另外由物理學(xué)知識可以得到，當(dāng)谷物的電阻值為已知時，即可得到流經(jīng)谷物的電壓值(電壓值為電阻值與電流值的乘積)。然后根據(jù)主控模塊中電壓值和水分值的對應(yīng)關(guān)系，既可以得到對應(yīng)的水分值。需要說明的是，谷物的含水率與導(dǎo)電率的具有一定的計算關(guān)系，而導(dǎo)電率與電阻具有一定的計算關(guān)系、電阻與電流可以得到電壓值、而電壓值與水分值又存在預(yù)設(shè)的計算公式關(guān)系，所以可以得到水分值。具體的數(shù)學(xué)計算本發(fā)明實(shí)施例在此不對其進(jìn)行贅述。

本發(fā)明實(shí)施例中通過開關(guān)模塊u11和運(yùn)放模塊u12進(jìn)行處理水分傳感器獲得的水分值，能夠降低采樣過程中的噪聲信號，進(jìn)一步提高水分檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性

可選的，本發(fā)明實(shí)施例還可以包括指示燈模塊，參見圖5，所述指示燈模塊包括：指示燈led1至led5的一端分別通過1k歐姆電阻與所述主控模塊相連，指示燈led1至led5的另一端接地。通過接收主控模塊發(fā)來的控制命令控制led1-led5的閃爍，起到用戶提醒的作用，進(jìn)一步提高用戶體驗(yàn)。

可選的，還提供如圖6所示的電機(jī)驅(qū)動模塊，所述電機(jī)驅(qū)動模塊包括：繼電器k3與二極管d4并聯(lián)接入三極管q3的集電極，所述二極管d4的陽極與所述二極管q3的集電極相連，所述二極管d4的陰極與工作電壓相連，所述二極管d4的陽極的發(fā)射極接地，所述二極管d4的陽極的基極通過電阻r32與所述主控模塊相連。當(dāng)繼電器接通3和4，或者5和6用以實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的不同操作，例如實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。

可選的，本發(fā)明實(shí)施例還包括圖7的通信模塊，所述通信模塊包括：rs485通信模塊、can通信模塊；所述rs485通信模塊包括：通信控制芯片max485(u3)的引腳2和引腳3相連接，并連同所述通信控制芯片max485的引腳1和引腳4與所述主控模塊相連，所述通信控制芯片max485的引腳6和引腳8輸出rs485通信信號；

所述can通信模塊包括：通信控制芯片sn65hvd232(u5)的引腳1和引腳4與所述主控模塊相連，所述通信控制芯片sn65hvd232的引腳6和引腳7分別通過電阻r5和r4接地用以輸出通信信號。

另外，參見圖8，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電壓轉(zhuǎn)換電路圖，pl、pn為輸入電壓，經(jīng)過變壓器lcm1和電壓轉(zhuǎn)換芯片u1后輸出24v直流電壓，可以以24v直流電壓為輸入進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換得到3.3v、22v、以及正負(fù)5v。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。