一種糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置，包括溫度傳感器、采樣電阻、信號(hào)調(diào)理單元、微控制單元、驅(qū)動(dòng)單元、通訊單元、輸入單元和顯示單元，所述糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置通過采樣電阻獲得糧食的電阻值，該電阻值與微控制單元預(yù)設(shè)的水分電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行比對(duì)，獲得糧食水分測量初始數(shù)值，同時(shí)溫度傳感器獲得糧食的溫度數(shù)值，該溫度數(shù)值發(fā)送至微控制單元對(duì)糧食水分測量初始數(shù)值進(jìn)行修正，獲得糧食水分測量最終數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)糧食水分的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確測量，同時(shí)，該測量裝置具有抗干擾能力強(qiáng)、電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及糧食水分檢測領(lǐng)域，具體涉及一種糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]正常的糧食都含有適量的水分，并且水分含量通常保持在一定的范圍之內(nèi)，這是糧食維持生命及保持其固有良種品質(zhì)和食用品質(zhì)所必需的。由于受到收獲早晚、成熟度及氣候條件的影響，糧食的水分含量是變化的數(shù)值。糧食水分含量是評(píng)價(jià)糧食品質(zhì)的重要指標(biāo)，是糧食檢測的基本項(xiàng)目之一，糧食水分檢測方法在原理上分為:電阻法、電容法、中子法、微波法、紅外法、核磁共振法等。其中，考慮物料對(duì)象特性，紅外法主要用于表面水分測量，多見于紙張水分檢測中；中子法和核磁共振法基于水分中氫原子效應(yīng)，系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)高，不能體現(xiàn)檢測對(duì)象的專用性。微波法是利用水對(duì)微波能量的吸收或作用于糧食的微波參量隨水分變化的原理進(jìn)行水分測量，其測量值與物料成分有關(guān)，測量電路及信號(hào)處理較復(fù)雜，價(jià)格偏高。電阻方法因其快速、準(zhǔn)確、成本低的特點(diǎn)一直是最常用的水分測量方法，但現(xiàn)有的糧食水分測量裝置存在測量準(zhǔn)確性較差、采樣困難、抗干擾能力差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提高糧食水分測量裝置測量的準(zhǔn)確性，目的在于提供一種糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置，解決當(dāng)前的測量裝置準(zhǔn)確性差、采樣困難、抗干擾能力差的問題。
[0004]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置，包括采樣單元、微控制單元、驅(qū)動(dòng)單元、通訊單元、輸入單元和顯示單元，其中，
所述采樣單元與微控制單元電連接，用于采集糧食溫度數(shù)值和電阻值，具體包括溫度傳感器、采樣電阻和信號(hào)調(diào)理單元；
所述信號(hào)調(diào)理單元具體包括模擬開關(guān)、555定時(shí)器、第一放大器、第二放大器、第一電阻、第二電阻、第一電容和第二電容，其中，模擬開關(guān)的公共端連接外部電源正端，模擬開關(guān)的一個(gè)選擇端經(jīng)第一電阻連接555定時(shí)器的七號(hào)管腳，另一個(gè)選擇端經(jīng)第二電阻連接555定時(shí)器的七號(hào)管腳，555定時(shí)器的四號(hào)和八號(hào)管腳均連接外部電源正端，555定時(shí)器的五號(hào)管腳經(jīng)第一電容接地，555定時(shí)器的六號(hào)管腳經(jīng)第二電容接地，555定時(shí)器的一號(hào)管腳接地，555定時(shí)器的三號(hào)管腳依次經(jīng)第一放大器和第二放大器輸出，555定時(shí)器的六號(hào)管腳和七號(hào)管腳短接；
所述微控制單元與驅(qū)動(dòng)單元電連接，用于根據(jù)糧食溫度數(shù)值和電阻值獲得糧食水分?jǐn)?shù)值；
所述驅(qū)動(dòng)單元外接取樣器，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元指令控制取樣器動(dòng)作；
所述通訊單元與微控制單元電連接，用于微控制單元與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換；
所述輸入單元與微控制單元電連接，用于向微控制單元發(fā)送操作指令； 所述顯示單元與微控制單元電連接，用于顯示測定結(jié)果。
[0005]特別的，所述微控制單元采用AT-megal28單片機(jī)芯片。
[0006]特別的，所述通訊單元采用RS232串行通訊接口。
[0007]特別的，所述輸入單元采用鍵盤。
[0008]特別的，所述顯示單元采用IXD顯示屏。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
本發(fā)明所述一種糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)糧食水分的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確測量，同時(shí)，該測量裝置具有抗干擾能力強(qiáng)、電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0010]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0011 ]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的信號(hào)調(diào)理單元電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0013]實(shí)施例一
如圖1所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]所述糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置，包括采樣單元、微控制單元、驅(qū)動(dòng)單元、通訊單元、輸入單元和顯示單元。
[0015]所述采樣單元采集糧食溫度數(shù)值和電阻值，具體包括溫度傳感器、采樣電阻和信號(hào)調(diào)理單元。其中，采樣電阻經(jīng)信號(hào)調(diào)理單元連接微控制單元，溫度傳感器直接連接微控制單元。所述溫度傳感器采用DALLAS公司的單總線器件DS18820，用于補(bǔ)償環(huán)境溫度對(duì)糧食內(nèi)部水分的影響，環(huán)境溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，省去了溫度傳感器的放大處理等環(huán)節(jié)，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。同時(shí)它只占用單片機(jī)的一個(gè)端口，節(jié)約了系統(tǒng)的硬件資源，因此具有較高的性價(jià)比。
[0016]如圖2所示，圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的信號(hào)調(diào)理單元電路原理圖。
[0017]所述信號(hào)調(diào)理單元具體包括模擬開關(guān)、555定時(shí)器、第一放大器、第二放大器、第一電阻、第二電阻、第一電容和第二電容，其中，模擬開關(guān)的公共端連接外部電源正端，模擬開關(guān)的一個(gè)選擇端經(jīng)第一電阻連接555定時(shí)器的七號(hào)管腳，另一個(gè)選擇端經(jīng)第二電阻連接555定時(shí)器的七號(hào)管腳，555定時(shí)器的四號(hào)和八號(hào)管腳均連接外部電源正端，555定時(shí)器的五號(hào)管腳經(jīng)第一電容接地，555定時(shí)器的六號(hào)管腳經(jīng)第二電容接地，555定時(shí)器的一號(hào)管腳接地，555定時(shí)器的三號(hào)管腳依次經(jīng)第一放大器和第二放大器輸出，555定時(shí)器的六號(hào)管腳和七號(hào)管腳短接；
所述微控制單元與驅(qū)動(dòng)單元電連接，根據(jù)糧食溫度數(shù)值和電阻值獲得糧食水分?jǐn)?shù)值。所述微控制單元采用Atreel公司的高速嵌入式單片機(jī)AT-megal28，它采用先進(jìn)的RISC精簡指令集結(jié)構(gòu)，具有128 KB的在線可重復(fù)編程的FLASH、4 KB的SRAM和4 KB的E2PR0M，同時(shí)具有8/16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、PffM輸出模塊、UART、SPI等多種串行通信接口、可編程的看門狗定時(shí)器等功能模塊、豐富的外部和內(nèi)部中斷源、多種工作模式。這些特性使ATmegal28成為功能更強(qiáng)大的微控制器，更好地支持應(yīng)用于脈寬調(diào)制、高速1/0、遞增/遞減計(jì)數(shù)能力等工業(yè)控制等場合。在程序中主要完成水分的采樣和高速處理、LCD顯示、鍵盤輸人、驅(qū)動(dòng)輸出、與PC機(jī)進(jìn)行通信等工作。該測定儀的測量的范圍在5?30 %之間，精度在±0.2%，水分用2個(gè)字節(jié)表示，因此共需要I KB保存在某一溫度條件下的水分值，再加上溫度補(bǔ)償系數(shù)和密碼的設(shè)定。4 KB空間已經(jīng)足夠了。它的可編程的看門狗定時(shí)器模塊能保證系統(tǒng)能夠可靠穩(wěn)定的工作。
[0018]所述驅(qū)動(dòng)單元外接取樣器，根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元指令控制取樣器動(dòng)作，所述驅(qū)動(dòng)單元由繼電器驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003和+5 V DC繼電器組成，測試開始時(shí)，單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，由電機(jī)帶動(dòng)取樣器使樣品壓結(jié)實(shí)，保持壓力恒定，以獲取比較一致的電阻取樣值，當(dāng)一個(gè)樣品測試完成后，使取樣器復(fù)位，準(zhǔn)備下次測量。
[0019]所述通訊單元與微控制單元電連接，微控制單元與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換。具體采用RS232串行通訊接口，微控制單元通過RS 232串行通信接口實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通信，把測量數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)中，以進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理，同時(shí)也可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，實(shí)現(xiàn)在線測量。
[0020]所述輸入單元與微控制單元電連接，向微控制單元發(fā)送操作指令，具體采用鍵盤電路，所述鍵盤電路由模式鍵、加鍵、減鍵、確認(rèn)鍵、退出鍵、測試鍵、平均鍵、清除鍵、停止鍵、修正鍵等組成，用于實(shí)現(xiàn)測量品種的選擇、參數(shù)的設(shè)定與修改、測試與數(shù)據(jù)處理等工作。[0021 ] 所述顯示單元與微控制單元電連接，顯示測定結(jié)果，具體采用采用LCD顯示屏，所述LCD顯示屏采用T6963C控制器的128X64點(diǎn)陣模塊，它可同時(shí)顯示測量品種水稻、玉米、大豆、小麥，然后通過鍵盤確定具體的測試對(duì)象，在每個(gè)測試子菜單下顯示測量值、測量次數(shù)、平均值、標(biāo)定值設(shè)定密碼等選項(xiàng)，只有當(dāng)操作者的輸入密碼與系統(tǒng)給定的密碼相同時(shí)，才能進(jìn)行標(biāo)定值的設(shè)定，一般情況下，這些值是不能隨意修改的。
[0022]上述糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置具體工作過程為:不同地區(qū)的糧食作物具有不同的測量基準(zhǔn)值，因此在測試之前，根據(jù)不同的糧食種類，在不同的狀態(tài)下進(jìn)行標(biāo)定工作，建立起標(biāo)準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)關(guān)系，將這些數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)在微控制單元中，微控制單元存儲(chǔ)不同種類的糧食的水分的標(biāo)定值、溫度補(bǔ)償系數(shù)和系統(tǒng)的密碼等參數(shù)。在使用之前需要進(jìn)行水分的標(biāo)定工作，把同一樣本分別在標(biāo)準(zhǔn)測定儀和本測定儀同時(shí)進(jìn)行比對(duì)測量，確定水分和電阻的關(guān)系，然后再通過鍵盤把對(duì)應(yīng)關(guān)系寫入微控制單元中保存起來，形成標(biāo)準(zhǔn)的測量曲線或數(shù)據(jù)表格。同時(shí)考慮到溫度的影響，必須加上溫度補(bǔ)償系數(shù)以進(jìn)行修正。在實(shí)際測量時(shí)，把當(dāng)前的測量值與這些標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，就可以實(shí)現(xiàn)水分的測量。
[0023]本發(fā)明的技術(shù)方案通過采樣電阻獲得糧食的電阻值，該電阻值與微控制單元預(yù)設(shè)的水分電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行比對(duì)，獲得糧食水分測量初始數(shù)值，同時(shí)溫度傳感器獲得糧食的溫度數(shù)值，該溫度數(shù)值發(fā)送至微控制單元對(duì)糧食水分測量初始數(shù)值進(jìn)行修正，獲得糧食水分測量最終數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)糧食水分的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確測量，同時(shí)，該測量裝置具有抗干擾能力強(qiáng)、電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的特點(diǎn)。
[0024]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置，其特征在于，包括采樣單元、微控制單元、驅(qū)動(dòng)單元、通訊單元、輸入單元和顯示單元，其中， 所述采樣單元與微控制單元電連接，用于采集糧食溫度數(shù)值和電阻值，具體包括溫度傳感器、采樣電阻和信號(hào)調(diào)理單元； 所述信號(hào)調(diào)理單元具體包括模擬開關(guān)、555定時(shí)器、第一放大器、第二放大器、第一電阻、第二電阻、第一電容和第二電容，其中，模擬開關(guān)的公共端連接外部電源正端，模擬開關(guān)的一個(gè)選擇端經(jīng)第一電阻連接555定時(shí)器的七號(hào)管腳，另一個(gè)選擇端經(jīng)第二電阻連接555定時(shí)器的七號(hào)管腳，555定時(shí)器的四號(hào)和八號(hào)管腳均連接外部電源正端，555定時(shí)器的五號(hào)管腳經(jīng)第一電容接地，555定時(shí)器的六號(hào)管腳經(jīng)第二電容接地，555定時(shí)器的一號(hào)管腳接地，555定時(shí)器的三號(hào)管腳依次經(jīng)第一放大器和第二放大器輸出，555定時(shí)器的六號(hào)管腳和七號(hào)管腳短接； 所述微控制單元與驅(qū)動(dòng)單元電連接，用于根據(jù)糧食溫度數(shù)值和電阻值獲得糧食水分?jǐn)?shù)值； 所述驅(qū)動(dòng)單元外接取樣器，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元指令控制取樣器動(dòng)作； 所述通訊單元與微控制單元電連接，用于微控制單元與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換； 所述輸入單元與微控制單元電連接，用于向微控制單元發(fā)送操作指令； 所述顯示單元與微控制單元電連接，用于顯示測定結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置，其特征在于，所述微控制單元采用AT-megal28單片機(jī)芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置，其特征在于，所述通訊單元采用RS232串行通訊接口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置，其特征在于，所述輸入單元采用鍵盤。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糧食水分實(shí)時(shí)測量裝置，其特征在于，所述顯示單元采用LCD顯示屏。
【文檔編號(hào)】G01N27/04GK106093132SQ201610735596
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月26日
【發(fā)明人】柴軍
【申請人】成都漢康信息產(chǎn)業(yè)有限公司