專利名稱：微機(jī)卷煙水分檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微機(jī)卷煙水份檢測儀。
在一種公知的微機(jī)卷煙水份檢測儀中，因水份傳感器是采用電阻法，存在著測試電極與被測卷煙之間的接觸面積和接觸壓力的隨機(jī)性，因而精度低、重復(fù)性差。另外該儀器是由Z80CPU八位單板微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，因此該儀器成本高、可靠性差，數(shù)字鍵和功能鍵多，使用復(fù)雜。
本實(shí)用新型的目的是在克服以上之不足，采用非接觸型的電容式水份傳感器與單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，提高了儀器的精度和可靠性，并降低了成本，簡化了操作。
本實(shí)用新型的單片微機(jī)卷煙水份檢測儀，其特征是當(dāng)被測卷煙放入電容式水份傳感器后，傳感器的電容量將隨著卷煙水份含量大小的變化而變化。當(dāng)卷煙水份含量大時(shí)，其電容量也大，當(dāng)卷煙水份含量小時(shí)，其電容量隨之變小。另外，當(dāng)環(huán)境溫度和被測的卷煙品種一定時(shí)，其電容的增量與被測卷煙水份含量有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。本實(shí)用新型是由將卷煙水份含量轉(zhuǎn)換成電壓量的水份傳感電路，將環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成電壓量的T／V轉(zhuǎn)換電路及多路開關(guān)電路、A／D轉(zhuǎn)換電路、微機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，其中水份傳感電路又是由將電容式傳感器的電容量轉(zhuǎn)換成電壓量的C／V轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。本實(shí)用新型采用分時(shí)方法，先在無煙狀態(tài)時(shí)即本實(shí)用新型的空載時(shí)按下清零鍵，對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行采集處理，隨后對(duì)C／V轉(zhuǎn)換電路的空載電壓進(jìn)行采集處理，便完成自動(dòng)校零工作，從而克服因電路漂移對(duì)測量精度的影響；當(dāng)被測卷煙放入電容式水份傳感器后即本實(shí)用新型的有載時(shí)按下測量鍵，便對(duì)C／V轉(zhuǎn)換電路的有載電壓進(jìn)行采集處理，再求出有載電壓與空載電壓之差，該電壓差值即代表電容式水份傳感器的電容量的增量，隨后根據(jù)采集的環(huán)境溫度對(duì)該電壓差值進(jìn)行溫度補(bǔ)償，再進(jìn)一步由用戶在多條曲線中選定的和該被測煙種對(duì)應(yīng)的一條曲線，最后根據(jù)線性插值法算出該煙種的水份含量值并輸出顯示。如果測量結(jié)果超限將顯示正號(hào)，欠限則顯示負(fù)號(hào)。當(dāng)進(jìn)行打印操作時(shí)即輸出打印結(jié)果。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有精度高，操作簡單、可靠性高、成本低。
本實(shí)用新型將在下列實(shí)施例的附圖中作更清楚地說明。


圖1為微機(jī)卷煙水份檢測儀電路框圖圖2為MCS－48單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電路原理圖圖3為C／V轉(zhuǎn)換電路、T／V轉(zhuǎn)換電路、多路開關(guān)電路、A／D轉(zhuǎn)換電路和BCD碼撥盤輸入電路的原理圖圖4為顯示電路原理圖圖5為程序流程框圖圖6為傳感器結(jié)構(gòu)圖在圖1中，C／V轉(zhuǎn)換電路1的輸出端Vc與多路開關(guān)電路3的1號(hào)輸入通道相連，T／V轉(zhuǎn)換電路2輸出端VT與多路開關(guān)電路3的0號(hào)輸入通道相連。微機(jī)系統(tǒng)5的P27端口與多路開關(guān)電路3的地址控制端A相連，多路開關(guān)電路3的輸出端OUT經(jīng)R3與C3組成的濾波電路后再接到A／D轉(zhuǎn)換電路4的INH高電位輸入端，電路4的低電位輸入端INL接在某一參考電壓VL上。A／D轉(zhuǎn)換電路4的BCD碼輸出端B1、B2、B4、B8、與微機(jī)系統(tǒng)5的P7端口相連，其個(gè)、十、百、千位信息輸出端D1、D2、D3、D4與微機(jī)系統(tǒng)5的P6端口相連。A／D轉(zhuǎn)換電路4的忙信號(hào)輸出端BUSY與微機(jī)系統(tǒng)5的外部中斷輸入端INT相連，并采用查詢方式分時(shí)地對(duì)A／D轉(zhuǎn)換電路4的個(gè)、十、百、千位BCD碼掃描輸出信息進(jìn)行采集。圖1中的電路10為BCD碼撥盤輸入電路并與微機(jī)系統(tǒng)5的P1端口相連，作曲線選擇用。清零鍵8的非接地端接微機(jī)系統(tǒng)5的T0端并與電阻R5相連；測量鍵9的非接地端接微機(jī)系統(tǒng)5的T1端并與電阻R6相連；R5、R6的另一端接正5伏工作電源。
在圖1中，當(dāng)按下本實(shí)用新型的清零鍵8時(shí)，將在微機(jī)系統(tǒng)5的T0端產(chǎn)生一個(gè)低電平，其特征是在清零過程中先采集環(huán)境溫度時(shí)微機(jī)系統(tǒng)5的P27端為低電平，當(dāng)環(huán)境溫度采集完畢，P27端隨之變高，便對(duì)空載電壓進(jìn)行采集。同樣地，當(dāng)按下本實(shí)用新型的測量鍵9時(shí)，將也會(huì)在微機(jī)系統(tǒng)5的T1端產(chǎn)生一個(gè)低電平，此時(shí)P27端仍然保持為高電平，以便對(duì)有載電壓進(jìn)行采集，隨后便由P4、P5端口送到顯示電路7進(jìn)行輸出顯示被測卷煙的水份含量值，此時(shí)刻，如先按測量鍵9，在測量鍵9按著不復(fù)位的過程中再按清零鍵8即進(jìn)行打印輸出。其中微機(jī)系統(tǒng)5的BUS端口與打印機(jī)6的數(shù)據(jù)總線DB相連進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，微機(jī)系統(tǒng)5的WR端與打印機(jī)6的WRI端相連，作為寫選通，微機(jī)系統(tǒng)5的P50端通過電阻R4與打印機(jī)6的BUSY端相連，對(duì)打印機(jī)6的狀態(tài)進(jìn)行檢測，在此，微機(jī)系統(tǒng)5的P50端具有雙重功能，一方面作為顯示輸出，另一方面作為打印機(jī)忙信號(hào)輸入。當(dāng)打印機(jī)6的BUSY端為高電平時(shí)，表示打印機(jī)忙，當(dāng)BUSY為低電平時(shí)表示打印機(jī)不忙，此時(shí)，微機(jī)系統(tǒng)可以與打印機(jī)進(jìn)行通訊。打印機(jī)6的GND、SEL1、Vss端與地相連，打印機(jī)6的SEL2端與微機(jī)系統(tǒng)5的P26端口相連。Vcc端接在9伏左右的不穩(wěn)壓直流電源上，本實(shí)用新型的打印機(jī)是由中國專利ZL85203852構(gòu)成，采用查詢方式工作，打印機(jī)的技術(shù)參數(shù)和詳細(xì)使用說明見該機(jī)的使用說明書。
本實(shí)用新型的圖2為圖1中微機(jī)系統(tǒng)5的電路原理圖，其中電路11是由英特爾公司MCS——43系列的8035或8039單片微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，電路12為74LS373八D觸發(fā)器作地址鎖存電路，該鎖存功能由電路11的ALE端控制電路12的G端實(shí)現(xiàn)，電路13為EPROM2716存儲(chǔ)器；電路14為8243接口擴(kuò)展電路，分別擴(kuò)展出P4、P5、P6、P7四個(gè)四位端口，其中電路11的PROG、P20～P23端分別與電路14的對(duì)應(yīng)端相連，同時(shí)電路11的P20～P22端又與電路13的A8～A10端相連，作為存儲(chǔ)器電路13的高3位地址線。電路11的PSEN端與電路13的OE端相連；電路11的BUS0～BUS7一方面與八D觸發(fā)器電路12的D0～D7端相連，另一方面又與電路13的數(shù)據(jù)線D0～D7端相連；電路12的Q0～Q7端與電路13的A0～A7端相連作為電路13的低八位地址線；電路11的VDD、VCC、SS、EA端均與正5伏端相連，VSS端接地；XTAL1、XTAL2端各接一只電容C51、C52到地，并在其兩端接一晶振Z或電感使電路11內(nèi)部振蕩電路工作。RESET端接一電容C53到地使整個(gè)系統(tǒng)上電初始化。電路12的VCC端與正5伏相連，VSS端和K端與地相連。電路13的VCC和VPP端均與正5伏相連，VSS和PGM端均與地相連。電路14的VCC端與正5伏相連，VSS和CS端均與地相連。
本實(shí)用新型的圖3中的電路1、2、3、4、10分別為圖1中的C／V轉(zhuǎn)換電路1、T／V轉(zhuǎn)換電路2、多路開關(guān)電路3、A／D轉(zhuǎn)換電路4以及BCD碼撥盤輸入電路10的電路原理圖。圖3中的C／V轉(zhuǎn)換電路1，其特征是由一多諧振蕩電路和一單穩(wěn)電路構(gòu)成，其多諧振蕩電路和單穩(wěn)電路由雙時(shí)基電路7556構(gòu)成，即圖3中的電路15。其中多諧振蕩電路由C11、R14串聯(lián)的節(jié)點(diǎn)N連到電路15的R1、S1端，R13與R14串聯(lián)節(jié)點(diǎn)M連到disch1端構(gòu)成。當(dāng)初通電瞬間，N點(diǎn)的電位為零，因此輸出端V01為高電平，隨后N點(diǎn)按指數(shù)規(guī)律充電，當(dāng)大于三分之二電源電壓時(shí)，通過R1端經(jīng)內(nèi)部的比較電路和觸發(fā)電路使V01輸出為低電平，同時(shí)disch1端也變?yōu)榈碗娖剑藭r(shí)電容C11的電壓，通過R14向disch1端放電，當(dāng)C11上的電壓低于三分之一電源電壓時(shí)，通過S1端經(jīng)內(nèi)部的比較電路和觸發(fā)電路使V01又變?yōu)楦唠娖?，上述過程不斷循環(huán)，就在V01端輸出一頻率由C11、R13、R14決定的方波，本實(shí)用新型的振蕩頻率選在2～3KHZ之間。該方波經(jīng)C12微分，在R11與R12的連接點(diǎn)L即S2端產(chǎn)生尖脈沖，本實(shí)用新型是用方波的后沿即下降沿所形成的尖脈沖使單穩(wěn)電路工作，即使單穩(wěn)電路的輸出端V02為高電平，同時(shí)電阻R15向C13按指數(shù)規(guī)律充電，當(dāng)C13上的充電電壓大于三分之二的電源電壓時(shí)，同上述過程一樣，同樣地通過R2的作用將使V02與disch2端變?yōu)榈碗娖剑蚨赩02端輸出一個(gè)正向脈沖寬度由R15與C13決定的單穩(wěn)脈沖。隨即C13向disch2端迅速放電，為產(chǎn)生下一個(gè)單穩(wěn)脈沖作好準(zhǔn)備。在此多諧振蕩電路的周期要大于單穩(wěn)脈沖的最大寬度，因而單穩(wěn)脈沖的輸出頻率與多諧振蕩電路的頻率一致，而單穩(wěn)脈沖的寬度隨著C13的變化而變化，其特證是，C13就是本實(shí)用新型的電容式水份傳感器，當(dāng)卷煙水份含量高時(shí)，其傳感器的電容變大，因而單穩(wěn)脈沖的寬度變寬，再經(jīng)R16與C14組成的濾波電路輸出的在Vc處的電壓也變大，從而達(dá)到C／V轉(zhuǎn)換的目的。
圖3中的節(jié)點(diǎn)Vc即圖1中電路1的端口Vc，R21與溫度傳感器D串聯(lián)構(gòu)成了圖1中的T／V轉(zhuǎn)換電路2，圖3中的節(jié)點(diǎn)VT即圖1中電路2的端口VT，其特征是溫度傳感器由溫敏二極管構(gòu)成，多路開關(guān)電路3的VDD與正5伏電源相連，其余的信號(hào)輸入通道2～7、VEE、VSS、INH、B、C端均與地相連，其輸出端OUT經(jīng)R3與C3濾波后與A／D轉(zhuǎn)換器4的高電平INH輸入端相連，低電平INL輸入端接在一個(gè)介于0.5～1V之間的參考電壓VL上，以便提高A／D轉(zhuǎn)換電路的有效分辨率。在此，R3與C3即為圖1中的R3、C3起濾波作用。圖3中的A／D轉(zhuǎn)換器16是由雙斜積分型A／D轉(zhuǎn)換器7135構(gòu)成，其中VR端為參考電壓輸入端接在1伏參考電壓上，INT、AZ、BUF端分別與C41、C42、R41的一端相連，而C41、C42、R41的另一端接在一起，CR－和CR＋之間接一電容C43，V＋接正5伏，V－接負(fù)5伏，CLK時(shí)鐘脈沖輸入端輸入典型值為100KHZ的方波使其工作，AGND和GND接地，其信號(hào)輸出端D1、D2、D3、D4分別與微機(jī)系統(tǒng)5的P60、P61、P62、P63相連。BCD碼撥盤輸入電路10中作為曲線平移的BCD碼撥盤17的8、4、2、1端分別與微機(jī)系統(tǒng)5的P17～P14相連，作為曲線選擇的BCD碼撥盤18的8、4、2、1端分別與微機(jī)系統(tǒng)5的P13～P10相連，其A端都接地。
本實(shí)用新型的圖4為圖1中顯示輸出電路7的電路原理圖。在圖4中顯示器是用的LED共陽發(fā)光顯示器，T1～T4作位驅(qū)動(dòng)，為四只NPN型晶體管，其基極分別與微機(jī)系統(tǒng)5的P50～P53相連，集電極全部與正5伏電源相連。其中T1用于驅(qū)動(dòng)超、欠限顯示符，并只用七段LED顯示器的a1、b1兩段，如圖所示，當(dāng)欠限時(shí)輸出BCD碼1即達(dá)到只亮b1的目的，即顯示出欠限信息“－”號(hào)；當(dāng)超限時(shí)輸出BCD碼2即a1、b1同時(shí)亮，即顯出超限信息“＋”號(hào)。T2、T3、T4分別驅(qū)動(dòng)十位、個(gè)位、十分位，其中小數(shù)點(diǎn)DP從T3的發(fā)射極接出，再串上電阻R71到地。作為BCD碼輸出的微機(jī)系統(tǒng)5的P40～43分別與74LS47顯示譯碼驅(qū)動(dòng)電路19的A～D端相連，電路19的七段輸出a～g分別串上R72～R78的限流電阻與各顯示器的對(duì)應(yīng)段相連，采用公知的掃描顯示技術(shù)。
本實(shí)用新型各圖中的集成電路如引腳沒有說明的，該引腳一律懸空使用。
本實(shí)用新型的一個(gè)最佳實(shí)施例為多路開關(guān)電路3由八選一多路模擬開關(guān)4051實(shí)現(xiàn)。其余電阻、電容的取值如下圖1中R3為100K，R4為10K，C3為0.01uF。圖2中C51、C52均為30pF，C53為1uF。圖3中R11、R12各為10K，R13為51K，R14為100K，C11為2200PF，C12為1000PF，C13為水份傳感器的電容其增量在0～50pF之間，C14為0.1uF，R15為510K，R16為1M，R21為10K，R41為100K，C41～C43均為1uF，圖4中，R71為100Ω，R72～R78均為47Ω。圖1中的電阻R5、R6各為10K。微機(jī)系統(tǒng)的晶振Z為6MHZ。本最佳實(shí)施例的重復(fù)性和精度分別達(dá)到±0.2％和±0.5％水份含量值。
本實(shí)用新型的卷煙水份傳感器是由一個(gè)矩形絕緣框架和形成電容的上、下蓋的金屬導(dǎo)電面構(gòu)成，如圖6所示，框架20和下蓋21連為一體，上蓋22可以開閉，框架20的厚度5～20毫米之間，本最佳實(shí)施例的厚度在7～11毫米之間，框架20上固定有能吸合上蓋的用永久磁鐵做成的磁體23，磁體的數(shù)量不少于兩個(gè)，上蓋22由導(dǎo)磁性導(dǎo)體或由部分導(dǎo)磁材料與金屬導(dǎo)電面的組合構(gòu)成。
軟件說明本實(shí)用新型的圖5為整個(gè)系統(tǒng)的流程框圖。當(dāng)剛接通電源時(shí)就上電初始化，完成各種標(biāo)志初設(shè)及單片機(jī)內(nèi)部RAM清零工作。隨后進(jìn)行閃爍顯示“0.0”，以提示儀器正在預(yù)熱還沒有進(jìn)入工作狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種微機(jī)卷煙水份檢測儀，由微機(jī)系統(tǒng)5、A/D轉(zhuǎn)換電路4、多路開關(guān)電路3、T/V轉(zhuǎn)換電路2、水份傳感電路構(gòu)成，其特征是水份傳感電路由將傳感器的電容量轉(zhuǎn)換成電壓量的C/V轉(zhuǎn)換電路1構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)卷煙水份檢測儀，其特征在于所述的C／V轉(zhuǎn)換電路1是由單穩(wěn)電路構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)卷煙水份檢測儀，其特征在于所述的單穩(wěn)電路是由雙時(shí)基電路7556構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)卷煙水份檢測儀，其特征在于所述的傳感器的框架厚度在5～20毫米之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)卷煙水份檢測儀，其特征在于所述的傳感器的上蓋與框架之間用磁力吸合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)卷煙水份檢測儀，其特征在于所述的微機(jī)系統(tǒng)5的集成電路是由一片MCS－－48系列的單片微機(jī)8035或8039、一片2716EPROM、一片74LS373和一片8243構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)卷煙水份檢測儀，其特征在于所述的A／D轉(zhuǎn)換電路4是由7135集成電路構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)卷煙水份檢測儀，其特征在于所述的A／D轉(zhuǎn)換電路4的BUSY端和微機(jī)系統(tǒng)5的INT端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)卷煙水份檢測儀，其特征在于所述的清零鍵8與微機(jī)系統(tǒng)5的T0端相連，測量鍵9與微機(jī)系統(tǒng)5的T1端相連。
專利摘要微機(jī)卷煙水分檢測儀，涉及一種由單片微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的水分檢測儀器，具有自動(dòng)清零、自動(dòng)溫度補(bǔ)償、可供不同煙種測試的多條曲線選擇、超限顯示和打印功能。由單片微機(jī)系統(tǒng)，C/V轉(zhuǎn)換電路、T/V轉(zhuǎn)換電路、多路開關(guān)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和具有磁力合閉的其電容量隨卷煙水分含量變化的電容式水分傳感器組成。適用于卷煙生產(chǎn)和倉貯保管行業(yè)對(duì)煙支水分含量進(jìn)行的快速高精度檢測。
文檔編號(hào)G01N27/22GK2082862SQ90221079
公開日1991年8月14日 申請(qǐng)日期1990年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1990年9月19日
發(fā)明者鄧履夫, 王先鶴 申請(qǐng)人:鄧履夫, 王先鶴