一種糧食水分實時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時測量裝置，包括溫度傳感器、采樣電阻、信號調(diào)理單元、微控制單元、驅(qū)動單元、通訊單元、輸入單元和顯示單元，所述糧食水分實時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設的水分電阻的對應關系進行比對，獲得糧食水分測量初始數(shù)值，同時溫度傳感器獲得糧食的溫度數(shù)值，該溫度數(shù)值發(fā)送至微控制單元對糧食水分測量初始數(shù)值進行修正，獲得糧食水分測量最終數(shù)值，從而實現(xiàn)了對糧食水分的實時、準確測量，同時，該測量裝置具有抗干擾能力強、電路結(jié)構簡單、成本低廉的特點。
【專利說明】
一種糧食水分實時測量裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及糧食水分檢測領域，具體涉及一種糧食水分實時測量裝置。
【背景技術】
[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。糧食水分含量是評價糧食品質(zhì)的重要指標，是糧食檢測的基本項目之一，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，系統(tǒng)復雜，造價高，不能體現(xiàn)檢測對象的專用性。微波法是利用水對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行水分測量，其測量值與物料成分有關，測量電路及信號處理較復雜，價格偏高。電阻方法因其快速、準確、成本低的特點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)明所要解決的技術問題是提高糧食水分測量裝置測量的準確性，目的在于提供一種糧食水分實時測量裝置，解決當前的測量裝置準確性差、采樣困難、抗干擾能力差的問題。
[0004]本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn):
一種糧食水分實時測量裝置，包括采樣單元、微控制單元、驅(qū)動單元、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、采樣電阻和信號調(diào)理單元；
所述信號調(diào)理單元具體包括模擬開關、555定時器、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，模擬開關的公共端連接外部電源正端，模擬開關的一個選擇端經(jīng)第一電阻連接555定時器的七號管腳，另一個選擇端經(jīng)第二電阻連接555定時器的七號管腳，555定時器的四號和八號管腳均連接外部電源正端，555定時器的五號管腳經(jīng)第一電容接地，555定時器的六號管腳經(jīng)第二電容接地，555定時器的一號管腳接地，555定時器的三號管腳依次經(jīng)第一放大器和第二放大器輸出，555定時器的六號管腳和七號管腳短接；
所述微控制單元與驅(qū)動單元電連接，用于根據(jù)糧食溫度數(shù)值和電阻值獲得糧食水分數(shù)值；
所述驅(qū)動單元外接取樣器，用于根據(jù)驅(qū)動單元指令控制取樣器動作；
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)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果:
本發(fā)明所述一種糧食水分實時測量裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對糧食水分的實時、準確測量，同時，該測量裝置具有抗干擾能力強、電路結(jié)構簡單、成本低廉的特點。
【附圖說明】
[0010]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種糧食水分實時測量裝置結(jié)構框圖。
[0011 ]圖2為本發(fā)明實施例一提供的信號調(diào)理單元電路原理圖。
【具體實施方式】
[0012]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。
[0013]實施例一
如圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種糧食水分實時測量裝置結(jié)構框圖。
[0014]所述糧食水分實時測量裝置，包括采樣單元、微控制單元、驅(qū)動單元、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、采樣電阻和信號調(diào)理單元。其中，采樣電阻經(jīng)信號調(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，用于補償環(huán)境溫度對糧食內(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。同時它只占用單片機的一個端口，節(jié)約了系統(tǒng)的硬件資源，因此具有較高的性價比。
[0016]如圖2所示，圖2為本發(fā)明實施例一提供的信號調(diào)理單元電路原理圖。
[0017]所述信號調(diào)理單元具體包括模擬開關、555定時器、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，模擬開關的公共端連接外部電源正端，模擬開關的一個選擇端經(jīng)第一電阻連接555定時器的七號管腳，另一個選擇端經(jīng)第二電阻連接555定時器的七號管腳，555定時器的四號和八號管腳均連接外部電源正端，555定時器的五號管腳經(jīng)第一電容接地，555定時器的六號管腳經(jīng)第二電容接地，555定時器的一號管腳接地，555定時器的三號管腳依次經(jīng)第一放大器和第二放大器輸出，555定時器的六號管腳和七號管腳短接；
所述微控制單元與驅(qū)動單元電連接，根據(jù)糧食溫度數(shù)值和電阻值獲得糧食水分數(shù)值。所述微控制單元采用Atreel公司的高速嵌入式單片機AT-megal28，它采用先進的RISC精簡指令集結(jié)構，具有128 KB的在線可重復編程的FLASH、4 KB的SRAM和4 KB的E2PR0M，同時具有8/16位定時器/計數(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成為功能更強大的微控制器，更好地支持應用于脈寬調(diào)制、高速1/0、遞增/遞減計數(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)動輸出、與PC機進行通信等工作。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，再加上溫度補償系數(shù)和密碼的設定。4 KB空間已經(jīng)足夠了。它的可編程的看門狗定時器模塊能保證系統(tǒng)能夠可靠穩(wěn)定的工作。
[0018]所述驅(qū)動單元外接取樣器，根據(jù)驅(qū)動單元指令控制取樣器動作，所述驅(qū)動單元由繼電器驅(qū)動芯片ULN2003和+5 V DC繼電器組成，測試開始時，單片機發(fā)出控制信號，由電機帶動取樣器使樣品壓結(jié)實，保持壓力恒定，以獲取比較一致的電阻取樣值，當一個樣品測試完成后，使取樣器復位，準備下次測量。
[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串行通信接口實現(xiàn)與PC機的通信，把測量數(shù)據(jù)上傳至計算機中，以進行進一步的數(shù)據(jù)處理，同時也可進行遠程操作，實現(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，用于實現(xiàn)測量品種的選擇、參數(shù)的設定與修改、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點陣模塊，它可同時顯示測量品種水稻、玉米、大豆、小麥，然后通過鍵盤確定具體的測試對象，在每個測試子菜單下顯示測量值、測量次數(shù)、平均值、標定值設定密碼等選項，只有當操作者的輸入密碼與系統(tǒng)給定的密碼相同時，才能進行標定值的設定，一般情況下，這些值是不能隨意修改的。
[0022]上述糧食水分實時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)下進行標定工作，建立起標準的測量數(shù)據(jù)關系，將這些數(shù)據(jù)預設在微控制單元中，微控制單元存儲不同種類的糧食的水分的標定值、溫度補償系數(shù)和系統(tǒng)的密碼等參數(shù)。在使用之前需要進行水分的標定工作，把同一樣本分別在標準測定儀和本測定儀同時進行比對測量，確定水分和電阻的關系，然后再通過鍵盤把對應關系寫入微控制單元中保存起來，形成標準的測量曲線或數(shù)據(jù)表格。同時考慮到溫度的影響，必須加上溫度補償系數(shù)以進行修正。在實際測量時，把當前的測量值與這些標準值進行比較，就可以實現(xiàn)水分的測量。
[0023]本發(fā)明的技術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設的水分電阻的對應關系進行比對，獲得糧食水分測量初始數(shù)值，同時溫度傳感器獲得糧食的溫度數(shù)值，該溫度數(shù)值發(fā)送至微控制單元對糧食水分測量初始數(shù)值進行修正，獲得糧食水分測量最終數(shù)值，從而實現(xiàn)了對糧食水分的實時、準確測量，同時，該測量裝置具有抗干擾能力強、電路結(jié)構簡單、成本低廉的特點。
[0024]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，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、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種糧食水分實時測量裝置，其特征在于，包括采樣單元、微控制單元、驅(qū)動單元、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、采樣電阻和信號調(diào)理單元； 所述信號調(diào)理單元具體包括模擬開關、555定時器、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，模擬開關的公共端連接外部電源正端，模擬開關的一個選擇端經(jīng)第一電阻連接555定時器的七號管腳，另一個選擇端經(jīng)第二電阻連接555定時器的七號管腳，555定時器的四號和八號管腳均連接外部電源正端，555定時器的五號管腳經(jīng)第一電容接地，555定時器的六號管腳經(jīng)第二電容接地，555定時器的一號管腳接地，555定時器的三號管腳依次經(jīng)第一放大器和第二放大器輸出，555定時器的六號管腳和七號管腳短接； 所述微控制單元與驅(qū)動單元電連接，用于根據(jù)糧食溫度數(shù)值和電阻值獲得糧食水分數(shù)值； 所述驅(qū)動單元外接取樣器，用于根據(jù)驅(qū)動單元指令控制取樣器動作； 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)權利要求1所述的糧食水分實時測量裝置，其特征在于，所述微控制單元采用AT-megal28單片機芯片。3.根據(jù)權利要求1所述的糧食水分實時測量裝置，其特征在于，所述通訊單元采用RS232串行通訊接口。4.根據(jù)權利要求1所述的糧食水分實時測量裝置，其特征在于，所述輸入單元采用鍵盤。5.根據(jù)權利要求1所述的糧食水分實時測量裝置，其特征在于，所述顯示單元采用LCD顯示屏。
【文檔編號】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