一种电阻式水分分析仪的水分采集电路的制作方法

本发明涉及水分检测领域，特别涉及一种电阻式水分分析仪的水分采集电路。

背景技术：

谷物含水率是特定谷物中包含的水分与重量的比值，是影响谷物品质的一个重要因素。实际应用中，谷物含水率可以决定了谷物贮藏的安全性，也同样谷物加工工艺与流通过程需要用到。例如在谷物的加工过程需要进行干燥，干燥是要达到减少谷物中水分含量的目的，通常是采用同热风或者直接对谷物进行加热，以降低谷物的含水率，但是干燥到什么程度可以停止，需要由获得的谷物含水率进行决定。从而，在对谷物的加工过程中可以不影响谷物营养成分及品质。

现有技术中的水分分析直接通过电容传感器获得待检测谷物的水分值，并未考虑到周围环境对于水分值的影响，影响测量结果的准确性不高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种电阻式水分分析仪的水分采集电路，以提高待检测谷物的水分检测的准确性。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种电阻式水分分析仪的水分采集电路，包括：数据采集模块、主控模块和电源模块，所述数据采集模块与所述主控模块相连，用于将采集到的数据发送至所述主控模块分析，以获得待检测谷物的水分值，所述电源模块用于为所述主控模块和所述数据采集模块提供工作电压；

所述数据采集模块包括：电机电流采样子模块、水分采样子模块、温度采样子模块；

所述温度采样子模块包括：至少一个温度传感器，每一个温度传感器的数据输出正极通过第一电阻连接工作电压并通过第一电容连接至反向放大器的正向输入端，该温度传感器的数据输出负极通过rc滤波器连接至该反向放大器的正向输入端，该反向放大器的反向输入端与输出端相连；

所述水分采集子模块包括：水分传感器的一端通过电容c32与另一端相连，且通过开关管q4与并联的电阻r66连接至工作电压；所述开关管q4的输出端通过电容r40与三极管q5的集电极相连，所述三极管q5的基极通过电阻与来自所述主控模块的电源电压控制信号相连所述水分传感器的另一端通过电阻r63与并联的c47、r48和c38相连，在所述r48和c38之间与开关模块dg419dy的引脚2相连，所述开关模块的引脚3通过电阻r49、r50、r51，所述开关模块的引脚6与所述主控模块相连，所述开关模块的数据输出引脚1与运放模块u12的引脚11相连，所述运放模块u12的引脚7通过电阻r46、r47与运算放大器u9a的正向输入端相连，所述运算放大器u9a的反向输入端与输出端相连，所述运算放大器u9a的输出端与所述主控模块相连；

所述电机电流采样子模块包括：电机电源经过变压器t1后输出电机测试信号motortest输入放大器u10b的反向输入端，且所述放大器u10b的正向输入端接地、所述反相输入端与输出端连接有电阻r39，所述放大器u10b的输出端通过电阻r16与放大器u10a的正向输入端相连，所述放大器u10a的反向输出端通过电阻r62与反向输出端相连，且所述输出端通过电阻r61接地，所述输出端通过电阻r57、r65与放大器u9b的正向输入端相连，所述放大器u9b的反相输入端与输出端相连，且所述输出端与所述主控模块相连；

所述主控模块由型号为stm32f103cbt6的单片机组成。

可选的，还包括指示灯模块，所述指示灯模块包括：指示灯led1至led5的一端分别通过1k欧姆电阻与所述主控模块相连，指示灯led1至led5的另一端接地。

可选的，还包括电机驱动模块，所述电机驱动模块包括：继电器k3与二极管d4并联接入三极管q3的集电极，所述二极管d4的阳极与所述二极管q3的集电极相连，所述二极管d4的阴极与工作电压相连，所述二极管d4的阳极的发射极接地，所述二极管d4的阳极的基极通过电阻r32与所述主控模块相连。

可选的，还包括通信模块，所述通信模块包括：rs485通信模块、can通信模块；所述rs485通信模块包括：通信控制芯片max485的引脚2和引脚3相连接，并连同所述通信控制芯片max485的引脚1和引脚4与所述主控模块相连，所述通信控制芯片max485的引脚6和引脚8输出rs485通信信号；

所述can通信模块包括：通信控制芯片sn65hvd232的引脚1和引脚4与所述主控模块相连，所述通信控制芯片sn65hvd232的引脚6和引脚7分别通过电阻r5和r4接地用以输出通信信号。

(1)、本发明的一种电阻式水分分析仪的水分采样电路，可以提高水分分析仪水分分析的准确率；

(2)、本发明的一种电阻式水分分析仪的水分采样电路，通过开关模块和运放模块进行处理水分传感器获得的水分值，能够降低采样过程中的噪声信号，进一步提高水分检测结果的准确性；

(3)、本发明的一种电阻式水分分析仪的水分采样电路，采用相对价格较低的单片机即可实现电路控制，有助于降低整个水分分析仪的成本。

附图说明

图1是本发明的电机电流采集子模块的电路图；

图2为温度采集的电路图

图3是本发明的水分采集模块对应的电路图；

图4是本发明的主控模块的电路图；

图5为led灯显示模块的电路图；

图6为电机驱动模块的电路图；

图7为通信模块的电路图；

图8为电压转换模块的电路图。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明技术方案进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明技术方案，并不用于限制本发明技术方案的范围。

为解决现有技术问题，本发明提供一种电阻式水分分析仪的水分采集电路，包括：数据采集模块、主控模块和电源模块，所述数据采集模块与所述主控模块相连，用于将采集到的数据发送至所述主控模块分析，以获得待检测谷物的水分值，所述电源模块用于为所述主控模块和所述数据采集模块提供工作电压；所述数据采集模块包括：电机电流采样子模块、水分采样子模块、温度采样子模块；参见图1为电机电流采样子模块的电路图。

参见图1为电机电流采样子模块的电路图，motorl和motora为电机驱动电源，经过变压器t1后线圈的抽头3输入放大器u10b的反相输入端，且所述放大器u10b的正向输入端接地、所述反相输入端与输出端连接有电阻r39，所述放大器u10b的输出端通过电阻r16与放大器u10a的正向输入端相连，所述放大器u10a的反向输出端通过电阻r62与反向输出端相连，且所述输出端通过电阻r61接地，所述输出端通过电阻r57、r65与放大器u9b的正向输入端相连，所述放大器u9b的反相输入端与输出端相连，且所述输出端与所述主控模块相连，具体的所述放大器u9b输出的信号为motoradc，与所述主控模块对应的引脚相连。

参见图2，图2为温度采样子模块的电路图，可以包括：至少一个温度传感器，传感器可以连接在connectorj7上，j7的引脚1和引脚2用来传输温度传感器采集到的数据，每一个温度传感器的数据输出正极引脚1通过第一电阻r38连接工作电压5v并通过第一电容c30连接至反向放大器u8a的正向输入端，该温度传感器的数据输出负极引脚1通过rc滤波器(并联的c33、r42组成的rc滤波器)连接至该反向放大器的正向输入端，该反向放大器的反向输入端与输出端相连。

参见图3为水分采集子模块的电路图，可以包括：水分传感器j6的一端引脚1通过电容c32与另一端引脚2相连，且通过开关管q4与并联的电阻r66连接至工作电压22v；所述开关管q4的输出端通过电容r40、q4的一端与三极管q5的集电极相连，所述三极管q5的基极通过电阻r43与来自所述主控模块的电源电压控制信号相连，所述水分传感器的另一端通过电阻r63与并联的c47、r48和c38相连，在所述r48和c38之间与开关模块dg419dy的引脚2相连，在j6的输出端还可以加入电容c48和c49进行滤波，所述开关模块的引脚3通过电阻r49、r50、r51，所述开关模块的引脚6与所述主控模块相连，所述开关模块的数据输出引脚1与运放模块u12的引脚11相连，所述运放模块u12的引脚7通过电阻r46、r47与运算放大器u9a的正向输入端相连，所述运算放大器u9a的反向输入端与输出端相连，所述运算放大器u9a的输出端与所述主控模块相连；所述电机电流采样子模块包括：电机电源经过变压器t1后输出电机测试信号motortest输入放大器u10b的反向输入端，且所述放大器u10b的正向输入端接地、所述反相输入端与输出端连接有电阻r39，所述放大器u10b的输出端通过电阻r16与放大器u10a(图中未示出)的正向输入端相连，所述放大器u10a的反向输出端通过电阻r62与反向输出端相连，且所述输出端通过电阻r61接地，所述输出端通过电阻r57、r65与放大器u9b的正向输入端相连，所述放大器u9b的反相输入端与输出端相连，且所述输出端与所述主控模块相连，具体的图中u11和u12其他引脚的连接参见图示，是为了实现芯片的完整功能，在实现芯片完整功能的情况下也可以采用其他的连接方式，本发明实施例不对其进行限定。

所述主控模块由型号为stm32f103cbt6的单片机组成，具体连接可以参见图4。

需要说明的是，水分采样子模块具体的可以通过水分传感器直接测量谷物的水分值，可以理解的是，通过直接获得的方式获得谷物水分值比较片面，因为获得的是局部的水分值，且获得的方式不够准确，所以本发明实施例中，将获得水分值发送至主控模块4，以备进行数值处理；同样，还可以通过温度传感器获得谷物周围的温度值。本发发明实施例中，可以将温度传感器和/或水分传感器安装在水分仪的两个碾压轮之间，以用来碾压待测谷物，并通过该碾压轮在碾压过程中获得的数值，实时对温度和水分的采集，获得采集数据。通过碾压轮的转动，获得不同位置的谷物的水分和温度值，具体的，可以获得多次的平均值，以提高数据的准确性。

可以理解的是，电机的碾压轮在碾压的过程中能够获得实时变化的电流值，另外由物理学知识可以得到，当谷物的电阻值为已知时，即可得到流经谷物的电压值(电压值为电阻值与电流值的乘积)。然后根据主控模块中电压值和水分值的对应关系，既可以得到对应的水分值。需要说明的是，谷物的含水率与导电率的具有一定的计算关系，而导电率与电阻具有一定的计算关系、电阻与电流可以得到电压值、而电压值与水分值又存在预设的计算公式关系，所以可以得到水分值。具体的数学计算本发明实施例在此不对其进行赘述。

本发明实施例中通过开关模块u11和运放模块u12进行处理水分传感器获得的水分值，能够降低采样过程中的噪声信号，进一步提高水分检测结果的准确性

可选的，本发明实施例还可以包括指示灯模块，参见图5，所述指示灯模块包括：指示灯led1至led5的一端分别通过1k欧姆电阻与所述主控模块相连，指示灯led1至led5的另一端接地。通过接收主控模块发来的控制命令控制led1-led5的闪烁，起到用户提醒的作用，进一步提高用户体验。

可选的，还提供如图6所示的电机驱动模块，所述电机驱动模块包括：继电器k3与二极管d4并联接入三极管q3的集电极，所述二极管d4的阳极与所述二极管q3的集电极相连，所述二极管d4的阴极与工作电压相连，所述二极管d4的阳极的发射极接地，所述二极管d4的阳极的基极通过电阻r32与所述主控模块相连。当继电器接通3和4，或者5和6用以实现对电机的不同操作，例如实现电机的正转和反转。

可选的，本发明实施例还包括图7的通信模块，所述通信模块包括：rs485通信模块、can通信模块；所述rs485通信模块包括：通信控制芯片max485(u3)的引脚2和引脚3相连接，并连同所述通信控制芯片max485的引脚1和引脚4与所述主控模块相连，所述通信控制芯片max485的引脚6和引脚8输出rs485通信信号；

所述can通信模块包括：通信控制芯片sn65hvd232(u5)的引脚1和引脚4与所述主控模块相连，所述通信控制芯片sn65hvd232的引脚6和引脚7分别通过电阻r5和r4接地用以输出通信信号。

另外，参见图8，本发明实施例还提供一种电压转换电路图，pl、pn为输入电压，经过变压器lcm1和电压转换芯片u1后输出24v直流电压，可以以24v直流电压为输入进行电压转换得到3.3v、22v、以及正负5v。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。