一种水分测量电路及水分测量方法与流程

本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种水分测量电路及水分测量方法。

背景技术：

水分测量是谷物仓储过程中必不可少的一个环节，测量谷物水分含量一方面可用于确定仓库内部湿度以判断是否需要通风操作，另一方面也对判断仓库内谷物重量提供依据。

现有的水分测量方法包括电容法、电阻法、红外法、微波法等。通过电容法测水分含量，主要是根据被测物在不同含水量状态下的介电系数不同，通过测得电容变化，代入公式计算即可获得被测物的含水情况。

现有技术中，已有通过rc振荡电路来进行水分测量的应用。在实际应用中，由于测量水分的装置在重启后，其初始振荡频率会受到被测物的影响而发生变化，使计算出的电容值不准确，继而影响测水数据的准确性，针对这个问题，现有的解决方法是在测水装置启动时，进行人工校正，费时费力。此外，也有在振荡电路中使用多个数据比较器，实现电容法测水分含量的技术方案，这种应用存在比较器一致性较差的问题，也容易影响测水数据的准确性。

为此，提供一种操作简便、测量准确的水分测量电路十分必要。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种水分测量电路，可实现操作简便、测量准确的水分测量。

本发明实现上述效果的技术方案在于：

本发明提供一种水分测量电路，包括一个振荡电路，一个或多个可调基准源，所述可调基准源用于提供基准电压，使电路启动时的初始频率一致。

进一步地，所述振荡电路包括电阻r1、电阻r2、选择器、比较器、电阻rt和电容c。

进一步地，所述电阻r1与所述电阻r2串联，所述电阻r2的输出端接地，所述电阻r1和电阻r2用于分压，为水分测量电路提供上电电压；

所述选择器的输入端1脚连接于电阻r1与电阻r2之间；

所述选择器的输入端2脚与所述可调基准源的输出端连接；

所述选择器的输出端与所述比较器的正输入端连接；所述选择器用于根据比较器输出端输出的高低电平，选择输出上电电压或基准电压；

所述比较器的输出端同时连接于所述选择器的输入端3脚和所述电阻rt的输入端；

所述电阻rt的输出端同时连接于所述比较器的负输入端和所述电容c；

所述电容c与电阻rt连接的相对端接地。

本发明还提供一种水分测量电路，包括一个振荡电路和两个可调基准源，所述振荡电路包括比较器1、比较器2、与门、电阻rt和电容c，所述可调基准源包括可调基准源1、可调基准源2，所述可调基准源用于提供上电电压，使电路启动时的初始频率一致。

进一步地，所述可调基准源1与所述可调基准源2串联，所述可调基准源1的输出端连接于所述比较器1的正输入端，所述可调基准源2的输出端连接于所述比较器2的正输入端；

所述比较器1的输出端连接于所述与门的第一输入端，所述比较器2的输出端连接于所述与门的第二输入端；

所述与门的输出端通过所述电阻rt与所述电容c连接，所述电容c的另一端接地；

所述电容c分别与所述比较器1的负输入端、所述比较器2的负输入端连接。

进一步地，所述可调基准源为可调基准源为模拟基准源、数模混合基准源中的一种。

本发明还提供一种利用上述水分测量电路测量水分的方法，包括如下步骤：

（1）水分测量电路上电时，选择器输出上电电压，比较器输出高电平，同时通过电阻rt给电容c充电；

（2）当电容c充电至电压大于上电电压时，比较器输出低电平，电容c放电，选择器输出可调基准源电压；

（3）电容c持续放电，当电容c电压小于可调基准源电压时，比较器输出高电平，同时通过电阻rt给电容c充电；

（4）重复步骤（2）（3）。

本发明还提供一种利用上述水分测量电路测量水分的方法，包括如下步骤：

（1）电路上电时，比较器1、比较器2输出高电平，与门输出高电平，并通过电阻rt给电容c充电；

（2）当电容c充电至任一比较器负输入端电压高于正输入端的上电电压时，与门输出低电平，电容c放电；

（3）当电容c放电至比较器1、比较器2负输入端的电压均高于正输入端的上电电压时，比较器1、比较器2均输出高电平，与门输出高电平，并通过电阻rt给电容c充电；

（4）重复步骤（2）（3）。

本发明还提供一种水分测量仪，包括上述的水分测量电路。

本发明还提供一种水分测量仪在农业、仓储、工业领域水分测量中的应用，具体地，所述水分测量仪可用于小麦、水稻、玉米、大豆等粮食作物的水分测量，土壤的水分测量，也可用于墙体水分测量、混凝土的水分测量等。

本发明提供的水分测量电路的优势在于：无需人工条件，仅通过设置可调基准源的输出电压，即可使水分测量电路的初始频率一致，降低了水分测量的误差，提高了测量准确性和效率；此外，本发明提供的水分测量电路结构简单，一致性好，稳定性高。

说明书附图

图1为本发明提供的一种水分测量电路的示意图。

图2为本发明提供的另一种水分测量电路的示意图。

图3为本发明实施例提供的一种水分测量电路示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图及实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供一种水分测量电路，如图1所示，该电路包括一个振荡电路和一个可调基准源，所述可调基准源的输出端连接于所述振荡电路中选择器输入端2脚，用于提供基准电压，使电路启动时芯片的初始频率一致，降低误差。

在一个实施例中，所述振荡电路包括电阻r1、电阻r2、选择器、比较器、电阻rt和电容c。所述电阻r1一端连接vcc，一端与所述电阻r2串联，所述电阻r2输出端接地，所述电阻r1与电阻r2用于分压，为水分测量电路提供上电电压。

所述选择器输入端1脚连接于电阻r1与电阻r2之间，所述选择器输入端2脚与所述可调基准源连接，所述选择器输入端3脚与所述比较器输出端连接，所述选择器输出端与所述比较器的正输入端连接。所述选择器用于根据比较器输出的高低电平，来选择电路的输入电压。

所述比较器输出端同时连接于所述选择器输入端3脚和所述电阻rt的输入端，用于将输出信号反馈至所述选择器，同时将输出电压传输至电阻rt。

所述电阻rt的输出端连接于所述电容c，用于给电容c充电。

所述电容c一端同时与电阻rt、所述比较器负输入端连接，另一端接地，用于根据选择器正输入端、负输入端输出的电压高低进行充放电。通过对选择器输出端输出的信号频率进行检测，可计算得出电容c的具体数值，并依据公式计算得到所测物料的具体水分含量。

在一个实施例中，如图2所示，所述可调基准源为数模转换器，可以根据需要调整所输出的基准电压。

本发明还提供了一种利用上述水分测量电路测量水分的方法，包括如下步骤：

（1）水分测量电路上电时，选择器输出上电电压，比较器输出高电平，同时通过电阻rt给电容c充电；

（2）当电容c充电至电压大于上电电压时，比较器输出低电平，电容c放电，选择器输出可调基准源电压；

（3）电容c持续放电，当电容c电压小于可调基准源电压时，比较器输出高电平，同时通过电阻rt给电容c充电；

（4）重复步骤（2）（3）。

在一个实施例中，如图3所示，所述水分测量电路包括一个振荡电路和两个可调基准源，所述振荡电路包括比较器1、比较器2、与门、电阻rt和电容c，所述可调基准源包括可调基准源1、可调基准源2，所述可调基准源用于提供上电电压，使电路启动时的初始频率一致。

所述可调基准源1与所述可调基准源2串联，所述可调基准源1的输出端连接于所述比较器1的正输入端，所述可调基准源2的输出端连接于所述比较器2的正输入端；

所述比较器1的输出端连接于所述与门的第一输入端，所述比较器2的输出端连接于所述与门的第二输入端；

所述与门的输出端通过所述电阻rt与所述电容c连接，所述电容c的另一端接地；

所述电容c分别与所述比较器1的负输入端、所述比较器2的负输入端连接。

在一个实施例中，所述可调基准源为模拟基准源。

本发明还提供一种利用上述水分测量电路测量水分的方法，具体包括如下步骤：

（1）当这个水分测量电路上电时，选择器输出上电电压，比较器输出高电平，同时通过电阻rt给电容c充电；

（2）当电容c充电至电压大于上电电压时，比较器输出低电平，电容c放电，选择器输出可调基准源电压；

（3）电容c持续放电，当电容c电压小于可调基准源电压时，比较器输出高电平，同时通过电阻rt给电容c充电；

（4）重复步骤（2）（3）。

通过检测与门输出端输出的信号频率，即可计算所测量物料的电容c的具体数值，并依据公式计算得到所测量物料的具体水分含量。

在一个实施例中，上述水分测量电路可用于水分测量仪中。而使用上述水分测量电路的水分测量仪，可以用于谷物，如小麦、玉米、水稻、大豆等的仓储过程中的水分测量，也可用于土壤水分测量，以及工业领域的墙体水分测量、混凝土水分测量等。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。