一种粮食水分实时测量装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种粮食水分实时测量装置，包括温度传感器、采样电阻、信号调理单元、微控制单元、驱动单元、通讯单元、输入单元和显示单元，所述粮食水分实时测量装置通过采样电阻获得粮食的电阻值，该电阻值与微控制单元预设的水分电阻的对应关系进行比对，获得粮食水分测量初始数值，同时温度传感器获得粮食的温度数值，该温度数值发送至微控制单元对粮食水分测量初始数值进行修正，获得粮食水分测量最终数值，从而实现了对粮食水分的实时、准确测量，同时，该测量装置具有抗干扰能力强、电路结构简单、成本低廉的特点。
【专利说明】
一种粮食水分实时测量装置
技术领域
[0001]本发明涉及粮食水分检测领域，具体涉及一种粮食水分实时测量装置。
【背景技术】
[0002]正常的粮食都含有适量的水分，并且水分含量通常保持在一定的范围之内，这是粮食维持生命及保持其固有良种品质和食用品质所必需的。由于受到收获早晚、成熟度及气候条件的影响，粮食的水分含量是变化的数值。粮食水分含量是评价粮食品质的重要指标，是粮食检测的基本项目之一，粮食水分检测方法在原理上分为:电阻法、电容法、中子法、微波法、红外法、核磁共振法等。其中，考虑物料对象特性，红外法主要用于表面水分测量，多见于纸张水分检测中；中子法和核磁共振法基于水分中氢原子效应，系统复杂，造价高，不能体现检测对象的专用性。微波法是利用水对微波能量的吸收或作用于粮食的微波参量随水分变化的原理进行水分测量，其测量值与物料成分有关，测量电路及信号处理较复杂，价格偏高。电阻方法因其快速、准确、成本低的特点一直是最常用的水分测量方法，但现有的粮食水分测量装置存在测量准确性较差、采样困难、抗干扰能力差的问题。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提高粮食水分测量装置测量的准确性，目的在于提供一种粮食水分实时测量装置，解决当前的测量装置准确性差、采样困难、抗干扰能力差的问题。
[0004]本发明通过下述技术方案实现:
一种粮食水分实时测量装置，包括采样单元、微控制单元、驱动单元、通讯单元、输入单元和显示单元，其中，
所述采样单元与微控制单元电连接，用于采集粮食温度数值和电阻值，具体包括温度传感器、采样电阻和信号调理单元；
所述信号调理单元具体包括模拟开关、555定时器、第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，其中，模拟开关的公共端连接外部电源正端，模拟开关的一个选择端经第一电阻连接555定时器的七号管脚，另一个选择端经第二电阻连接555定时器的七号管脚，555定时器的四号和八号管脚均连接外部电源正端，555定时器的五号管脚经第一电容接地，555定时器的六号管脚经第二电容接地，555定时器的一号管脚接地，555定时器的三号管脚依次经第一放大器和第二放大器输出，555定时器的六号管脚和七号管脚短接；
所述微控制单元与驱动单元电连接，用于根据粮食温度数值和电阻值获得粮食水分数值；
所述驱动单元外接取样器，用于根据驱动单元指令控制取样器动作；
所述通讯单元与微控制单元电连接，用于微控制单元与上位机的数据交换；
所述输入单元与微控制单元电连接，用于向微控制单元发送操作指令； 所述显示单元与微控制单元电连接，用于显示测定结果。
[0005]特别的，所述微控制单元采用AT-megal28单片机芯片。
[0006]特别的，所述通讯单元采用RS232串行通讯接口。
[0007]特别的，所述输入单元采用键盘。
[0008]特别的，所述显示单元采用IXD显示屏。
[0009]本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果:
本发明所述一种粮食水分实时测量装置，能够实现对粮食水分的实时、准确测量，同时，该测量装置具有抗干扰能力强、电路结构简单、成本低廉的特点。
【附图说明】
[0010]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明实施例一提供的一种粮食水分实时测量装置结构框图。
[0011 ]图2为本发明实施例一提供的信号调理单元电路原理图。
【具体实施方式】
[0012]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0013]实施例一
如图1所示，图1为本发明实施例一提供的一种粮食水分实时测量装置结构框图。
[0014]所述粮食水分实时测量装置，包括采样单元、微控制单元、驱动单元、通讯单元、输入单元和显示单元。
[0015]所述采样单元采集粮食温度数值和电阻值，具体包括温度传感器、采样电阻和信号调理单元。其中，采样电阻经信号调理单元连接微控制单元，温度传感器直接连接微控制单元。所述温度传感器采用DALLAS公司的单总线器件DS18820，用于补偿环境温度对粮食内部水分的影响，环境温度直接以“一线总线”的数字方式传输，省去了温度传感器的放大处理等环节，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量。同时它只占用单片机的一个端口，节约了系统的硬件资源，因此具有较高的性价比。
[0016]如图2所示，图2为本发明实施例一提供的信号调理单元电路原理图。
[0017]所述信号调理单元具体包括模拟开关、555定时器、第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，其中，模拟开关的公共端连接外部电源正端，模拟开关的一个选择端经第一电阻连接555定时器的七号管脚，另一个选择端经第二电阻连接555定时器的七号管脚，555定时器的四号和八号管脚均连接外部电源正端，555定时器的五号管脚经第一电容接地，555定时器的六号管脚经第二电容接地，555定时器的一号管脚接地，555定时器的三号管脚依次经第一放大器和第二放大器输出，555定时器的六号管脚和七号管脚短接；
所述微控制单元与驱动单元电连接，根据粮食温度数值和电阻值获得粮食水分数值。所述微控制单元采用Atreel公司的高速嵌入式单片机AT-megal28，它采用先进的RISC精简指令集结构，具有128 KB的在线可重复编程的FLASH、4 KB的SRAM和4 KB的E2PR0M，同时具有8/16位定时器/计数器、PffM输出模块、UART、SPI等多种串行通信接口、可编程的看门狗定时器等功能模块、丰富的外部和内部中断源、多种工作模式。这些特性使ATmegal28成为功能更强大的微控制器，更好地支持应用于脉宽调制、高速1/0、递增/递减计数能力等工业控制等场合。在程序中主要完成水分的采样和高速处理、LCD显示、键盘输人、驱动输出、与PC机进行通信等工作。该测定仪的测量的范围在5?30 %之间，精度在±0.2%，水分用2个字节表示，因此共需要I KB保存在某一温度条件下的水分值，再加上温度补偿系数和密码的设定。4 KB空间已经足够了。它的可编程的看门狗定时器模块能保证系统能够可靠稳定的工作。
[0018]所述驱动单元外接取样器，根据驱动单元指令控制取样器动作，所述驱动单元由继电器驱动芯片ULN2003和+5 V DC继电器组成，测试开始时，单片机发出控制信号，由电机带动取样器使样品压结实，保持压力恒定，以获取比较一致的电阻取样值，当一个样品测试完成后，使取样器复位，准备下次测量。
[0019]所述通讯单元与微控制单元电连接，微控制单元与上位机的数据交换。具体采用RS232串行通讯接口，微控制单元通过RS 232串行通信接口实现与PC机的通信，把测量数据上传至计算机中，以进行进一步的数据处理，同时也可进行远程操作，实现在线测量。
[0020]所述输入单元与微控制单元电连接，向微控制单元发送操作指令，具体采用键盘电路，所述键盘电路由模式键、加键、减键、确认键、退出键、测试键、平均键、清除键、停止键、修正键等组成，用于实现测量品种的选择、参数的设定与修改、测试与数据处理等工作。[0021 ] 所述显示单元与微控制单元电连接，显示测定结果，具体采用采用LCD显示屏，所述LCD显示屏采用T6963C控制器的128X64点阵模块，它可同时显示测量品种水稻、玉米、大豆、小麦，然后通过键盘确定具体的测试对象，在每个测试子菜单下显示测量值、测量次数、平均值、标定值设定密码等选项，只有当操作者的输入密码与系统给定的密码相同时，才能进行标定值的设定，一般情况下，这些值是不能随意修改的。
[0022]上述粮食水分实时测量装置具体工作过程为:不同地区的粮食作物具有不同的测量基准值，因此在测试之前，根据不同的粮食种类，在不同的状态下进行标定工作，建立起标准的测量数据关系，将这些数据预设在微控制单元中，微控制单元存储不同种类的粮食的水分的标定值、温度补偿系数和系统的密码等参数。在使用之前需要进行水分的标定工作，把同一样本分别在标准测定仪和本测定仪同时进行比对测量，确定水分和电阻的关系，然后再通过键盘把对应关系写入微控制单元中保存起来，形成标准的测量曲线或数据表格。同时考虑到温度的影响，必须加上温度补偿系数以进行修正。在实际测量时，把当前的测量值与这些标准值进行比较，就可以实现水分的测量。
[0023]本发明的技术方案通过采样电阻获得粮食的电阻值，该电阻值与微控制单元预设的水分电阻的对应关系进行比对，获得粮食水分测量初始数值，同时温度传感器获得粮食的温度数值，该温度数值发送至微控制单元对粮食水分测量初始数值进行修正，获得粮食水分测量最终数值，从而实现了对粮食水分的实时、准确测量，同时，该测量装置具有抗干扰能力强、电路结构简单、成本低廉的特点。
[0024]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种粮食水分实时测量装置，其特征在于，包括采样单元、微控制单元、驱动单元、通讯单元、输入单元和显示单元，其中， 所述采样单元与微控制单元电连接，用于采集粮食温度数值和电阻值，具体包括温度传感器、采样电阻和信号调理单元； 所述信号调理单元具体包括模拟开关、555定时器、第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，其中，模拟开关的公共端连接外部电源正端，模拟开关的一个选择端经第一电阻连接555定时器的七号管脚，另一个选择端经第二电阻连接555定时器的七号管脚，555定时器的四号和八号管脚均连接外部电源正端，555定时器的五号管脚经第一电容接地，555定时器的六号管脚经第二电容接地，555定时器的一号管脚接地，555定时器的三号管脚依次经第一放大器和第二放大器输出，555定时器的六号管脚和七号管脚短接； 所述微控制单元与驱动单元电连接，用于根据粮食温度数值和电阻值获得粮食水分数值； 所述驱动单元外接取样器，用于根据驱动单元指令控制取样器动作； 所述通讯单元与微控制单元电连接，用于微控制单元与上位机的数据交换； 所述输入单元与微控制单元电连接，用于向微控制单元发送操作指令； 所述显示单元与微控制单元电连接，用于显示测定结果。2.根据权利要求1所述的粮食水分实时测量装置，其特征在于，所述微控制单元采用AT-megal28单片机芯片。3.根据权利要求1所述的粮食水分实时测量装置，其特征在于，所述通讯单元采用RS232串行通讯接口。4.根据权利要求1所述的粮食水分实时测量装置，其特征在于，所述输入单元采用键盘。5.根据权利要求1所述的粮食水分实时测量装置，其特征在于，所述显示单元采用LCD显示屏。
【文档编号】G01N27/04GK106093132SQ201610735596
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月26日
【发明人】柴军
【申请人】成都汉康信息产业有限公司