专利名称：快速水分测定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种快速水分测定仪，属智能型机电一体化水分测定的技术领域。
背景技术：
在粮食收购、储藏及食品加工过程中，对样品的水分含量的测定，普遍用的快速水分测定仪是隧道式和电容式两种。隧道式水分测定仪的缺点是作一次测定至少需要15分钟，主要用于加热干燥样品，而且要求样品必须粉碎。电容式水分测定仪的缺点是测量精度因样品品种、配方、颗粒形状或样品在电容传感器中的堆密度而异，导致测量精度较差，此外，电容式水分测定仪通过测定含水分的样品的介电常数，间接测出样品的水分含量，水的介电常数为80，冰的介电常数为3.2，与样品自身的介电常数相近，因此，电容式水分测定仪不适于用来测定0℃以下的样品的水分含量，这就是我国B类(0℃以下)地区无法用电容式水分测定仪测定样品的水分含量的原因。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种快速水分测定仪，确切说，提供一种智能型机电一体化的快速水分测定仪，该仪器具有样品加热干燥时间短、样品不必粉碎、测量精度高和在0℃以下也能工作的优点。
现结合附图详细说明本实用新型的内容。
本实用新型通过以下的技术方案，使上述技术问题得到解决。一种快速水分测定仪，含称重升降装置12c，转动托架装置12e和单片机系统10，该装置和系统置于加热腔体2内，称重升降装置12c包括压力传感杆6、凸轮机构7，保险丝F3和交流220V，转动托架装置12e包括物料盘1、电动机5、保险丝F5和交流220V，单片机系统10包括CPU U1及其上接有的打印机接口19、EEPROM 20、LED显示器21、标准串行接口22、键盘23、晶振24和电源25，EEPROM 20内存有参数，CPU U1内存有软件，该软件与用户通过键盘23键入的指令控制和指挥整台仪器工作，其特征在于，它还含红外加热器12a、微波加热器12b、抽风排湿系统12d、控制接口12、温度传感器13a、称重传感器13b和温度、重量接口13，该加热器、系统、传感器和接口置于加热腔体2内，红外加热器12a由红外加热灯管120、保险丝F1和交流220V组成，微波加热器12b由微波管121、保险丝F2和交流220V组成，抽风排湿系统12d由抽风排湿风扇123和124、保险丝F4和交流220V组成，温度传感器13a是半导体热敏电阻或金属电阻，称重传感器13b是磁敏传感器或压敏传感器，抽风排湿风扇123和124是交流风扇，红外加热灯管120和湿度传感器13a置于金属网内，称重传感器13b置于凸轮机构7与压力传感杆6之间，并与压力传感杆6的下端固定在一起，红外加热器12a、微波加热器12b，称重升降装置12c、抽风排湿系统12d和转动托架装置12e分别通过继电器K1、K2、K3、K4和K5的常开触点3、4接至控制接口12，控制接口12含功率驱动电路U7和继电器K1、K2、K3、K4和K5，后者绕组的一端接至Vcc，后者的另一端分别接至功率驱动电路U7的八个输出端中的五个，控制接口12经功率驱动电路U7的输入端接在CPU U1上，温度传感器13a和称重传感器13b接至温度、重量接口13，温度、重量接口13含器件运放U5A和U5B、电子模拟开关U4、模数转换器A/D D1和可控硅D2，电阻R3、R4、R5、R8、R9、和R10，和电容C3、C4、和C5，运放U5A和U5B，电阻R5、R8、R9和R10，和电容C3连接成高增益、低噪声二级差动放大器，该放大器的差动输入端与称重传感器13b的桥式输出端连接，该放大器的输出端与电子模拟开关U4的一个输入端连接，温度传感器13a与电子模拟开关U4的另一个输入端连接，电子模拟开关U4的输出端接至模数转换器A/D D1的输出端，温度、重量接口13经模数转换器A/D D1的输出端接在CPU U1上，是智能型机电一体化的快速水分测定仪。
工作原理。使用本实用新型快速水分测定仪时，将三种待测样品分别放入三个物料盘1，关闭加热腔体2的门，开启电源25，该仪器得电工作。CPU U1按用户从键盘23键入的指令，执行存在CPU U1中的软件与指令相关部分，控制和指挥该仪器完成智能型机电一体化快速测定水分的工作。现以用户指令为测定并显示样品1的水分含量为例说明之。1、测定样品1的初重量W初CPU U1通过控制接口12控制和指挥转动托架装置12e按以下方式工作，继电器K5的常开触点3、4时闭时开，电动机5和物料盘1随之时转时停，物料盘1以无位移阻尼定位方式停在压力传感杆6的正上方；CPU U1通过控制接口12控制和指挥称重升降装置12c按以下方式工作，继电器K3的常开触点3、4闭合，凸轮机构7动作，驱动压力传感杆6和称重传感器13b上升，将物料盘1托离转动托架装置12e；称重传感器13b称取样品1的重量，将重量信息转换成模拟电信号，从其输出端输出，该信号经运放U5A和U5B高增益和低噪声放大，经电子模拟开关U4选通，模数转换器A/D D1模数转换，转换成数字信号，送至CPU U1，存入EEPROM 20的样品1初重量的存贮区域，作为样品1的初重量W初；称重升降装置12c下降，将物料盘1放回转动托架装置12e。2、加热干燥样品1温度传感器13a传感加热腔体2内的温度，将温度信息转换成模拟电信号，从其输出端输出，该信号经电子模拟开关U4选通，模数转换器A/D D1模数转换，转换成数字信号，送至CPU U1，CPU U1判定该数字信号是否大于105，意为105℃，当该数字信号小于105时，CPU U1通过控制接口12控制和指挥红外加热器12a、微波加热器12b、抽风排湿系统12d和转动托架装置12e按以下方式工作，继电器K1、K2、K4和K5的常开触点3、4闭合，开启红外加热灯管120、微波管121、抽风排湿风扇123、124和电动机5，红外加热器12a、微波加热器12b、抽风排湿系统12d和转动托架装置12e工作，加热腔体2内升温，所述的测定并显示样品1的水分含量实例正处于这种情况，微波加热器12b使样品1内部发热，将其内部的水分排于其表面，红外加热器12a将依附于样品1表面的水分蒸发成水汽，抽风排湿系统12d将加热腔体2内的水汽排至加热腔体2外，干燥的热空气自上而下，及时带走由微波加热和红外加热排出的水分，转动托架装置12e使样品1在加热腔体2内旋转，得到均匀的加热；当该数字信号等于或大于105时，CPU U1通过控制接口12分别控制继电器K1、K2、K4和K5的常开触点3、4断开、断开、闭合和闭合，红外加热灯管120和微波管121关闭，抽风排湿风扇123、124和电动机5继续工作，实现抽风排湿系统12d在105℃恒温的情况下对加热腔体2进行抽风排湿和对样品1进行均匀加热。3、测定样品1的末重量W末整台仪器按上述2的方式工作，每隔20秒，CPUU1启动一次样品称重程序，即类似于上述1的程序，测定一次样品1的末重量，第一次测得的末重量存 EEPROM 20的样品1末重量的存贮区域；CPU U1将第二次测得的末重量与第一次的进行比较，一般而言，前者必定小于后者，CPU U1把前者以覆盖后者的方式存入EEPROM 20，余类推；3～15分钟后，样品1内的水分被烘干，即相邻二次测得的末重量相等，样品1进入恒重状态，此时，存于EEPROM20内的末重量即为样品1的末重量W末，测定样品1的末重量的程序结束。4、计算样品1的水分含量CPU U1根据初重量W初和末重量W末计算样品1的水分含量，样品1的水分含量＝(W初-W末)/W初×100％；CPU U1将上述结果存入EEPROM20的样品1水分含量的存贮区域。5、显示样品1的水分含量CPU U1控制和指挥红外加热器12a、微波加热器12b、抽风排湿系统12d和转动托架装置12e按以下方式工作K1、K2、K4和K5的常开触点3、4断开，红外加热灯管120、微波管121、抽风排湿风扇123、124和转动托架装置12e不工作；CPU U1将样品1的水分含量从EEPROM 20中取出，送至LED显示器21，从其上显示出来。至此，仪器以智能方式完成了用户通过键盘23键入指令规定的测定并显示样品1水分含量的任务，为下一次测量作好准备。同理，仪器还能完成用户键入的以下指令测定并显示样品2，样品3，样品1和样品2，样品1和样品3，样品2和样品3，样品1，样品2和样品3的水分含量，这些水分测定的原理与上述的原理类似，这里就不多赘述。此外，仪器还能完成用户键入的以下指令，如把测得的水分含量经打印机接口19传输至打印机，再由打印机打印出来；把测得的水分含量经标准串行口22传输至上位机，再由上位机对数据作进一步的信息处理。由于这些均为业内人士所熟悉的技术，这里就不再重复。
与背景技术相比，本实用新型具有以下突出效果1.样品加热干燥时间短，仅需3～15分钟；2.样品不须粉碎，微波能使样品内部发热，把其内的水分排于其表面；3.测量精度高，本实用新型能在加热腔体内测出样品的失水量，杜绝了样品经105℃恒温干燥后必需取出加热腔体进行冷称的弊病，因为冷称时，样品会吸附环境中的水分，导致测量误差；4.样品在0℃以下，用本实用新型仍可测出其水分含量。
图1为本实用新型快速水分测定仪的结构示意图。图2为本实用新型快速水分测定仪的结构框图。图3为本实用新型快速水分测定仪的电路原理框图。图4为本实用新型快速水分测定仪采用的标准串行接口19的电路图。图5为本实用新型快速水分测定仪采用的键盘21和LED显示器23的电路图。图6为本实用新型快速水分测定仪采用的电源25的电路图。图7是本实用新型快速水分测定仪采用的温度、重量接口13的电路图。图8为本实用新型快速水分测定仪采用的控制接口12的电路图。
具体实施方式
实施例红外加热灯管120是远红外卤素加热灯管，微波管121的工作频率为2450MHz，抽风排湿风扇123、124为交流220V 25W×2风扇，温度传感器13a是铂电阻或铜电阻，称重传感器13b是精度0.1ms的磁敏传感器或精度为50mg的压敏传感器，CPU U1是MCS-51单片机，功率驱动电路U7是ULN 2703A，运放U5是TCL 277，电子模拟开关U4是CD 4052，模数转换器A/D D1是16位模数转换器，控制接口12经功率驱动电路U7的输入端与CPU U1的P2.3～P2.7连接，温度、重量接口13经模数转换器A/D D1的输出端与CPU U1的P3.3～P3.5连接。
本实用新型特别适于用来测定非金属样品的水分含量。
权利要求1.一种快速水分测定仪，含称重升降装置12c，转动托架装置12e和单片机系统10，该装置和系统置于加热腔体2内，称重升降装置12c包括压力传感杆6、凸轮机构7，保险丝F3和交流220V，转动托架装置12e包括物料盘1、电动机5、保险丝F5和交流220V，单片机系统10包括CPU U1及其上接有的打印机接口19、EEPROM 20、LED显示器21、标准串行接口22、键盘23、晶振24和电源25，EEPROM20内存有参数，CPU U1内存有软件，该软件与用户通过键盘23键入的指令控制和指挥整台仪器工作，其特征在于，它还含红外加热器12a、微波加热器12b、抽风排湿系统12d、控制接口12、温度传感器13a、称重传感器13b和温度、重量接口13，该加热器、系统、传感器和接口置于加热腔体2内，红外加热器12a由红外加热灯管120、保险丝F1和交流220V组成，微波加热器12b由微波管121、保险丝F2和交流220V组成，抽风排湿系统12d由抽风排湿风扇123和124、保险丝F4和交流220V组成，温度传感器13a是半导体热敏电阻或金属电阻，称重传感器13b是磁敏传感器或压敏传感器，抽风排湿风扇123和124是交流风扇，红外加热灯管120和湿度传感器13a置于金属网内，称重传感器13b置于凸轮机构7与压力传感杆6之间，并与压力传感杆6的下端固定在一起，红外加热器12a、微波加热器12b，称重升降装置12c、抽风排湿系统12d和转动托架装置12e分别通过继电器K1、K2、K3、K4和K5的常开触点3、4接至控制接口12，控制接口12含功率驱动电路U7和继电器K1、K2、K3、K4和K5，后者绕组的一端接至Vcc，后者的另一端分别接至功率驱动电路U7的八个输出端中的五个，控制接口12经功率驱动电路U7的输入端接在CPU U1上，温度传感器13a和称重传感器13b接至温度、重量接口13，温度、重量接口13含器件运放U5A和U5B、电子模拟开关U4、模数转换器A/D D1和可控硅D2，电阻R3、R4、R5、R8、R9、和R10，和电容C3、C4、和C5，运放U5A和U5B，电阻R5、R8、R9和R10，和电容C3连接成高增益、低噪声二级差动放大器，该放大器的差动输入端与称重传感器13b的桥式输出端连接，该放大器的输出端与电子模拟开关U4的一个输入端连接，温度传感器13a与电子模拟开关U4的另一个输入端连接，电子模拟开关U4的输出端接至模数转换器A/D D1的输出端，温度、重量接口13经模数转换器A/D D1的输出端接在CPU U1上，是智能型机电一体化的快速水分测定仪。
2.根据权利要求1所述的快速水分测定仪，其特征在于，红外加热灯管120是远红外卤素加热灯管，微波管121的工作频率为2450MHz，抽风排湿风扇123、124为交流220V 25W×2风扇，温度传感器13a是铂电阻或铜电阻，称重传感器13b是精度0.1ms的磁敏传感器或精度为50mg的压敏传感器，CPU U1是MCS-51单片机，功率驱动电路U7是ULN 2703A，运放U5是TCL 277，电子模拟开关U4是CD 4052，模数转换器A/D D1是16位模数转换器，控制接口12经功率驱动电路U7的输入端与CPU U1的P2.3～P2.7连接，温度、重量接口13经模数转换器A/D D1的输出端与CPU U1的P3.3～P3.5连接。
专利摘要一种快速水分测定仪，属智能型机电一体化水分测定技术领域，在加热腔体2内安装有红外加热器12a、微波加热器12b、称重升降装置12c、抽风排湿系统12d、转动托架装置12e、控制接口12、温度传感器13a、称重传感器13b、温度、重量接口13和单片系统机10，整台仪器在单片机系统10的控制和指挥下快速完成对样品的水分含量的测定，具有样品加热干燥时间短、样品不须粉碎、测量精度高和可在0℃以下使用的优点，特别适于用来测定诸如粮食、食品、药物、烟草、咖啡之类非金属物质的水分含量。
文档编号G01N5/02GK2570770SQ02265940
公开日2003年9月3日 申请日期2002年7月31日 优先权日2002年7月31日
发明者任若明, 张为民, 陈卓人, 杨易清, 葛懿 申请人:任若明