一种造纸毛毯水分测试仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于：包括微处理器和与微处理器相连的键盘输入电路，微处理器的输入端与WEB服务器相连，微处理器的输出端与DAC模块相连，WEB服务器的输入端与温度传感器、信号调理电路相连，WEB服务器的输出端通过以太网接口与电脑相连，信号调理电路的输入端与测量转换电路相连，测量转换电路与激励源相连。其设计合理、精确度高、成本较低、通用性好、工作效率高，有效解决了现有技术的不足。
【专利说明】一种造纸毛毯水分测试仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种材料成分测量装置，尤其是涉及一种造纸毛毯水分测试仪。【背景技术】
[0002]随着科学研究的发展和生产技术的进步水分的定量分析已被列为各类物质理化分析的基本项目之一，作为各类物质的一项重要的质量指标。纸张水分含量对印刷影响很大，水分太低，纸质发脆，印刷中易产生静电；含量过高，将会使油墨难以干燥。水分变化对纸的各种特性影响也很大，随着水分的变化，其定量、抗张强度、柔韧性、耐折度等都将发生变化，纸张尺寸也会发生伸缩，甚至发生卷曲、翘边、起皱、荷叶边等现象。
[0003]传统的直接水分测量法周期长，难以满足现代生产对速度和连续化的要求，而非电量的电测方法是比直接法更高效的水分测量方法，当前应用十分广泛。水分检测方法原理上可以有:电阻法、电容法、中子法、微波法、红外法、核磁共振法等。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，但其受物料颜色、粒度和料面蒸气、表面特性影响较大；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物料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。
[0004]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，但由于电阻方法存在信号强度小、取样要求高、抗干扰性较差等缺陷，近年来出现了许多新的基于电阻测量原理的创新方法，如两量程直流电阻法，脉冲电阻法，复阻抗分离法，交流阻抗法等。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种造纸毛毯水分测试仪，其采用电导法测量纸张中水分含量，创新地提出基于脉宽测量的电阻比值法和测量信号的数据处理方法，响应速度快，成本低。其设计合理、精确度高、成本较低、通用性好、工作效率高，有效解决了现有技术的不足。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:包括微处理器和与所述微处理器相连的键盘输入电路，所述微处理器的输入端与WEB服务器相连，所述微处理器的输出端与DAC模块相连，所述WEB服务器的输入端与温度传感器、信号调理电路相连，所述WEB服务器的输出端通过以太网接口与电脑相连，所述信号调理电路的输入端与测量转换电路相连，所述测量转换电路与激励源相连。
[0007]上述的一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:所述微处理器采用Atreel公司的高速嵌入式单片机AT-megal28。
[0008]上述的一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:所述激励源为由ICL8038芯片构成正弦波信号发生电路。
[0009]上述的一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:所述温度传感器采用DALLAS公司的单总线器件DS18820。
[0010]上述的一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:所述信号调理电路采用555芯片构成的非重复触发的单稳触发电路。
[0011]上述的一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:所述键盘输入电路由模式键、力口键、减键、确认键、退出键、测试键、平均键、清除键、停止键、修正键组成。
[0012]采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果为:
[0013]1、本实用新型的水分测试仪采用电导法测量纸张中水分含量，创新地提出基于脉宽测量的电阻比值法和测量信号的数据处理方法，响应速度快，成本低。
[0014]2、本实用新型增加了以太网接口，可以通过web方式由客户端访问控制的跨平台、跨浏览器；功能全面、操作灵活，具有以下优点:使用Web控制方式时，所有计算都在Web浏览器客户端完成，大大减轻了测试仪处理器的运算量。
[0015]综上所述，本实用新型设计合理、精确度高、成本较低、通用性好、使用方便、工作效率高，有效解决了现有技术的不足。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型实施例的测量转换电路电路图；
[0018]图3是本实用新型实施例的信号调理电路电路图；
[0019]图4是本实用新型实施例的信号采样波形图。
[0020]其中:1、微处理器；2、以太网接口 ；3、激励源；
[0021]4、测量转换电路；5、温度传感器；6、信号调理电路；
[0022]7、键盘输入电路；8、电脑；9、DAC模块；10、WEB服务器。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0024]如图1所示，一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:包括微处理器I和与所述微处理器I相连的键盘输入电路7，所述微处理器I的输入端与WEB服务器10相连，所述微处理器I的输出端与DAC模块9相连，所述WEB服务器10的输入端与温度传感器5、信号调理电路6相连，所述WEB服务器10的输出端通过以太网接口 2与电脑8相连，所述信号调理电路6的输入端与测量转换电路4相连，所述测量转换电路4与激励源3相连。
[0025]本实施例中，所述微处理器I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128KB的在线可重复编程的FLASH、4KB的SRAM和4KB的E2PR0M，同时具有8 / 16位定时器/计数器、PWM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I /
O、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IKB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。4KB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。
[0026]本实施例中，所述激励源3为由ICL8038芯片构成正弦波信号发生电路。ICL8038是一种单片多种信号波形发生器，它内部的自激振荡器发生三角波和方波，波形变换电路将三角波变成正弦波，正弦波的失真度不大于0.1 %，工作频率为0.001-300MHZ，信号频率基本不受电源电压影响，主要取决于外界恒流源电阻以及定时电容。
[0027]本实施例中，所述温度传感器5采用DALLAS公司的单总线器件DS18820。用于补偿环境温度对纸张内部水分的影响，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。
[0028]本实施例中，所述信号调理电路6采用555芯片构成的非重复触发的单稳触发电路。为提高响应速度，555芯片采用CMOS工艺的7555型号，为消除电容由于长期工作所产生的变化误差，测量采用电阻比值法，即在测量时首先对标准的精密参考电阻和电容构成的电路进行测量，测出它的脉冲宽度:
[0029]Tpl=Rref*C*ln3(l)。
[0030]再通过导通电阻为1Ω的电子开关MAX4624切换到测量输入电阻的状态，测出它的脉冲宽度:
[0031]Tp2=Rin*C*ln3(2)
[0032]式⑴和⑵相除就得到输入电阻和脉宽的关系:
[0033]Rin=Tp2*R ref / Tpl (3)
[0034]一般情况下测量电阻和参考电阻都是兆欧级的，因此，由电子开关引入的测量误差可以忽略。
[0035]电子开关和触发信号都由单片机控制。脉宽的测量由单片机的外中断和定时中断来完成，由于单片机的外部中断INTO和INTl均为负跳沿触发中断，因此在555的输出端加一级反相器，INTO中断采样输出信号的上跳沿，然后再经过一级反相器，INTl采样输出信号的下跳沿。两者采样的时间差就是脉冲宽度。时间差的计算可由单片机的定时中断来实现，在INTO的中断程序里开启定时中断，在INTl的中断程序里关闭定时中断。信号的采样波形如图4所示。
[0036]本实施例中，所述键盘输入电路7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。
[0037]实际使用中，激励源3产生交流激励信号，交流激励信号再传送到测量转换电路4，测量转换电路4由隔离磁罐和补偿电容组成，实现电信号隔离和导线电容补偿，激励源3经过放大变成两路振幅相同、相位相反的正弦波信号提供给电极和电容补偿电路，隔离磁罐隔离现场并与电导仪直接相连，防止现场干扰窜入仪表。测量转换电路4的电极与被测纸张接触，加入的交流激励信号与电极纸张一起组成回路，测得与水分成比例的电导值，再转换成与电导成比例的电压信号。电压信号再经过信号调理电路6转换成脉宽信号，并以一定的方式存储于WEB服务器10的数据库中。用户通过电脑8上的客户端与系统交互通信，当嵌入式Web Server服务器10接收到客户端接发送的波形数据时，将调用底层驱动将数据发送至微处理器1，最后由微处理器I通过内部总线控制DAC模块9转换成所需的波形。
[0038]本实施例的纸张水分测定仪利用ATmegal28自身的4KB的E2PR0M用来存储不同种类的纸张的水分的标定值、一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E2PR0M中的相应单元中保存起来，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。
[0039]本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:包括微处理器(I)和与所述微处理器(I)相连的键盘输入电路(7)，所述微处理器(I)的输入端与WEB服务器(10)相连，所述微处理器⑴的输出端与DAC模块(9)相连,所述WEB服务器(10)的输入端与温度传感器(5)、信号调理电路(6)相连，所述WEB服务器(10)的输出端通过以太网接口(2)与电脑⑶相连，所述信号调理电路(6)的输入端与测量转换电路(4)相连，所述测量转换电路(4)与激励源⑶相连。
2.根据权利要求1所述的一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:所述微处理器(I)采用Atreel公司的高速嵌入式单片机AT_megal28。
3.根据权利要求1所述的一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:所述激励源(3)为由ICL8038芯片构成正弦波信号发生电路。
4.根据权利要求1所述的一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:所述温度传感器(5)采用DALLAS公司的单总线器件DS18820。
5.根据权利要求1所述的一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:所述信号调理电路(6)采用555芯片构成的非重复触发的单稳触发电路。
6.根据权利要求1所述的一种造纸毛毯水分测试仪，其特征在于:所述键盘输入电路(7)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、修正键组成。
【文档编号】G01N27/12GK203786075SQ201420124835
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】刘晨 申请人:刘晨