数字式的电阻式的水分测定电缆的制作方法

本发明实施例涉及粮食水分检测技术领域，具体涉及一种数字式的电阻式的水分测定电缆。

背景技术：

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。

现有技术中粮食水分检测主要采用电阻式水分传感器。原来的电阻式水分传感器(节点)传输的是粮食电阻的模拟量，需要在电缆末端的测水装置中将模拟量转变成数字量。因此单个测水装置可连接的水分传感器数量有限，模拟量的水分传感器没有地址，只能通过线芯的编号来区分水分传感器的地址。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种数字式的电阻式的水分测定电缆，以解决现有技术中由于单个测水装置可连接的水分传感器数量有限而导致的粮食水分检测效率不高，可以避免电源或通讯线芯之间绝缘层的电阻干扰，直接检测到粮食的电阻，让测定的粮食水分数据更精准，方便实现更宽的水分测量范围。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种水分测定电缆，所述电缆包括外包绝缘保护层、绝缘注塑层、正负电极、电阻采集口、微控制器和通信接口；

所述绝缘注塑层位于外包绝缘保护层外围，所述正负电极设置在所述外包绝缘保护层的表面，所述正负电极不接触；

所述电阻采集口、微控制器和通信接口设置在外包绝缘保护层内部，或设置在所述绝缘注塑层内部；电阻采集口与微控制器连接，电阻采集口连接到正负电极上，所述正负电极与待测粮食接触；电阻采集口用于微控制器采集粮食的电阻值使用；所述正负电极各由一个或多个电极组成；

微控制器与通信接口连接，微控制器用于获取电阻采集口采集到的粮食的电阻值；所述微控制器还用于将电阻值转化为电阻相关值或粮食水分值；并将电阻值、电阻相关值或粮食水分值发送给上位机；

通信接口与微控制器和上位机连接，用于将粮食电阻值、电阻相关值或粮食水分值传送给上位机；

进一步地，微控制器根据上位机指令获取电阻采集口采集到的粮食的电阻值，或微控制器按照预设时间点、时间间隔或频率获取电阻采集口采集到的粮食的电阻值。

进一步地，微控制器还用于基于电阻计算获得粮食水分值，将粮食水分值通过通信接口发送给上位机。

进一步地，还包括温度传感器，与微控制器连接，用于获取粮食温度值；

相应地，微控制器还用于获取温度传感器得到的粮食温度值，用于根据粮食的电阻值和粮食温度值计算粮食水分数值；

或，微控制器还用于获取温度传感器得到的粮食温度值，将粮食的电阻值和粮食温度值通过通信接口发送给上位机；

或，微控制器还用于获取温度传感器得到的粮食温度值，将电阻值转化为电阻相关值，将电阻相关值和粮食温度值一并通过通信接口发送给上位机。

进一步地，所述水分测定电缆还包括高压电路：

高压电路与微控制器和电源连接，用于向所述两片电极向粮食施加电压。

进一步地，所述水分测定电缆通过稳压电路与电源连接，稳压电路用于将电源进行稳压处理后输出给水分测定电路工作使用。

进一步地，所述水分测定电缆的数据总线为一芯，所述数据总线与电源线中的一芯共用。

进一步地，所述水分测定电缆还包括分离电路，所述分离电路用于将数据和电源从总线中分离为独立的电源和数据。

进一步地，所述水分测定电缆的数据总线为一芯，所述数据总线与电源线中的任意一芯都不共用。

进一步地，所述水分测定电缆的数据总线为至少两芯，所述数据总线与电源线中的任意一芯都不共用。

进一步地，所述温度传感器包括以下任意一种：电阻式温度检测器rtd、热电偶、热敏电阻器和集成电路温度传感器等任何温度测定单元。

进一步，微控制器拥有id编码；同时，还能够设置微控制器在粮仓内的位置编码、粮食种类、微控制器在粮仓中的深度、微控制器在粮仓中所在位置的粮食压力、自定义参数中的至少一种。

本发明实施例具有如下优点：可做到线芯复用，可灵活组网使用；可以就近将粮食的相关数据从模拟量转化成数字量；可以避免电源或通讯线芯之间绝缘层的电阻干扰，检测到更精准的粮食电阻，让测定的粮食水分数据和粮食温度数据更精准，方便实现更宽的水分测量范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的水分测定电缆整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的水分测定电缆中一种电极设置方式示意图；

图3为本发明实施例提供的水分测定电缆中又一种电极设置方式示意图；

图4为本发明实施例提供的水分测定电缆中还一种电极设置方式示意图；

图5为本发明实施例提供的水分测定电缆又一结构示意图；

图6为本发明实施例提供的水分测定电缆还一结构示意图；

图7为本发明实施例提供的水分测定电缆再一结构示意图；

图8为本发明实施例提供的水分测定电缆再一结构示意图；

图9为本发明实施例提供的水分测定电缆再一结构示意图；

图10为本发明实施例提供的水分测定电缆再一结构示意图；

图11为本发明实施例提供的水分测定电缆再一结构示意图；

图12为本发明实施例提供的水分测定电缆再一结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决现有技术中的至少一个技术问题，本发明实施例提供一种水分测定电缆。如图1所示，所述水分测定电缆整体式包括：

外包绝缘保护层10、绝缘注塑层11、正负电极12和13、电阻采集口14、微控制器15和通信接口16；

所述绝缘注塑层11位于外包绝缘保护层10外围，所述正负电极12和13设置在所述绝缘注塑层11的表面，所述正负电极12和13不接触；

所述电阻采集口14、微控制器15和通信接口16设置在外包绝缘保护层10内部，或设置在所述绝缘注塑层11内部；电阻采集口14与微控制器15连接，电阻采集口14连接到正负电极上12和13，所述正负电极12和13与待测粮食接触；电阻采集口14用于基于微控制器15采集粮食的电阻值；所述正负电极12和13各由一个或多个电极组成；

微控制器15与通信接口16连接，微控制器15用于获取电阻采集口集到的粮食的电阻值，所述微控制器15还用于将电阻值转化为电阻相关值或粮食水分值；并将电阻值、电阻相关值或粮食水分值发送给上位机；

通信接口16与微控制器15和上位机连接，用于将粮食电阻值、电阻相关值或粮食水分值传送给上位机。

其中，微控制器15还用于基于电阻计算获得粮食水分值，将粮食水分值通过通信接口16发送给上位机。

其中，正负电极12和13、电阻采集口14、微控制器15和通信接口16共同组成水分测定电路模块。

外包绝缘保护层10、绝缘注塑层11、正负电极12和13、电阻采集口14、微控制器15和通信接口16共同组成水分传感器。

需要说明的是，如图1所示，所述电阻采集口14、微控制器15和通信接口16既可以设置在外包绝缘保护层10内部；所述电阻采集口14、微控制器15和通信接口16也可以设置在所述绝缘注塑层11内部。

同时，所述正负电极12和13除了如图1方式设置，还可以如图2或图3或图3方式设置在所述绝缘注塑层表面，只要能够与待测粮食进行接触，且相互不接触即可。

进一步，所述绝缘注塑层具有如下作用：充当正负极之间的绝缘层，；正负电极固定在绝缘注塑层上，水分电路模块可通过绝缘注塑层固定，也可另行固定；将正负电极固定在电缆上，水分电路模块可通过绝缘注塑层固定，也可另行固定；绝缘注塑层的会覆盖电极的部分位置，用于固定。

其中所述微控制器可以等同为微处理器、微电脑芯片、数字信号处理器、cpld等所有具备数据计算处理功能的集成电路，本发明实施例不作具体限定。控制器可以接收但不限于上位机发送来的参数设置指令、控制指令。

进一步，微控制器根据上位机指令获取电阻采集口采集到的粮食的电阻值，或微控制器按照预设时间点、时间间隔或频率获取电阻采集口采集到的粮食的电阻值。

其中，还包括温度传感器，与微控制器连接，用于获取粮食温度值；

相应地，微控制器还用于获取温度传感器得到的粮食温度值，用于根据粮食的电阻值和粮食温度值计算粮食水分数值；

或，微控制器还用于获取温度传感器得到的粮食温度值，将粮食的电阻值和粮食温度值通过通信接口发送给上位机；

或，微控制器还用于获取温度传感器得到的粮食温度值，将电阻值转化为电阻相关值，将电阻相关值和粮食温度值一并通过通信接口发送给上位机。

还进一步，所述水分测定电缆还包括高压电路：

高压电路与微控制器和电源连接，用于向所述两片电极向粮食施加电压。

又进一步，所述水分测定电缆通过稳压电路与电源连接，稳压电路用于将电源进行稳压处理后输出给水分测定电路工作使用。

再进一步，所述水分测定电缆的数据总线为一芯，所述数据总线与电源线中的一芯共用。

再进一步，所述水分测定电缆还包括分离电路，所述分离电路用于将数据和电源从总线中分离为独立的电源和数据。

再进一步，所述水分测定电缆的数据总线为一芯，所述数据总线与电源线中的任意一芯都不共用。

再进一步，所述水分测定电缆的数据总线为至少两芯，所述数据总线与电源线中的任意一芯都不共用。

再进一步，所述温度传感器包括以下任意一种：电阻式温度检测器rtd、热电偶、热敏电阻器和集成电路温度传感器等任何温度测定单元。

本发明实施例提供一种水分测定电缆，所述电缆包括外包绝缘保护层、第一电极、第二电极、电阻采集口、微控制器和通信接口；所述第一电极和第二电极设置在所述外包绝缘保护层的表面，所述第一电极和第二电极不接触；电阻采集口、微控制器和通信接口设置在外包绝缘保护层内部；电阻采集口与微控制器连接，电阻采集口连接到两个电极上，所述两个电极与待测粮食接触；电阻采集口用于基于微控制器采集粮食的电阻值；微控制器与通信接口连接，用于接收上位机指令并向上位机发送数据，基于上位机指令获取电阻采集口采集到的粮食的电阻值，微控制器进一步用于根据粮食的电阻值计算粮食水分数值；通信接口与微控制器和上位机连接，用于将粮食水分数值发送给上位机。本发明实施例具有如下优点：可以让线芯复用，做到一芯多用，可灵活组网使用；体积小，可嵌入到电缆内部；可以避免电源或通讯线芯之间绝缘层的电阻干扰，检测到更精准的粮食电阻，让测定的粮食水分数据更精准，方便实现更宽的水分测量范围。

在本发明上述实施例的基础上，提供一种水分测定电缆，微控制器还用于基于电阻计算获得粮食水分值，将粮食水分值通过通信接口发送给上位机。

其中，本发明实施例中，所述微控制器除了上述实施例中，直接将电阻值转化为电阻相关值，将电阻相关值发送给上位机，或直接将电阻值发送给上位机外，还可以在微控制器中将电阻值转化为粮食水分值，将粮食水分值通过通信接口发送给上位机。本发明实施例具有如下优点：可以让线芯复用，做到一芯多用，可灵活组网使用；体积小，可嵌入到电缆内部；可以避免电源或通讯线芯之间绝缘层的电阻干扰，检测到更精准的粮食电阻，让测定的粮食水分数据更精准，方便实现更宽的水分测量范围。

在本发明上述实施例的基础上，提供一种水分测定电缆，还包括温度传感器，与微控制器连接，用于获取粮食温度值；

相应地，微控制器还用于获取温度传感器得到的粮食温度值，用于根据粮食的电阻值和粮食温度值计算粮食水分数值；

或，微控制器还用于获取温度传感器得到的粮食温度值，将粮食的电阻值和粮食温度值通过通信接口发送给上位机；

或，微控制器还用于获取温度传感器得到的粮食温度值，将电阻值转化为电阻相关值，将电阻相关值和粮食温度值一并通过通信接口发送给上位机。

其中，温度传感器有两种作用，一是用于获取粮食温度值，二是对采集到的粮食水分值作温度补偿，具体而言，将粮食温度值发送给微控制器，以供微控制器用于根据粮食的电阻值和粮食温度值计算粮食水分数值。

如图5所示，所述温度传感器17可以设置在外包绝缘保护层10内部，或设置在绝缘注塑层11中。

进一步，如图6所示，所述温度传感器17可以设置在水分传感器外部周边的电缆内。本发明该实施例中可以包括多个水分测定模块和温度传感器，所述温度传感器既可以设置在外包绝缘保护层10内部，或设置在绝缘注塑层11中，还可以设置在水分传感器外部周边的电缆内。

再进一步，如图7和8所示，为本发明实施例最优方案，如图7所示，一整条线缆上设置有多个水分传感器，每个水分传感器都内置温度传感器，所述温度传感器采集的粮食温度值，既可以仅通过微控制器上传给上位机，也可以发送给微控制器或上位机，以供微控制器或上位机基于粮食温度值对粮食水分值进行校准。如图8所述，一整条线缆上设置有多个水分传感器，每个水分传感器内都设置一个温度传感器，所述温度传感器采集的粮食温度值，既可以仅通过微控制器上传给上位机，也可以发送给微控制器或上位机，以供微控制器或上位机基于粮食温度值对粮食水分值进行校准；同时图8中各水分传感器之间线缆内部也设置有温度传感器，此处的温度传感器用于采集粮食温度值，将粮食温度值发送给上位机或微控制器。除此之外，图8中温度传感器的设置方式只是示意性的，温度传感器并非只在2个水分传感器之间，还能够根据实际需求在线缆上排序随机。

再进一步，如图9和10所示，为本发明实施例备用方案，如图9所示，一整条线缆上设置有多个水分传感器，每个水分传感器外部附近的电缆内都设置温度传感器，所述温度传感器采集的粮食温度值，既可以仅通过微控制器上传给上位机，也可以将粮食温度值发送给微控制器或上位机，以供微控制器或上位机基于粮食温度值对粮食水分值进行校准，同时各水分传感器之间线缆内部设置有温度传感器，此处的温度传感器用于采集粮食温度值，将粮食温度值发送给上位机或微控制器。如图10所述，一整条线缆上设置有多个水分传感器，每个水分传感器内部没有设置温度传感器，温度传感器设置在水分传感器外部附近的电缆内，但各水分传感器之间线缆内部设置有温度传感器，此处的温度传感器用于采集粮食温度值，将粮食温度值发送给上位机或微控制器。除此之外，图10中温度传感器的设置方式只是示意性的，温度传感器并非只在2个水分传感器之间，还能够根据实际需求在线缆上排序随机。

再进一步，如图11和12所示，为本发明实施例备用方案，如图11所示，一整条线缆上设置有多个水分传感器，各水分传感器内部没有设置温度传感器，但各水分传感器之间线缆内部设置有温度传感器，此处的温度传感器用于采集粮食温度值，将粮食温度值发送给上位机或微控制器。除此之外，图11中温度传感器的设置方式只是示意性的，温度传感器并非只在2个水分传感器之间，还能够根据实际需求在线缆上排序随机。如图12所述，一整条线缆上设置有多个水分传感器，线缆内部包括水分传感器内部并没有设置温度传感器。

本发明实施例提供一种水分测定电缆，包括温度传感器，与微控制器连接，用于获取粮食温度值，进一步对采集到的粮食水分值作温度补偿。本发明实施例具有如下优点：可以让线芯复用，做到一芯多用，可灵活组网使用；体积小，可嵌入到电缆内部；可以避免电源或通讯线芯之间绝缘层的电阻干扰，检测到更精准的粮食电阻，让测定的粮食水分数据更精准，方便实现更宽的水分测量范围。

在本发明上述实施例的基础上，提供一种水分测定电缆，所述水分测定电缆还包括高压电路：

高压电路与微控制器和电源连接，用于向所述两片电极向粮食施加电压。

其中，所述高压电路相当于现有技术中的高压绝缘电阻测试仪，高压解决测试仪用于产生直流高压，通过测试回路施加至电阻上，通过测试回路获取反馈的电阻值。

本发明实施例通过高压电路进行粮食的电阻值测量，具有更加准确测量粮食水分的有益效果。

在本发明上述实施例的基础上，提供一种水分测定电缆，所述水分测定电缆的数据总线为一芯，所述数据总线与电源线中的一芯共用。

本发明实施例中所述水分测定电缆采用2线制：所述水分测定电缆的数据总线为一芯，电源线其中一个线和数据总线和用1线，经过分离电路分别取出电源为模块的工作电源，数据为模块和上位机通信信号。

进一步，所述水分测定电缆还包括分离电路，用于将数据和电源从总线中分离为独立的电源和数据。

在本发明上述实施例的基础上，提供一种水分测定电缆，所述水分测定电缆的数据总线为一芯，所述数据总线与电源线中的任意一芯都不共用。

其中，本发明实施例中所述水分测定电缆还可以采用3线制：采用专用电源和单根数据总线。

在本发明上述实施例的基础上，提供一种水分测定电缆，所述水分测定电缆的数据总线为至少两芯，所述数据总线与电源线中的任意一芯都不共用。

其中，本发明实施例中所述水分测定电缆采用4线制：采用专用电源和双根数据总线。

在本发明上述实施例的基础上，提供一种水分测定电缆，所述温度传感器包括以下任意一种：电阻式温度检测器rtd、热电偶、热敏电阻器和集成电路温度传感器等任何温度测定单元。

rtd(电阻式温度检测器)是一种温度传感器，其工作原理为材料的电阻会随温度变化而改变。rtd电阻与周围温度之间的关系高度可预测，从而实现精确的连续温度测量。向rtd供应恒定电流，测量经过电阻器后形成的电压降，可计算得出rtd电阻，从而确定温度。

热电偶(thermocouple)是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。

热敏电阻器是电阻值对温度极为敏感的一种电阻器，也叫半导体热敏电阻器。它可由单晶、多晶以及玻璃、塑料等半导体材料制成。这种电阻器具有一系列特殊的电性能，最基本的特性是其阻值随温度的变化有极为显著的变化，以及伏安曲线呈非线性。

在本发明上述实施例的基础上，提供一种水分测定电缆，还包括稳压电路：电源在经过长距离的总线产生压降后无法满足模块工作电压，经过稳压电路给模块有个稳定的工作电压。近距离时可不加。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。