马铃薯淀粉含量自动测定仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种马铃薯淀粉含量自动测定仪，用于快速、批量化自动测定马铃薯淀粉含量，测定仪由测控表头、称重传感器、机架、盛水桶组成；机架上部支撑测控表头，测控表头通过吊绳悬吊称重传感器，其下部安放盛水桶。在智能程序控制下，电机带动测定样品上升于空气中或下降到水中，从而自动称量测定样品并计算比重及淀粉含量。测定仪不仅可以独立使用，还可将测定结果上传至上位机软件，实现数据管理、分析并将数据自动保存到Excel表格中。
【专利说明】
马铃薯淀粉含量自动测定仪
技术领域
[0001]本发明涉及一种干物质含量及淀粉含量测定仪，具体涉及一种马铃薯淀粉含量自动测定仪。
【背景技术】
[0002]马铃薯淀粉含量是马铃薯品质的重要指标，其淀粉含量的多少直接影响马铃薯的品质。因此在生产实验过程中能够快速精确地测出马铃薯淀粉含量至关重要，然而传统的人工测定劳动强度大、效率低、误差大。
[0003]马铃薯淀粉含量测定使用较多的是:旋光法、折光法及比重法。比重法因其测量简单、方便、快捷等优点被广泛应用到淀粉含量测量领域。
[0004]国内马铃薯淀粉含量测定装置自动化水平相对落后，由此亟待设计一台简单、高效、自动化程度高的马铃薯淀粉含量测定仪。
【发明内容】
[0005]为解决马铃薯淀粉含量人工测量劳动强度大、效率低的问题，本发明将比重法测定淀粉含量中将空气中静态测量和水中静态测量及计算淀粉含量的过程实现机械化及自动化，提供一种操作简单、测定高效、自动化程度高的马铃薯淀粉含量自动测定仪(以下简称:测定仪)。
[0006]本测定仪由测控表头、称重传感器、机架、盛水桶这四部分组成，通过测控表头连接吊绳并悬吊称重传感器用于称量测定样品，机架上部支撑测控表头，其下部安放盛水桶。测控表头通过控制电机正反转带动卷轮，拉动称重传感器所挂测定样品上升于空气中或下降到水中，并通过比重法原理自动计算比重、干物质含量及淀粉含量。测定仪不仅可以独立使用，直接在测定仪上显示计算结果，还设置了与电脑通讯的接口，通过与上位机软件的配合使用，实现数据管理并将数据自动保存到Excel表格中。
[0007]测控表头安装在机架顶端，包括测控电路、电机驱动器、电机、减速器、卷轮机构、行程限位器、吊绳、电源、温度补偿传感器、通讯模块、按键、显示模块；吊绳一端卷绕在卷轮上，另一端从测控表头底部的阻尼装置穿出，并悬吊称重传感器，称重传感器下端连接挂钩，用于悬挂测定样品；行程限位器安置在测控表头底部，位于称重传感器行程上限的上方;测控表头通过控制电机正反转带动卷轮，拉动称重传感器所挂测定样品上升于空气中或下降到水中。
[0008]温度补偿传感器从测控表头引出伸入下方盛水桶中，用于在测量过程中监测盛水桶中水的温度从而校准水的密度，提高仪器测量精度。
[0009]测控电路包括与称重传感器相连的应变放大器、A/D转换器、单片机电路、显示电路、串口通讯电路、电机驱动电路、行程保护电路、按键电路；由程序控制自动完成测定过程，测定结果实时显示在测定仪显示模块上，并通过串口通讯电路或无线通信模块上传到上位机软件并自动保存到Excel表格中。
[0010]卷轮机构由卷轮、卷轮架、弹性压片和阻尼装置组成;卷轮有内外两梯形凹槽，夕卜梯形凹槽的底宽大于内梯形凹槽顶宽，其侧立边均成外宽内窄的倒梯形，在内外两梯形凹槽间形成台肩；内梯形凹槽上卷绕吊绳，其深度略大于吊绳直径，外梯形凹槽内有一弹性压片；弹性压片压在台肩上，既可迫使吊绳单层卷绕，不至叠层或跳出内凹槽，又可使吊绳在卷绕中不与弹性压片摩擦接触；吊绳一端卷绕在卷轮上，另一端从测控表头底部的阻尼装置穿出；阻尼装置位于测控表头底部所开的小孔处，方便吊绳穿出，有效防止空载时吊绳松弛而脱离卷轮机构。
[0011]机架包括两支撑横杆、人字形支撑结构、底座;两支撑横杆分别从测控表头两侧的连接座伸出，通过二通连接件将人字形支撑结构的顶部分别与两支撑横杆连接，用于支撑测控表头;支撑横杆、人字形支撑结构、底座皆由空心杆与二通连接件装配而成，结构稳定、便于拆装;机架下方装有万向轮，方便载运测定仪移动。
[0012]本发明的马铃薯淀粉含量自动测定仪的优点在于:
[0013]1、本发明通过测控表头自动控制动力系统及传动装置，带动称重传感器所挂测定样品上升下降，实现样品的称量并快速计算淀粉含量，有效减少人工测量工作量。
[0014]2、测定仪可实现触发式自动测定，使用时只需将样品悬挂到称重传感器上，测定仪则会根据设定好的行程自动进行一系列测定，测定过程高效，大大缩短测定时间，适合批量化测定。还可根据需要修改测定行程，改善测定效果。
[0015]3、设置温度补偿传感器进行水密度校准，提高测定仪测量精度。
[0016]4、测定仪不仅可以独立使用，还设置了与电脑通讯的接口，实现测定仪与上位机软件配合使用，减轻测定过程中工作量。
[0017]5、测定仪根据人体工学设计，结构简易、实用，其机架可拆装、易于搬运。
【附图说明】
[0018]图1是本发明测定仪机械结构整体框图。
[0019]图2是测控表头内部的结构图。
[°02°]图3是测定仪机架结构示意图。
[0021]图4是卷轮机构的结构示意图。
[0022]图5是卷轮机构剖视图。
[0023]图6是测控电路示意图。
[0024]图1、2、3、4中:测控表头1、称重传感器2、机架3、盛水桶4；
[0025]其中测控表头I包括:测控电路101、电机驱动器102、电机103、减速器104、卷轮机构105、行程限位器106、吊绳107、电源108、温度补偿传感器109、通讯模块110、按键111、显不丰旲块112.
[0026]其中卷轮机构105包括:卷轮105A、卷轮架105B、弹性压片105C、阻尼装置105D;机架3包括两支撑横杆301、人字形支撑结构302、底座303、连接座30A、二通连接件30B;
【具体实施方式】
[0027]本发明是一种马铃薯淀粉含量自动测定仪，可实现马铃薯淀粉含量的高效自动化测定，操作者只需将一定量干净马铃薯装入网兜制成样品，并将样品悬挂在测定仪称重传感器2挂钩上，测定仪就会自动触发测定过程，通过控制电机103正反转带动卷轮机构105，从而通过吊绳107带动称重传感器2所挂测定样品上升于空气中或下降到水中，并自动计算比重、干物质含量及淀粉含量。将测定样品取下，一次测定结束，挂上新的测定样品又可实现后续一系列测定，适合批量化快速测定。
[0028]测控表头I可实现测定仪控制、多传感器数据采集、运算、传输、显示等工作，测定仪不仅可以独立使用，直接可以在测定仪上显示计算结果，还可以通过电脑通讯接口与上位机软件配合使用，实现测定结果无线实时上传并将数据自动保存到Excel表格中。
[0029]参见图1、2、3所示，测控表头I固定在机架3上部，测控表头I主要外形尺寸为300mmx260mm，并在左右侧壁分别开孔，用于连接两侧连接座30A，测控表头I正面面板成一定倾角，方便使用操作。为加强机箱的整体承受力，机箱壁厚选为1.5mm厚铁板。机箱后面板开通，既符合人机工程学又达到工业设计要求;测控表头I下部底板开小孔，小孔位于阻尼装置10f5D正下方，用于吊绳107穿出测控表头I。
[0030]参见图6所示，测控电路101的主体是单片机，并连接应变放大器、A/D转换器、单片机电路、数码显示电路、串口通讯电路、电机驱动电路、行程保护电路、按键电路;测控电路板由螺丝或粘合剂镶嵌在倾角板面的内侧。
[0031]电机103选择60H步进电机，因为本测定仪有行程记忆功能，需要对电机103所转步数进行记忆，所以有记步功能的电机均可选择，如:步进电机、伺服电机、带有编码器的直流电机等；电机103固定在电机架上，由于测定仪工作时电机103将受到竖直向下的力，为防止电机103尾部向上翘起，故还在电机架上设计一个压架。
[0032]减速器104可选择齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器，由于测定仪不工作时需要较好的自锁功能，选择蜗轮蜗杆减速器连接电机103。蜗轮蜗杆减速器传动平稳且具有自锁性。
[0033]参见图4、5所示，卷轮机构105由卷轮105A、卷轮架105B、弹性压片105C和阻尼装置105D组成;卷轮105A有内外两梯形凹槽，外梯形凹槽的底宽大于内梯形凹槽顶宽，在内外两梯形凹槽间形成台肩，卷轮105A内、外凹槽的侧立边均成外宽内窄的倒梯形；内梯形凹槽上卷绕吊绳107，其深度略大于吊绳107直径，外梯形凹槽内有一弹性压片105C;弹性压片105C压在台肩上，既可迫使吊绳107单层卷绕，不至叠层或跳出内凹槽，又可使吊绳107在卷绕中不与弹性压片105C摩擦接触；吊绳107—端卷绕在卷轮105A上，另一端从测控表头I底部的阻尼装置105D穿出；阻尼装置105D位于测控表头I底部所开的小孔处，方便吊绳107穿出，有效防止吊绳107在外力作用下脱离卷轮机构105。
[0034]参见图2所示，行程限位器106位于吊绳107所连接的称重传感器2行程上限的上方，可从测控表头I下部另开小孔探出行程限位器106的探头，探出长度可微调，有效设定了称重传感器2的行程上限位置，避免称重传感器2在测量过程中与测控表头I相撞;行程限位器106有多种选择，如:接近开关、红外传感器、触碰开关、超声波模块、霍尔元件，本测定仪采用霍尔元件，其利用磁效应，能更好、更安全地实现限位。
[0035]参见图2、3所示，温度补偿传感器109从测控表头I引出，伸入下方盛水桶4中，用于在测量过程中监测盛水桶4中水的温度，从而校准水的密度，提高仪器测量精度。温度补偿传感器 109 可选用 DS18B20、PT100 或 AD590。
[0036]参见图2所示，通讯模块110从测控表头I一侧嵌出，自动将单片机程序控制下的测定计算结果上传到上位机软件并自动保存到Excel表格中。通讯模块110可选用无线串口模块。
[0037]参见图3所示，按键111及显示模块112镶嵌在测控表头I正面，用于操作及显示;其中按键111由左键、中键、右键组成，左键上升、右键下降、中键为模式转换。
[0038]称重传感器2由吊绳107悬吊，称重传感器2下端由螺母固定挂钩，上部有磁铁吸附，与行程限位器106配合使用(霍尔元件磁效应)。称重传感器2选择选择电阻应变式称重传感器YZC-516、可以承受拉、压力，输出对称性好。精度高、结构紧凑，规格齐全。出厂时已作标定。测控表头I通过控制传感器，只要传感器感知到有重物且处于稳定状态，则会自动进行一系列的测量，快速得到需要的数据，大大提高了测定效率。
[0039]参见图3所示，机架3可由12个二通连接件30B和空心钢管装配而成;其中由4个2通连接件30B将两对人字形支撑结构302的顶部分别与两支撑横杆301连接，两支撑横杆301分别与测控表头I上的连接座30A连接，共同支撑测控表头I;再将两对钢管通过4个二通连接件30B连接搭建成底座303，其中一对钢管固定4个万向轮，方便机架移动;再通过4个2通连接件30B把两对人字形支撑结构302固定在底座303钢管上;其中，两对人字形支撑结构由4个等长钢管组成。
【主权项】
1.一种马铃薯淀粉含量自动测定仪(以下简称:测定仪)，由测控表头(I)、称重传感器(2)、机架(3)、盛水桶(4)组成，其特征在于: 所述的测控表头(I)安装在机架(3)顶端，包括测控电路(101)、电机驱动器(102)、电机(103)、减速器(104)、卷轮机构(105)、行程限位器(106)、吊绳(107)、电源(108)、温度补偿传感器(109)、通讯模块(110)、按键(111)、显示模块(112);所述吊绳(107)—端卷绕在卷轮(105A)上，另一端从测控表头(I)底部的阻尼装置(105D)穿出，并悬吊称重传感器(2)，所述称重传感器(2)下端连接挂钩，用于悬挂测定样品；所述行程限位器(106)安置在测控表头(I)底部，位于称重传感器(2)行程上限的上方;所述温度补偿传感器(109)从测控表头(I)引出伸入下方盛水桶(4)中，用于在测量过程中监测盛水桶(4)中水的温度;测控表头(I)通过控制电机正反转带动卷轮(105A)，拉动称重传感器(2)所挂测定样品上升于空气中或下降到水中； 所述测控电路(101)包括与称重传感器(2)相连的应变放大器、A/D转换器、单片机电路、数码显示电路、串口通讯电路、电机驱动电路、行程保护电路、按键电路；由程序控制自动完成测定运算过程，测定结果实时显示在测定仪上，并通过串口通讯电路或无线通信模块上传到上位机软件并自动保存到Excel表格中； 所述机架(3)由空心杆与二通连接件(30B)装配成人字形结构，可拆装、可移动。2.根据权利要求1所述的马铃薯淀粉含量自动测定仪，其特征在于:所述卷轮机构(105)由卷轮(1054)、卷轮架(1058)、弹性压片(1050阻尼装置(1050)组成；所述卷轮(105A)有内外两梯形凹槽，其侧立边均成外宽内窄的倒梯形，外梯形凹槽的底宽大于内梯形凹槽顶宽，在内外两梯形凹槽间形成台肩；内梯形凹槽上卷绕吊绳(107)，其深度略大于吊绳(107)直径，外梯形凹槽内有一弹性压片(105C)，所述的弹性压片(105C)压在台肩上；所述阻尼装置(105D)位于测控表头(I)底部所开的小孔处。3.根据权利要求1所述的马铃薯淀粉含量自动测定仪，其特征在于:所述的机架(3)包括两支撑横杆(301)、人字形支撑结构(302)、底座(303);所述两支撑横杆(301)分别从测控表头两侧的连接座(30A)伸出，通过二通连接件(30B)将人字形支撑结构(302)的顶部分别与两支撑横杆(301)连接，用于支撑测控表头(I);所述支撑横杆(301)、人字形支撑结构(302)、底座(303)皆由空心杆与二通连接件(30B)装配而成，结构稳定、便于拆装;机架(3)下方装有万向轮，方便载运测定仪移动。
【文档编号】G01N9/36GK106092821SQ201610533235
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】刘立意, 李平安, 郑桂杰, 于友朋, 王盼, 冯夷宁, 丁林林
【申请人】东北农业大学