CN101509884B - 粮食湿度检测器 - Google Patents

Abstract

粮食湿度检测器，属于电子检测技术领域，由电源电路1、检测单元2、与检测单元2输入连接的探测装置4、与检测单元2输出连接的显示单元3组成，其特征在于：其中的探测装置4为箱式平行板电容器，铜板或铝板作为电容器的两平行板，分别位于用绝缘材料制成的便携式箱子相对的两个面内；探测装置4为盒式平行板电容器，采用3～4mm厚的铜板或铝板作为电容器的两平行板，其两侧和底面是用绝缘材料制成的容器。本发明中的平板电容器探头，操作简单、结实耐用；本发明中用发光二极管发光的多少来显示湿度的大小，直观明了；或用电压表或电流表显示湿度的大小，也可以用液晶显示，直观精确。

Description

粮食湿度检测器

技术领域

本发明属于电子检测技术领域，主要涉及湿度检测器。

背景技术

粮食问题涉及到国民经济的发展和社会的稳定，所以保证粮食的质量是一项重要的工作。粮食在存储、运输、购销中影响质量的因素很多，一般以粮仓内粮食的温度与湿度为主要检测参数，粮仓内气体成分含量为辅助参数。然而，粮食在存储、运输以及购销中辨别粮食的状态，其湿度的便捷检测是非常需要的。

检测粮食温度和湿度的方法、方案、仪器、设备、设施很多，但应用于家庭的，或运输、销售中用于快速检测粮食湿度的仪器，尤其是携带方便、操作简便、显示直观的粮食湿度检测仪器并不多见。

发明内容

本发明的目的是提供一种多谐振荡器外接平板电容探头，用发光二极管发光的多少或表的数值来显示探头中粮食湿度的便携的粮食湿度检测器。

本发明的解决方案是：提供一种粮食湿度检测器，由电源电路1、检测单元、与检测单元输入连接的探测装置、与检测单元输出连接的显示单元组成，其特征在于：其中的探测装置为箱式平行板电容器，铜板或铝板作为电容器的两平行板，分别位于用绝缘材料制成的便携式箱子相对的两个面内。其中的探测装置也可以为盒式平行板电容器，采用3～4mm厚的铜板或铝板作为电容器的两平行板，其两侧和底面是用绝缘材料制成的容器。

对于探测装置为盒式平行板电容器的情况，平行板电容器的平行板间距可调，这样可以扩大测量范围，适应更广泛的情况。

所述的检测单元由其输出频率由探测装置决定的振荡电路和将振荡电路输出滤波并取其直流成分的整流及滤波电路组成。

其中的振荡电路由集成电路NE555和周围器件构成，其输出经滤波，取其直流成分作为检测单元的输出。检测单元的直流输出可以用由输入端接检测单元2输出的放大系数可调的放大电路和接放大电路输出的只依次由二极管隔开的发光二极管构成的显示单元来显示大小；其中的放大电路采用由两级三极管构成的复合管，其复合管输入端接可调电位器控制其偏置电压来调节放大系数，这样可以为发光二极管提供比较大的电流，能带动四个发光二极管同时点亮。发光二极管也可以用直流毫安表或数字电流表带代替，这样可以更精确地显示湿度大小。

其中的振荡电路也可以由与非门组成的环型多谐振荡器构成。并且显示单元由接检测单元输出的放大系数可调的放大电路驱动电压毫伏表表头构成。其中的放大电路采用运算放大器，其放大系数由接其输入端的可调电位器控制其偏置电压来调节；也可以用A/D转换集成电路ICL7101把直流电压转换成数字量输出驱动LCD数码管作为显示器件，这样可以明了、精确地显示湿度大小。

本方案中的电源电路1使用4节1.5V电池串接成6V，并经电阻和稳压管稳压，还经过电容滤波，这样可以为电路提供稳定的电源，保证测量精度。

本发明的有益效果是：采用简单的平板电容器作为探测装置，操作简单、结实耐用。用发光二极管发光的多少来显示湿度的大小，直观明了；用数码表或指针表显示湿度的大小，直观精确。

附图说明

图1是本发明原理框图；

图2是本发明中实施例1的电路原理图；

图3是本发明中实施例2的电路原理图；

图4是本发明中实施例3的电路原理图；

图5是本发明中实施例4的电路原理图。

图中，1、电源电路，2、检测单元，3、显示单元，4、探测装置，5、振荡电路，6、整流及滤波电路。

具体实施方式

本发明的整体框图如图1所示，由电源电路1、检测单元2、与检测单元2输入连接的探测装置4、与检测单元2输出连接的显示单元3组成。

实施例1

本实施例由集成电路IC，电阻R2、R3，电容Cx、C2组成多谐振荡器，由电容C3、C4、C5，二极管D1、D2组成滤波电路，由电阻器RP，三极管T1、T2，电阻R4，二极管D3、D4、D5，发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4组成放大及指示单元。电容Cx的容量与两个极板间的介质有关，当颗粒状的粮食放在平板电容器的两个平板之间时，平板间的介质由原来的空气变成了颗粒状物质，引起介质损耗的变化，使容量增加。因此由IC组成的多谐振荡器的振荡频率也发生变化。粮食湿度越大，振荡频率越高，整流后的直流电压也越高。该直流电压经三极管TI、T2放大后点亮的发光二极管LED的个数也越多，反之，粮食湿度越低，振荡频率也越低，经整流后的直流成分也越低，能够点亮的发光二极管个数就少。

本实施例的电路如图2所示，可分为：

电源电路1：由电池、开关S、稳压电阻R1、稳压管DW及滤波电容C1组成，为电路提供稳定的电源。

检测单元2：包括振荡电路5：IC集成电路，电阻R2、R3、电容C2及Cx组成多谐振荡器，用来检测电容Cx容量的变化。整流及滤波电路6：由C3、C4、D1、D2、C5组成整流及滤波电路，该电路用来把多谐振荡器输出的信号变成直流。

显示单元3：由RP、T1、T2及R4、D3、D4、D5、LED1、LED2、LED3、LED4组成放大及指示电路。其作用是把直流信号进行电流放大，指示粮食湿度等级。

探测装置4：电容Cx。

电路中各元件的参数及说明如下：

IC：时基集成电路，型号：NE555

TI、T2：NPN型小功率三极管，β＞80，可用3DG6或9013

DW：5V稳压二极管，2CW14

D1～D5：IN4001二极管

LED1～LED4：发光二极管，BT203或BT214

R1：5.1kΩ；R2：100kΩ；RP：100kΩ半可调电位器。

C1：47μF；C2、C4：0.01μF；C3：6600pF；C5：33μF

Cx：平板电容器，作为探测装置4。由两块面积相同、厚度3～4mm的铜板或铝板构成。该电容可做成箱式或盒式，箱式：电容的两平板作为箱子的两个侧板，箱子的另外两个侧及底用防潮绝缘材料制作，如无毒硬塑料板等，用来盛粮食，其箱体大小应以携带方便为准，从箱体中的两个金属板中焊接两根导线，做成插头，使用时插入检测单元2中；盒式：用防潮绝缘材料制作几个高度不等的盒子，用来盛粮食，测量时，将电容的两个金属板放在盒子的上面和下面，金属板和盒子皆为圆形或方形，连接两个金属板的导线做成插头，使用时插入检测单元2中。

在该电路中，电源采用四节1.5V电池供电，R1及DW、C1起稳压滤波作用，防止电压跌落时影响振荡器工作。

在该电路中，C3为滤波电容，C4为耦合电容，D2为整流二极管，只提取方波的正半周信号，使之变成直流。该直流信号存储在电容C5两端。D1二极管起交流通路作用，把负半周方波信号滤掉。

在该电路中，RP电位器起校准作用，当粮食湿度比较高时，调该电位器，使加到TI三极管的电压达到3.5V，这时四个发光二极管全被点亮。

在该电路中，TI和T2采用复合管，主要为了发光二极管提供比较大的电流，能带动四个发光二极管同时点亮。

装配时，所有元件装在一个印刷电路上，固定在一个塑料盒内。将连接Cx处引出两根线接入插孔。接电后，先后在电容箱中装满几个湿度等级的粮食，改变RP的阻值，可以调节复合管输出的基值，确定每个湿度等级所点亮的发光二极管个数。

实施例2

如图3所示，将实施例1中显示单元3中的发光二极管用指针或数字式的毫安表代替，可以较精确显示湿度的大小。

实施例3

由IC与非门集成电路1G1、2G2、3G3，电阻R2、R3、Cx组成环型多谐振荡器，该电路振荡频率 $f\≈\frac{1}{{2.2R2C}_X}.$ 由C2、C3、D1、D2、C4组成滤波电路，由R4、RP、集成运算放大器1G4及毫伏电压表表头组成放大及指示电路。

电容Cx的容量与两个极板间的介质有关，当颗粒状的粮食放在平板电容器的两个平板之间时，平板间的介质由原来的空气变成了颗粒状物质，引起介质损耗的变化，使容量增加。因此由1G1、2G2、3G3组成的多谐振荡器的振荡频率也发生变化。粮食湿度越大，振荡频率越高，整流后的直流电压也越高。该直流电压经运算放大器1G4缓冲后加到直流毫伏表表头所显示的具体数值就越大。反之，粮食湿度低，振荡频率也越低，经整流后的直流成分也越低，直流毫伏表表头指示的数值就越低。

在该电路中，电源采用四节1.5V电池供电，R1及DW、C1起稳压滤波作用，防止电压跌落时影响振荡器工作。

在该电路中，C2为滤波电容，C3为耦合电容，D2为整流二极管，只提取方波的正半周信号，使之变成直流。该直流信号存储在电容C4两端。D1二极管起交流通路作用，把负半周方波信号滤掉。

在该电路中，RP电位器起校准作用，可以改变运算放大器输出的基值，当粮食湿度比较高时，调该电位器，使加到运算放大器的电压越高。使指针偏转到指定位置。

在该电路中，运算放大器1G4给毫伏表头提供电流，起电流放大作用。

本实施例的电路如图4所示，可分为：

电源电路1：由电池、开关S、稳压电阻R1、稳压管DW及滤波电容C1组成，为电路提供稳定的电源。

检测单元2：包括振荡电路5：由集成电路1G1、2G2、3G3，电阻R2、R3、Cx、组成多谐振荡器，用来检测电容Cx容量的变化。整流及滤波电路6：由C2、C3、D1、D2、C4组成整流及滤波电路，该电路用来把多谐振荡器输出的信号变成直流。

显示单元3：由运算放大器1G4及R4、RP、及电压毫伏表表头组成放大及指示电路。其作用是把直流信号进行电流放大驱动毫伏表，指示粮食湿度等级。

探测装置4：电容Cx。

电路中各元件的参数及说明如下：

1G1、2G2、3G3：集成与非门电路，型号：74LS04

1G4：运算放大器，LM741

DW：5V稳压二极管，2CW14

D1、D2：IN4001二极管

R1：5.1kΩ；R3：51Ω；R2：100kΩ；RP：100kΩ半可调电位器

C1：47μF；C3：0.01μF；C2：6600pF；C4：33μF

Cx：(与实施例1相同)。

装配时，所有元件装在一个印刷电路上，固定在一个塑料盒内。将连接Cx处引出两根线接入插孔。接电后，先后在电容箱中装满几个湿度等级的粮食，改变RP的阻值，使毫伏表指针指在指定的刻度。该装置必须到现场按国家粮食标准标定。

实施例4

将实施例3中的毫伏表用LCD液晶板代替，把经过整流滤波的直流电压送到由ICL7101进行A/D转换直接驱动LCD显示，其电路图如图5(集成电路ICL7101的使用参考其说明)。

Claims (6)

1.粮食湿度检测器，由电源电路(1)、检测单元(2)、与检测单元(2)输入连接的探测装置(4)、与检测单元(2)输出连接的显示单元(3)组成，其特征在于：

所述探测装置(4)为盒式平行板电容器，3～4mm厚的铜板或铝板作为电容器的两平行板，且两平行板间距可调，其两侧和底面用绝缘材料制成；

所述检测单元(2)由其输出频率由探测装置(4)决定的振荡电路(5)和将振荡电路(5)输出滤波并取其直流成分的整流及滤波电路(6)组成；其中所述振荡电路(5)由集成电路NE555和周围器件构成；

所述显示单元(3)由输入端接检测单元(2)输出的放大系数可调的放大电路和接放大电路输出的4只依次由二极管隔开的发光二极管构成；其中所述放大电路采用由两级三极管构成的复合管，其复合管输入端接可调电位器控制其偏置电压来调节放大系数；

所述电源电路(1)使用4节1.5V电池串接成6V，并经电阻和稳压管稳压，还经过电容滤波。

2.根据权利要求1所述的粮食湿度检测器，其特征在于：所述显示单元(3)由所述的放大电路驱动的电流毫安表表头构成。

3.根据权利要求1所述的粮食湿度检测器，其特征在于：所述的振荡电路(5)由与非门组成的环型多谐振荡器构成。

4.根据权利要求3所述的粮食湿度检测器，其特征在于：所述的放大电路采用运算放大器，其放大系数由接其输入端的可调电位器控制其偏置电压来调节。

5.根据权利要求1所述的粮食湿度检测器，其特征在于：  所述的振荡电路(5)由与非门组成的环型多谐振荡器构成。

6.根据权利要求5所述的粮食湿度检测器，其特征在于：所述显示单元(3)由接检测单元(2)输出的电压经A/D转换集成电路ICL7101及其驱动的LCD液晶板构成。

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