CN102809585B - 一种在线电阻式水份传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线电阻式水份传感器，涉及粮食水份的检测装置。它包括取样装置和检测控制装置，取样装置包括设有电机齿轮的电机和两个设有滚动齿轮的滚轮组件；每个滚轮组件通过滚动齿轮啮合，电机齿轮与一个滚动齿轮啮合；两个滚轮组件之间设有信号板，信号板和电机均与检测控制装置电连接，两个滚轮组件的一端均设有滚动齿轮，另一端分别设有小轧轮和大轧轮；小轧轮和大轧轮之间的间隙为0.3mm～1mm，小轧轮圆周面的宽度为4mm～10mm，大轧轮圆周面的宽度为12mm～40mm。本发明能够长时间的对粮食作物进行自动检测，检测得到粮食作物水份的准确度较高，不仅使用寿命较长，而且使用成本较低。

Description

一种在线电阻式水份传感器

技术领域

本发明涉及粮食水份的检测装置，尤其涉及一种在线电阻式水份传感器。

背景技术

粮食作物在储藏和加工时，粮食作物自身需要控有一定的水份，以防止粮食作物在储藏时变质或发霉，从而影响加工后粮食成品的质量。粮食作物收获后，一般都是用粮食干燥机将粮食作物烘干后进行储藏，烘干的过程中实时对粮食作物进行取样，并对取样后的粮食作物进行水份检测。

传统取样和检测粮食作物水份的装置一般为手持式粮食水份仪，粮食干燥机烘干粮食作物后，人工定期通过手持式粮食水份仪对粮食作物进行取样和检测。由于粮食作物烘干所需的时间较长（一般为十几个小时），因此人工需要长时间对粮食作物进行取样和检测，不仅浪费了过多的人力资源，而且人工难以连续不间断的对粮食作物进行取样，进而无法随时检测粮食作物的水份，难以实现对粮食作物干燥过程中的实时控制。

申请号为200810195872.2的专利申请文件中公开了一种电阻式谷物在线水分测定仪自动取样装置。该在线水分测定仪自动取样装置配合控制电路能够自动测量粮食作物的电阻和温度，然后经过一定的数学模型换算出粮食作物的水份值。

该在线水分测定仪自动取样装置主要包括用于导入粮食作物的导流盒组件、两个用于检测粮食作物电阻的滚轮组件、带动滚轮组件转动的滚轮轴、用于传输信号的簧片和提供动力的电机。该取样装置对粮食作物进行取样和检测时存在以下缺陷：

（1）滚轮组件对粮食作物进行取样时，粮食作物分别与两个滚轮组件的圆周面接触。在实际应用中，由于导流组件每次导入粮食作物的数量无法控制，而滚轮组件圆周面的宽度一般在30mm～40mm左右，粮食作物的长度一般在5mm左右，因此两个滚轮组件之间可能置有1～8粒粮食作物。由于水分测定仪是通过一粒粮食作物、两个滚轮组件和簧片形成回路来测量粮食作物的电阻，因此当滚轮组件之间置有多粒粮食作物时，用测量单粒粮食作物电阻的公式来测量多粒粮食作物的电阻会产生极大的误差。综上所述，两个滚轮组件之间粮食作物的数量如果超过一粒，测得的粮食作物的电阻就会与正常测得一粒粮食作物的电阻产生较大的误差，从而使得检测到的粮食作物的水份不够准确。

（2）由于取样装置工作时转动轴时刻带动滚轮组件转动，而簧片与转动轴直接接触，因此运动的转动轴直接与簧片动态接触，不仅使得簧片与转动轴的电连接不够稳定，而且转动轴与簧片动态接触时会磨刮簧片，转动轴长期磨刮簧片会使得簧片受到磨损。磨损后的簧片会与转动轴之间接触不良、甚至接触不到，进而无法形成簧片与转动轴之间的电连接，一旦簧片与转动轴之间无法连接，滚轮组件就无法通过簧片测量粮食作物的电阻，进而使得取样装置无法工作。因此，取样装置的使用寿命较短。

（3）滚轮组件位于粮食干燥机外部，取样装置需要通过导流盒组件将粮食作物从粮食干燥机内部导入至两个滚轮组件之间的待测位置，由滚轮组件滚动来测量粮食作物的电阻。由于粮食作物收获后没有经过专门的清理机械清理，因此粮食作物内通常混有泥巴、稻草或石块等杂物，过多的杂物会堆积在导流盒组件内部，需要定期清理。滚轮组件在检测混有杂物的粮食作物时，会因粮食作物中的杂物而无法准确的测量出粮食作物的电阻值，进而使得检测粮食作物的水份不够准确。导流盒组件导入混有杂物的粮食作物时，可能会因粮食作物中的杂物过多而导致导流盒堵塞，进而使得取样装置无法工作。

（4）取样装置中的电机通常使用交流电机，交流电机不仅功率较高，增加了使用成本，而且不容易对电路进行控制。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种在线电阻式水份传感器，它能够长时间连续不间断的对粮食作物进行自动检测，检测得到的粮食作物水份的准确度较高，不仅使用寿命较长，而且使用成本较低。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种在线电阻式水份传感器，包括取样装置和与其电连接的检测控制装置，所述取样装置包括设有电机齿轮的电机、温度传感器和两个并列排布的滚轮组件；所述两个滚轮组件均设有滚动齿轮，所述两个滚轮组件通过滚动齿轮啮合，所述电机齿轮与一个滚动齿轮啮合；所述两个滚轮组件之间设有用于接收和发送信号的信号板，所述信号板、电机和温度传感器均与检测控制装置电连接，所述两个滚轮组件的一端均设有滚动齿轮，另一端分别设有小轧轮和大轧轮；所述小轧轮和大轧轮之间的间隙为0.3mm～1mm，所述小轧轮圆周面的宽度为4mm～10mm，所述大轧轮圆周面的宽度为12mm～40mm。

在上述技术方案的基础上，每个滚轮组件包括外壁设有轴承套的滚动轴，所述滚动轴一端设有滚动齿轮，另一端设有小轧轮或大轧轮；所述轴承套两端分别设有两个凹口，所述每个凹口内设有一个深沟球轴承；所述深沟球轴承包括内圈和外圈，所述深沟球轴承外圈与所述轴承套过盈配合，所述信号板两端分别与两个滚轮组件靠近电机的深沟球轴承外圈接触。

在上述技术方案的基础上，所述信号板两端分别通过一块铜片与深沟球轴承外圈接触。

在上述技术方案的基础上，所述滚动齿轮和轴承套均由尼龙制成。

在上述技术方案的基础上，所述每个滚轮组件还包括限制深沟球轴承轴向移动的定位套和轴承盖，所述定位套设于滚动轴外壁，所述定位套一端位于靠近电机的深沟球轴承内圈内，另一端位于滚动齿轮内部；所述轴承盖与轴承套远离电机一端的凹口连接。

在上述技术方案的基础上，所述每个滚轮组件还包括限制滚动齿轮轴向移动的卡簧、以及限制滚动齿轮圆周运动的键，所述卡簧设于滚动齿轮靠近电机的一端，所述键设于滚动齿轮与定位套之间。

在上述技术方案的基础上，所述取样装置还包括相互配合连接的盖板和后盖体，所述盖板位于电机与滚动齿轮之间，所述电机齿轮贯穿盖板与滚动齿轮啮合；所述轴承套贯穿后盖体靠近轴承盖的一侧。

在上述技术方案的基础上，所述取样装置还包括与前板配合连接的前盖体，所述电机设于前盖体内部。

在上述技术方案的基础上，所述电机为直流电机。

在上述技术方案的基础上，所述小轧轮圆周面的宽度为6mm，所述大轧轮圆周面的宽度为12mm。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明包括取样装置和与其连接的检测控制装置，取样装置包括电机、信号板和两个滚轮组件。工作时，检测控制装置启动电机，由电机自动带动两个滚轮组件上的大轧轮和小轧轮相向转动，粮食作物落在大轧轮和小轧轮之间时被碾压，从而完成粮食作物的取样；取样得到的数据经信号板传输至检测控制装置、并由检测控制装置计算粮食作物的水份。因此，本发明不仅能够自动检测粮食作物的水份，而且本发明由电机提供动力，能够长时间不间断对粮食作物进行自动检测，能够实现对粮食作物干燥过程中的实时控制。

（2）本发明小轧轮圆周面的宽度为4mm～10mm，大轧轮圆周面的宽度为12mm～40mm。由于粮食作物在大轧轮与小轧轮之间进行取样，而小轧轮轮圆周面的宽度使其最多只能容纳一粒粮食作物（粮食作物的长度一般为5mm左右），因此，小轧轮和大轧轮之间难以存在多粒粮食作物，进而使得本发明能够比较准确的测得单粒粮食作物的电阻，测得每粒粮食作物电阻的误差较小。由于粮食作物从粮食干燥机落入大轧轮和小轧轮之间时形态各异，因此一粒粮食作物不一定能刚好落入大轧轮和小轧轮之间，而大轧轮圆周面较大的宽度使得部分体积落入大轧轮和小轧轮之间的粮食作物也能被取样，而不是落空。因此，圆周面宽度较大的大轧轮增加了粮食作物落入到大轧轮和小轧轮之间的概率，进而增加了测量粮食作物电阻的次数。由于单位时间内测量粮食作物电阻的次数越多，测得粮食作物的电阻越准确，因此多次测量粮食作物的电阻保证了本发明能够比较准确的得出粮食作物的水份。

（3）本发明的深沟球轴承包括内圈和外圈，由于深沟球轴承外圈与轴承套过盈配合，因此滚轮组件带动滚动轴转动时，滚动轴只能够带动深沟球轴承内圈转动，而深沟球轴承外圈为静止状态；由于信号板两端分别与深沟球轴承外圈接触，因此静止状态的深沟球轴承外圈与信号板为静态接触。深沟球轴承与轴承套过盈配合不仅使得信号板与深沟球轴承的电连接比较稳定，而且深沟球轴承难以磨刮信号板，信号板难以受到磨损，信号板与深沟球轴承能够良好的接触、以及连接，为轧轮通过信号板传输电信号提供了保障。综上所述，过盈配合的深沟球轴承与轴承套能够保证本发明的正常工作，其使用寿命较长。

（4）本发明的轧轮位于粮食干燥机的排粮轮下方，由于粮食作物在干燥机内部是从上方自由落下，粮食作物可以直接落入大轧轮和小轧轮之间，因此本发明不需要导流盒组件就能够对粮食作物进行取样。由于取样时大轧轮和小轧轮伸进粮食烘干机内部悬空放置，轧轮四周没有阻碍，因此难以出现杂物堆积，轧轮不需要定期清理。大轧轮和小轧轮之间的间隙为0.3mm～1mm，其较小的间隙使得粮食作物中的杂物（一般杂物的宽度大于1mm）即使落入到大轧轮和小轧轮之间，也会被弹开，不会被碾压，因此，粮食作物中的杂物会被大轧轮和小轧轮的滚动来自动剔除，不会影响粮食作物的测量，保证了检测得到粮食作物水份的准确；大轧轮和小轧轮之间难以因杂物过多而产生堵塞，保证了本发明的正常工作。

（5）本发明采用直流电机，其工作的功率较低，不仅减少了使用成本，而且容易对电路进行控制。

附图说明

图1为本实施例中取样装置的结构示意图；

图2为图1的分解示意图；

图3为本实施例中滚轮组件的结构示意图；

图4为本实施例中没有轴承套的滚轮组件的结构示意图。

图中：1-电机，2-电机齿轮，3-滚动齿轮，4-信号板，5-小轧轮，6-大轧轮，7-滚动轴，8-深沟球轴承，9-轴承套，10-定位套，11-轴承盖，12-卡簧，13-键，14-盖板，15-后盖体，16-前盖体，17-温度传感器，18-铜片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

本发明实施例中的一种在线电阻式水份传感器，包括取样装置和检测控制装置。参见图1、图2所示，取样装置包括设有电机齿轮2的电机1、温度传感器17和两个并列排布的滚轮组件，电机1和温度传感器17均与检测控制装置电连接。两个滚轮组件的一端均设有滚动齿轮3，另一端分别设有小轧轮5和大轧轮6，两个滚轮组件通过滚动齿轮3啮合，电机齿轮2与一个滚动齿轮3啮合。小轧轮5和大轧轮6用于对粮食作物进行取样。

在实际应用中，小轧轮5和大轧轮6之间的间隙为0.3mm～1mm，其中小轧轮5和大轧轮6之间的间隙可以为0.3mm、0.5mm、0.6mm或者1mm，优选为0.6mm。小轧轮5圆周面的宽度为4mm～10mm，其中小轧轮5圆周面的宽度可以为4mm、6mm、8mm或者10mm，优选为6mm。大轧轮6圆周面的宽度为12mm～40mm，其中大轧轮6圆周面的宽度可以为12mm、15mm、20mm、30mm或40mm，优选为12mm。根据用户不同的需要，选择相应的尺寸的小轧轮和大轧轮、以及小轧轮和大轧轮之间的间隙。

参见图2、图3所示，每个滚轮组件包括外壁设有轴承套9的滚动轴7。滚动轴7一端设有滚动齿轮3，另一端与轧轮（轧轮为小轧轮5或者大轧轮6）焊接，轴承套9位于滚动齿轮3和轧轮（轧轮为小轧轮5或者大轧轮6）之间。轴承套9两端分别设有两个凹口，每个凹口内设有一个深沟球轴承8，深沟球轴承8的摩擦系数较小，极限转速较高，易于转动。深沟球轴承8包括内圈和外圈，深沟球轴承8外圈与轴承套9过盈配合。两个滚轮组件靠近电机1一侧的深沟球轴承8之间设有信号板4，信号板4与深沟球轴承8外圈接触，信号板4与检测控制装置电连接。参见图4所示，信号板4两端分别通过一块铜片18与深沟球轴承8外圈接触，铜片18进一步保证了信号板4与深沟球轴承8之间的静态接触。参见图3、图4所示，每个滚轮组件还设有定位套10和轴承盖11。轴承盖11位于远离电机1的深沟球轴承8与轧轮（轧轮为小轧轮5或者大轧轮6）之间，轴承盖11与轴承套9远离电机1一端的凹口通过螺栓连接。定位套10设于滚动轴7外壁，定位套10一端位于靠近电机1的深沟球轴承8内圈内，另一端位于滚动齿轮3内部，定位套10能够限制深沟球轴承8和滚动齿轮3的轴向移动。参见图2所示，每个滚动齿轮3靠近电机1的一端设有卡簧12，每个滚动齿轮3与定位套10之间设有键13。卡簧12用于限制滚动齿轮3的轴向移动，键13用于限制滚动齿轮3的圆周运动。

参见图1、图2所示，取样装置还包括前盖体16、盖板14和后盖体15。电机1设于前盖体16内部，盖板14位于电机1与滚动齿轮3之间，电机1上的电机齿轮2贯穿盖板14与滚动齿轮3啮合。轴承套9贯穿后盖体15靠近轴承盖11一侧的侧壁，轴承套9中部与后盖体15接触。前盖体16和后盖体15均与盖板14通过螺栓连接，前盖体16和盖板14保护了电机1的安全；后盖体15和盖板14保护了靠近电机1的深沟球轴承8、定位套10、键13、滚动齿轮3、卡簧12和电机齿轮2的安全。

本发明实施例中的电机1为直流电机，功耗较小，使用成本较低；滚动齿轮3由尼龙制成，保证了滚动齿轮3的绝缘效果；轴承套10也由尼龙制成，保证了两个滚轮组件之间的绝缘效果；前盖体16由现有成品二次加工而成，后盖体15由钣金制成，不仅制造成本较低，而且制造简单，易于拆卸和维修。

本发明实施例的工作过程如下：

（1）通过检测控制装置启动电机1，电机1上的电机齿轮2依次带动两个滚动齿轮3相向转动，两个滚动齿轮3分别带动与各自连接的滚动轴7相向转动，滚动轴7分别带动与小轧轮5和大轧轮6相向转动。

（2）检测控制装置给信号板4施加测量信号，测量信号通过信号板4两端的铜片18，经深沟球轴承8外圈、深沟球轴承8内圈、滚动轴7分别传递至小轧轮5和大轧轮6，形成一个开路电路。当小轧轮5和大轧轮6之间没有粮食作物时，电路保持开路状态；当小轧轮5和大轧轮6之间有粮食作物时，电路通过粮食作物导通，粮食作物与信号板4、小轧轮5和大轧轮6串联形成回路。信号板4将得到粮食作物的电信号传输至检测控制装置，温度传感器17将粮食作物的温度传输至检测控制装置。

（3）检测控制装置通过数学模型换算出粮食作物的水份值。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种在线电阻式水份传感器，包括取样装置和与其电连接的检测控制装置，所述取样装置包括设有电机齿轮(2)的电机(1)、温度传感器(17)和两个并列排布的滚轮组件；所述两个滚轮组件均设有滚动齿轮(3)，所述两个滚轮组件通过滚动齿轮(3)啮合，所述电机齿轮(2)与一个滚动齿轮(3)啮合；所述两个滚轮组件之间设有用于接收和发送信号的信号板(4)，所述信号板(4)、电机(1)和温度传感器(17)均与检测控制装置电连接，其特征在于：所述两个滚轮组件的一端均设有滚动齿轮(3)，另一端分别设有小轧轮(5)和大轧轮(6)；所述小轧轮(5)和大轧轮(6)之间的间隙为0.3mm～1mm，所述小轧轮(5)圆周面的宽度为4mm～10mm，所述大轧轮(6)圆周面的宽度为12mm～40mm；

所述每个滚轮组件包括外壁设有轴承套(9)的滚动轴(7)，所述滚动轴(7)一端设有滚动齿轮(3)，另一端设有小轧轮(5)或大轧轮(6)；所述轴承套(9)两端分别设有两个凹口，所述每个凹口内设有一个深沟球轴承(8)；所述深沟球轴承(8)包括内圈和外圈，所述深沟球轴承(8)外圈与所述轴承套(9)过盈配合，所述信号板(4)两端分别与两个滚轮组件靠近电机(1)的深沟球轴承(8)外圈接触。

2.如权利要求1所述的在线电阻式水份传感器，其特征在于：所述信号板(4)两端分别通过一块铜片(18)与深沟球轴承(8)外圈接触。

3.如权利要求1所述的在线电阻式水份传感器，其特征在于：所述滚动齿轮(3)和轴承套(9)均由尼龙制成。

4.如权利要求1所述的在线电阻式水份传感器，其特征在于：所述每个滚轮组件还包括限制深沟球轴承(8)轴向移动的定位套(10)和轴承盖(11)，所述定位套(10)设于滚动轴(7)外壁，所述定位套(10)一端位于靠近电机(1)的深沟球轴承(8)内圈内，另一端位于滚动齿轮(3)内部；所述轴承盖(11)与轴承套(9)远离电机(1)一端的凹口连接。

5.如权利要求4所述的在线电阻式水份传感器，其特征在于：所述每个滚轮组件还包括限制滚动齿轮(3)轴向移动的卡簧(12)、以及限制滚动齿轮(3)圆周运动的键(13)，所述卡簧(12)设于滚动齿轮(3)靠近电机(1)的一端，所述键(13)设于滚动齿轮(3)与定位套(10)之间。

6.如权利要求4所述的在线电阻式水份传感器，其特征在于：所述取样装置还包括相互配合连接的盖板(14)和后盖体(15)，所述盖板(14)位于电机(1)与滚动齿轮(3)之间，所述电机齿轮(2)贯穿盖板(14)与滚动齿轮(3)啮合；所述轴承套(9)贯穿后盖体(15)靠近轴承盖(11)的一侧。

7.如权利要求6所述的在线电阻式水份传感器，其特征在于：所述取样装置还包括与盖板(14)配合连接的前盖体(16)，所述电机(1)设于前盖体(16)内部。

8.如权利要求1至7任一权利要求所述的在线电阻式水份传感器，其特征在于：所述电机(1)为直流电机。

9.如权利要求1至7任一权利要求所述的在线电阻式水份传感器，其特征在于：所述小轧轮(5)圆周面的宽度为6mm，所述大轧轮(6)圆周面的宽度为12mm。