CN103211008A - 在线电阻式谷物水分测试仪及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在线电阻式谷物水分测试仪及其控制方法，测试仪包括有输送装置和检测控制装置，检测控制装置包括有设置于输送装置后端的两个碾压轮、反向输入端和同向输入端分别与两个碾压轮连接的运算放大器、输入端与运算放大器的输出端连接的A/D转换器、与A/D转换器的输出端连接的控制端，且与运算放大器反向输入端连接的碾压轮和一定值电阻串联连接，控制端和烘干机控制器连接。本发明采用智能自动化操作，在谷物烘干机工作的同时，仪器能按照用户设定的参数，自行对谷物水分和烘干机内部温度进行周期性检测，并与预置参数进行比较，自动执行其它相关操作。
Description
技术领域
本发明涉及谷物水分检测装置领域，具体是一种在线电阻式谷物水分测试仪及其控制方法。
背景技术
我国是世界最大的粮食生产国和消费国，然而在我国，粮食收获后经脱粒、晾晒、贮存、运输、加工、消费等过程，损失率达到18%，远超过了联合国粮农组织限定的标准值5%。粮食水分是影响粮食质量的重要因素，也是粮食储存、收购、加工、运输环节中必须检测的重要指标。如果粮食水分含量过高则会造成粮食在储存或运输中霉烂变质，干燥是减少谷物因水分含量过高而霉烂变质最行之有效的方法，然而，谷物水分含量过低又会破坏谷物的有机物质，影响谷物的营养成分和品质，因此对谷物水分含量做出准确检测至关重要。长期以来，人们普遍采用的干燥方法是自然干燥，即依靠阳光人工晾晒，这种方法对水分的控制不够精确，而且近年来，我国空地面积在减少，晾晒场地也随之减少，给人工晾晒带来困难。目前我国的谷物机械化干燥率仅占总产量的1%，与世界发达国家的95%相差甚远，谷物干燥机械化具有极大的发展空间和市场前景，而与其配套使用的在线式谷物水分测试仪也将必不可缺。
见图1，谷物烘干机工作过程中，传送装置2会不停的将干燥仓1仓底的谷物传送到仓顶，让其自由散落，散落工程中，烘干机4吹出的热风从干燥仓1的进风口3吹入，对散落的谷物进行加热，如此循环，直到谷物达到烘干标准为止。
现有的谷物水分测试仪，都是将干燥仓内的谷物取出，然后通过测试仪进行测试，由于谷物都是随机抽取，所以测试结果并一定能反应干燥仓内所有谷物的水分值，且当水分值过低时，也不能自动控制烘干机的启停，需要操作人员随时控制操作，操作相当麻烦。国外虽然有在线电阻式谷物水分仪，但其精度都不高，误差较大，烘干过程中无法准确检测出谷物水分值，如果谷物烘干不充分，储藏后就容易发霉变质，而过分烘干又会导致谷物蛋白质流失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在线电阻式谷物水分测试仪及其控制方法，其可不停采集干燥仓内谷物的实际水分值，然后根据实际水分值控制烘干机的启停，自动化操作，保证了干燥仓内谷物的实际水分值控制在标准值附近。
本发明的技术方案为：
在线电阻式谷物水分测试仪，包括有输送装置和检测控制装置，所述的输送装置设置于干燥仓内，所述的检测控制装置包括有设置于输送装置后端的两个碾压轮、反向输入端和同向输入端分别与两个碾压轮连接的运算放大器、输入端与运算放大器的输出端连接的A/D转换器、与A/D转换器的输出端连接的控制端，且与运算放大器反向输入端连接的碾压轮和一定值电阻串联连接，所述的控制端和烘干机控制器连接。
所述的控制端包括有中央处理器、与中央处理器连接的显示屏，所述的A/D转换器的输出端、烘干机控制器均与中央处理器连接。
所述的检测控制装置设置于干燥仓外；检测控制装置包括有壳体，所述的两个碾压轮、运算放大器、A/D转换器和中央处理器均设置于壳体内，所述的显示屏设置于壳体外。
所述的输送装置选用两个传送轮，两个传送轮的外端固定于壳体上，两个传送轮之间的间隙为输送通道，壳体内位于两个碾压轮的两端分别设置有碾压仓进仓口和碾压仓出仓口，碾压仓进仓口与输送通道连通，碾压仓出仓口的外端部伸出到壳体外。
所述的两个碾压轮的侧部设置有刷头朝向对应碾压轮的清洁刷。
所述的碾压仓进仓口和两个碾压轮之间设置有向下倾斜的隔离板，且隔离板的底端朝向两个碾压轮，两个碾压轮之间设置有导流装置。
在线电阻式谷物水分测试仪的控制方法，包括以下步骤：
（1）、干燥仓内的谷物通过输送装置被输送至两个碾压轮之间碾碎时，由于谷物含有一定水分，连接于运算放大器输入端上的两个碾压轮被导通；
（2）、导通时，两个碾压轮之间产生的电阻与定值电阻进行分压，两个碾压轮两端产生的电压经运算放大器输出到A/D转换器，然后由A/D转换器将模拟量转换为数字量输出到中央处理器处理，中央处理器根据电压值计算谷物的电阻值，然后按照谷物种类的不同，参照数据库找出电阻值对应的实际水分值，并于显示屏显示；
（3）、按照谷物种类的不同，中央处理器将最终得到的实际水分值与对应的预设水分值做比较，当实际水分值低于预设水分值，中央处理器向烘干机控制器发出停止信号，控制烘干机控制器关闭，停止烘干操作。
步骤（2）中中央处理器根据电压值计算谷物的电阻值，并将每次采样的电阻值进行记录保存，测试结束后求所有电阻值的平均值，然后按照谷物种类的不同，参照数据库找出电阻值平均值对应的实际水分值。
所述的中央处理器采样的电压值小于U0时，开始进入采样，当采样值大于U0时，采样结束；采样期间中央处理器一共采样了n次，如果实际采样次数n大于单粒谷物的最小采样参考次数Nmin，则视此次测量结果有效，否则则视为无效，等下一次CPU采样到小于U0的电压值时，再重新测量；每粒谷物的测试结果 Ue=(Ud1 + Ud2+…+Udn )/n，Ud1、Ud2、……、Udn为每次的采样值，n为实际采样次数，其为大于等于Nmin的不定值整数。
所述的Nmin根据谷物种类的不同，有不同的定值。
本发明的优点：
（1）、本发明的检测控制装置不停采集通过碾压轮的谷物阻值，然后根据阻值得到对应的水分值，然后根据水分值的大小控制烘干机的启停，整个操作为智能自动化控制，提高了测量精度，防止谷物干燥不充分而引起储藏时谷物发霉或者过分烘干而导致的蛋白质流失；
（2）、本发明采用不停采样求平均值的方式得到电阻平均值，然后找出电阻平均值对应的水分值，这种平均值采样方式得到的结果准确度高，能反应干燥仓内所有谷物的水分值含量；
（3）、本发明控制端的显示屏用于实时显示干燥仓内谷物的水分值，便于人们观察并随时掌握干燥仓内谷物信息；
（4）、本发明的隔离板用于防止谷物四散掉落，导流装置用于调整谷物姿态，以确保谷物垂直进入碾压轮；
（5）、谷物每次碾碎后残渣会从碾压轮掉落，但谷物湿度高时，碾碎的残渣会粘连在碾轮上，当残渣堆积过厚时，就会影响测量结果，清洁刷可及时清理碾压轮上的残渣，保证检测控制装置的正常运行；
本发明采用智能自动化操作，在谷物烘干机工作的同时，仪器能按照用户设定的参数，自行对谷物水分和烘干机内部温度进行周期性检测，并与预置参数进行比较，自动执行其它相关操作。本发明通过对不同地区、不同种类的谷物大量的测量实验，积累了不同谷物种类经验数据，建立了经验数据库，可以适应对不同地区、不同种类的谷物测量。
附图说明
图1是谷物干燥的结构示意图。
图2是本发明检测控制装置的电路连接图。
图3是本发明检测控制装置内部结构示意图。
图4是本发明传送轮的结构示意图。
图5是本发明采样期间电压值波形图。
具体实施方式
见图1，在线电阻式谷物水分测试仪，包括有输送装置和检测控制装置6；
见图4，输送装置选用两个传送轮5，两个传送轮5设置于干燥仓1内，其外端固定于检测控制装置6的壳体61上，两个传送轮5之间的间隙为输送通道；
检测控制装置6设置于干燥仓1外；检测控制装置6包括有壳体61，设置于壳体61内的两个碾压轮62、运算放大器63、A/D转换器64、中央处理器65、定值电阻66、碾压仓进仓口67、碾压仓出仓口68、向下倾斜的隔离板69、导流装置610和清洁刷611，设置于壳体61外且与中央处理65连接的显示屏612；见图3，碾压仓进仓口67和碾压仓出仓口68分别设置于两个碾压轮62的两端，清洁刷611的刷头朝向对应碾压轮62，隔离板69设置于碾压仓进仓口67和两个碾压轮62之间且隔离板69的底端朝向两个碾压轮，导流装置610设置于两个碾压轮62之间，碾压仓进仓口67与输送通道连通，碾压仓出仓口68的外端部伸出到壳体61外；见图2，运算放大器63的反向输入端和同向输入端分别与两个碾压轮62连接，运算放大器63的输出端与A/D转换器64的输入端连接， A/D转换器64的输出端与中央处理器65连接，与运算放大器63反向输入端连接的碾压轮62和一定值电阻66串联连接，且中央处理器65与烘干机控制器7连接。
在线电阻式谷物水分测试仪的控制方法，包括以下步骤：
（1）、干燥仓1内的谷物通过两个传送轮5被输送至两个碾压轮62之间，由于谷物含有一定水分，连接于运算放大器63输入端上的两个碾压轮62被导通；
（2）、导通时，两个碾压轮之间产生的电阻与定值电阻66进行分压，两个碾压轮62两端产生的电压经运算放大器63输出到A/D转换器64，然后由A/D转换器64将模拟量转换为数字量输出到中央处理器65处理，中央处理器65根据电压值计算谷物的电阻值，并将每次采样的电阻值进行记录保存，测试结束后求所有电阻值的平均值，然后按照谷物种类的不同，参照数据库找出电阻值平均值对应的实际水分值，并于显示屏612显示；
见图5，中央处理器65采样的电压值小于U0时，开始进入采样，当采样值大于U0时，采样结束；采样期间（T1和T7）中央处理器65一共采样了n次，如果实际采样次数n大于单粒谷物的最小采样参考次数Nmin（Nmin根据谷物种类的不同，有不同的定值；正常的谷物，则谷物采样次数一定会大于Nmin, 如果是干扰脉冲(T3时期)或干瘪谷物（T5时期），采样次数一定会低于Nmin，以此来避免干扰对测量的影响），则视此次测量结果有效，否则则视为无效，等下一次CPU采样到小于U0的电压值时，再重新测量；每粒谷物的测试结果 Ue=(Ud1 + Ud2+…+Udn )/n，Ud1、Ud2、……、Udn为每次的采样值，n为实际采样次数，其为大于等于Nmin的不定值整数；
（3）、按照谷物种类的不同，中央处理器65将最终得到的实际水分值与对应的预设水分值做比较，当实际水分值低于预设水分值，中央处理器65向烘干机控制器7发出停止信号，控制烘干机控制器7关闭，停止烘干操作。
Claims (10)
1.在线电阻式谷物水分测试仪，其特征在于：包括有输送装置和检测控制装置，所述的输送装置设置于干燥仓内，所述的检测控制装置包括有设置于输送装置后端的两个碾压轮、反向输入端和同向输入端分别与两个碾压轮连接的运算放大器、输入端与运算放大器的输出端连接的A/D转换器、与A/D转换器的输出端连接的控制端，且与运算放大器反向输入端连接的碾压轮和一定值电阻串联连接，所述的控制端和烘干机控制器连接。
2.根据权利要求1所述的在线电阻式谷物水分测试仪，其特征在于：所述的控制端包括有中央处理器、与中央处理器连接的显示屏，所述的A/D转换器的输出端、烘干机控制器均与中央处理器连接。
3.根据权利要求2所述的在线电阻式谷物水分测试仪，其特征在于：所述的检测控制装置设置于干燥仓外；检测控制装置包括有壳体，所述的两个碾压轮、运算放大器、A/D转换器和中央处理器均设置于壳体内，所述的显示屏设置于壳体外。
4.根据权利要求3所述的在线电阻式谷物水分测试仪，其特征在于：所述的输送装置选用两个传送轮，两个传送轮的外端固定于壳体上，两个传送轮之间的间隙为输送通道，壳体内位于两个碾压轮的两端分别设置有碾压仓进仓口和碾压仓出仓口，碾压仓进仓口与输送通道连通，碾压仓出仓口的外端部伸出到壳体外。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的在线电阻式谷物水分测试仪，其特征在于：所述的两个碾压轮的侧部设置有刷头朝向对应碾压轮的清洁刷。
6.根据权利要求4所述的在线电阻式谷物水分测试仪，其特征在于：所述的碾压仓进仓口和两个碾压轮之间设置有向下倾斜的隔离板，且隔离板的底端朝向两个碾压轮，两个碾压轮之间设置有导流装置。
7.根据权利要求1所述的在线电阻式谷物水分测试仪的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、干燥仓内的谷物通过输送装置被输送至两个碾压轮之间碾碎时，由于谷物含有一定水分，连接于运算放大器输入端上的两个碾压轮被导通；
（2）、导通时，两个碾压轮之间产生的电阻与定值电阻进行分压，两个碾压轮两端产生的电压经运算放大器输出到A/D转换器，然后由A/D转换器将模拟量转换为数字量输出到中央处理器处理，中央处理器根据电压值计算谷物的电阻值，然后按照谷物种类的不同，参照数据库找出电阻值对应的实际水分值，并于显示屏显示；
（3）、按照谷物种类的不同，中央处理器将最终得到的实际水分值与对应的预设水分值做比较，当实际水分值低于预设水分值，中央处理器向烘干机控制器发出停止信号，控制烘干机控制器关闭，停止烘干操作。
8.根据权利要求7所述的在线电阻式谷物水分测试仪的控制方法，其特征在于：步骤（2）中中央处理器根据电压值计算谷物的电阻值，并将每次采样的电阻值进行记录保存，测试结束后求所有电阻值的平均值，然后按照谷物种类的不同，参照数据库找出电阻值平均值对应的实际水分值。
9.根据权利要求8所述的在线电阻式谷物水分测试仪的控制方法，其特征在于：所述的中央处理器采样的电压值小于U0时，开始进入采样，当采样值大于U0时，采样结束；采样期间中央处理器一共采样了n次，如果实际采样次数n大于单粒谷物的最小采样参考次数Nmin，则视此次测量结果有效，否则则视为无效，等下一次CPU采样到小于U0的电压值时，再重新测量；每粒谷物的测试结果 Ue=(Ud1 + Ud2+…+Udn )/n，Ud1、Ud2、……、Udn为每次的采样值，n为实际采样次数，其为大于等于Nmin的不定值整数。
10.根据权利要求9所述的在线电阻式谷物水分测试仪的控制方法，其特征在于：所述的Nmin根据谷物种类的不同，有不同的定值。
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Application publication date: 20130724 |