CN104142358A - 测力式在线谷物水分传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测力式在线谷物水分传感装置，包括壳体，谷物采样装置设在所述壳体内并包括测力传感器和二个辊轮；所述测力传感器固定在壳体前端口内，用于测量二个辊轮之间的谷粒所受的挤压力；二个辊轮通过二根轮轴并列设在测力传感器的前面且相向转动，用于将落入二个辊轮之间的谷粒挤压变形并将挤压力传递给测力传感器；动力传动机构设在壳体内且与二根轮轴依次连接，用于驱动所述二根轮轴相向转动。有益效果是：该装置测量信号实现了无电刷传递，信号传递稳定可靠、准确；稳定性好，可以实现高精度测量；结构简单、易于加工，对被测谷物及测量环境要求低；该传感装置通过不同方式的事先标定，分别可以实现对粮食水分和硬度的检测。

Description

测力式在线谷物水分传感装置

技术领域

本发明涉及一种粮食水分传感装置，特别涉及一种适用于谷物干燥过程中的水分连续在线检测的测力式在线谷物水分传感装置。

背景技术

水分是粮食质量高低的重要指标之一，不仅会影响粮食籽粒的生理变化，他还会影响粮食的储藏，加工，以及后续的粮食产品化。水分过高的粮食容易产生发热霉变现象，适量的粮食水分可以保证粮食储藏，加工，及产品化的顺利进行。粮食作物之中的水分是以两种形式存在的,即结合水和游离水。当粮食水分高于安全水分时，粮食中的部分水分子以游离水的方式存在，当水分含量低于安全水分时，则一般情况下可以看作是以结合水的形式存在。粮食中的游离水以一种很不稳定的方式存在于粮食籽粒当中，对粮食的安全储藏造成了很严重的影响，只有粮食水分下降至安全水分范畴时(水分子以结合水的形式存在)，粮食籽粒的缓慢氧化作用才能降低到最低程度，从而处于休眠状态之中不易腐败，降低了营养物质的损耗，从而有利于粮食的安全储藏。

目前的在线式粮食水分传感装置多属于电阻或电容式。但是此类粮食水分仪在结构上需要一对彼此绝缘的齿轮做电极，信号的传递需要通过转动的电刷，从而降低了测量的准确性，也增加了加工难度。另外，在测量流动物体的动态电容时，要求被测谷物质地均匀，谷物的空隙及颗粒大小都会影响测量结果。而且此类水分仪对测量环境要求较高，温度，湿度等都会影响测量结果的准确性。

综合分析现在在线粮食水分传感装置的检测原理及过程，普遍具有测量不精确，加工难度高，对被测谷物及测量环境要求较高，测量结果不精确等问题，不利于实现粮食水分的在线测量。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种结构简单、工作可靠，测量准确、易于加工，对被测谷物及测量环境要求低的测力式在线谷物水分传感装置。

本发明所涉及的测力式在线谷物水分传感装置，包括壳体，

谷物采样装置，设在所述壳体内，包括测力传感器和二个辊轮；

测力传感器，固定在壳体前端口内，用于测量二个辊轮之间的谷粒所受的挤压力并将采集到的挤压力信号转化为电信号；

二个辊轮，通过二根轮轴并列设在测力传感器的前面且相向转动，所述二根轮轴分别通过设在测力传感器前后两侧的轴承座和轴承贯穿安装在测力传感器上；用于将落入二个辊轮之间的谷粒挤压变形并将挤压力传递给测力传感器；

动力传动机构，设在壳体内且与二根轮轴依次连接，用于驱动所述二根轮轴相向转动。

优选的是，所述二个辊轮外缘的间隙小于谷粒的最小直径，以提高测量的准确度。

优选的是，所述测力传感器为电阻应变片式测力传感器，以便根据应变片组的粘帖方式的改变可以测量二个辊轮传递的谷粒变形的挤压力和动力传动机构的扭力。

优选的是，所述测力传感器沿其纵向一侧端面通过螺钉固定在壳体内，其余端面与壳体内壁之间留有一定间隙，以便于传递挤压力。

优选的是，所述动力传动机构包括安装在壳体内的电机，在电机输出轴上连接有主动齿轮轴，主动齿轮轴与一个中间齿轮和从动齿轮依次啮合，所述中间齿轮和从动齿轮尺寸参数完全相同且分别安装在所述二根轮轴上。

优选的是，所述二个辊轮分别为左辊轮和右辊轮，所述左辊轮的厚度远大于右辊轮的厚度且右辊轮的厚度与谷粒的长度相当，以保证检测时通过二个辊轮的谷粒为一个，防止两个谷粒同时通过辊轮，影响检测效果。

优选的是，所述壳体是由前壳体和后壳体通过螺钉连接而成，所述后壳体是由外电机壳和插入到外电机壳内的内电机壳通过螺钉连接而成，所述内电机壳与前壳体固定连接，所述测力传感器安装在前壳体内，所述动力传动机构的电机安装在后壳体内。

优选的是，在壳体内位于中间的轮轴内端固定有码盘，在壳体内对应码盘一侧设有光电传感器，用于检测电机旋转时轮轴是否转动，进而判断二个辊轮是否被堵塞或卡住。

优选的是，所述左辊轮外缘均布加工有沟槽，所述右辊轮外缘加工有滚花纹，以提高二个辊轮的摩擦力。

本发明的有益效果是：

1)与现行电阻式水分传感装置比较，该测力式在线谷物水分传感装置测量信号实现了无电刷传递，信号传递稳定可靠、准确；稳定性好，可以实现高精度测量。

2)结构简单、易于加工，对被测谷物及测量环境要求低。

3)该传感装置通过不同方式的事先标定，分别可以实现对粮食水分和硬度的检测。

附图说明

图1是本发明的结构外形图。

图2是本发明的结构剖视图。

图3是图2的A-A部视图。

图4是图2的B-B部视图。

图中：壳体1，右辊轮2，左辊轮3，测力传感器4，前壳体5，后壳体6，外电机壳601，内电机壳602，电机7，主动齿轮轴8，中间齿轮9，右轮轴10，从动齿轮11，轴承座12，螺母13，轴承14，左轮轴15，码盘16，光电传感器17，前盖板18，轴承座19，密封圈20，螺钉21。

具体实施方式

如图所示，本发明所涉及的测力式在线谷物水分传感装置，包括一个壳体1，所述壳体1是由前壳体5和后壳体6连接而成，所述后壳体6是由外电机壳601和插入到外电机壳601内的内电机壳602通过螺钉连接而成，所述内电机壳602与前壳体5通过螺钉固定连接，在所述前壳体5的前端口内设有谷物采样装置，谷物采样装置包括测力传感器4和二个辊轮。

所述测力传感器4沿其纵向一侧端面通过螺钉21固定在前壳体5内，其余端面与前壳体5内壁之间留有一定间隙，以便于传递挤压力，用于测量二个辊轮之间的谷粒所受的挤压力并将采集到的挤压力信号转化为电信号。所述测力传感器4为电阻应变片式测力传感器，以便根据应变片组粘帖方式的改变可以测量二个辊轮传递的谷粒变形的挤压力和动力传动机构的扭力。在前壳体5前表面通过螺栓固定有前盖板18，前盖板18压在测力传感器4的前表面。

所述二个辊轮分别为左辊轮3和右辊轮2，二个辊轮分别通过左、右二根轮轴15和10并列设在测力传感器4的前面且在动力传动机构的带动下相向转动，所述二根轮轴分别贯穿测力传感器4并通过分别设在测力传感器4前、后两侧的轴承座12和19以及轴承14安装在测力传感器4上，用于将落入二个辊轮之间的谷粒挤压变形并将挤压力传递给测力传感器4。所述轴承座12和19分别插入测力传感器4前后两侧的通孔内并通过螺钉固定在测力传感器4的前后两侧，在二根轮轴与位于测力传感器4前面的轴承座12之间分别设有密封圈20。所述二个辊轮外缘的径向间隙小于谷粒的最小直径，以提高测量的准确度。在前盖板18上并列设有二个通孔且分别套在位于测力传感器4前面的二个轴承座12上。

所述左辊轮3的轴向厚度远大于右辊轮2的轴向厚度，且右辊轮2的厚度与谷粒的长度相当，以保证检测时通过二个辊轮的谷粒为一个，防止两个谷粒同时通过辊轮，影响检测效果。所述左辊轮3与左轮轴15为一体结构，右辊轮2通过螺母13固定在右轮轴10前端。所述左辊轮3外缘均布加工有沟槽，所述右辊轮2外缘加工有滚花纹，以提高二个辊轮的摩擦力。

所述动力传动机构设在壳体1内且与二根轮轴依次连接，用于驱动二根轮轴相向转动。所述动力传动机构包括通过螺钉固定在后壳体6内的内电机壳602上的电机7，在电机7输出轴上插接并通过键连接有主动齿轮轴8，主动齿轮轴8前端通过轴承支撑在前壳体5上，在主动齿轮轴8上设有一体的小齿轮，主动齿轮轴8的小齿轮与一个中间齿轮9和一个从动齿轮11依次啮合，所述中间齿轮9和从动齿轮11分别通过键连接安装在所述二根轮轴的内端，即从动齿轮11安装在左轮轴15上，中间齿轮9安装在右轮轴10上。所述中间齿轮9和从动齿轮11尺寸参数完全相同且远大于主动齿轮轴8的小齿轮外径。

在前壳体5内位于中间的右轮轴10内端固定有码盘16，在前壳体5内对应码盘16一侧设有光电传感器17，用于检测电机7旋转时右轮轴10是否转动，进而判断二个辊轮是否被堵塞或卡住。

工作时，通过电机7带动主动齿轮轴8转动，主动齿轮轴8带动中间齿轮9和从动齿轮11低速相向转动，并通过二根轮轴带动左辊轮3和右辊轮2等速相向转动，谷物由上方落入二个辊轮之间时，会受挤压变形破碎，谷粒挤压变形时会产生挤压力，挤压力通过左辊轮3和右辊轮2以及与之连接的二根轮轴和轴承传递到测力传感器4上。测力传感器4将采集到的挤压力信号转化为电信号，经过后续电路的处理传输给显示仪表或上位机，从而实现了粮食水分的在线测量。通过不同方式的事先标定，本发明也可以实现对粮食籽粒的硬度测量。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种测力式在线谷物水分传感装置，包括壳体，其特征是：

谷物采样装置，设在所述壳体内，包括测力传感器和二个辊轮；

测力传感器，固定在壳体前端口内，用于测量二个辊轮之间的谷粒所受的挤压力并将采集到的挤压力信号转化为电信号；

二个辊轮，通过二根轮轴并列设在测力传感器的前面且相向转动，所述二根轮轴分别通过设在测力传感器前后两侧的轴承座和轴承贯穿安装在测力传感器上；用于将落入二个辊轮之间的谷粒挤压变形并将挤压力传递给测力传感器；

动力传动机构，设在壳体内且与二根轮轴依次连接，用于驱动所述二根轮轴相向转动。

2.根据权利要求1所述的测力式在线谷物水分传感装置，其特征是：所述二个辊轮外缘的间隙小于谷粒的最小直径，以提高测量的准确度。

3.根据权利要求1所述的测力式在线谷物水分传感装置，其特征是：所述测力传感器为电阻应变片式测力传感器，以便根据应变片组的粘帖方式的改变可以测量二个辊轮传递的谷粒变形的挤压力和动力传动机构的扭力。

4.根据权利要求1或3所述的测力式在线谷物水分传感装置，其特征是：所述测力传感器沿其纵向一侧端面通过螺钉固定在壳体内，其余端面与壳体内壁之间留有一定间隙，以便于传递挤压力。

5.根据权利要求1或2或3所述的测力式在线谷物水分传感装置，其特征是：所述动力传动机构包括安装在壳体内的电机，在电机输出轴上连接有主动齿轮轴，主动齿轮轴与一个中间齿轮和从动齿轮依次啮合，所述中间齿轮和从动齿轮尺寸参数完全相同且分别安装在所述二根轮轴上。

6.根据权利要求1或2所述的测力式在线谷物水分传感装置，其特征是：所述二个辊轮分别为左辊轮和右辊轮，所述左辊轮的厚度远大于右辊轮的厚度且右辊轮的厚度与谷粒的长度相当，以保证检测时通过二个辊轮的谷粒为一个，防止两个谷粒同时通过辊轮，影响检测效果。

7.根据权利要求1或2或3所述的测力式在线谷物水分传感装置，其特征是：所述壳体是由前壳体和后壳体通过螺钉连接而成，所述后壳体是由外电机壳和插入到外电机壳内的内电机壳通过螺钉连接而成，所述内电机壳与前壳体固定连接，所述测力传感器安装在前壳体内，所述动力传动机构的电机安装在后壳体内。

8.根据权利要求1或2所述的测力式在线谷物水分传感装置，其特征是：在壳体内位于中间的轮轴内端固定有码盘，在壳体内对应码盘一侧设有光电传感器，用于检测电机旋转时轮轴是否转动，进而判断二个辊轮是否被堵塞或卡住。

9.根据权利要求6所述的测力式在线谷物水分传感装置，其特征是：所述左辊轮外缘均布加工有沟槽，所述右辊轮外缘加工有滚花纹，以提高二个辊轮的摩擦力。