CN108982593A - 电阻式粮食水分仪大量程阻值的自适应测量方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电阻式粮食水分仪大量程阻值的自适应测量方法及装置，属于粮食品质之中的水分检测技术领域。该装置包括：多路电阻：由多个串联在电路中的备选定值电阻构成；多路选择开关：连接多路电阻，用于从多路电阻中选择一个最合适电阻串接到电路中；待测电阻：与待测谷物相对应；测量输出单元：通过ADC输出线输出。该自适应测量算法通过依次从多路电阻中选择单个电阻串接到电路中，读测量输出端的值，根据先前设置的上、下限值确定输出值的有效性，有效值通过公式计算谷物水分对应的电阻值并求和，最后，输出平均电阻值。本发明示例的技术方案，能实现大量程阻值的全量程高精度测量、抗干扰能力强和阻值测量稳定等优点。

Description

电阻式粮食水分仪大量程阻值的自适应测量方法及装置
技术领域
本发明属于粮食品质之中的水分检测技术领域，涉及大量程电阻值测量，具体的说是一种电阻式粮食水分仪大量程阻值的自适应测量方法及装置，通过自适应电路装置和自适应算法实现电阻式粮食水分仪阻值的自适应测量。
背景技术
粮食入库前，均需经历烘干过程，水分达到一定要求方可长时间保存。粮食烘干过程中常用的水分仪就是电阻式在线水分测量仪，阻值测量的常用方法是欧姆定律法和分压测量方法。由于谷物水分对应的电阻值小到几十欧，大到几百兆欧，给阻值测量带来较大困难。目前，电阻式粮食水分仪无论采取欧姆定律法，还是分压法，都存在电路设计不够简洁，数据处理过于复杂，抗干扰能力弱等不足，因此，很难做到对阻值的全量程高精度测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电阻式粮食水分仪阻值自适应测量装置及自适应测量算法，该测量装置电路简单、测量精度高、阻值测量稳定、抗干扰能力强，数据处理简单。
本发明所采用的技术方案为：
一方面，本发明提供了一种电阻式粮食水分仪阻值自适应测量装置，包括：
多路电阻：由多个串联在电路中的备选定值电阻构成；
多路选择开关：连接多路电阻，用于根据实测粮食水分对应的电阻值，从多路电阻中选择最合适的一个备选定值电阻串接到电路中；
待测电阻：与待测谷物相对应，待测电阻上并联有电容器；
测量输出单元：从所述多路电阻与待测电阻之间引出的ADC输出线，10位ADC输出值为0～1023的整数值，根据串接到电路中的定值电阻和ADC输出值计算出粮食水分对应的电阻值。
进一步的，多个所述备选定值电阻的阻值在整个电阻量程范围内均匀离散。
进一步的，所述多路选择开关上连接多路电阻，连接备选定值电阻的数量能够调整。
进一步的，所述测量输出单元通过电阻分压后输出ADC值。
另一方面，本发明还提供了上述任一种电阻式粮食水分仪阻值自适应测量装置的自适应测量算法，包括：
S1：所述测量输出单元的测量端与待测谷物接触；
S2：设定多路电阻中单个电阻的阻值为Ri，通过依次将多路电阻中的单个电阻串接到电路中读取ADC测量输出值Xi，根据设定的上下限值确定该Xi值是否有效，若有效，根据Ri和Xi得出待测谷物水分对应的电阻值并加总求和，无效则丢弃，对有效的测量电阻值求平均作为最终的测量电阻值；
S3：将最终的测量电阻值转换为谷物水分值后输出。
进一步的，所述S2包括以下步骤：
S21：多路电阻从左到右从0开始编号，参数i加1,0值对应多路电阻最左端的电阻串接到电路中；
S22：比较i与多路电阻编号的最大值或者多路选择开关的路数，若i不大于多路电阻编号的最大值或者多路选择开关路数，进入步骤S23；否则，进入步骤S26；
S23：将电阻编号为i的定值电阻Ri串接到电路中；
S24：测量输出单元读取测量值ADvalue；
S25：判定ADvalue是否有效，即是否处于上下限值范围内，若有效，则将Ri和ADvalue值代入公式求得待测谷物水分对应的电阻值，并对有效电阻值计数(validCount)、求和(resSum)；若无效，则返回至S11；
S26：判定求和值(resSum)是否大于零，若是，进入步骤S7；若否，输出设定最大电阻值；
S27：根据有效电阻数(validCount)和有效电阻求和(resSum)求得待测谷物水分对应的电阻值R；
S28：输出电阻值R。
进一步的，所述设定最大电阻值，表示超出量程范围。
进一步的，所述上下限值根据前期试验数据和测量精度进行设定。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明示例的电阻式粮食水分仪自适应测量装置，通过多路电阻、多路选择开关的电路设计和自适应算法，能够根据所测谷物水分对应的电阻值大小，从多路电阻中选择最合适的定值电阻串接到电路中，以实现对谷物水分对应电阻的全量程高精度测量。
2、本发明示例的电阻式粮食水分仪自适应测量装置，通过多路电阻、多路选择开关，以及待测电阻并联电容等的电路设计，降低电路设计的复杂度，也使数据处理简单化，因此，电路的抗干扰能力强，故障率低，阻值测量稳定。
3、本发明示例的电阻式粮食水分仪自适应测量装置，通过设置有效ADC测量输出值的范围、多路电阻的数量，以及自适应算法的均值电阻输出，可以适用于不同的测量精度需要，降低出错率，减小误差。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的电路示意图；
图2为本发明实施例的算法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种电阻式粮食水分仪阻值自适应测量装置，该自适应测量装置主要包括：多路电阻、多路选择开关、待测电阻(与待测谷物相对应)和测量输出单元四部分。
其中：
多路电阻：由多个串联在电路中的备选定值电阻构成；
多路选择开关：连接多路电阻，用于根据实测粮食水分对应的电阻值，从多路电阻中选择最合适的一个备选定值电阻串接到电路中；
待测电阻：与待测谷物相对应，待测电阻上并联有电容器；具体的，待测电阻设置一个，待测电阻并联一个电容；
测量输出单元：从所述多路电阻与待测电阻(待测谷物)之间引出的ADC输出线，10位ADC输出值为0～1023的整数值，根据串接到电路中的定值电阻和ADC输出值计算出粮食水分对应的电阻值。
本实施例中，备选定值电阻设置有四个(其他实施例中也可设置更多)，四个备选定值电阻的阻值均匀离散，分别为100Ω、10KΩ、1MΩ和100MΩ，多路选择开关采用模拟多路选择开关，具体采用四路的4052D型开关。在其他的实施例中，可以选择更多路的多路选择开关，选择其他路数的多路选择开关时，电路中备选定值电阻的数量也相应做出调整。多路选择开关上连接电源，与待测谷物相对应的电路中的待测电阻并联电容，测量输出单元可直接读取ADC输出值。
待测谷物(待测电阻)并联一个电容，并引出两根测量线，两根测量线用来测量粮食水分对应的电阻值，如果是碾压式测量，测量线的末端分别连接碾压齿轮。
测量输出单元是模数转换后输出值的读取线，采用AD线，10位ADC输出范围为0至1023，通过从AD线读取该值和已知多路选择开关选择的电阻值就可以计算测量端粮食水分对应的电阻值。
本实施例还提供了上述电阻式粮食水分仪阻值自适应测量装置的自适应测量算法，包括以下步骤：
S1：所述测量输出单元的测量端与待测谷物接触；
S2：设定多路电阻中单个电阻的阻值为Ri，通过依次将多路电阻中的单个电阻串接到电路中读取ADC测量输出值Xi，根据设定的上下限值确定该Xi值是否有效，若有效，根据Ri和Xi得出待测谷物水分对应的电阻值并加总求和，无效则丢弃，对有效的测量电阻值求平均作为最终的测量电阻值；
S3：将最终的测量电阻值转换为谷物水分值后输出。
如图2所示，S2具体包括以下步骤：
S21：多路电阻从左到右从0开始编号，参数i加1,0值对应多路电阻最左端的电阻串接到电路中；
S22：比较i与多路电阻编号的最大值或者多路选择开关的路数，若i不大于多路电阻编号的最大值或者多路选择开关路数，进入步骤S23；否则，进入步骤S26；
S23：将电阻编号为i的定值电阻Ri串接到电路中；
S24：测量输出单元读取测量值ADvalue；
S25：判定ADvalue是否有效，即是否处于上下限值范围内，若有效，则将Ri和ADvalue值代入公式求得待测谷物水分对应的电阻值，
Res＝Ri×ADvalue/(1024-ADvalue)
ResSum＝resSum+Res
validCount++
并对有效电阻值计数(validCount)、求和(resSum)；若无效，则返回至S11；
S26：判定求和值(resSum)是否大于零，若是，进入步骤S7；若否，输出设定最大电阻值；
S27：根据有效电阻数(validCount)和有效电阻求和(resSum)求得待测谷物水分对应的电阻值R；
S28：输出电阻值R。
设定最大电阻值，即超过量程范围，返回的最大电阻值，返回该值表示超出量程范围。
量程上下限值根据测量精度和前期的试验数据进行设定。
本实施例的电阻式粮食水水分仪阻值自适应测量装置，电路结构十分简单，工作时通过自适应算法算法选择出合适的备选定值电阻，数据处理过程简单，从而降低出错率，同时，由于设置多个阻值均匀离散的备选定值电阻，可以根据实测粮食水分对应的电阻值，从多个备选定值电阻中选择一个串接到电路中，实现全量程高精度测试，抗干扰能力强，阻值测量稳定。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (8)

1.一种电阻式粮食水分仪大量程阻值的自适应测量装置，其特征是，包括：
多路电阻：由多个串联在电路中的备选定值电阻构成；
多路选择开关：连接多路电阻，用于根据实测粮食水分对应的电阻值，从多路电阻中选择最合适的一个备选定值电阻串接到电路中；
待测电阻：与待测谷物相对应，待测电阻上并联有电容器；
测量输出单元：从所述多路电阻与待测电阻之间引出的ADC输出线，10位ADC输出值为0～1023的整数值，根据串接到电路中的定值电阻和ADC输出值计算出粮食水分对应的电阻值。
2.根据权利要求1所述的电阻式粮食水分仪大量程阻值的自适应测量装置，其特征是，多个所述备选定值电阻的阻值在整个电阻量程范围内均匀离散。
3.根据权利要求1或2所述的电阻式粮食水分仪大量程阻值的自适应测量装置，其特征是，所述多路选择开关上连接多路电阻，连接备选定值电阻的数量能够调整。
4.根据权利要求1或2所述的电阻式粮食水分仪大量程阻值的自适应测量装置，其特征是，所述测量输出单元通过电阻分压后输出ADC值。
5.一种如权利要求1-4任一所述的电阻式粮食水分仪大量程阻值的自适应测量方法，其特征是，包括：
S1：所述测量输出单元的测量端与待测谷物接触；
S2：设定多路电阻中单个电阻的阻值为Ri，通过依次将多路电阻中的单个电阻串接到电路中读取ADC测量输出值Xi，根据设定的上下限值确定该Xi值是否有效，若有效，根据Ri和Xi得出待测谷物水分对应的电阻值并加总求和，无效则丢弃，对有效的测量电阻值求平均作为最终的测量电阻值；
S3：将最终的测量电阻值转换为谷物水分值后输出。
6.根据权利要求5所述的电阻式粮食水分仪大量程阻值的自适应测量方法，其特征是，所述S2包括以下步骤：
S21：多路电阻从左到右从0开始编号，参数i加1,0值对应多路电阻最左端的电阻串接到电路中；
S22：比较i与多路电阻编号的最大值或者多路选择开关的路数，若i不大于多路电阻编号的最大值或者多路选择开关路数，进入步骤S23；否则，进入步骤S26；
S23：将电阻编号为i的定值电阻Ri串接到电路中；
S24：测量输出单元读取测量值ADvalue；
S25：判定ADvalue是否有效，即是否处于上下限值范围内，若有效，则将Ri和ADvalue值代入公式求得待测谷物水分对应的电阻值，并对有效电阻值计数、求和；若无效，则返回至S11；
S26：判定求和值是否大于零，若是，进入步骤S7；若否，输出设定最大电阻值；
S27：根据有效电阻数和有效电阻求和求得待测谷物水分对应的电阻值R；
S28：输出电阻值R。
7.根据权利要求6所述的电阻式粮食水分仪大量程阻值的自适应测量方法，其特征是，所述设定最大电阻值，表示超出量程范围。
8.根据权利要求6所述的电阻式粮食水分仪大量程阻值的自适应测量方法，其特征是，所述上下限值根据前期试验数据和测量精度进行设定。
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