CN114878650A - 一种信号处理电路板及谷物损失检测传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种信号处理电路板及谷物损失检测传感器，包括：原始信号处理电路、PWM信号调节基准电压电路、电压比较电路、滤波整形输出电路；将原始信号处理电路发送的谷物损失目标信号和PWM信号调节基准电压电路发送的PWM目标信号通过电压比较电路进行电压比较，得到方波信号，并采用滤波整形输出电路接收并对方波信号进行处理后，得到并将目标数字信号发送至谷物控制器，以使谷物控制器根据目标数字信号，得到待测谷物的谷物损失量。本发明的信号处理电路板结构紧凑，不仅能用于夹带损失检测和清选筛损失检测，还能通过调节PWM占空比调节检测的灵敏度，以此实现了根据检测谷物种类、含水量改变灵敏度的目的，且本发明的使用场景灵活。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种信号处理电路板及谷物损失检测传感器。
背景技术
谷物损失率检测在智慧农业决策、生产中有着重要的意义，同时为了提高联合收获机的工作质量，必须对联合收获机损失进行检测。然而，目前农业专用谷物传感器数量少且不发展成熟。在智慧农业中，需要对谷物收获的损失量进行准确地测量和控制，以此减少谷物的损失率，在实际收获过程中，收获的时间不同，种子的含水量、重量等都会有所变化，所以要求对损失检测的灵敏度进行调控。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种信号处理电路板及谷物损失检测传感器。
本发明的一种信号处理电路板的技术方案如下：
包括：原始信号处理电路、PWM信号调节基准电压电路、电压比较电路、滤波整形输出电路；
所述原始信号处理电路用于：接收并对待测谷物的谷物损失原始信号进行处理，得到并将谷物损失目标信号发送至所述电压比较电路；
所述PWM信号调节基准电压电路用于：接收并对谷物控制器所输出的具有预设占空比的PWM原始信号进行处理，得到PWM目标信号，并通过基准电压将所述PWM目标信号输出至所述电压比较电路；
所述电压比较电路用于：将所述谷物损失目标信号和所述PWM目标信号进行电压比较，得到方波信号；
所述滤波整形输出电路用于：接收并对所述方波信号依次进行滤波处理和整形处理后，得到并将目标数字信号发送至所述谷物控制器，以使所述谷物控制器根据所述目标数字信号，得到待测谷物的谷物损失量。
本发明的一种信号处理电路板的有益效果如下：
本发明的信号处理电路板结构紧凑，不仅能用于夹带损失检测和清选筛损失检测，还能通过调节PWM占空比调节检测的灵敏度，以此实现了根据检测谷物种类、含水量改变灵敏度的目的，且本发明的使用场景灵活。
在上述方案的基础上，本发明的一种信号处理电路板还可以做如下改进。
进一步，所述原始信号处理电路包括：谷物损失信号采集电路、二级放大电路和第一滤波电路；
所述谷物损失信号采集电路用于：采用蜂鸣片采集所述谷物损失原始信号，并将谷物损失原始信号转换为谷物损失转换信号；
所述二级放大电路用于：接收并对所述谷物损失转换信号进行二级放大处理，得到谷物损失放大信号；
所述第一滤波电路用于：接收并对所述谷物损失放大信号进行滤波处理，得到并将所述谷物损失目标信号输出至所述电压比较电路。
进一步，所述PWM信号调节基准电压电路包括：第二滤波电路、开关电路和基准电压输出电路；
所述第二滤波电路用于：接收并对谷物控制器所输出的具有所述预设占空比的所述PWM原始信号进行滤波处理，得到所述PWM目标信号，将所述PWM目标信号经所述开关电路发送至所述基准电压输出电路；
所述基准电压输出电路用于：采用基准电压将所述PWM目标信号输出至所述电压比较电路。
进一步，所述预设占空比用于控制所述基准电压，以使所述基准电压控制所述目标数字信号的输出灵敏度。
进一步，所述预设占空比根据所述待测谷物的谷物信息进行设定，所述谷物信息包括：谷物种类和谷物含水量。
进一步，所述第二滤波电路包括：第一电容、第二电容、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第一电阻和第一电源；所述开关电路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、三极管和第二电源；所述基准电压输出电路包括：第六电阻、第七电阻和第三电容；
所述PWM原始信号与所述第一电容的输入端连接，所述第一电容的输出端与所述第一电阻的输入端连接，所述第一电阻的输出端分别与所述第二电容的一端、所述第一稳压二极管的负极、所述第二稳压二极管的正极和所述第二电阻的输入端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第一稳压二极管的正极接地，所述第二稳压二极管的负极与所述第一电源连接，所述第二电阻的输出端分别与所述第三电阻的输入端和所述三极管的基极连接，所述第三电阻的输出端分别与所述三极管的发射极和所述第二电源连接，所述第二电源还与所述第四电阻和所述三极管的发射极连接，所述三极管的集电极分别与所述第四电阻的输出端和所述第五电阻的输入端连接，所述第五电阻的输出端分别与所述第六电阻的输入端、所述第三电容的一端和所述第七电阻的输入端连接，所述第七电阻的输出端连接所述电压比较电路的输入端。
进一步，还包括：稳压电路；
所述稳压电路用于：将所述第一电源的直流电压转换至所述第二电源的转换电压；其中，所述直流电压为12V或24V，所述转换电压为8V。
进一步，所述滤波整形输出电路具体用于：
接收所述方波信号，并采用光耦对所述方波信号进行二级滤波处理，得到滤波信号；
采用反相器对所述滤波信号进行整形处理，得到所述目标数字信号；
将所述目标数字信号发送至所述谷物控制器，以使所述谷物控制器根据所述目标数字信号，得到所述谷物损失量。
本发明的一种谷物损失检测传感器的技术方案如下：
包括：信号采集板、外围壳体、转接板和本发明的一种信号处理电路板；所述信号采集板、所述外围壳体、所述信号处理电路板和所述转接板依次连接；
所述信号采集板用于：采集损失谷物碰撞所述信号采集板所产生的原始谷物损失信号；
所述信号处理电路板用于：接收并根据所述原始谷物损失信号和所述PWM原始信号，得到并将所述目标数字信号发送至所述谷物控制器，以使所述谷物控制器根据所述目标数字信号，得到所述待测谷物的损失量。
本发明的一种谷物损失检测传感器的有益效果如下：
本发明的谷物损失检测传感器结构紧凑，不仅能用于夹带损失检测和清选筛损失检测，还能通过调节PWM占空比调节检测的灵敏度，以此实现了根据检测谷物种类、含水量改变灵敏度的目的，且本发明的使用场景灵活。
在上述方案的基础上，本发明的一种谷物损失检测传感器还可以做如下改进。
进一步，所述PWM原始信号对应一个所述预设占空比，所述预设占空比用于控制所述基准电压，以使所述基准电压控制所述谷物损失检测传感器的输出灵敏度。
附图说明
图1为本发明实施例的一种信号处理电路板的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种信号处理电路板中的PWM信号调节基准电压电路的电路结构图；
图3为本发明实施例的一种谷物损失检测传感器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例的一种信号处理电路板，包括：
原始信号处理电路10、PWM信号调节基准电压电路20、电压比较电路30、滤波整形输出电路40；
所述原始信号处理电路10用于：接收并对待测谷物的谷物损失原始信号进行处理，得到并将谷物损失目标信号发送至所述电压比较电路30。
其中，谷物损失原始信号为：待测谷物碰撞采集板所产生的微弱电信号。
原始信号处理电路10的作用为：将微弱电信号调节为适于判断的信号，该信号为谷物损失目标信号。
所述PWM信号调节基准电压电路20用于：接收并对谷物控制器所输出的具有预设占空比的PWM原始信号进行处理，得到PWM目标信号，并通过基准电压将所述PWM目标信号输出至所述电压比较电路30。
其中，通过谷物控制器输出PWM原始信号，该PWM原始信号中包括：预设占空比，预设占空比的改变会影响PWM调节基准电压电路输出的基准电压，当基准电压改变时，原始信号处理模块输出更高的脉冲才能到达后面的电压。不同的预设占空比所对应的基准电压不同，以至于最终输出的目标数字信号的值不同，通过设置预设占空比能够实现灵敏度的调节。
所述电压比较电路30用于：将所述谷物损失目标信号和所述PWM目标信号进行电压比较，得到方波信号。
其中，电压比较电路30的结构和作用为现有技术，在此不过多赘述。
其中，方波信号为：谷物损失目标信号和PWM目标信号进行电压比较后，得到的关于待测谷物的方波信号。
所述滤波整形输出电路40用于：接收并对所述方波信号依次进行滤波处理和整形处理后，得到并将目标数字信号发送至所述谷物控制器，以使所述谷物控制器根据所述目标数字信号，得到待测谷物的谷物损失量。
其中，对方波信号进行滤波、整形处理的过程为现有技术。
其中，目标数字信号为：待测谷物的谷物损失数字信号值。
其中，当谷物控制器接收到目标数字信号后，谷物控制器根据目标数字信号值得到待测谷物的谷物损失量。
较优地，所述原始信号处理电路10包括：谷物损失信号采集电路11、二级放大电路12和第一滤波电路13；
所述谷物损失信号采集电路11用于：采用蜂鸣片采集所述谷物损失原始信号，并将谷物损失原始信号转换为谷物损失转换信号。
其中，通过蜂鸣片采集的谷物损失原始信号为振动信号；通过谷物损失信号采集电路11能够将采集到的振动信号转换为电信号，以便于进行后续的电压比较等操作。
所述二级放大电路12用于：接收并对所述谷物损失转换信号进行二级放大处理，得到谷物损失放大信号。
其中，二级放大电路12的结构和作用均为现有技术，在此不过多赘述。
所述第一滤波电路13用于：接收并对所述谷物损失放大信号进行滤波处理，得到并将所述谷物损失目标信号输出至所述电压比较电路30。
其中，第一滤波电路13为原始信号处理电路10中的滤波电路，该滤波电路的结构和作用均为现有技术，在此不过多赘述。
较优地，所述PWM信号调节基准电压电路20包括：第二滤波电路21、开关电路22和基准电压输出电路23；
所述第二滤波电路21用于：接收并对谷物控制器所输出的具有所述预设占空比的所述PWM原始信号进行滤波处理，得到所述PWM目标信号，将所述PWM目标信号经所述开关电路22发送至所述基准电压输出电路23。
其中，第二滤波电路21为PWM信号调节基准电压电路20中的滤波电路，该滤波电路的结构和作用均为现有技术，在此不过多赘述。
其中，PWM目标信号为PWM原始信号经过滤波处理后得到的电信号。
所述基准电压输出电路23用于：采用基准电压将所述PWM目标信号输出至所述电压比较电路30。
较优地，所述预设占空比用于控制所述基准电压，以使所述基准电压控制所述目标数字信号的输出灵敏度。
较优地，所述预设占空比根据所述待测谷物的谷物信息进行设定，所述谷物信息包括：谷物种类和谷物含水量。
其中，待测谷物的种类和含水量发生变化时，可通过调节预设占空比的方式，调节信号处理电路板的灵敏度，以此实现损失谷物的检测。
较优地，所述第二滤波电路21包括：第一电容C1、第二电容C2、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2、第一电阻R1和第一电源，所述开关电路22包括：第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、三极管Q1和第二电源，所述基准电压输出电路23包括：第六电阻R6、第七电阻R7和第三电容C3；
如图2所示，所述PWM原始信号与所述第一电容C1的输入端连接，所述第一电容C1的输出端与所述第一电阻R1的输入端连接，所述第一电阻R1的输出端分别与所述第二电容C2的一端、所述第一稳压二极管D1的负极、所述第二稳压二极管D2的正极和所述第二电阻R2的输入端连接，所述第二电容C2的另一端接地，所述第一稳压二极管D1的正极接地，所述第二稳压二极管D2的负极与所述第一电源连接，所述第二电阻R2的输出端分别与所述第三电阻R3的输入端和所述三极管Q1的基极连接，所述第三电阻R3的输出端分别与所述三极管Q1的发射极和所述第二电源连接，所述第二电源还与所述第四电阻R4和所述三极管Q1的发射极连接，所述三极管Q1的集电极分别与所述第四电阻R4的输出端和所述第五电阻R5的输入端连接，所述第五电阻R5的输出端分别与所述第六电阻R6的输入端、所述第三电容C3的一端和所述第七电阻R7的输入端连接，所述第七电阻R7的输出端连接所述电压比较电路30的输入端。
较优地，还包括：稳压电路50；
所述稳压电路50用于：将所述第一电源的直流电压转换至所述第二电源的转换电压；其中，所述直流电压为12V或24V，所述转换电压为8V。
具体地，稳压电路50使用车载电源的12V或24V直流电压通过稳压模块转换至8V电压，为放大电路、开关电路22、比较电路、光耦及反相器供电。
较优地，所述滤波整形输出电路40具体用于：接收所述方波信号，并采用光耦对所述方波信号进行二级滤波处理，得到滤波信号，并采用反相器对所述滤波信号进行整形处理，得到所述目标数字信号，并将所述目标数字信号发送至所述谷物控制器，以使所述谷物控制器根据所述目标数字信号，得到所述谷物损失量。
其中，采用光耦对方波信号进行二级滤波处理，采用反相器对滤波信号进行整形处理的过程为本领域的常规技术，在此不过多赘述。
本实施例的信号处理电路板结构紧凑，能够用于夹带损失检测和清选筛损失检测，且能够通过调节PWM占空比调节灵敏度，能够根据检测谷物种类、含水量改变灵敏度，使用场景灵活。
如图3所示，本发明实施例的一种谷物损失传感器，包括：信号采集板1、外围壳体4、转接板3和本发明实施例的一种信号处理电路板2；所述信号采集板1、所述外围壳体4、所述信号处理电路板2和所述转接板3依次连接；
所述信号采集板1用于：采集损失谷物碰撞所述信号采集板1所产生的原始谷物损失信号；
所述信号处理电路板2用于：接收并根据所述原始谷物损失信号和所述PWM原始信号，得到并将所述目标数字信号发送至所述谷物控制器，以使所述谷物控制器根据所述目标数字信号，得到所述待测谷物的损失量。
较优地，所述PWM原始信号对应一个所述预设占空比，所述预设占空比用于控制所述基准电压，以使所述基准电压控制所述谷物损失检测传感器的输出灵敏度。
本实施例的谷物损失传感器结构紧凑，能够用于夹带损失检测和清选筛损失检测，且能够通过调节PWM占空比调节灵敏度，能够根据检测谷物种类、含水量改变灵敏度，使用场景灵活。
上述关于本实施例的一种谷物损失传感器的实施例中的各参数和模块，可参考上文中关于一种信号处理电路板的实施例中的各参数和模块，在此不做赘述。
在此提供的算法或显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。此外，本发明实施例也不针对任何特定编程语言。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。类似地，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。其中，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。
Claims (10)
1.一种信号处理电路板，其特征在于，包括：原始信号处理电路(10)、PWM信号调节基准电压电路(20)、电压比较电路(30)、滤波整形输出电路(40)；
所述原始信号处理电路(10)用于：接收并对待测谷物的谷物损失原始信号进行处理，得到并将谷物损失目标信号发送至所述电压比较电路(30)；
所述PWM信号调节基准电压电路(20)用于：接收并对谷物控制器所输出的具有预设占空比的PWM原始信号进行处理，得到PWM目标信号，并通过基准电压将所述PWM目标信号输出至所述电压比较电路(30)；
所述电压比较电路(30)用于：将所述谷物损失目标信号和所述PWM目标信号进行电压比较，得到方波信号；
所述滤波整形输出电路(40)用于：接收并对所述方波信号依次进行滤波处理和整形处理后，得到并将目标数字信号发送至所述谷物控制器，以使所述谷物控制器根据所述目标数字信号，得到待测谷物的谷物损失量。
2.根据权利要求1所述的一种信号处理电路板，其特征在于，所述原始信号处理电路(10)包括：谷物损失信号采集电路(11)、二级放大电路(12)和第一滤波电路(13)；
所述谷物损失信号采集电路(11)用于：采用蜂鸣片采集所述谷物损失原始信号，并将谷物损失原始信号转换为谷物损失转换信号；
所述二级放大电路(12)用于：接收并对所述谷物损失转换信号进行二级放大处理，得到谷物损失放大信号；
所述第一滤波电路(13)用于：接收并对所述谷物损失放大信号进行滤波处理，得到并将所述谷物损失目标信号输出至所述电压比较电路(30)。
3.根据权利要求1所述的一种信号处理电路板，其特征在于，所述PWM信号调节基准电压电路(20)包括：第二滤波电路(21)、开关电路(22)和基准电压输出电路(23)；
所述第二滤波电路(21)用于：接收并对谷物控制器所输出的具有所述预设占空比的所述PWM原始信号进行滤波处理，得到所述PWM目标信号，将所述PWM目标信号经所述开关电路(22)发送至所述基准电压输出电路(23)；
所述基准电压输出电路(23)用于：采用基准电压将所述PWM目标信号输出至所述电压比较电路(30)。
4.根据权利要求1所述的一种信号处理电路板，其特征在于，所述预设占空比用于控制所述基准电压，以使所述基准电压控制所述目标数字信号的输出灵敏度。
5.根据权利要求4所述的一种信号处理电路板，其特征在于，所述预设占空比根据所述待测谷物的谷物信息进行设定，所述谷物信息包括：谷物种类和谷物含水量。
6.根据权利要求5所述的一种信号处理电路板，其特征在于，所述第二滤波电路(21)包括：第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一稳压二极管(D1)、第二稳压二极管(D2)、第一电阻(R1)和第一电源，所述开关电路(22)包括：第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、三极管(Q1)和第二电源，所述基准电压输出电路(23)包括：第六电阻(R6)、第七电阻(R7)和第三电容(C3)；
所述PWM原始信号与所述第一电容(C1)的输入端连接，所述第一电容(C1)的输出端与所述第一电阻(R1)的输入端连接，所述第一电阻(R1)的输出端分别与所述第二电容(C2)的一端、所述第一稳压二极管(D1)的负极、所述第二稳压二极管(D2)的正极和所述第二电阻(R2)的输入端连接，所述第二电容(C2)的另一端接地，所述第一稳压二极管(D1)的正极接地，所述第二稳压二极管(D2)的负极与所述第一电源连接，所述第二电阻(R2)的输出端分别与所述第三电阻(R3)的输入端和所述三极管(Q1)的基极连接，所述第三电阻(R3)的输出端分别与所述三极管(Q1)的发射极和所述第二电源)连接，所述第二电源还与所述第四电阻(R4)和所述三极管(Q1)的发射极连接，所述三极管(Q1)的集电极分别与所述第四电阻(R4)的输出端和所述第五电阻(R5)的输入端连接，所述第五电阻(R5)的输出端分别与所述第六电阻(R6)的输入端、所述第三电容(C3)的一端和所述第七电阻(R7)的输入端连接，所述第七电阻(R7)的输出端连接所述电压比较电路(30)的输入端。
7.根据权利要求6所述的信号处理电路板，其特征在于，还包括：稳压电路(50)；
所述稳压电路(50)用于：将所述第一电源的直流电压转换至所述第二电源的转换电压；其中，所述直流电压为12V或24V，所述转换电压为8V。
8.根据权利要求1所述的信号处理电路板，其特征在于，所述滤波整形输出电路(40)具体用于：
接收所述方波信号，并采用光耦对所述方波信号进行二级滤波处理，得到滤波信号；
采用反相器对所述滤波信号进行整形处理，得到所述目标数字信号；
将所述目标数字信号发送至所述谷物控制器，以使所述谷物控制器根据所述目标数字信号，得到所述谷物损失量。
9.一种谷物损失检测传感器，其特征在于，包括：信号采集板(1)、外围壳体(4)、转接板(3)和如权利要求1-8任一项所述的信号处理电路板(2)；所述信号采集板(1)、所述外围壳体(4)、所述信号处理电路板(2)和所述转接板(3)依次连接；
所述信号采集板(1)用于：采集损失谷物碰撞所述信号采集板(1)所产生的原始谷物损失信号；
所述信号处理电路板(2)用于：接收并根据所述原始谷物损失信号和所述PWM原始信号，得到并将所述目标数字信号发送至所述谷物控制器，以使所述谷物控制器根据所述目标数字信号，得到所述待测谷物的损失量。
10.根据权利9所述的一种谷物损失检测传感器，其特征在于，所述PWM原始信号对应一个所述预设占空比，所述预设占空比用于控制所述基准电压，以使所述基准电压控制所述谷物损失检测传感器的输出灵敏度。
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