CN115165662A - 一种在线粮食水分测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线粮食水分测量装置，包括壳体，壳体内设置有可上下移动的称重采样盒、金属弹片、磁铁、磁场传感器及主控芯片，金属弹片位于称重采样盒的下方，且金属弹片的左端通过滚珠与称重采样盒抵接，金属弹片的右端与壳体固定，磁铁与磁场传感器相对设置，且磁铁设置在金属弹片的左端下方，主控芯片与磁场传感器电性连接，主控芯片通过磁场传感器检测到的磁场强度间接测量出金属弹片的形变量，得到被测粮食样品的重量，从而测量出被测粮食样品的含水率。本发明能直接测量水分重量的增减，从含水量定义的层面上检测水分，不同于其它间接根据理化特性改变而检测水分，不会因粮食的密度，接触紧密度而影响测量结果。

Description

一种在线粮食水分测量装置

技术领域

本发明涉及粮食水分测量技术领域，具体的涉及一种在线粮食水分测量装置。

背景技术

现有的粮食水分测量方法有两类：

一、实验室方法，即干燥称重法，通常是将样品称重，然后高温烘干，再次称重，减少的重量部分除以第一次的重量就是水分含量。

二、在线测量方法，主要有电容法，红外法，微波法，电阻法。其中常用的是电容法，就是利用粮食含水量发生变化的时候会影响电介常数，从而影响电容值。但电容法会遇到粮食接触紧密度，粮食密度等影响，导致结果差异较大。粮食的特点是随着时间的推移，局部体积收缩会产生塌陷而导致接触紧密度产生变化。

综上，用干燥称重法虽然比较准确，但不适用于在线测试，而用电容法做在线测试容易受粮食紧密度和密度影响，且对不同的粮食都要研究其对应的特性。

以上不足，有待改善。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种在线粮食水分测量装置。

本发明技术方案如下所述：

本发明提供一种在线粮食水分测量装置，包括壳体，所述壳体内设置有可上下移动的称重采样盒、金属弹片、磁铁、磁场传感器及主控芯片，所述金属弹片位于所述称重采样盒的下方，且所述金属弹片的左端通过滚珠与所述称重采样盒抵接，所述金属弹片的右端与所述壳体固定，所述磁铁与所述磁场传感器相对设置，且所述磁铁设置在所述金属弹片的左端下方，所述主控芯片与所述磁场传感器电性连接，所述主控芯片通过所述磁场传感器检测到的磁场强度间接测量出所述金属弹片的形变量，得到被测粮食样品的重量，从而测量出被测粮食样品的含水率。

根据上述方案的本发明，所述称重采样盒首次装入所述被测粮食样品后，用干燥称重法测量所述被测粮食样品的含水率并同步到所述主控芯片中，所述主控芯片根据干燥称重法测量出的含水率推算出干燥后的所述被测粮食样品的重量；

所述称重采样盒再次装入所述被测粮食样品后，所述主控芯片获取所述磁场传感器检测到的磁场强度，并根据预先测过的空的所述称重采样盒的重量和干燥后的所述被测粮食样品的重量，计算出本次所述被测粮食样品的含水率。

根据上述方案的本发明，所述壳体内还设置有倾斜校准器，所述倾斜校准器与所述主控芯片电性连接，所述倾斜校准器用于修正装置不垂直时的称重结果。

进一步的，所述倾斜校准器为加速度姿态传感器。

根据上述方案的本发明，所述壳体内还设置温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述主控芯片电性连接。

根据上述方案的本发明，所述壳体内设置有供电模块，所述主控芯片与所述供电模块电性连接。

进一步的，所述供电模块包括寄生电源和电源线，所述寄生电源分别与所述主控芯片和所述电源线电性连接。

根据上述方案的本发明，所述壳体内还设置有数据线，所述主控芯片与所述数据线电性连接，所述在线粮食水分测量装置通过所述数据线与PC端连接。

根据上述方案的本发明，所述壳体内设置有内置电源，所述主控芯片与所述内置电源电性连接。

根据上述方案的本发明，所述壳体内设置有无线收发器，所述主控芯片与所述无线收发器电性连接，所述在线粮食水分测量装置通过所述无线收发器与PC端连接。

根据上述方案的本发明，本发明的有益效果在于：

1、本发明结合称重法和在线测量，使称重能够在粮食堆内在线完成，结合干燥称重法的取样测量，可以修正粮食含水量结果，使得测量结果更加准确；能够直接测量水分重量的增减，从含水量定义的层面上检测水分，不同于其它间接根据理化特性改变而检测水分，不会因粮食的密度，接触紧密度而影响测量结果；不必考虑各种粮食含水量对应的理化特性曲线；

2、把标准的干燥称重法测量水分的方法，应用到在线测量上，不必每次取样测量费事费力；

3、采用金属弹力方法测量粮食样品的重量，具有较小的截面积，方便插入粮食堆内部布置测试点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的原理框架图。

在图中，

1、壳体；2、称重采样盒；3、金属弹片；4、磁铁；5、磁场传感器；6、主控芯片；7、滚珠；8、被测粮食样品；9、倾斜校准器；10、温湿度传感器；11、寄生电源；12、电源线；13、数据线。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

需要说明的是，术语“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“垂直”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

请参阅图1、图2，本实施例提供一种在线粮食水分测量装置，包括壳体1，壳体1内设置有可上下移动的称重采样盒2、金属弹片3、磁铁4、磁场传感器5及主控芯片6，金属弹片3位于称重采样盒2的下方，且金属弹片3的左端通过滚珠7与称重采样盒2抵接，金属弹片3的右端与壳体1固定，磁铁4与磁场传感器5相对设置，且磁铁4设置在金属弹片3的左端下方，主控芯片6与磁场传感器5电性连接。磁场传感器5用于检测磁铁4的磁场强度。

称重原理：由于需要减小截面积，便于插入粮食堆内探测，因此不能采用传统电子秤的方法称重测量。本发明采用金属弹力法测量重量，根据公式F=kx，F为重力，k为弹性系数，x为金属弹片3的形变量。因x要转化为数字信号，本发明采用磁场强度转化。因磁场强度与磁铁4和磁场传感器5之间的距离平方成反比，而磁场强度可以数字化，所以就可以通过磁场强度间接出金属弹片3的形变量，得到被测粮食样品8的重量。主控芯片6通过磁场传感器5检测到的磁场强度间接测量出金属弹片3的形变量，得到被测粮食样品8的重量。

水分测量原理：测量粮食的水分时，需将相同种类的被测粮食样品8封存在称重采样盒2内，再插入粮食堆内测量，所以在长期的吸潮和干燥的过程中，称重采样盒2内外的含水率是没有区别的。测量出称重采样盒2内被测粮食样品8的含水率，就知道称重采样盒2外粮食的含水率。即封存一部分粮食测量，作为相邻粮食含水量的代表。

称重采样盒2首次装入被测粮食样品8后，先用干燥称重法测量被测粮食样品8的含水率并同步到主控芯片6中，然后主控芯片6根据干燥称重法测量出的含水率推算出干燥后的被测粮食样品8的重量。干燥后的被测粮食样品8的重量用于校准接下来的被测粮食样品8的含水量，接下来的被测粮食样品8的含水率均在该干燥后的被测粮食样品8的重量的基础上计算，使得测量结果更加准确。

称重采样盒2再次装入被测粮食样品8后，称重采样盒2压在金属弹力上方的滚轮上，滚轮的作用是避免摩擦影响重力传递，提高测量的精度；然后，位于金属弹力上的磁铁4和磁场传感器5之间的距离与称重采样盒2的重量成反比关系，距离的平方与磁场强度成反比，主控芯片6获取磁场传感器5检测到的磁场强度，并根据预先测过的空的称重采样盒2的重量和推算出的干燥后的被测粮食样品8的重量，计算出本次被测粮食样品8的含水率。

另外，若装置不垂直放置，测得重量将减少，为了抵消装置不垂直带来的影响，壳体1内还设置有倾斜校准器9，倾斜校准器9与主控芯片6电性连接，倾斜校准器9用于修正装置不垂直时的称重结果，从而使装置无需垂直放置也能测量出准确的称重结果。优选的，倾斜校准器9为加速度姿态传感器。

本发明结合称重法和在线测量，使称重能够在粮食堆内在线完成，结合干燥称重法的取样测量，可以修正粮食含水量结果，使得测量结果更加准确；电子秤由于体积较大，且也需要开机校准，并不适合在线测量，本发明采用金属弹力方法测量粮食样品的重量，具有较小的截面积，方便插入粮食堆内部布置测试点。

请参阅图1、图2，在本实施例中，壳体1内还设置温湿度传感器10，温湿度传感器10与主控芯片6电性连接，通过温湿度传感器10可以实时检测到粮食堆内部的温度和湿度。

请参阅图1、图2，在本实施例中，壳体1内设置有供电模块，主控芯片6与供电模块电性连接，供电模块用于为装置进行供电。具体的，供电模块包括寄生电源11和电源线12，寄生电源11分别与主控芯片6和电源线12电性连接，采用寄生电源11的方式供电，可以一定程度上简化电路，使装置结构更加简单，生产成本低。

在其他实施例中，壳体1内也可以设置有内置电源，主控芯片6与内置电源电性连接，采用内置电源为装置进行供电，使得装置摆脱有线和距离限制，且采用有线的方式供电会导致现场不美观，以及妨碍现场工作的进行。

请参阅图1、图2，在本实施例中，壳体1内还设置有数据线13，主控芯片6与数据线13电性连接，在线粮食水分测量装置通过数据线13与PC端连接，通过有线的方式将测量结果显示在PC端上，供现场工作人员查看和监控。

在其他实施例中，壳体1内也可设置有无线收发器，主控芯片6与无线收发器电性连接，在线粮食水分测量装置通过无线收发器与PC端连接，通过无线的方式将测量结果显示在PC端上，供现场工作人员查看和监控。优选的，无线收发器为超低功耗无线收发器，频率为425至440.5MHz，无线射频功耗小于100mw，可以降低功耗，延长可持续工作的时间。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种在线粮食水分测量装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有可上下移动的称重采样盒、金属弹片、磁铁、磁场传感器及主控芯片，所述金属弹片位于所述称重采样盒的下方，且所述金属弹片的左端通过滚珠与所述称重采样盒抵接，所述金属弹片的右端与所述壳体固定，所述磁铁与所述磁场传感器相对设置，且所述磁铁设置在所述金属弹片的左端下方，所述主控芯片与所述磁场传感器电性连接，所述主控芯片通过所述磁场传感器检测到的磁场强度间接测量出所述金属弹片的形变量，得到被测粮食样品的重量，从而测量出被测粮食样品的含水率。

2.根据权利要求1所述的在线粮食水分测量装置，其特征在于，所述称重采样盒首次装入所述被测粮食样品后，用干燥称重法测量所述被测粮食样品的含水率并同步到所述主控芯片中，所述主控芯片根据干燥称重法测量出的含水率推算出干燥后的所述被测粮食样品的重量；

所述称重采样盒再次装入所述被测粮食样品后，所述主控芯片获取所述磁场传感器检测到的磁场强度，并根据预先测过的空的所述称重采样盒的重量和干燥后的所述被测粮食样品的重量，计算出本次所述被测粮食样品的含水率。

3.根据权利要求1所述的在线粮食水分测量装置，其特征在于，所述壳体内还设置有倾斜校准器，所述倾斜校准器与所述主控芯片电性连接，所述倾斜校准器用于修正装置不垂直时的称重结果。

4.根据权利要求3所述的在线粮食水分测量装置，其特征在于，所述倾斜校准器为加速度姿态传感器。

5.根据权利要求1所述的在线粮食水分测量装置，其特征在于，所述壳体内还设置温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述主控芯片电性连接。

6.根据权利要求1所述的在线粮食水分测量装置，其特征在于，所述壳体内设置有供电模块，所述主控芯片与所述供电模块电性连接。

7.根据权利要求6所述的在线粮食水分测量装置，其特征在于，所述供电模块包括寄生电源和电源线，所述寄生电源分别与所述主控芯片和所述电源线电性连接。

8.根据权利要求1所述的在线粮食水分测量装置，其特征在于，所述壳体内还设置有数据线，所述主控芯片与所述数据线电性连接，所述在线粮食水分测量装置通过所述数据线与PC端连接。

9.根据权利要求1所述的在线粮食水分测量装置，其特征在于，所述壳体内设置有内置电源，所述主控芯片与所述内置电源电性连接。

10.根据权利要求1所述的在线粮食水分测量装置，其特征在于，所述壳体内设置有无线收发器，所述主控芯片与所述无线收发器电性连接，所述在线粮食水分测量装置通过所述无线收发器与PC端连接。

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