CN201210093Y - 在线测量粮库粮食温度、水分的数字传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及粮库粮食温度、水分检测领域，具体是一种在线测量粮库粮食温度、水分的数字传感装置。解决了现有粮情测控系统不能够同时在线精确测量粮食的温度和水分的问题，该装置包括抗拉钢丝绳、若干个沿抗拉钢丝绳固定的相互并联的粮食温度、水分传感器、外包于抗拉钢丝绳和粮食温度、水分传感器外的塑料包层，各粮食温度、水分传感器的数字信号传输线相连。所述粮食温度、水分传感器包括内置有热敏电阻的硬塑料管、分别套固于硬塑料管两端的构成检测电容的金属圆筒，硬塑料管内设置有用于测量检测电容和热敏电阻变化量的测量电路。本实用新型结构合理，采用数字传输方式，制作成本低，能够在线精确测量粮仓内粮食的温度和水分。

Description

在线测量粮库粮食温度、水分的数字传感装置

技术领域

本实用新型涉及粮库粮食温度、水分检测领域，具体是一种在线测量粮库粮食温度、水分的数字传感装置。

背景技术

不管是在粮库的日常保管中，还是在粮食的降温通风、降水通风、调质通风中，粮食的温度、水分的在线测量是必不可少的。在线测量要求监测点水平间距小于5米，垂直间距小于2米；要求测量的粮食温度、水分重复误差越小越好，温度重复误差最好小于等于0.1摄氏度，水分重复误差最好小于等于0.02％，这样处于保管中的粮食状态只要有微小变化，就能被监测到。由于技术和成本的原因，现有的被称作“粮情测控系统”的在线测量系统，只能测量粮食的温度和粮仓内、外的空气温湿度，还不能够在线测量粮食的水分。粮食的水分的测量只能段从现场取样后拿到化验室测量，其测量方法有烘箱干燥称重法和采用快速水分测量仪测量。在粮食收购中，有插杆式快速粮食水分测定仪，也不适合测量深度达到6米甚至更深的粮堆，也不能在线测量。用于粮食烘干装置中的粮食水分传感装置，由于结构和重复误差较大等原因也不适合应用于粮仓粮食的在线测量。之前，也有一些在线测量粮食的水分的系统在个别粮库试验，终因误差和重复误差较大且价格较高没被粮库在实际使用中采用。使得现有应用于粮库的粮情测控系统不能同时在线精确测量粮食的温度和水分。

发明内容

本实用新型为了解决现有应用于粮库的粮情测控系统不能够同时在线精确测量粮食的温度和水分的问题，提供了一种低成本的在线测量粮库粮食温度、水分的数字传感装置。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：在线测量粮库粮食温度、水分的数字传感装置，包括抗拉钢丝绳、若干个沿抗拉钢丝绳固定的相互并联的粮食温度、水分传感器、外包于抗拉钢丝绳和粮食温度、水分传感器外的塑料包层，各粮食温度、水分传感器的数字信号传输线相连。

本实用新型将多个相互并联的粮食温度、水分传感器按序固定在同一根抗拉钢丝绳上，并将各粮食温度、水分传感器的数字信号传输线相连，然后以塑料加以封装，形成软电缆状多点测量装置；使用时，将抗拉钢丝绳一端结环，利用长杆与钢丝绳一端的结环配合，将本实用新型所述的形如电缆的数字传感装置拖入粮仓中的粮食内，经数据转发装置与计算机连接之后，即可实现粮食的温度和水分测量。由于各粮食温度、水分传感器共用一根数据信号传输线，因此，需在相应软件支持下，使每个粮食温度、水分传感器有一个区别于其它传感器的地址数据标志，并联在一起的传感器只有接收到符合自己地址的命令时，才发出由本身测得的温度、水分数据。

所述粮食温度、水分传感器包括内置有热敏电阻的硬塑料管、分别套固于硬塑料管两端的构成检测电容的金属圆筒，硬塑料管内设置有用于测量检测电容和热敏电阻变化量的测量电路。

所述粮食温度、水分传感器可以同时对粮食的温度和水分进行测量：以热敏电阻测量粮库内粮食的温度变化情况；以套固于硬塑料管两端的金属圆筒构成检测电容，在传感器放于粮库内时，粮库内的粮食充满于传感器周围，并作为检测电容之间的介电质，水的介电常数要远远大于粮食的介电常数，粮食水分的变化引起检测电容之间的介电常数变化，进而引起检测电容的电容值变化，通过测量检测电容的变化量来测出粮食的水分变化。最终的粮食水分测量值还需通过对不同品种的粮食在不同水分下进行标定，并且还需用温度值进行修正，由于粮食不同的深度容重也不同，还需对此进行修正。

在应用本实用新型所述数字传感装置构建粮情测控系统时，每个粮仓设有一个“分机”，该“分机”和测控室内的“主机”进行数据交换，可以采用有线通讯方式，也可以采用无线通讯方式，采用无线通讯方式的“分机”可以通过其它无线“分机”转发数据；每个粮仓设置与数字传感装置直接相连的数据转发器，该数据转发器通过无线或有线的方式与粮仓的“分机”交换数据，数据转发器不仅与数字传感装置内传感器交换数据，而且为传感器提供电源；无线的数据转发器可用电池供电，有线的数据转发器需要“分机”为它提供电源。粮库的每个仓房可放置几十甚至几百根本实用新型所述的数字传感装置，不但能完全满足粮库测量点特别多的需要，而且每个粮食温度、水分传感器的造价很低，使得粮情测控系统的整体造价较低。经实践证明，本实用新型所述数字传感装置测量的温度重复误差小于等于0.1摄氏度，水分重复误差小于等于0.02％。

本实用新型结构合理，采用数字传输方式，制作成本低，能够在线精确测量粮仓内粮食的温度和水分，是现有粮情测控系统理想的升级换代产品。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为粮食温度、水分传感器的结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为粮食温度、水分传感器的电路原理图；

图中：1-抗拉钢丝绳；2-粮食温度、水分传感器；3-塑料包层；4-硬塑料管；5、6-金属圆筒；7-测量电路。

具体实施方式

在线测量粮库粮食温度、水分的数字传感装置，包括抗拉钢丝绳1、若干个沿抗拉钢丝绳1固定的相互并联的粮食温度、水分传感器2、外包于抗拉钢丝绳1和粮食温度、水分传感器2外的塑料包层3，各粮食温度、水分传感器2的数字信号传输线相连。所述粮食温度、水分传感器2包括内置有热敏电阻的硬塑料管4、分别套固于硬塑料管4两端的构成检测电容的金属圆筒5、6，硬塑料管4内设置有用于测量检测电容和热敏电阻变化量的测量电路7。

具体实施时，所述测量电路7包括电容测量芯片IC2和微控制器IC1，金属圆筒作为检测电容的电极electrode1、electrode2分别与电容测量芯片IC2的CIN引脚、EXC引脚相连，热敏电阻NTC与电阻R5的串联支路串联与微控制器IC1的G1引脚、GND引脚之间，热敏电阻NTC与电阻R5的连接节点与微控制器IC1的G0引脚相连，电容测量芯片IC2的数据信号传输端SDA、SCL经I²C总线与微控制器IC1的数据传输端GP5、G4相连。其中，电容测量芯片IC2采用AD7151芯片，微控制器IC1采用低成本、低引脚数的自带模数转换功能和内部时钟的芯片PIC12F675或PIC12F615。

为了便于相邻粮食温度、水分传感器2之间的连接，粮食温度、水分传感器2共用的电源线、地线、数字信号传输线集成于粮食温度、水分传感器2内的电路板上，并在传感器两端设置用于电源线、地线、数字信号传输线连接的三根引线，这样就可以实现几个或几十个粮食温度、水分传感器2的并联使用。

另外，为了使数字传感装置能方便地能插入粮食中，数字传感装置的整体直径应尽量小，不超过10毫米。以下对本实用新型所述数字传感装置的制作过程描述如下(以下尺寸仅作为一个例子，其它的尺寸也可以)：(1)、两个金属圆筒5、6外径为8毫米，长度各为20毫米，厚度为0.1毫米，相距10毫米同轴对称固定在硬塑料管4上，形成一个外径为8毫米，长度为50毫米，厚度为1毫米的圆管，构成了粮食温度、水分传感器2的主要外部结构；(2)、将设置有测量电路7的长度为60毫米、宽度为6毫米的电路板插入该圆管内，电路板的两端各引出三根引线，分别为电源线、地线、数字信号传输线，两个金属圆筒分别通过两根金属短导线连接到电路板上的测量电路，形成粮食温度、水分传感器2；(3)、多个这样的粮食温度、水分传感器2按照要求的间距用三根导线互相连接在一起，用一根增加抗拉强度的2毫米外径的抗拉钢丝绳穿过每个粮食温度、水分传感器2的内部，然后把聚氯乙烯材料热熔后与这样的一个整体用电缆成型设备把它挤压成外径为10毫米的软电缆模样，即得到本实用新型所述在线测量粮库粮食温度、水分的数字传感装置。

Claims (3)

1、一种在线测量粮库粮食温度、水分的数字传感装置，其特征在于包括抗拉钢丝绳(1)、若干个沿抗拉钢丝绳(1)固定的相互并联的粮食温度、水分传感器(2)、外包于抗拉钢丝绳(1)和粮食温度、水分传感器(2)外的塑料包层(3)，各粮食温度、水分传感器(2)的数字信号传输线相连。

2、根据权利要求1所述的在线测量粮库粮食温度、水分的数字传感装置，其特征在于所述粮食温度、水分传感器(2)包括内置有热敏电阻的硬塑料管(4)、分别套固于硬塑料管(4)两端的构成检测电容的金属圆筒(5、6)，硬塑料管(4)内设置有用于测量检测电容和热敏电阻变化量的测量电路(7)。

3、根据权利要求2所述的在线测量粮库粮食温度、水分的数字传感装置，其特征在于所述测量电路(7)包括电容测量芯片IC2和微控制器IC1，金属圆筒作为检测电容的电极electrodel、electrode2分别与电容测量芯片IC2的CIN引脚、EXC引脚相连，热敏电阻NTC与电阻R5的串联支路串联与微控制器IC1的G1引脚、GND引脚之间，热敏电阻NTC与电阻R5的连接节点与微控制器IC1的G0引脚相连，电容测量芯片IC2的数据信号传输端SDA、SCL经I²C总线与微控制器IC1的数据传输端GP5、G4相连。

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