CN204255894U - 一种插杆式粮食水分快速测定仪 - Google Patents
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Abstract
一种插杆式粮食水分快速测定仪，由插杆传感器、温度传感器、信号处理器和单片机控制器等组成；总体结构采用插杆部、控制部和手柄三段直杆形式，插杆传感器镶嵌在插杆部的最前端的中空腔中，插杆部是前端为圆锥形结构，便于插进粮食堆或包中。本仪器以单片机作为控制器，以电极电位差原理为基础的插杆传感器作为测量装置，采用LCD显示模块直接读取测量数据，具有测量数据可视直观、工作稳定性好、灵敏度高、相应速度快、使用寿命长等优点，能够实现粮食收购入库过程中的现场水分的快速评测，是一种理想化的便捷式智能粮食水分测定装置。
Description
技术领域
本实用新型属于粮食加工设备自动化技术领域，涉及一种插杆式粮食水分快速测定仪，用于粮食收购、仓储、运输过程中含水量的检测。
技术背景
粮食是国民生活的基础物资，其储备、运输是保证人们日常生活得以维持的根本。粮食的含水量是决定粮食品质的一个重要技术指标。粮食水分过低，减少了粮食重量，影响粮食品质；而粮食的含水量过高，会促使粮食本身的生命活动旺盛，容易引起粮食发热、霉变、生虫等现象，从而加速粮食的变质造成巨大的浪费。粮食在晾晒、运输、仓储过程中容易受到天气和环境湿度等因素等影响，都会造成粮食水分含量的变化。因此，在粮食收购、运输、储藏和加工贸易等过程中，都要适时、快速的检测含水量。粮食含水量的检测效率和精度直接决定了粮食储备和供应的质量。
在我国，传统的粮食收购现场的水分测定一直沿用手搓嘴咬的主观判断方法，没能采用相应的技术指标严格限定，不能客观的评定粮食的物理性质和干燥粮食特性，因此很难保证国家的粮食征购质量。另外，由于粮食水分检测技术的不完善，每年有数百亿斤的粮食因含水量过高在运输和储藏过程中霉烂变质，造成了巨大损失。因此，设计一种插杆式粮食水分快速测定仪，用于粮食收购、仓储、运输过程中含水量的检测显得尤为重要。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种插杆式粮食水分快速测定仪，用于粮食收购、仓储、运输过程中含水量的检测。
本实用新型采用的技术方案是：一种插杆式粮食水分快速测定仪，由一个插杆传感器(1)、一个温度传感器(2)、一个信号处理器(4)、一个AD转换器(5)、一个控制器(6)、一个LCD显示块(7)、三个操作键(8)、一个蓄电池(9)组成；插杆式粮食水分快速测定仪为三段直杆形式，三段分别是插杆部、控制部和手柄；插杆传感器(1)镶嵌在插杆部的最前端的中空腔中，温度传感器(2)、信号处理器(4)、AD转换器(5)、控制器(6)、LCD显示块(7)和三个操作键(8)均安装在控制部，蓄电池(9)安装在手柄的空腔中；插杆传感器(1)经过信号处理器(4)和AD转换器(5)与控制器(6)之间双向连接；温度传感器(2)也是经过信号处理器(4)和AD转换器(5)与控制器(6)之间双向连接；LCD显示块(7)和蓄电池(9)与控制器(6)之间双向连接；三个操作键(8)单向连接在控制器(6)。
插杆部的前端为圆锥形结构，插杆传感器(1)是直径为10mm的圆柱状，插杆传感器(1)具有两个金属电极，一个电极均布置在插杆部的外壁，另一个布置在插杆部的内腔中。
信号处理器(4)包括放大电路、整流滤波电路和计权电路三部分，插杆传感器(1)采集的模拟信号，先经过放大电路放大之后经整流滤波电路进行分隔处理，再经过计权电路进行比对，得到被测粮食的湿度。
控制器(6)采用型号为80C51的单片机，LCD显示块采用LCD1602型液晶显示模块。
三个操作键(8)分别为电源开关键、测量键、功能设置键；单按测量键完成单次测量操作；按功能设置键可在几种不同功能之间进行循环切换，同时按测量键改变相应功能项的值。
本实用新型的有益效果是一种新型粮食水分快速测定仪，以单片机作为控制器，以电极电位差原理为基础的插杆传感器作为测量装置，采用LCD显示模块直接读取测量数据，本装置具有测量数据可视直观、工作稳定性好、灵敏度高、相应速度快、使用寿命长等优点，能够实现粮食收购入库过程中的现场水分的快速评测，是一种理想化的便捷式智能粮食水分检测装置。
附图说明
图1为本实用新型的硬件组成。
图2为本实用新型的整体结构。
图3本实用新型的软件流程。
具体实施方式
如图1和图2，一种插杆式粮食水分快速测定仪，由一个插杆传感器(1)、一个温度传感器(2)、一个信号处理器(4)、一个AD转换器(5)、一个控制器(6)、一个LCD显示块(7)、三个操作键(8)、一个蓄电池(9)组成；插杆式粮食水分快速测定仪为三段直杆形式，三段分别是插杆部、控制部和手柄；插杆传感器(1)镶嵌在插杆部的最前端的中空腔中，温度传感器(2)、信号处理器(4)、AD转换器(5)、控制器(6)、LCD显示块(7)和三个操作键(8)均安装在控制部，蓄电池(9)安装在手柄的空腔中；插杆传感器(1)经过信号处理器(4)和AD转换器(5)与控制器(6)之间双向连接；温度传感器(2)也是经过信号处理器(4)和AD转换器(5)与控制器(6)之间双向连接；LCD显示块(7)和蓄电池(9)与控制器(6)之间双向连接；三个操作键(8)单向连接在控制器(6)。
温度传感器(2)用于监测当前环境湿度值，目的是给插杆传感(1)测得数值进行补偿；温度补偿是在信号通道加入负温度系数半导体PN结器件，利用半导体PN结在±100℃范围内的良好线性，通过比例电路，实现温度对粮食阻抗影响的自动补偿。
插杆部是前端为圆锥的杆形结构，插杆顶部为锥形结构，便于插入样品。插杆传感器(1)是直径为10mm的圆柱状，插杆传感器(1)具有两个金属电极，一个电极均布置在插杆部的外壁，另一个布置在插杆部的内腔中。布置在插杆部的内腔中的电极为标准信号发送电极，布置在插杆部的外壁的为检测信号接收电极；标准信号发送电极始终产生一个基准电压值，检测信号接收电极产生的信号与被测粮食的湿度相关，二者之间会产生电压差，电压差值经后续的信号处理器(4)放大、滤波处理之后，经AD转换器(5)变换成数字信号进入控制器(6)运算，之后由LCD显示块(7)显示。
信号处理器(4)包括放大电路、整流滤波电路和计权电路三部分，插杆传感器(1)采集的模拟信号，先经过放大电路放大之后经整流滤波电路进行处理，再经过计权电路进行比对，得到被测粮食的湿度。其中的计权电路是根据检测信号的非线性而设计的线性化电路，其核心为对数放大器。计权电路输出的是与被检测粮食的水分含量称正比的线性电压信号。
控制器(6)采用型号为80C51的单片机，LCD显示块采用LCD1602型液晶显示模块。80C51有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接。由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故用来作为控制核心。LCD1602型液晶显示模块是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。LCD1602的显示内容为16X2，即可以显示两行，每行16个显示字符和数字。
三个操作键(8)分别为电源开关键、测量键、功能设置键；单按测量键完成单次测量操作；按功能设置键可在几种不同功能之间进行循环切换，同时用测量键改变相应功能项的值。为避免粮食品种因素与品质因素影响，仪器对不同的粮食品种应选择不同的测量基准值。因此，仪器在测量前首先进行基准值调节。
如图3，一种插杆式粮食水分快速测定仪的具体实施过程为：
开机之后，系统首先进行自检和初始化，根据不同的粮食种类进行系统初始值选择和设置；若是系统电源电量不足，会出现蜂鸣器的报警提示。
将插杆部插入被测粮食堆或包中，并按测量键，当按键时间大于1s时，开始测量数据一次，重复在不同的方位插入粮食堆或包中按测量键进行测量；5次采集之后，单片机控制器就能计算出本次测量的平均值，并与系统中的预设值进行比对，并将检测的结果在LCD显示屏上显示，可直观的读取。当测得的粮食湿度超过标准限值时，系统会进行报警提醒。
Claims (5)
1.一种插杆式粮食水分快速测定仪，其特征在于由一个插杆传感器(1)、一个温度传感器(2)、一个信号处理器(4)、一个AD转换器(5)、一个控制器(6)、一个LCD显示块(7)、三个操作键(8)、一个蓄电池(9)组成；插杆式粮食水分快速测定仪为三段直杆形式，三段分别是插杆部、控制部和手柄；插杆传感器(1)镶嵌在插杆部的最前端的中空腔中，温度传感器(2)、信号处理器(4)、AD转换器(5)、控制器(6)、LCD显示块(7)和三个操作键(8)均安装在控制部，蓄电池(9)安装在手柄的空腔中；插杆传感器(1)经过信号处理器(4)和AD转换器(5)与控制器(6)之间双向连接；温度传感器(2)也是经过信号处理器(4)和AD转换器(5)与控制器(6)之间双向连接；LCD显示块(7)和蓄电池(9)与控制器(6)之间双向连接；三个操作键(8)单向连接在控制器(6)。
2.如权利要求1所述的一种插杆式粮食水分快速测定仪，其特征在于插杆部的前端为圆锥形结构，插杆传感器(1)是直径为10mm的圆柱状，插杆传感器(1)具有两个金属电极，一个电极均布置在插杆部的外壁，另一个布置在插杆部的内腔中。
3.如权利要求1所述的一种插杆式粮食水分快速测定仪，其特征在于信号处理器(4)包括放大电路、整流滤波电路和计权电路三部分，插杆传感器(1)采集的模拟信号，先经过放大电路放大之后经整流滤波电路进行分隔处理，再经过计权电路进行比对，得到被测粮食的湿度。
4.如权利要求1所述的一种插杆式粮食水分快速测定仪，其特征在于控制器(6)采用型号为80C51的单片机，LCD显示块采用LCD1602型液晶显示模块。
5.如权利要求1所述的一种插杆式粮食水分快速测定仪，其特征在于三个操作键(8)分别为电源开关键、测量键、功能设置键；单按测量键完成单次测量操作；按功能设置键可在几种不同功能之间进行循环切换，同时按测量键改变相应功能项的值。
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