CN204855434U - 一种电阻式水分仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了水分检测领域内的一种电阻式水分仪，包括检测电路、基准校正电路以及恒压源，检测电路包括第一电机滚轮、第二电机滚轮、第五二极管，基准校正电路包括第二电阻、第四电阻、第四运算放大器、第一继电器、第二继电器、第二运算放大器以及变化电压控制电路，第五二极管的正极连接在第一继电器转换触点与第四运算放大器之间的电极点上，恒压源、第一电机滚轮、第二电机滚轮、第一继电器转换触点、第二继电器转换触点形成检测电路的串联回路；本实用新型通过使用基准校正电路对电压值进行三种状态的切换测试，消除单一状态切换时，外部因素对其造成的影响，从而提高了检测时的精度，可用于粮食水分检测中。

Description

一种电阻式水分仪

技术领域

本实用新型涉及一种水分仪，特别涉及一种水分仪检测电路。

背景技术

粮食安全问题是国家稳定国民生计的重要保障，每年因收获季节时的雨水天气，粮食没及时晾晒或粮食未达到安全水分造成粮食霉变、发芽等损失巨大。因此测量粮食水分，保障粮食烘干质量有重大的社会意义和经济效益。如何快速准确的测量粮食水分被更多人关注。基于此点本人基于电压放大器原理把谷物的电阻信号是转换为电压信号，电压信号传递给PLC在PLC内进行数据线性转换。且能将由于湿度引起的漏电及电磁诱导的影响减小，可在广范围的温度条件下稳定动作，并且在广范围内不会产生由于对数元件的温度特性而引起测定精度下降的一种可进行高精度谷物水分测定的水分测定装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电阻式水分仪，提高了检测精度。

本实用新型的目的是这样实现的：一种电阻式水分仪，包括检测电路、基准校正电路以及恒压源BT1；

所述检测电路包括第一电机滚轮A、第二电机滚轮B、第五二极管D5，恒压源BT1通过第一电机滚轮A、第二电机滚轮B将第五二极管D5串联在一起，第一电机将滚轮A经第一电阻R1接恒压源BT1正极，第二电机滚轮B经第三电阻R3接恒压源BT1正极；

所述基准校正电路包括第二电阻R2、第四电阻R4、第四运算放大器IC4、第一继电器RY1、第二继电器RY2、第二运算放大器IC2以及变化电压控制电路，所述第二继电器RY2转换触点的常闭端接第二电机滚轮B，第二继电器RY2转换触点的常开端经第二电阻R2接恒压源BT1正极，第二继电器RY2转换触点的转换端接第一继电器RY1转换触点的常闭端，第一继电器RY1转换触点的常开端经第四电阻R4接恒压源BT1正极，第一继电器RY1转换触点的转换端接第四运算放大器IC4的输入端，第一继电器RY1线圈、第二继电器RY2线圈的一端连接在恒压源BT1正极上，另一端均接在第二运算放大器IC2的输出端上，第二运算放大器IC2的输入端与变化电压控制电路输出端相连；

第五二极管D5的正极连接在第一继电器RY1转换触点与第四运算放大器IC4之间的电极点上，恒压源BT1、第一电机滚轮A、第二电机滚轮B、第一继电器RY1转换触点、第二继电器RY2转换触点形成检测电路的串联回路。

本实用新型工作时，通过水分计两个电机滚轮将谷物碾碎，滚轮之间的电阻信号转换为电压信号进行放大，将电压信号发送给传递给PLC在PLC内进行线性水分电压转换；本实用新型中的基准校正电路的控制信号由变化电压控制电路送来的0V、5V、10V的变化电压控制，当输入的电压为10V时第二继电器RY2接通，第一RY1不接通，此时连接是代替电极滚轮的第二电阻R2，在第五二极管D5的端子上产生电压值送至第四运算放大器IC4，此时的电压值作为基准校正电压值，不作为测量值。当控制输入电压位5V时，第一继电器RY1、第二继电器RY2都不接通，两继电器RY1、RY2的常闭点接通，此时两电机滚轮AB上的电极电压由第一电阻R1接至恒压源BT1上，电极滚轮B经第一继电器RY1、第二继电器RY2送至第四运算放大器IC4内，此时的电压值作为测量谷物水分样品的电压值进行采样。当控制电压输入的电压值为0V时，第一继电器RY1接通，第二继电器RY2不接通，此时送至运算放大器的电压值时代替电机滚轮的第四电阻R4，其值作为水分修正时的零点调整。基准校正电路工作在三种状态，状态取决于输入电压值得多少。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，本实用新型通过使用基准校正电路对电压值进行三种状态的切换测试，消除单一状态切换时，外部因素对其造成的影响，消除电磁扰动干扰，从而提高了检测时的精度。本实用新型可用于粮食水分检测中。

作为本实用新型的进一步改进，还包括动作基准电压设定电路，所述基准电压设定电路包括第一运算放大器IC1、第三运算放大器IC3、第十电阻R10、第十三电阻R13、第十九电阻R19、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23以及第七二极管D7；

第三运算放大器IC3串接在第一继电器RY1转换触点的转换端与第四运算放大器IC4的输入端之间，第十九电阻R19和第七二极管D7串联后接恒压源BT1两端；

第一运算放大器IC1、第二运算放大器IC2均使用NEC公司的μPC4082芯片，第三运算放大器IC3选用日立HA17082芯片，第四运算放大器选用三菱M5218芯片；

第一运算放大器IC1的3脚接第一电机滚轮A，第一运算放大器IC1的1脚与第四运算放大器IC4的2脚连接后经第十三电阻R13接第四运算放大器IC4的1脚，第四运算放大器IC4的2脚还经第二十三电阻R23与第三运算放大器IC3的5、6脚相连，第四运算放大器IC4的3脚分为两路，一路经第二十二电阻R22与第三运算放大器IC3的1、2脚相连，另一路经第十电阻R10接恒压源BT1负极，第三运算放大器IC3的3脚与第一继电器RY1转换触点的转换端相连，第三运算放大器IC3的5脚接第十九电阻R19和第七二极管D7之间的电极点。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二运算放大器IC2的1脚经第一继电器RY1线圈接恒压源BT1，所述第二运算放大器IC2的7脚经第二继电器RY2线圈接恒压源BT1，第二运算放大器IC2的3、6脚连接后分为两路，一路接第三二极管D3正极后经第三二极管D3接恒压源BT1正极，另一路接第四二极管D4负极后经第四二极管D4接恒压源BT1负极，变化电压控制电路的输出端接第三二极管D3、第四二极管D4之间的电极点上，第二运算放大器IC2的2、5脚与第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17串接恒压源BT1的两端，第二运算放大器IC2的2脚位于第十五电阻R15和第十六电阻R16之间，第二运算放大器IC2的5脚位于第十六电阻R16与第十七电阻R17之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述第五二极管D5的两端反向并联有第六二极管D6，第七二极管D7的两端反向并联有第八二极管D8。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一继电器RY1线圈的两端并联有第一二极管D1，第二继电器RY2线圈的两端并联有第二二极管D2。

作为本实用新型的进一步改进，还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十四电阻R14、第十八电阻R18以及第五电容C5。

附图说明

图1为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

如图1所示的一种电阻式水分仪，包括检测电路、基准校正电路、动作基准电压设定电路以及恒压源BT1；

所述检测电路包括第一电机滚轮A、第二电机滚轮B、第五二极管D5，恒压源BT1通过第一电机滚轮A、第二电机滚轮B将第五二极管D5串联在一起，第一电机将滚轮A经第一电阻R1接恒压源BT1正极，第二电机滚轮B经第三电阻R3接恒压源BT1正极；

所述基准校正电路包括第二电阻R2、第四电阻R4、第四运算放大器IC4、第一继电器RY1、第二继电器RY2、第二运算放大器IC2以及变化电压控制电路，所述第二继电器RY2转换触点的常闭端接第二电机滚轮B，第二继电器RY2转换触点的常开端经第二电阻R2接恒压源BT1正极，第二继电器RY2转换触点的转换端接第一继电器RY1转换触点的常闭端，第一继电器RY1转换触点的常开端经第四电阻R4接恒压源BT1正极，第一继电器RY1转换触点的转换端接第四运算放大器IC4的输入端，第一继电器RY1线圈、第二继电器RY2线圈的一端连接在恒压源BT1正极上，另一端均接在第二运算放大器IC2的输出端上，第二运算放大器IC2的输入端与变化电压控制电路输出端相连；

所述基准电压设定电路包括第一运算放大器IC1、第三运算放大器IC3、第十电阻R10、第十三电阻R13、第十九电阻R19、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23以及第七二极管D7；

第三运算放大器IC3串接在第一继电器RY1转换触点的转换端与第四运算放大器IC4的输入端之间，第十九电阻R19和第七二极管D7串联后接恒压源BT1两端；

第一运算放大器IC1、第二运算放大器IC2均使用NEC公司的μPC4082芯片，第三运算放大器IC3选用日立HA17082芯片，第四运算放大器选用三菱M5218芯片；

第一运算放大器IC1的3脚接第一电机滚轮A，第一运算放大器IC1的1脚与第四运算放大器IC4的2脚连接后经第十三电阻R13接第四运算放大器IC4的1脚，第四运算放大器IC4的2脚还经第二十三电阻R23与第三运算放大器IC3的5、6脚相连，第四运算放大器IC4的3脚分为两路，一路经第二十二电阻R22与第三运算放大器IC3的1、2脚相连，另一路经第十电阻R10接恒压源BT1负极，第三运算放大器IC3的3脚与第一继电器RY1转换触点的转换端相连，第三运算放大器IC3的5脚接第十九电阻R19和第七二极管D7之间的电极点；

第五二极管D5的正极连接在第一继电器RY1转换触点与第四运算放大器IC4之间的电极点上，恒压源BT1、第一电机滚轮A、第二电机滚轮B、第一继电器RY1转换触点、第二继电器RY2转换触点形成检测电路的串联回路，所述第二运算放大器IC2的1脚经第一继电器RY1线圈接恒压源BT1，所述第二运算放大器IC2的7脚经第二继电器RY2线圈接恒压源BT1，第二运算放大器IC2的3、6脚连接后分为两路，一路接第三二极管D3正极后经第三二极管D3接恒压源BT1正极，另一路接第四二极管D4负极后经第四二极管D4接恒压源BT1负极，变化电压控制电路的输出端接第三二极管D3、第四二极管D4之间的电极点上，第二运算放大器IC2的2、5脚与第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17串接恒压源BT1的两端，第二运算放大器IC2的2脚位于第十五电阻R15和第十六电阻R16之间，第二运算放大器IC2的5脚位于第十六电阻R16与第十七电阻R17之间，所述第五二极管D5的两端反向并联有第六二极管D6，第七二极管D7的两端反向并联有第八二极管D8，所述第一继电器RY1线圈的两端并联有第一二极管D1，第二继电器RY2线圈的两端并联有第二二极管D2，本实用新型中还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十四电阻R14、第十八电阻R18以及第五电容C5，这些电阻和电容起到限流滤波的作用。

本实用新型工作中，基准校正电路的电阻R2、R4分别是高低电阻，R2电阻为10兆欧姆，R4电阻为1千欧姆。IC4的非反转输入端子+中的信号由检测电路中的D5的端子间电压经过缓冲器IC3输入放大后送至。电阻R2、R4的接通是由RY1和RY2控制的，RY1RY2的线圈一端连接到恒电压电源BT1上，另一端分别接到IC2的1脚和7脚，IC2的控制是由R14送来的0V、5V、10V的变化电压控制，当输入的电压为10V时RY2接通，RY1不接通，此时连接是代替电极滚轮的定电阻R2，在二极管D5的端子上产生电压值送至运算放大器，此时的电压值作为基准校正电压值，不作为测量值。当控制输入电压位5V时，RY1RY2都不接通，继电器的常闭点接通，此时电机滚轮AB上的电极电压由R1接至恒电压电源BT1上，电极滚轮B经电阻R18继电器RY1RY2送至运算放大器内，此时的电压值作为测量谷物水分样品的电压值进行采样。当控制电压输入的电压值为0V时，RY1接通，RY2不接通，此时送至运算放大器的电压值时代替电机滚轮的定电阻R4，其值作为水分修正时的零点调整。基准校正电路工作在三种状态，状态取决于输入电压值得多少。

动作基准设定电压电路中IC3的5脚6脚7脚作为动作基准的放大电路，IC3的1脚2脚3脚起到信号缓冲的作用，其中R19和D7连接到恒电压电源BT1上后给IC3提供动作基准比较电压，二极管D7的端子间电压经过缓冲器IC3输入到运算放大器IC4的反转输入端子内-，构成动作基准设定电压电路。R22，R23，R10，R13是运算放大器IC4的放大倍数决定元件。R22，R23是对检测电路的二极管D5与基准校正电路的对数元件的由温度引起的特性差进行补正的线性正温度系数电阻。电压运算放大器IC4的放大倍数决定元件R22，R23作为定电阻，将放大倍数决定元件R10，R13作为检测电路IC4的二极管D5与基准电压设定电路的元件由温度引起的特性差进行补正的线性负温度系数电阻。

由以上所构成的谷物水分检测装置，A和B将谷物压碎样品后经A、B的电极滚轮到检测电路中的二极管D5两端后形成D5端子间的电压进行变换检测出，可以在一个广范围内进行水分检测。因为检测电路内含有基准电路，在进行水分检测时候，二极管D5分别通过高低各定电阻R2R4相互交替切换，每测定一次，检测状态将二极管D5的特性点间的基准状态进行比较，并据此进行水分检测建立修正。因此，检测时需要进行零点调整，通过该方法可提高检测精度。

运算放大器IC4的动作基准电压设定电路是由比作为放大倍数元件的检测电路的二极管D5的正电压低较多的二极管D7接通电阻值较低的定电阻R19连接到恒电压电源BT1上的动作基准电压设定电路，运算放大器IC4的放大倍数决定元件R23R22是补正检测电路中二极管D5与基准电压设定电路的倍数元件的由温度引起的特性差的线性正温度系数电阻，因此，运算放大器IC4通过二极管D7放大倍数决定元件R22R23的线性正温度特性进行温度补正。因此，检测电路对二极管D5的温度引起的输出电压的影响在运算放大器中被消除，运算放大器IC4的输出电压不受检测电路的二极管D5的温度特性的影响。可以取得正确对应样品谷物的水分物质。因此，通过运算放大器IC4的输出电压可以以较高精度检测出样品谷物的水分。

基于以上的特点，用于放大检测电路输出电压的运算放大器的动作基准电压设定电路中，由正电压较低的元件构成的运算放大器的动作基准电压设定电路的抗阻比较低，因此受温度影响引起的漏电及电磁诱导产生的影响比较小，可以在广范围的温度条件下稳定操作，并且在广范围内不产生受元件的温度特性影响造成的检测精度下降，高精度检测出谷物的水分。

如果将变换成的样品谷物的水分的输出电压作为S，通过检测电路的定电阻R2时的二极管3的端子间电压作为e0，同样地将通过定电阻R4时的端子间电压作为e1，通过被检测电路电机滚轮电极是的端子间电压作为Er，定电阻R2时的S值作为0，定电阻R4时的S值作为a的情况下，可以求得公式S=a·{(Er-e0)/(e1-e0)}，本实用新型在进行检测时，通过进行三种状态的切换，分别形成三个电压e0、e1、Er三种电压送至PLC内进行比较形成软件内的水分值修正值，消除电磁干扰等影响水分偏差。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电阻式水分仪，其特征在于，包括检测电路、基准校正电路以及恒压源（BT1）；

所述检测电路包括第一电机滚轮（A）、第二电机滚轮（B）、第五二极管（D5），恒压源（BT1）通过第一电机滚轮（A）、第二电机滚轮（B）将第五二极管（D5）串联在一起，第一电机将滚轮（A）经第一电阻（R1）接恒压源（BT1）正极，第二电机滚轮（B）经第三电阻（R3）接恒压源（BT1）正极；

所述基准校正电路包括第二电阻（R2）、第四电阻（R4）、第四运算放大器（IC4）、第一继电器（RY1）、第二继电器（RY2）、第二运算放大器（IC2）以及变化电压控制电路，所述第二继电器（RY2）转换触点的常闭端接第二电机滚轮（B），第二继电器（RY2）转换触点的常开端经第二电阻（R2）接恒压源（BT1）正极，第二继电器（RY2）转换触点的转换端接第一继电器（RY1）转换触点的常闭端，第一继电器（RY1）转换触点的常开端经第四电阻（R4）接恒压源（BT1）正极，第一继电器（RY1）转换触点的转换端接第四运算放大器（IC4）的输入端，第一继电器（RY1）线圈、第二继电器（RY2）线圈的一端连接在恒压源（BT1）正极上，另一端均接在第二运算放大器（IC2）的输出端上，第二运算放大器（IC2）的输入端与变化电压控制电路输出端相连；

第五二极管（D5）的正极连接在第一继电器（RY1）转换触点与第四运算放大器（IC4）之间的电极点上，恒压源（BT1）、第一电机滚轮（A）、第二电机滚轮（B）、第一继电器（RY1）转换触点、第二继电器（RY2）转换触点形成检测电路的串联回路。

2.根据权利要求1所述的一种电阻式水分仪，其特征在于，还包括动作基准电压设定电路，所述基准电压设定电路包括第一运算放大器（IC1）、第三运算放大器（IC3）、第十电阻（R10）、第十三电阻（R13）、第十九电阻（R19）、第二十二电阻（R22）、第二十三电阻（R23）以及第七二极管（D7）；

第三运算放大器（IC3）串接在第一继电器（RY1）转换触点的转换端与第四运算放大器（IC4）的输入端之间，第十九电阻（R19）和第七二极管（D7）串联后接恒压源（BT1）两端；

第一运算放大器（IC1）、第二运算放大器（IC2）均使用NEC公司的μPC4082芯片，第三运算放大器（IC3）选用日立HA17082芯片，第四运算放大器选用三菱M5218芯片；

第一运算放大器（IC1）的3脚接第一电机滚轮（A），第一运算放大器（IC1）的1脚与第四运算放大器（IC4）的2脚连接后经第十三电阻（R13）接第四运算放大器（IC4）的1脚，第四运算放大器（IC4）的2脚还经第二十三电阻（R23）与第三运算放大器（IC3）的5、6脚相连，第四运算放大器（IC4）的3脚分为两路，一路经第二十二电阻（R22）与第三运算放大器（IC3）的1、2脚相连，另一路经第十电阻（R10）接恒压源（BT1）负极，第三运算放大器（IC3）的3脚与第一继电器（RY1）转换触点的转换端相连，第三运算放大器（IC3）的5脚接第十九电阻（R19）和第七二极管（D7）之间的电极点。

3.根据权利要求2所述的一种电阻式水分仪，其特征在于，所述第二运算放大器（IC2）的1脚经第一继电器（RY1）线圈接恒压源（BT1），所述第二运算放大器（IC2）的7脚经第二继电器（RY2）线圈接恒压源（BT1），第二运算放大器（IC2）的3、6脚连接后分为两路，一路接第三二极管（D3）正极后经第三二极管（D3）接恒压源（BT1）正极，另一路接第四二极管（D4）负极后经第四二极管（D4）接恒压源（BT1）负极，变化电压控制电路的输出端接第三二极管（D3）、第四二极管（D4）之间的电极点上，第二运算放大器（IC2）的2、5脚与第十五电阻（R15）、第十六电阻（R16）、第十七电阻（R17）串接恒压源（BT1）的两端，第二运算放大器（IC2）的2脚位于第十五电阻（R15）和第十六电阻（R16）之间，第二运算放大器（IC2）的5脚位于第十六电阻（R16）与第十七电阻（R17）之间。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种电阻式水分仪，其特征在于，所述第五二极管（D5）的两端反向并联有第六二极管（D6），第七二极管（D7）的两端反向并联有第八二极管（D8）。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种电阻式水分仪，其特征在于，所述第一继电器（RY1）线圈的两端并联有第一二极管（D1），第二继电器（RY2）线圈的两端并联有第二二极管（D2）。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种电阻式水分仪，其特征在于，还包括第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第七电阻（R7）、第八电阻（R8）、第九电阻（R9）、第十一电阻（R11）、第十二电阻（R12）、第十四电阻（R14）、第十八电阻（R18）以及第五电容（C5）。