CN214622432U - 一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪，包括主机外壳、显示器、天线、电池、电池压板、主控电路板、时钟、单片机、通信模块、法兰盘、延长管、传感器电路板、电容传感器T型圆基座、温湿度传感器、高精度电容测量芯片。本实用新型设计合理，高精度低功耗水分含量监测仪采用自制的圆筒形电容传感器，加上高精度电容测量芯片，使用单片机作为控制中心，利用低功耗无线传输技术的数据传输模块，保证良好的烟叶水分含量测量精度，运行安全稳定，设备功耗小，能在实际使用环境中的长续航使用。

Description

一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪

技术领域

本发明涉及一种水分含量监测仪，具体是一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪，属于电子水分监测仪应用技术领域。

背景技术

水分监测仪广泛应用于各行各业需要监测水分的领域，如：农业、化工、医药、塑胶原料、橡胶等。

例如烟叶仓储过程中，烟叶含水率的多少不仅影响烟叶加工质量的优劣，还影响着烟叶原料的损耗，因此为确保烟叶的安全性，在分级收购、复烤加工、仓储贮存和运输时都要严格控制烟叶的水分含量，是农业领域一种典型的需要精确监测和控制水分含量的农产品。烟叶在仓库里一般以烟包堆垛的方式储存，不便于拆包检测，烘箱法等手段采样过程复杂、测量周期长，无法长期定时进行大面积测量，而传统的水分测量法(例如中子法、微波法、红外法、核磁共振法等)都体积大、成本高、操作不便，无法大面积部署监测，目前国内外几乎还没有满足测量精度要求的小型烟叶水分监测仪器，烟叶仓库中烟叶水分的监测主要依靠人工经验判断和定期少量抽样，无法准确监测烟叶的变化情况。因此，针对上述问题提出一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪，包括主机外壳、检测组件和主控组件，所述主机外壳背面通过法兰盘与延长管一端相互固定连接，且延长管另一端端口内安装有电容传感器T型圆基座的大径端；

所述检测组件包括电容传感器T型圆基座、传感器电路板、温湿度传感器、高精度电容测量芯片、电容传感器内外筒探头，所述传感器电路板安装在电容传感器T型圆基座的大径端凹面结构内，所述电容传感器内筒探头和电容传感器外筒探头均通过传感器电路板上对应电路与高精度电容测量芯片电性控制连接，所述温湿度传感器电性安装在传感器电路板上对应电路电接处，所述电容传感器内筒探头位于电容传感器T型圆基座的小径柱筒内，所述电容传感器外筒探头位于电容传感器T型圆基座的小径柱筒外；

所述主控组件包括主控电路板、时钟、单片机和通信模块，所述时钟与主控电路板一侧相互电性连接，所述单片机与主控电路板中部相互电性连接，所述通信模块与主控电路板中部相互电性连接，所述主控电路板通过导线与传感器电路板相互电性连接。

优选的，所述主控电路板安装在主机外壳内，且主机外壳前端面安装有显示器，所述显示器通过排线与主控电路板相互电性连接。

优选的，所述主机外壳内设置有电池压板，且电池压板与主机外壳内对应侧壁之间固定有电池。

优选的，所述电容传感器T型圆基座的小径柱内部紧密安装电容传感器内筒探头且电容传感器内筒探头环形面开设有若干个细孔结构，所述电容传感器T型圆基座的小径柱外部紧密安装电容传感器外筒探头且电容传感器外筒探头环形面开设有若干个细孔结构。

优选的，所述传感器电路板上对应电路分别与电容传感器内筒探头、电容传感器外筒探头对应的导线电性控制连接，且与温湿度传感器电性控制连接。

优选的，所述通信模块通过对应的导线及传感器电路板上对应电路与天线电性连接，且天线安装在主机外壳内对应位置处。

本发明的有益效果是：该监测仪的电容传感器采用自制的圆筒形电容传感器，加上高精度温湿度传感器，采用单片机作为控制中心，利用低功耗无线传输技术的数据传输模块，保证良好的测量精度、安全性、稳定性，降低了监测设备的功耗，保证设备在实际使用环境中的长续航使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明整体内部结构示意图；

图2为本发明整体结构的立体图；

图3为本发明主控组件结构示意图；

图4为本发明检测组件结构示意图；

图5为本发明传感器电路板结构示意图

图6为本发明工作过程的系统总流程图；

图7为本发明工作过程的网络连接流程图；

图8为本发明工作过程的测量流程图；

图9为本发明工作过程的发送数据流程图。

图中：1、主机外壳，2、显示器，3、天线，4、电池，5、电池压板，6、主控电路板，601、时钟，602、单片机，603、通信模块，7、法兰盘，8、延长管，9、传感器电路板，901、高精度电容测量芯片，902、温湿度传感器， 10、电容传感器T型圆基座，11、电容传感器内筒探头，12、电容传感器外筒探头。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-9所示，一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪，包括主机外壳1、检测组件和主控组件，所述主机外壳1背面通过法兰盘7与延长管8 一端相互固定连接，且延长管8另一端端口内安装有电容传感器T型圆基座 10的大径端；

所述检测组件包括电容传感器T型圆基座10、传感器电路板9、高精度电容测量芯片901、温湿度传感器902、电容传感器内筒探头11、电容传感器外筒探头12，所述传感器电路板9安装在电容传感器T型圆基座10的大径端端面凹面结构内，所述电容传感器内筒探头11和电容传感器外筒探头12均通过传感器电路板9上对应电路与高精度电容测量芯片901电性控制连接，所述温湿度传感器902电性安装在传感器电路板9上对应电路电接处，所述电容传感器T型圆基座10的小径柱内部紧密安装电容传感器内筒探头11,且电容传感器内筒探头11环形面开设有若干个细孔结构，所述电容传感器T型圆基座10的小径柱外部紧密安装电容传感器外筒探头12,且电容传感器外筒探头12环形面开设有若干个细孔结构；

所述主控组件包括主控电路板6、时钟601、单片机602和通信模块603，所述时钟601与主控电路板6一侧相互电性连接，所述单片机602与主控电路板6中部相互电性连接，所述通信模块603与主控电路板6中部相互电性连接，所述主控电路板6通过导线与传感器电路板9相互电性连接。

所述主控电路板6安装在主机外壳1内，且主机外壳1前端面安装有显示器2，所述显示器2通过排线与主控电路板6相互电性连接；所述主机外壳 1内设置有电池压板5，且电池压板5与主机外壳1内对应侧壁之间固定有电池4；所述电容传感器T型圆基座10的小径柱内部紧密安装电容传感器内筒探头11且电容传感器内筒探头11环形面开设有若干个细孔结构，所述电容传感器T型圆基座10的小径柱外部紧密安装电容传感器外筒探头(12),且电容传感器外筒探头12环形面开设有若干个细孔结构；所述电容传感器内筒探头11和电容传感器外筒探头12通过对应的导线及传感器电路板9上对应电路分别与高精度电容测量芯片901电性控制连接及温湿度传感器902电性控制连接；所述通信模块603通过对应的导线及传感器电路板9上对应电路与天线3电性连接，且天线3安装在主机外壳1内对应位置处。

请参阅图5-8所示，一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪，还包括系统初始化、外设初始化、网络初始化、测量数据和发送数据，具体如下：

(1)系统初始化：时钟601、GPIO、定时器、串口、I2C、SPI等系统接口初始化，串口采用DMA方式通信，速率为115200波特率，开启定时器。

(2)外设初始化：电源管理芯片初始化，开启LDO，初始化FLASH和FRAM，装载PCAP01固件到RAM，读取温湿度传感器902SHT3X的ID。

(3)网络初始化：获取CCID，检查M5311的网络附着状态，若未附着，则尝试再次附着，若连续查询3次未附着网络，则关闭M5311，等待下次再连接；若附着成功，则以UDP方式连接服务器，建立连接标志。

(4)测量数据：开启LDO，初始化相应I2C接口，读取温湿度传感器 902SHT3X的ID，装载PCAP01固件到运行内存RAM，配置参数，延时2.5秒，读取电容值，读取温湿度，读取时间，把数据以一定格式写入FLASH中，标定写入的位置。

(5)发送数据：唤醒中断到来，在连接标志位为Ture时，从FLASH中读取数据，根据读写指针的距离计算出此次发送的是单帧还是多帧数据，读取信号质量，与其他数据CCID、设备ID、固件版本、IP等组合成通信协议帧，发送给服务器，等待接收服务器的若收到ACK，则标定下一帧发送位置，若超时仍没收到若收到ACK，则不进行操作，关闭LDO设定下一次唤醒的时间，并进入低功耗休眠状态，直到唤醒时刻到来，进行下一次的读取数据与发送数据，反复循环。

其中，电容传感器内外筒探头采用自制的圆筒形电容传感器，由直径56mm、长度120mm、壁厚0.5mm和直径40mm、长度120mm、壁厚0.5mm两个金属圆筒组成，采用亚克力作为传感器底座，且电容传感器内外筒探头配合高精度电容测量芯片901，通过特定的算法转换成烟叶水分含量。

涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪，其特征在于：包括主机外壳(1)、检测组件和主控组件，所述主机外壳(1)背面通过法兰盘(7)与延长管(8)一端相互固定连接，且延长管(8)另一端端口内安装有电容传感器T型圆基座(10)的大径端；

所述检测组件包括电容传感器T型圆基座(10)、传感器电路板(9)、温湿度传感器(902)、高精度电容测量芯片(901)、电容传感器内筒探头(11)、电容传感器外筒探头(12)，所述传感器电路板(9)安装在电容传感器T型圆基座(10)的大径端端面凹面结构内，所述电容传感器内筒探头(11)和电容传感器外筒探头(12)均通过传感器电路板(9)上对应电路与高精度电容测量芯片(901)电性控制连接，所述温湿度传感器(902)电性安装在传感器电路板(9)上对应电路电接处，所述电容传感器内筒探头(11)位于电容传感器T型圆基座(10)的小径柱筒内，所述电容传感器外筒探头(12)位于电容传感器T型圆基座(10)的小径柱筒外；

所述主控组件包括主控电路板(6)、时钟(601)、单片机(602)和通信模块(603)，所述时钟(601)与主控电路板(6)一侧相互电性连接，所述单片机(602)与主控电路板(6)中部相互电性连接，所述通信模块(603)与主控电路板(6)中部相互电性连接，所述主控电路板(6)通过导线与传感器电路板(9)相互电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪，其特征在于：所述主控电路板(6)安装在主机外壳(1)内，且主机外壳(1)前端面安装有显示器(2)，所述显示器(2)通过排线与主控电路板(6)相互电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪，其特征在于：所述主机外壳(1)内设置有电池压板(5)，且电池压板(5)与主机外壳(1)内对应侧壁之间固定有电池(4)。

4.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪，其特征在于：所述电容传感器T型圆基座(10)的小径柱内部紧密安装电容传感器内筒探头(11),且电容传感器内筒探头(11)环形面开设有若干个细孔结构,所述电容传感器T型圆基座(10)的小径柱外部紧密安装电容传感器外筒探头(12),且电容传感器外筒探头(12)环形面开设有若干个细孔结构。

5.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪，其特征在于：所述传感器电路板(9)上对应电路分别与电容传感器内筒探头(11)、电容传感器外筒探头(12)对应的导线电性控制连接，且与温湿度传感器(902)电性控制连接。

6.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗烟叶水分含量监测仪，其特征在于：所述通信模块(603)通过对应的导线及传感器电路板(9)上对应电路与天线(3)电性连接，且天线(3)安装在主机外壳(1)内对应位置处。

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