JPH055304B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、電気抵抗式水分計に係り、特に米、
麦、籾等穀類の試料の含水率と電気抵抗との相関
性を利用し、電気抵抗を測定することによつて穀
類試料の含水率を測定する電気抵抗式水分計に関
するものである。

＜従来の技術＞ 電気抵抗式水分計（以下略して水分計と記載す
る）は米、麦、籾等穀類の試料の含水率と電気抵
抗との相関性を利用して、試料の含水率を測定す
るものである。

第２図は水分計の基本回路図を示す。第２図に
於いて９は水分計本体部であり、電極部１は金属
性上部電極２（以下略して上部電極と記載する）
及び金属性下部電極３（以下略して下部電極と記
載する）から構成されており、第３図に示す試料
皿５に穀類試料を採取して、これを上下部電極２
と３で挟持することにより、メータ４で試料の含
水率（％）を読み取る。

第３図及び第４図に於いて、試料皿５は、絶縁
物よりなる試料皿本体６と、穀類等の試料Ｇを採
取するための金属製の電極板７と、測定時に試料
Ｇの粉砕を良くするための凹み８を有する。

試料Ｇの含水率と電極間抵抗との関係は指数関
数的に変化するので、試料Ｇに一定電圧を印加し
た場合の試料電流は含水率の増加に対して指数関
数的に増大する。従つて試料Ｇの中に一粒でも他
と比べて含有水分の多い試料があると、試料全体
に流れる電流に影響を与え、その結果メータ４に
は実際の平均値以上の含水率が指示される恐れが
あつた。

特に玄米の中には青米が混在しているのが通常
であり、青米は一般に整粒の玄米よりも水分が多
く、又電気的特性も多少異なつているので、従来
の水分計で測定する場合はこの青米を取り除いて
水分率測定を行なうこととしてあつた。

しかしながら、実際には現場では青米を取り除
く煩わしさから、そのまま含水率測定を行なつて
誤差を大きくしてしまつていることが多い。

そこで本出願人は上記の種々の問題点を解決す
べく青米が混入したままで誤差の少ない水分率の
測定を可能とした「分割電極による青米の水分率
測定法」を特公昭57−51896号公報に記載の技術
で開示した。これは第３図に示した試料皿５に設
けられた電極板７を複数個に分割し、各々の分割
電極を流れる電流をダイオード等の直線導電素子
を通して水分に関して直線化した各信号を加算器
で加え、その加算器の出力から試料Ｇの含水率
（％）を得るものである。従つて電極板７を細か
く分割する方が誤差が少なくなるが、このように
電極板７をこまかく分割すればするほど、下部電
極３もこまかく分割する必要があり水分計の内部
回路への接続個所が増加するので接触不良による
事故が生ずる恐れがあつた。

この問題点を解決したのが実公昭57−49805号
公報に記載の技術で、電気回路の１部を集積回路
にまとめ試料皿の中に複数個の分割電極と共に埋
め込むと同時にこれらの分割電極と集積回路素子
の該当端子相互間は試料皿本体それ自体において
相互接続することにより下部電極３との接続箇所
を２個所とし、上記の接続不良をなくそうとした
ものである。

第５図は上記実公昭57−49805号公報に記載の
分割電極からの複数個の信号を処理する電気回路
図を示す。第５図において、上部電極２を直流電
源Ｖの１つの極に接続し、一方試料皿５に設けら
れた絶縁板１０内に複数個の分割電極M₁〜M_Nを
埋め込み、各分割電極M₁〜M_Nよりのリード線L₁
〜L_Nをそれぞれダイオード等の非直線素子D₁〜
D_Nを介して直流電源Ｖの他の極に接続する。更
に、直流電源Ｖに対し、非直線素子D₁〜D_Nとは
並列に、抵抗R₁〜R_N、加算器１１、極性反転回
路１２及びメータ４を直列に接続する。各分割電
極M₁〜M_Nよりの分割電流をダイオード等の非直
線素子D₁〜D_Nにより直線化した後加算器１１に
より加算し、更に加算された分割電流の極性を極
性反転回路１２で反転してメータ４により所望の
含水率を表示するものである。ここで加算器１１
への入力まで、即ち鎖線１３で囲つた部分を集積
回路で構成し、これを試料皿５の中に設け、Ｅ点
およびＦ点の２端子を取出し端子として使用する
ものである。

即ち、試料Ｇを採取するための複数個に分割さ
れた電極M₁〜M_Nが埋め込まれた絶縁板が取り付
けられた絶縁物より成る試料皿本体６の中に分割
電極に接続された非直線素子D₁〜D_N及び抵抗器
R₁〜R_Nを有する集積回路１３をもうけ、この集
積回路１３の出力を加算器１１により加算し、メ
ータ４により所望の含水率の平均値を表示するも
のである。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながらこのように複数個の電極より得ら
れた信号を単純に加算する方法では、問題が解決
されたとは云えない。

例えば、粉砕加圧された試料Ｇが試料皿５の中
で不均一に分布した場合、複数個の電極のうち試
料Ｇに接しないあるいは接触圧力の低い電極が発
生する。この時の電極より発生する信号は、あた
かも水分率の低い試料が入つている時と同一であ
る。このような場合、複数個の電極M₁〜M_Nから
の信号を加算して平均値を求める従来の方法では
当然水分率（％）の誤差が大きくなる。

又、試料に青米が混入した場合も、青米に接し
た電極より得られる信号は水分率の高い信号とし
て得られ、これが全体の平均の中に含まれること
になるので、やはり高めに計算されてしまうとい
う欠点があつた。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は上記の点に鑑みなされたもので、電極
間に試料を入れ、この試料の含水率を測定する電
気抵抗式水分計において、試料皿内の電極部を複
数個の電極に分割し、各電極からの信号を時分割
でとり込み、演算部で演算を行ない、誤差の少な
い水分値を求め、かつ試料皿本体と下部電極とを
接続する接続個所を少なくして接触不良を極力少
なくした電気抵抗式水分計にある。

本発明によれば、試料を採取するための、複数
個に分割された電極が埋め込まれた絶縁体より成
る試料皿本体の中に、各分割電極に接続されたマ
ルチプレクサーを設け、該マルチプレクサーの出
力を時分割で対数変換回路に入力し、演算部で得
られた信号の内、他の信号と比較して誤差の大き
な信号を取り除いた残りの信号に基づいて試料の
含水率を求め、これを表示部で表示している。

本発明の他の態様によれば試料皿本体と下部電
極間を接続する接続線のうち電源線と制御線を一
本の回線で共用することにより更に接続回線を少
なくしている。

＜実施例＞ 以下本発明による電気抵抗式水分計を実施例に
従つて詳細に説明する。

第１図は本発明による電気抵抗式水分計の電気
回路のプロツク図を示す。第１図において上部電
極２が直流電源１９の端子V₂に接続され、一方
試料皿本体５に設けられた試料Ｇを採取するため
の絶縁板１０内に複数個の分割電極M₁〜M_Nが埋
め込まれ、更に分割電極M₁〜M_Nはそれぞれマル
チプレクサー１４の入力端子I₁〜I_Nに接続されて
いる。また水分計本体９の直流電源１９のV₁端
子が端子H′，Ｈを通してマルチプレクサー１４
の電源端子Vccに接続されている。マイクロコン
ピユータより構成される制御部１５のコントロー
ル端子Ｑは端子J′，Ｊを通してマルチプレクサー
１４に接続されている。

制御部１５よりのコントロール信号C_Sの立下り
パルスにより、入力信号I₁〜I_Nを時分割でマルチ
プレクサー１４のCOM端子に送る。COM端子は
端子Ｋ，K′を通して対数変換回路１６に接続さ
れている。時分割で対数変換回路１６に送られて
きた分割電極M₁〜M_Nからの信号S₁〜S_Nは対数変
換されT₁〜T_Nとなり、Ａ／Ｄ変換回路１７に送
られる。ここでデジタル化された信号D₁〜D_Nは
演算／制御部１５に送られる。演算／制御部１５
は時分割に入力された信号D₁〜D_Nより適当な演
算を行い、信号に対応する水分値E₁〜E_Nを求め
る。そしてＮ個の水分値E₁〜E_Nを相互に比較し、
特に差異の大きな信号を除去した残りの水分値に
つき平均値を求め、表示部１８で水分値〔％〕と
して表示する。以上述べた信号の変化を数式で表
わすと、次のようになる Ｓ：水分信号 Ｔ＝a₁logS＋b₁（a₁、b₁は定数） Ｄ：デジタル化されたＴ Ｅ＝a₂D³＋b₂D²＋C₂D＋D₂（a₂，b₂，C₂，D₂は定
数） 第６図は第１図に於いて、コントロール信号
Csの立下りパルスにより入力信号I₁〜I_Nを時分割
で切り換え、COM端子に表われる信号が時間を
追つて変わることを示す。

入力信号I_Nの次は最初の信号I₁に切り換わる。

第７図〜第７Ｃ図はそれぞれ本発明に用いられ
る試料皿５を示すもので、試料皿５は同一寸法の
上下２枚の板状部材が接合され、その２部材間に
マルチプレクサー１４とこれに接続された配線が
配置されている。第７Ａ図は試料皿５の平面図、
第７Ｂ図は試料皿５の底面図、第７Ｃは試料皿５
の２部材の接合部における内部接続状況を示す図
である。第７Ａ図〜第７Ｃ図において、Ｈ，Ｊ，
Ｋ，Ｐはそれぞれ試料皿本体６の底面に設けられ
た帯状導電体より成る接続端子を示し、第１図に
示される端子Ｈ、Ｊ、Ｋ、Ｐにそれぞれ対応して
いる。

第８図は、下部電極３及び試料皿５の組合せ状
況を示す斜視図で、第８図において、下部電極３
は全体を絶縁物で出来ており、４本の接続端子
H′、J′、K′、P′は、第１図の端子H′、J′、K′、
P′に対応しており互いに絶縁部を介して埋設さ
れ、試料皿本体６に設けられた接続端子Ｈ，Ｊ，
Ｋ，Ｐにそれぞれ接続するように構成されてい
る。

第９図は本発明の別の実施例を示す電気回路の
ブロツク図を示し、第１図と共通個所の説明は省
略する。

第９図に示す本発明の他の実施例は、電源線と
制御線を１本の線で共用できるようにし、第１図
の実施例が下部電極からの引き出し回線が４回線
であるのに対し、１回線少ない３回線としたもの
である。

この実施例の動作を第９図および第１０図に基
づき説明する。演算／制御部１５からのコントロ
ール信号Csの立下りにより、マルチプレクサー
１４は入力信号I₁〜I_Nを時分割で順次に切り換え
る動作を行う。

第１０図において時刻t₀ から時刻ｔ ₁まではコ
ントロール信号Csはハイレベルになつており、
このときはトランジスタTr₁，Tr₂ともオンして、
マルチプレクサー１４の電源端子Vccには（V₁
−V_Tr2−V_D）の電圧がかかつている。（V_Tr2は
Tr₂のエミツター、コレクター間の電圧、V_Dはダ
イオードＤの両端の電圧である）以下の説明では
V₁≫V_Tr2V₁≫VV_Dであるので、V_Tr2及びV_Dは無
視し、CsがハイレベルのときはVccにはV₁の電
圧がかかつているものとする。

第１０図に示すように、コントロール信号Cs
が時刻t₁で立ち下ると、トランジスタTr₁はオフ
し、同時にトランジスタTr₂もオフする。このと
きマルチプレクサー１４の電源端子Vccには、コ
ンデンサＣの充電電圧が印加される。この充電電
圧はマルチプレクサー１４の電流消費により、幾
分は下るもののマルチプレクサー１４の動作には
支障を来たさないようマルチプレクサー１４の消
費電流に比べ、十分大きな容量のコンデンサＣを
用いる必要がある。

トランジスタTr2のオフ時にマルチプレクサー
１４のコントロール信号入力端子I_inの入力信号
は立ち下り入力信号、例えばI_N-1をI_Nに切換入力
する。コントロール信号Csが立ち上るとトラン
ジスタTr₁はオンし、同時にトランジスタTr₂も
オンして、マルチプレクサー１４の電源端子Vcc
に電源電圧V₁が印加される。

この実施例では、試料皿５との接触個所が３ヶ
所となるから、第１１図に示す如く、円形状導電
体より成る接続端子H′、K′、P′を３角形状に設
けることができ、これにより試料皿５は安定着座
し接触不良の恐れが消滅される。

尚、本発明に供される試料皿５は、絶縁物であ
る試料皿本体６に直接に分割電極M₁〜M_Nとマル
チプレクサー１４を形成する方法や、第１図に示
すように分割電極M₁〜M_Nを埋め込んだ絶縁物１
０と、マルチプレクサー１４を形成した試料皿本
体６を嵌め合せるようにする方法等がある。分割
電極、マルチプレクサー１４、接続端子Ｈ、Ｊ、
Ｋ、Ｐ間の電気的結像方法は、本発明の問題では
ないが、例えばエツミング法等によることにな
る。

＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によれば試料皿内の
電極部を複数個に分割し、各電極からの信号をマ
ルチプレクサにより時分割で独立にとり込み、取
り込まれた信号間を比較し特に誤差の大きな信号
を取り除いた残りの信号の平均値を演算すること
により誤差の少ない水分率（％）を表示できる。

更に試料皿と下部電極との接続個所を少なくす
ることにより接触不良を極力避けることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す電気回路
のブロツク図、第２図は本発明を説明するための
電気抵抗式水分計の基本回路図、第３図は第２図
の電気抵抗式水分計に用いられる試料皿の平面
図、第４図は第３図の断面図、第５図は従来の電
気抵抗式水分計の電気回路図、第６図は第１図の
動作説明図、第７Ａ図〜第７Ｃ図は本発明に用い
られる試料皿の構成図、第８図は本発明に用いら
れる下部電極と試料皿の関係図、第９図は本発明
の別の実施例を示す電気回路のブロツク図、第１
０図は第９図の動作説明図、第１１図は第９図に
用いられる下部電極の一実施例を示す図である。 （符号の説明）、１……電極部、２……金属性
上部電極、３……金属性下部電極、４……メー
タ、５……試料皿、６……試料皿本体、９……水
分計本体部、１０……絶縁板、１４……マルチプ
レクサー、１５……演算／制御部、１６……対数
変換回路、１７……Ａ／Ｄ変換回路、１８……表
示部、１９……直流電源、Ｈ，Ｊ，Ｋ，Ｐ，H′，
J′，K′，P′……接続端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 試料皿に採取された穀類試料が上部電極及び
   下部電極より成る１対の電極間で呈する電気抵抗
   を測定することによつて該穀類試料の含水率を測
   定する電気抵抗式水分計において、上記試料皿に
   おける試料採取部には複数個の分割電極を電気絶
   縁物中に埋め込んであり、更に上記試料皿には上
   記分割電極に接続されるマルチプレクサーを設
   け、該マルチプレクサーの出力端子を四端子と
   し、該四出力端子が上記下部電極に設けられた四
   入力端子を通して上記電気抵抗式水分計の電源
   部、演算部／制御部、対数変換回路及びGNDへ
   接続され、該マルチプレクサーの出力を該制御部
   の制御により時分割で該対数変換回路に入力して
   該演算部で演算を行ない、表示部に上記穀類試料
   の含水率を表示することを特徴とする電気抵抗式
   水分計。