JPS6214777B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、穀物の含水率測定装置に関し、特
に、変換回路を構成する電気部品の経時変化によ
る回路特性の変動から発生する含水率値の測定誤
差を補正することができる含水率測定装置におけ
る含水率値の補正方法に関する。

〔従来の技術〕

まず、従来の含水率測定装置の構成を説明す
る。

一対の電極間に試料穀物を挾持して、この電極
間に発生した電気抵抗値の変化を検出して含水率
値を測定するようにした一般的な含水率測定装置
は、第１図に示すような構成の測定回路を有して
いる。第１図において、符号１，２は試料穀物を
圧砕挾持する一対の電極であり、３は電極１，２
間に発生した電気抵抗値の変化をリニアな電気信
号に変換する変換回路であり、この変換回路３の
出力は抵抗５，７，８，１０、可変抵抗６，９、
オペアンプ１１より成る増幅回路４に入力された
後、穀物の含水率値に対応した測定値に変換され
る。また、２１はサーミスタ２０からの信号を入
力する穀温検知回路であり、試料穀物はそれ自体
の温度変化に伴つてその電気抵抗値が変化するの
で、これによる測定値の変化を補正（以下、穀温
補正と称する。）するため穀温検知回路２１はサ
ーミスタ２０により試料穀物の温度を検出して対
応する電気信号（穀温補正量）を出力するもので
ある（但し、穀温が20℃の場合には穀温補正を行
わない）。そして、１２は抵抗１３，１４，１
５，１６、オペアンプ１７より構成される加算回
路であり、この加算回路１２は前記増幅回路４と
穀温検知回路２１とからの出力信号を入力加算し
た後、Ａ／Ｄ変換回路１８に信号を出力してい
る。このＡ／Ｄ変換回路１８は加算回路１２から
のアナログ信号をデジタル信号に変換するもの
で、このＡ／Ｄ変換回路１８の出力は表示回路１
９に伝えられ、測定した含水率値としてデジタル
的に表示することができる。

上述のような回路構成によつて、穀物の含水率
値はデジタル的に表示することができるが、一定
の使用年数を経ると回路特性に変化が生じ、その
結果、正確な表示含水率値が得られない場合があ
つた。この原因としては、特に電気部品の経時変
化による特性変化が挙げられ、アナログ回路であ
る変換回路３、増幅回路４の回路特性を大きく変
化させるものであつた。

第２図は従来の測定装置による測定値と表示含
水率値の関係を示すグラフである。このグラフは
変換回路３、増幅回路４が正常に作動している場
合で、ある所定の含水率値を有する試料穀物を測
定して、その場合の測定値と含水率値とがそれぞ
れｍ、およびＭとなつたとすると、この両者の関
係は図中の直線Ａで示されることになる。そし
て、変換回路３、増幅回路４が経年変化により、
その回路特性に変化を生じた場合には、前述の測
定値ｍがｍ＋△ｍに変化したとすると、対応する
含水率値はＭからＭ＋△Ｍに変動する。つまり、
変換回路３、増幅回路４の回路特性の変化は含水
率値において△Ｍの誤差となつて表われることに
なる。

従来においてこの経年による含水率値の誤差△
Ｍを補正するには、電極１，２間にまず12％含水
率等価抵抗RLを接続し、表示回路１９が12％と
なるように可変抵抗９を調整する。次に含水率等
価抵抗RLを外し20％等価抵抗RHを接続し可変抵
抗６で表示１９が20％となるよう調整する。これ
により０調整、ゲイン調整がなされる。穀物の水
分と抵抗の関係は指数関係にありリニヤではない
が、変換回路３によつて水分に対応したリニヤな
出力が変換回路３から出力されるのは常套手段と
なつている。従つて、12％と20％を調整すること
で全域の調整が可能となる。ところで、電気電子
部品は経時的に特性変化があつたり温度特性を有
する場合が多く、初期の調整がズレてしまうこと
も周知の事実である。特に可変抵抗の経時変化が
大きく、その変化がそのまま測定値の誤差につな
がる。例えば12％等価抵抗の時に13％に、20％等
価抵抗の時に18％にズレてしまうことになる。こ
のような状態で12％と20％の中間の穀物を測定す
ると、例えば16％の水分のものが、 （18―13／20―12）×４＋13＝15.5 と表示され、−0.5％の狂いを生じてしまうことに
なる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような含水率等価抵抗を用いて再調整を行
う場合には次の点に考慮する必要がある。すなわ
ち、含水率等価抵抗は試料穀物と異なり穀温補正
を行う必要はないが、穀温検知回路２７は外気温
度を検知して、その温度に対応した穀温補正を行
なつてしまう。このため、再調整で得られる含水
率値は穀温補正の影響を受けており、再調整を行
う場合には外気温度を考慮しなければならず、厄
介であると同時に正確さに欠けるものであつた。
このような欠点を解消するには、穀温補正が０と
なる20℃の恒温室内で再調整を行えば良いが、こ
れでは現地での再調整が不可能となり、非実用的
である。また、現地で正確な調整を行うために、
含水率等価抵抗の電極１，２間への接続と同時に
穀温検出回路２１から出力される電気信号を打消
すための補正回路を別途に設ける構成もすでに知
られているが、同じ温度特性を得るための回路調
整は手数がかかるとともに、価格も高価とならざ
るを得ないものであつた。そして、この方法によ
る再調整をより正確に行うためには、測定回路へ
の通電時間の経過に伴つて発生する回路部品の自
己発熱による特性変化を考慮して、実際の測定に
要する時間に合せて行わなければならず、専門の
技術者によらなければ再調整することができない
欠点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述の欠点に鑑み、変換回路３および
増幅回路４の回路特性が経年変化によつて変化し
ても増幅回路４の再調整を全く行うことなく、常
に正しい含水率値を得ることができる含水率測定
装置の補正方法を提供するものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。

まず、本発明の原理を第３図、第４図により示
す。第３図は含水率等価抵抗と、変換回路により
リニヤライズ化した測定値の関係を示すグラフで
ある。穀物電気抵抗は、含水率と指数の関係にあ
り、Ｘ軸は対数目盛で示してある。第４図は測定
値と含水率値の関係を示すグラフである。図にお
いて、mL，mHは含水率等価抵抗RL，RHを接続
した時の測定値（但し、穀温補正は０とする。）
であり、ML，MHはそれぞれRL，RHに対応し
て予め設定された含水率値である。例えば12％の
含水率等価抵抗RLに対応するMLは12.0％であ
り、20％の含水率等価抵抗RHに対応するMHは
20％となる。また、RMは所定の含水率値を有す
る試料穀物の含水率と等価な電気抵抗値であり、
ｍはその試料穀物の測定値である。同様にＭは測
定値ｍに対応した含水率値である。従つて、含水
率等価抵抗値RMを有する試料穀物を測定した
時、測定値ｍは第３図で示す如く直線Ｂ上にあ
り、かつ含水率値Ｍは第４図で示す直線A′上に
あり Ｍ＝（ＭＨ―ＭＬ）（ｍ―ｍＬ）／ｍＨ―ｍＬ＋ML…
…(1) で与えられる。

次に変換回路３または増幅回路４の回路特性が
経時変化等により変化し、その結果mL，mH，
ｍの測定値がそれぞれmL′，mH′，m′になつたと
仮定すると、(1)式は M′＝（ＭＨ―ＭＬ）（ｍ′―ｍＬ′）／ｍＨ′―ｍ
Ｌ′＋ML……(2) となる。

変換回路３のリニヤ性は経時変化により影響は
受けないから、第３図においてＢで与えられた直
線が直線Ｃに変化したことになり、ｍ，m′の関
係は次式で与えられる。

（mH―mL）：（ｍ―mL） ＝（mH′―mL′）：（m′―mL′） ……(3) (3)式を(2)式に代入すると M′＝ＭＨ―ＭＬ／ｍＨ―ｍＬ（ｍ―mL）＋ML＝Ｍ…
…(4) となり、回路特性が変化しても試料穀物の含水率
値Ｍに影響を与えない。

上記の関係を具体的なデータを用いて説明する
と次のようになる。

12％の含水率等価抵抗RLに対応するMLを12
％、また、20％の含水率等価抵抗RHに対応する
MHを20％とし、この関係と値は予め記憶されて
いる。今、RMの抵抗値を有する試料穀物の水分
を16％と仮定する。含水率等価抵抗RLを測定し
た時の測定値mLは通常カウント値（例えばＡ／
Ｄ変換の出力値＝大きさ）で得られ20カウントと
し、RHを測定した時の測定値mHを100カウント
と仮定する。RMの電気抵抗を有する試料穀物の
水分を16.0％と仮定する。この時、測定されるｍ
は第８図（Ｘ軸は対数目盛でない。）から ｍ＝ｍＨ―ｍＬ／ＭＨ―ＭＬ（Ｍ―ML）＋mL ＝１００―２０／２０―１２（16―12）＋20＝60 となる。含水率値Ｍは(1)式に代入して16％が得ら
れる。ここで問題の経時変化があつて、例えば
mLが20→30、mHが100→80に変化し、第３図、
第８図の直線Ｃになつたとすると、m′は式(3)の
関係から、 ８０／４０＝５０／ｍ′―３０＋m′＝55 となる。これを(2)式によつてＭを求めると、Ｍ＝
16.0％となり、回路の経時変化に影響されず常に
正しい含水率が得られる。

このことは、第６図の増巾回路４で示す０調整
用可変抵抗９およびゲイン調整用可変抵抗６を調
整時点で測定範囲に支障を与えない程度にラフに
合せておくだけで自動的に補正目盛を作つている
ことを示すものである。

次に、上記の補正方法を具現化できる補正装置
の構成を説明する。

まず第５図は、本発明を適用する手動の含水率
測定装置の外観平面図である。２５は筐体であ
り、その上面には透明な表示窓１９が形成され、
この表示窓１９の下には測定した含水率値および
その平均値を表示する数字表示素子２７が設けら
れている。２８は数字表示素子２７に設けられて
いる小数点表示灯である。また表示窓１９の近傍
には、電源開閉用の電源スイツチ２９、平均値を
表示指令する平均値スイツチ３０が設けられてい
る。次に筐体２５の内部（図示せず）には測定回
路を構成した回路基板、電源用の電池等を収納す
る。また筐体２５の右端側には穀物圧砕用のハン
ドル３１を設け、これを手動で回転させることに
よりハンドル３１の下部に位置する上部電極、下
部電極からなる一対の電極間に介在した試料穀物
を圧砕挾持する。３２はストツパーであり、ハン
ドル３１の回転角度を規制して、圧砕時の電極間
隔を一定に保つために設ける。ハンドル３１がス
トツパー３２でその回転を規制される位置には、
測定スイツチ３３が設けられており、ハンドル３
１に設けられたマグネツトによりハンドル３１の
回転動作に従つてON、OFFされる。

第６図は本実施例の電気回路を示すもので、第
１図と同一の構成部分は符号を同一として説明を
省略する。

３５は電極信号切換回路であり、電極１，２と
直列接続する常閉リレー接点３６，３７と、これ
らに並列接続する２組の含水率等価抵抗３８，３
９と、常開リレー接点４０，４１からなる直列回
路より構成される。含水率等価抵抗３８，３９の
抵抗値は第３図のRL，RHにそれぞれ対応する。
電極１，２は電極信号切換回路３５を介して変換
回路３へ接続され、変換回路３の出力は増幅回路
４に入力している。４３は増幅回路４と穀温検知
回路２１からの電気信号をそれぞれ後述のマルチ
プレクサ６４とＡ／Ｄ変換回路４２とを介して入
力した後、穀温補正した含水率値（測定値）およ
びその平均値を算出して表示含水率値として表示
回路１９に出力するマイクロ・プロセツサからな
る演算回路である。この演算回路４３の構成を説
明すると、４４はタイマーその他制御のタイミン
グをとるための基準クロツクを発振するクロツク
発振回路、４２は上記増幅回路４および穀温検知
回路２１のアナログ量としての電圧を後述のマル
チプレクサ６４を経由して入力し、これをデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、３０は平均値
を指令する平均値スイツチ、３３は測定スイツチ
であり、これらによつて入力部を構成している。

そして４７は、後述の演算処理装置４９の指令
により設定時間を自由に設定可能なタイマー回路
と、タイマー動作完了を演算処理装置４９に割込
み指令する回路とからなるタイマー割込制御回
路、４８は演算処理装置４９の指令によりＡ／Ｄ
変換回路４２にＡ／Ｄ変換スタート指令を指令す
る回路とＡ／Ｄ変換動作完了を演算処理装置４９
に割込指令する回路とからなるＡ／Ｄ変換割込制
御回路、４９はデータを一時記憶するアキユムレ
ータと各種の演算処理および制御を行うマイク
ロ・プロセツサを含む演算処理装置、５０は制御
用プログラムを予め記憶しているリードオンメモ
リ（ROM）、５１は演算処理装置４９の演算結果
や入力データ等を一時記憶する複数の記憶領域か
らなるリードおよびライト可能なデータ用ランダ
ムアクセスメモリ（RAM）、４５は上記Ａ／Ｄ変
換回路４２からのデータを一時記憶保持し演算処
理装置４９からの指令により後述の入力データバ
ス５２に出力する入力データバツフア、４６は平
均値スイツチ３０と測定スイツチ３３に対応する
入力データバツフア、５３は演算処理装置４９か
ら後述の出力データバス５４を通して伝送された
出力データを後述の制御信号ライン５５を通した
演算処理装置４９の指令により一時記憶する出力
データバツフア、５６は演算処理装置４９から後
述の出力データバス５４を通して伝送された出力
データから数字表示データにコード変換するエン
コーダと後述の数字表示器１９をドライブするト
ランジスタから成る表示制御回路である。以上の
ものは、一点鎖線で示すように、制御用のマイク
ロコンピユータとして構成されている。

１９は含水率の測定値を表示するセグメント形
式３桁構成の数字表示器、５７は後記のリレー群
および後述のマルチプレクサ６４を出力データバ
ツフア５３に一時記憶されているデータに従つて
ドライブするドライバー、５８はリレー接点３
７，４０を作動させるリレー、５９はリレー接点
３６，４１を作動させるリレー、６４は増幅回路
４と穀温検知回路２１の出力を切換えてＡ／Ｄ変
換４２に出力するマルチプレクサであり、これら
は出力部を構成する。

なお、マイクロコンピユータの中で、５２は入
力データバツフア４５，４６からのデータを演算
処理装置４９に伝送するための入力データバス、
５５は演算処理装置４９から各部にそれぞれ書込
み読出しその他の指令信号を伝送する制御信号ラ
イン、５４は演算処理装置４９から各部に出力デ
ータを伝送する出力データバス、６０は演算処理
装置４９からROM５０に記憶されているプログ
ラムの番地を指定するためのアドレスデータを伝
送するROMアドレスバス、６１は演算処理装置
４９により指定したアドレスのプログラムデータ
を演算処理装置４９に伝送するROMデータバ
ス、６２は演算処理装置４９からタイマー割込制
御回路４７へのタイマースタート指令信号または
タイマー割込制御回路４７から演算処理装置４９
へのタイマー割込信号を伝送するタイマー割込制
御信号線、６３は演算処理装置４９からＡ／Ｄ変
換割込制御回路４８へのＡ／Ｄ変換スタート指令
信号またはＡ／Ｄ変換割込制御回路４８から演算
処理装置４９へのＡ／Ｄ変換割込信号を伝送する
Ａ／Ｄ変換割込制御信号線である。

次に、本実施例の作用を第７図とともに説明す
る。

第７図は演算回路４３の動作を示すフローチヤ
ートであり、予め演算回路４３の記憶部５０にプ
ログラムとして記憶されている。図示しない電源
スイツチのオン操作によりスタート１００の状態
となる。１０１では測定スイツチ３３がONされ
たかどうかを判断し、もしONされると１０２で
リレー５８をONさせて常開リレー接点４０を閉
じ、同時にリレー接点３７を開き変換回路３に含
水率等価抵抗３８（RL）を接続する。次に１０
３は含水率等価抵抗３８（RL）に対応する測定
値mLを演算回路４３に入力して記憶する。次に
１０４はリレー５８をOFFさせる。同様に１０
５，１０６，１０７では、リレー５９をON、
OFFさせて含水率等価抵抗３９（RH）に対応す
る測定値mHを演算回路４３に入力して記憶す
る。次に１０８では穀温検知回路２１からの電気
信号に基づいて穀温補正量を入力し記憶する。１
０９では穀温補正量と試料穀物による増幅回路４
の出力信号とから試料穀物の測定値ｍを算出して
記憶する。１１０では予めプログラム上に記憶さ
れている含水率等価抵抗RL，RHに対応する表示
含水率値ML，MHと、既に入力されている測定
値mL，mH，ｍとにより前記(1)式に基づいて含
水率値Ｍの算出を演算回路４３で行う。１１１で
は算出された表示含水率値Ｍを表示回路１９に出
力して表示する。この表示は、１１２で測定スイ
ツチ３３がOFFされるまで継続した後、電源ス
イツチがOFFされるまで再び１０１〜１１２を
繰り返す。

なお、上述の実施例においては測定スイツチ３
３のON、OFFに連動して測定毎に測定値mL，
mHを入力したが、必ずしも測定毎に行う必要は
なく、電源スイツチのONによるスタート時のみ
行うようにしてもよい。ただ測定毎の測定スイツ
チ３３のON、OFFに連動させれば、変換回路
３、増幅回路４の特性変化によつて生じた測定精
度の誤差だけでなく、回路部分への通電によつて
生じる回路特性の変化に起因する誤差分も補正で
きる点で有利である。

〔発明の効果〕

本発明は上記の様に補正を行うことができるた
め測定回路が経時変化によつてその回路特性に変
化をきたしたとしても、再調整を行う必要がな
く、従来の再調整のために要した手間、専門技術
者、設備等が全く不要になる効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の含水率測定装置の電気回路図、
第２図は従来の装置における測定値と表示含水率
値の関係を示すグラフ、第３図、第４図および第
８図は本発明の補正方法の原理を示すグラフ、第
５図は本発明による含水率測定装置の一実施例を
示す正面図、第６図は同上の電気回路図、第７図
は同上のフローチヤートである。 １，２…電極、３…変換回路、２１…穀温検出
回路、４３…演算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 穀物を挾持する一対の電極と、上記電極間に
   発生した電気抵抗値を入力して穀物の含水率に対
   応した測定値ｍを出力する変換回路と、この測定
   値に基づいて含水率値Ｍを出力する演算回路とを
   有する含水率測定装置において、 基準の含水率値ML，MHと対応した含水率等
   価抵抗RL，RHを交互に電極間に挿入し、この含
   水率等価抵抗RL，RHによつて得られる２つの測
   定値mL，mHと穀物によつて得られる測定値ｍ
   とを求め、これらの測定値をＭ＝（ｍ―mL）
   （MH―ML）／（mH―mL）＋MLの式に代入し、
   求めたＭを穀物の含水率値とすることを特徴とす
   る含水率測定装置における含水率値の補正方法。