專利名稱：電腦水分測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種糧食、木材、煙葉、茶葉等農(nóng)林產(chǎn)品水份的測量及處理裝置，特別是電腦水份測量儀。
以下將以糧食水份的測量處理為例，具體說明本發(fā)明的實質(zhì)。
糧食水份傳感器通常有電阻式、電容式等多種形式，電阻式糧食水份的傳感原理是這樣的糧食為高阻介質(zhì)，其阻值隨所含水份的不同而各異，含水少阻值高，反之則低。欲測其水份只要測量其電阻值即可。在不同水份的糧食上加一恒定電壓，流過的電流就不同，測量這一電信號即可得到糧食水份值。依此原理可設(shè)計多種水份測量儀表。
現(xiàn)有技術(shù)中，日本keett公司研制生產(chǎn)的PB-1D、拉斯達等幾種電腦式糧食水份儀，在實際應(yīng)用中，取得了較好的效果。該儀表的特點是將被測物經(jīng)傳感器后得來的信號送對數(shù)放大器進行初步線化，然后把該曲線送至微電腦進行處理，根據(jù)已知的不同糧食水份的數(shù)學模型，當測量不同糧食品種水份時，自動對其進行修正，從而實現(xiàn)了測量品種多的目的。但是這種儀表系統(tǒng)復(fù)雜、成本高，另外糧食品種繁多，甚至不同地區(qū)的糧食其水份的含量也不盡相同，因此糧食水份數(shù)學模型的精確描述還是一個很復(fù)雜的問題，從而直接影響到儀表的精度。
本發(fā)明的目的在于解決以上所述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種系統(tǒng)簡單單，生產(chǎn)調(diào)試容易，測量品種多，精度高，使用方便，價格低廉的電腦水份測量儀。
本發(fā)明由傳感器和處理儀表部分構(gòu)成。傳感器與儀表本體可做成一體，也可做成分立式中間用電纜連接。本發(fā)明的基本原理和工作過程，如附

圖1原理框圖所示。被測物經(jīng)傳感器(1)變換成電壓信號后加至放大器(2)上，經(jīng)放大器放大成0～5V的標準電壓信號后送至A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4)，在這里變換成與輸入相對應(yīng)的D0～D7八位數(shù)字信號，該信號作為只讀存貯器EPROM(5)的地址碼送到EPROM地址線A0～A7上，其余的地址線作為品種選擇端用。在這個被尋址的地址單元中予先存有經(jīng)烘干法得出的且與四機部《SJ1151～77》標準相符合的八位數(shù)字信號，通過品種選擇單元(8)可選擇多個品種中的一種作為輸出送至D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器(9)的輸入端;轉(zhuǎn)換后D/A輸出的模擬信號與溫度自動補償電路(7)、調(diào)零電路(6)的信號同時加到加法器(10)的輸入端，經(jīng)過加法器合成處理后直接送入液晶顯示器(11)，在這里即可得到與糧食水份成對應(yīng)關(guān)系的指示值。
由于本發(fā)明較為靈活巧妙地利用了微電腦原理以及半導(dǎo)體技術(shù)，因而本發(fā)明與現(xiàn)有水份儀例如糧食水份儀相比，具有高精度，高穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試生產(chǎn)方便，測量范圍寬、品種多等優(yōu)點，而且還可根據(jù)需要改寫EPROM中的內(nèi)容，以適應(yīng)不同農(nóng)林產(chǎn)品水份測量的需要，可作為農(nóng)林產(chǎn)品水份測量儀生產(chǎn)廠家的更新?lián)Q代產(chǎn)品用。
下面結(jié)合附圖2-6進一步說明本發(fā)明的實施例。
附圖2是本儀表的前置放大電路圖。這部分的作用是將被測物理量經(jīng)傳感器變化后得的電信號轉(zhuǎn)換放大為0～5V的電壓信號。
由于被測物阻抗較高，因此IC1采用高阻運算放大器，其輸入阻抗不低于1012Ω并且接成射隨器形式，放大系數(shù)≤1，在無信號輸入時能自動保持輸出為0電位。電阻R1、R2與傳感器CG組成分壓電路，電阻R1、R2為中值電阻，其作用在于使整機的測量范圍保持在規(guī)定值內(nèi)，W1為增益調(diào)整電位器，其中心抽頭V0端接A/D轉(zhuǎn)換器的VIN(+)端，本電路的特點是抗干擾能力較強，其輸入端通過電阻R0和R2接地，輸出端電阻R3和電位器W1電阻值較低，同時在輸出端還接有由電容器C1和C2組成的高通濾波器，有效地提高了抗干擾能力;這是因為IC1的負輸出端與其輸入端直接相連，為100%的負反饋，穩(wěn)定性較高;還有一點就是有較高的精度，IC1雖然是接成射隨器形式，但其輸入信號是經(jīng)電阻R1和R2分壓后加在IC1的正輸入端，當傳感器CG短接時，跟隨器仍可正常工作。
附圖3為本儀表的主電路圖。(4)為八位并行輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D或類似產(chǎn)品。VIN(+)是其正電壓輸入端，VIN(-)是其負電壓輸入端。VIN(+)與前置放大器輸出電壓V0相接，VIN(-)與前置放大器的地線相接。Vcc為其工作電源端，與電源二次穩(wěn)壓器(13)的輸入端相接。WR為其寫信號端與多諧振蕩器構(gòu)成的啟動器(3)的輸出端相接，該振蕩信號即為A/D轉(zhuǎn)換器(4)的啟動信號;VREF為其電壓比較基準端，與基準電壓源(14)的輸出端相接，為A/D轉(zhuǎn)換提供比較基準電壓;RD為其讀信號端，CS為其片選端與其地GND端相接;轉(zhuǎn)換完畢的信號經(jīng)其DB0～DB7數(shù)據(jù)輸出線送至2k×8只讀存貯器EPROM(5)的地址線A0～A7上，作為尋址地址用。VPP和Vcc為EPROM的工作電源端，與+5V電源相接;A8～A10三位地址線分別與品種選擇開關(guān)(8)中的k3、k4、k5的一端相接，k3、k4、k5的另一端與+5V電源相接，剩下的一端與地相接;根據(jù)k3～k5的八種不同狀況，可選擇貯存在EPROM不同區(qū)間內(nèi)八種不同信號中的一種，經(jīng)其數(shù)據(jù)線D0～D7送至D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器(9)的數(shù)據(jù)線DB0～DB7上;EPROM(5)的片選端CE與地線端GND以及D/A轉(zhuǎn)換器(9)的片選端CS，寫信號端WR、地線端GND連在一起成直通形式;D/A的VREF電壓基準端與基準電壓源(14)的輸出端相接;Vcc為其電源端，與+5V電源相接;轉(zhuǎn)換完畢的模擬信號經(jīng)其輸出端OUT1和OUT2送至電壓調(diào)整放大器IC2(12)的輸入端，OUT1與IC2的負端相接，OUT2與IC2的正端以及D/A轉(zhuǎn)換器GND端相接;轉(zhuǎn)換完畢的模擬信號經(jīng)IC2放大為0～2.5V的電壓信號通過R13送至加法器IC3(10)的負輸入端;在IC3的負輸入端還同時接有由二極管D2，電阻R5組成的溫度自動補償電路(7)，其中D2為普通二極管作PN結(jié)感溫元件用，對被測糧樣進行溫度補償。由電位器W3、電阻R7、R6組成零位調(diào)整電路(6)。IC3的正輸入端接地，電阻R4與電位器W2串接在IC3的負輸入端與輸出端之間構(gòu)成負反饋回路。上述三路信號加在IC3上，通過運算產(chǎn)生了輸入電壓VT、這一電壓信號與輸入糧食水份呈對應(yīng)關(guān)系。且不受溫度因素的影響。
附圖4為帶模數(shù)轉(zhuǎn)換的液晶顯示器電路。其輸入端與IC3的輸出電壓VT相接，通過它將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并顯示出來。
附圖5為小麥實測水份電壓值V0與其水份值S0的關(guān)系圖。V0為其縱坐標，S0為其橫坐標。這一曲線經(jīng)烘干法而得，是國家認可的標準曲線。因糧食水份S0之值一般在10%～25%之間，因此本發(fā)明的2k×8 EPROM存貯器內(nèi)可予先固化六～八條這樣的曲線，其分辯率不低于0.1。下面結(jié)合附圖5介紹一下整機的工作過程。
將品種開關(guān)k3～k5撥至000檔，開啟電源，振蕩器起振，A/D轉(zhuǎn)換器(4)及整個儀表開始工作。若小麥放入傳感器CG后測得與之呈非線性關(guān)系的電壓V0為1.00V，從附圖5可知，該電壓對應(yīng)的水份值為13.6%，事實上這種以V0為線索借助曲線(31)查得實際水份值的過程正如后面所述是由電腦自動完成的。該電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(4)轉(zhuǎn)換后得到00110010(代表1.00V)八位數(shù)字碼，以它作為EPROM的地址，該地址所尋址的單元中事先已存放了10000110(1.36V)八位數(shù)字碼，也就是說當EPROM的輸入線上出現(xiàn)00110010八位數(shù)的地址碼輸入時，即可輸出10000110八位數(shù)碼，該信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器(9)轉(zhuǎn)換成模擬信號再經(jīng)IC2、IC3放大整理可得1.36V的VT電壓信號送顯示單元，這樣就算完成了一次電腦自動查表過程。
附圖6是整機電源電路圖。該電路具有自動穩(wěn)壓能力，當電池電壓由6V降至4.3V時，其輸出電壓值不低于原電壓的0.2%。該電源輸出±5V、+9V三路直流電壓，為儀表提供電源。本發(fā)明采用市售5號電池供電，整機電流＜35mA，整機成本按提交申請時的國內(nèi)電子元器件價格算，約200元人民幣。
圖2、圖3、圖4的電子器件由附表所示的產(chǎn)品組成可構(gòu)成本發(fā)明的最佳實施方案。
附表
權(quán)利要求
1.一種電腦水份測量儀是由傳感器(1)和儀表本體組成，其特征是儀表本體內(nèi)的系統(tǒng)由放大器(2)，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(4)，EPROM存貯器(5)，D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器(9)，品種選擇單元(8)，調(diào)零電路(6)，溫度補償電路(7)，加法器(10)，液晶顯示器(11)以及由蕩振電路組成的啟動器(3)構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的電腦水份儀，其特征在于EPROM存貯器(5)的地址線A0～A7端直接與A/D轉(zhuǎn)換器(9)的數(shù)據(jù)線D0～D7相接，其余地址線作為品種選擇端用。
3.如權(quán)利要求1所述的電腦水份儀，其特征在于所述的啟動器(3)的脈沖輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(4)的WR端相接。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電腦水份儀，其特征在于EPROM存貯器(5)為27C16 CMOS 2k×8只讀存貯器或類似低功耗存貯器。
5.如權(quán)利要求1所述的電腦水份儀，其特征在于加法器(10)的負輸入端接有調(diào)零電路，溫度補償電路和運放IC2輸出電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的電腦水份儀，其特征在于放大器(2)的輸入阻抗不低于1012Ω且接成射隨器形式，其輸入端接有由傳感器CG與電阻R1、R2組成的分壓電路，其輸出端接有由電阻R3和電位器W1組成的分壓電路以及電容器C1、C2組成的高通濾波電路。
全文摘要
一種農(nóng)林產(chǎn)品電腦水分測量儀，是采用了微電腦技術(shù)使其水分的測量及處理變得簡單精確的測量儀表。該儀表以EPROM只讀存貯器為核心，配有A/D、D/A、液晶顯示器等電路組成，EPROM中存貯有多種標準水分曲線，以實際測量信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后所得的數(shù)碼作地址碼，找出相應(yīng)的水分值，表內(nèi)設(shè)有溫度補償，儀表精度高，成本低，生產(chǎn)調(diào)試容易，可廣泛用于各種農(nóng)林產(chǎn)品測量水分的場合。
文檔編號G01N27/12GK1032236SQ87106538
公開日1989年4月5日 申請日期1987年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月23日
發(fā)明者朱德順 申請人:朱德順