專利名稱：糧食水分測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬電容式水份測試儀器，主要用于顆粒狀糧食的水份測定。
在公知的同類儀器中，如日本KETT科研所的PM5012谷物水份測量儀，由于是定容手工取樣，糧樣的取樣重量和在電容傳感器中的堆積形狀和排列密度在重復(fù)測試中很難保持一致；計算機雖然輸入了不同糧種的修正曲線，因缺少基準調(diào)整機構(gòu)仍不能滿足不同品種不同產(chǎn)地的糧食測量要求。加之輸入的修正曲線不符合我國糧食的實際特性，致使測試誤差和測量重復(fù)性均不能滿足精度要求。
本實用新型的目的是采用定速落料，浮動定標、定重取樣技術(shù)，提供一種精度高，重復(fù)性好、方便實用的糧食水份測量儀。
本儀器是由測量部(1)和漏斗部(2)組成。漏斗部(2)是一個底部裝有快門裝置的筒形容器，啟動快門糧樣以自由落體運動落入水份傳感器(8)，糧樣的堆積形狀和排列密度相對保持一致。測量部(1)是由測量筒和一組電路組成。測量筒的圓形鋁筒和中心圓柱組成電容式傳感器的兩個電極，側(cè)壁裝有白金電阻的溫度傳感器(11)。電路部分包括水份信號采集、溫度信號采集、模擬電壓開關(guān)、串行A／D轉(zhuǎn)換、單片計算機以及顯示系統(tǒng)。水份信號采集是由電容式水份傳感器(8)、單穩(wěn)態(tài)振蕩和運算放大器完成。傳感器電容C參于單穩(wěn)態(tài)的RC迥路，R是穩(wěn)定電阻，單穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)信號來自單片機的時鐘脈沖。單穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生的方波信號的頻率是固定的，其幅度近似于電源電壓Vcc，而方波寬度隨C增大而增寬。方波脈沖經(jīng)平均檢波為平均直流電壓V平均，V平均正比于傳感電容C，T為觸發(fā)脈沖周期，檢出器電壓V平均由下式表示
V平均＝ (tcR)/(T) Vcc＝c (VcR)/(T) ，水份信號與溫度信號同時進入模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)，經(jīng)串行A／D轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字量送入計算機，計算機工作狀態(tài)取決于糧種選擇開關(guān)的不同按合，計算機根據(jù)選定的工作狀態(tài)調(diào)運不同的子程序，完成數(shù)字處理和非線性補償，將其結(jié)果經(jīng)LCD顯示器示出。
本儀器最大特點是全部集成電路均為CMOS型，並配有省電的液晶顯示器，采用先進的單片機，內(nèi)有四個接口，一個128字的片內(nèi)RAM，可以做串行輸入輸出，外部只需配一個地址銷存器，一片EPROM，並可顯示欠量程、過量程、電池不足、操作不當(dāng)?shù)刃盘??？蓡为殰y量溫度。
本實用新型有如下重大改進1、改定容取樣為定重取樣，提高取樣準確性，測量的重復(fù)性好，對于20％以上大水份測定效果更為明顯。
2、用快門定速落料漏斗落料，快門開啟時間固定不變，物料下落速度保持一致，排除了因人工操作形成的誤差；3、設(shè)置調(diào)整電位器〔5〕調(diào)整測量基數(shù)。以適應(yīng)不同品種糧食的測量精度要求；4、采用105°電烘箱法，制定水份補償數(shù)據(jù)曲線。
由于實現(xiàn)定重取樣，定速落料，糧食品種基數(shù)調(diào)整，該儀器在全國同類設(shè)備評比中，準確度和重復(fù)性均優(yōu)于國內(nèi)同類儀器，經(jīng)我國南方、北方糧食收購、貯存、加工等部門試用，取得滿意效果。


附圖1為本實用新型外形圖(1)測量部、(2)漏斗部、(3)卡銷、(4)快門柄，(5)調(diào)整電位器。
附圖2為漏斗部快門機構(gòu)結(jié)構(gòu)示圖(6)彈簧，(7)快門開關(guān)；附圖3為本實用新型原理方框圖(8)水份傳感器，(9)單穩(wěn)態(tài)，(10)運算放大器Ⅰ，(11)溫度傳感器，(12)運算放大器Ⅱ，(13)摸擬選擇開關(guān)，(14)按鍵開關(guān)，(15)多路分配器，(16)串行A／D轉(zhuǎn)換器，(17)開關(guān)穩(wěn)壓電源，(18)反相器，(19)集成穩(wěn)壓器，(20)單片機，(21)地址銷存器，(22)可擦可編程序只讀存貯器EPROM，(23)反相器，(24)液晶顯示驅(qū)動器，(25)液晶顯示器LCD。
附圖4為本實用新型參考流程圖
以下結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理作詳細說明按規(guī)定重量將糧樣裝入漏斗部(2)，漏斗部的底部快門開關(guān)(7)處于閉合狀態(tài)，按動卡銷(3)，與快門開關(guān)(7)連為一體的快門柄(4)在彈簧(6)作用下向一側(cè)轉(zhuǎn)動快門開啟，糧樣按自由落體運動流入水份傳感器(8)。裝有快門的漏斗使糧樣在水份傳感器(8)中的堆積形狀和密度保持一致，排除手動落料形成的誤差，提高儀器測量的重復(fù)性。糧食裝入兩個極板形成的水份傳感器(8)中，形成以糧樣為介質(zhì)的等效電容，參與單穩(wěn)態(tài)振蕩電路(9)，振蕩回路是一個單穩(wěn)態(tài)電路，電路的觸發(fā)脈沖來自單片機(20)的時鐘信號，輸出一個以計算機時鐘信號的頻率的等幅方波信號，水份信號經(jīng)運算放大器Ⅰ(10)和溫度傳感器(11)的溫度信號一起送入運算放大器Ⅱ(12)中，經(jīng)摸擬選擇開關(guān)(13)和串行A／D轉(zhuǎn)換器(16)將兩信號變?yōu)閿?shù)字量送入單片機(20)。按鍵開關(guān)(14)的按合狀態(tài)決定于被測糧樣的種類和選定的工作方式，開關(guān)狀態(tài)信號由多路分配器(15)送入計算機，計算機根據(jù)工作狀態(tài)信號調(diào)運不同的子程序。地址銷存器(21)送出地址信號到EPROM(22)、EPROM的指令、數(shù)據(jù)經(jīng)地址／數(shù)據(jù)總線低8位送入單片計算機(20)，處理后的串行數(shù)據(jù)送到液晶顯示驅(qū)動器(25)，由液晶顯示器指示出水份值的百分數(shù)。開關(guān)穩(wěn)壓電源(17)輸出－10V電壓經(jīng)反相器(18)和兩級集成穩(wěn)壓器(19)輸出高穩(wěn)定度的＋5V穩(wěn)定電壓。
本實用新型進一步完善是由調(diào)整電位器(5)來調(diào)整糧樣的品種基數(shù)。

輸入電壓(水份信號)Vx與Vw電壓相加送入差動放大器Ⅱ(12)輸入端，放大器輸出電壓是Vx＋Vw。根據(jù)測定的品種基數(shù)，旋轉(zhuǎn)調(diào)整電位器(5)，改變電位器兩端電壓Vw并與水份信號疊加，補償由于糧食產(chǎn)地不同，糧樣的品種不同所產(chǎn)生的誤差。基數(shù)值按下述方法測定取一份經(jīng)105℃標準電烘箱法化驗過的含水在15％以下的糧樣按規(guī)定重量裝入落料漏斗(2)，在空筒狀態(tài)時接通儀器開關(guān)，旋轉(zhuǎn)調(diào)整電位器(5)使儀器顯示參考基數(shù)值，標準糧樣裝入水份傳感器并觀察儀器讀數(shù)，如發(fā)生超差，旋轉(zhuǎn)調(diào)整電位器使讀數(shù)與標準法測定的水份值一致(在精度范圍之內(nèi))，調(diào)整電位器(5)所確定的基數(shù)值即為該糧種基數(shù)，如在大水份下可適當(dāng)調(diào)整取樣重量并重復(fù)上述過程實現(xiàn)定標。為幫助記憶基數(shù)值，采取數(shù)字記憶法，確定電位器轉(zhuǎn)動位置。
浮動定標必須配以一套適合我國糧種的非線性補償曲線。
本實用新型的全部程序和非線性補償數(shù)據(jù)均固化在EPROM之中。
谷物水份測量儀的性能指標振蕩頻率2.7M測量糧種玉米、大豆、谷子，稻米、大米、小米測量范圍6.0－30％測量精度(6.0－26％)為±0.5％(26～30％)為±1.0％重復(fù)性(6.0～26％)為0.2％(26～30％)為0.5％測量速度10秒測溫精度(－20℃－＋50℃)為±1℃
消耗功率500MW
權(quán)利要求1.一種電容式糧食水份測量儀，其主要構(gòu)成有漏斗部(2)、測量筒和以微型單片機為中心的一組電路，其特征在于漏斗部(2)的底部裝有快門裝置，放大器Ⅱ(12)的輸入端裝有調(diào)整電位器(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糧食水份測量儀，其特征在于快門裝置是由快門柄(4)、卡銷(3)、彈簧(6)、快門開關(guān)(7)組成；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糧食水份測量儀，其特征在于調(diào)整電位器(5)的電阻值為470K－1MΩ。
專利摘要一種電容式糧食水分測量儀。電路系統(tǒng)以微型單片機為中心，并配以64K位的EPROM存貯器，全部程序和修正數(shù)據(jù)均固化在EPROM之中。其主要構(gòu)成有漏斗部、測量筒；漏斗部的底部裝有塊門裝置，放大器II的輸入端裝有調(diào)整電位器。采用定重取樣、定速落料、浮動定標、溫度補償技術(shù)、配有一組適用于我國糧種的修正數(shù)值曲線，組成一種實用、精確、快速、方便的糧食水分測量儀。
文檔編號G01N27/22GK2030722SQ8820196
公開日1989年1月11日 申請日期1988年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月17日
發(fā)明者范序政, 顧振華 申請人:哈爾濱無線電七廠