專利名稱：在線電阻式谷物水分測試儀及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及谷物水分檢測裝置領(lǐng)域，具體是一種在線電阻式谷物水分測試儀及其控制方法。
背景技術(shù)：
我國是世界 最大的糧食生產(chǎn)國和消費(fèi)國，然而在我國，糧食收獲后經(jīng)脫粒、晾曬、貯存、運(yùn)輸、加工、消費(fèi)等過程，損失率達(dá)到18%，遠(yuǎn)超過了聯(lián)合國糧農(nóng)組織限定的標(biāo)準(zhǔn)值5%。糧食水分是影響糧食質(zhì)量的重要因素，也是糧食儲(chǔ)存、收購、加工、運(yùn)輸環(huán)節(jié)中必須檢測的重要指標(biāo)。如果糧食水分含量過高則會(huì)造成糧食在儲(chǔ)存或運(yùn)輸中霉?fàn)€變質(zhì)，干燥是減少谷物因水分含量過高而霉?fàn)€變質(zhì)最行之有效的方法，然而，谷物水分含量過低又會(huì)破壞谷物的有機(jī)物質(zhì)，影響谷物的營養(yǎng)成分和品質(zhì)，因此對谷物水分含量做出準(zhǔn)確檢測至關(guān)重要。長期以來，人們普遍采用的干燥方法是自然干燥，即依靠陽光人工晾曬，這種方法對水分的控制不夠精確，而且近年來，我國空地面積在減少，晾曬場地也隨之減少，給人工晾曬帶來困難。目前我國的谷物機(jī)械化干燥率僅占總產(chǎn)量的1%，與世界發(fā)達(dá)國家的95%相差甚遠(yuǎn)，谷物干燥機(jī)械化具有極大的發(fā)展空間和市場前景，而與其配套使用的在線式谷物水分測試儀也將必不可缺。見圖1，谷物烘干機(jī)工作過程中，傳送裝置2會(huì)不停的將干燥倉I倉底的谷物傳送到倉頂，讓其自由散落，散落工程中，烘干機(jī)4吹出的熱風(fēng)從干燥倉I的進(jìn)風(fēng)口 3吹入，對散落的谷物進(jìn)行加熱，如此循環(huán)，直到谷物達(dá)到烘干標(biāo)準(zhǔn)為止?，F(xiàn)有的谷物水分測試儀，都是將干燥倉內(nèi)的谷物取出，然后通過測試儀進(jìn)行測試，由于谷物都是隨機(jī)抽取，所以測試結(jié)果并一定能反應(yīng)干燥倉內(nèi)所有谷物的水分值，且當(dāng)水分值過低時(shí)，也不能自動(dòng)控制烘干機(jī)的啟停，需要操作人員隨時(shí)控制操作，操作相當(dāng)麻煩。國外雖然有在線電阻式谷物水分儀，但其精度都不高，誤差較大，烘干過程中無法準(zhǔn)確檢測出谷物水分值，如果谷物烘干不充分，儲(chǔ)藏后就容易發(fā)霉變質(zhì)，而過分烘干又會(huì)導(dǎo)致谷物蛋白質(zhì)流失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在線電阻式谷物水分測試儀及其控制方法，其可不停采集干燥倉內(nèi)谷物的實(shí)際水分值，然后根據(jù)實(shí)際水分值控制烘干機(jī)的啟停，自動(dòng)化操作，保證了干燥倉內(nèi)谷物的實(shí)際水分值控制在標(biāo)準(zhǔn)值附近。本發(fā)明的技術(shù)方案為:
在線電阻式谷物水分測試儀，包括有輸送裝置和檢測控制裝置，所述的輸送裝置設(shè)置于干燥倉內(nèi)，所述的檢測控制裝置包括有設(shè)置于輸送裝置后端的兩個(gè)碾壓輪、反向輸入端和同向輸入端分別與兩個(gè)碾壓輪連接的運(yùn)算放大器、輸入端與運(yùn)算放大器的輸出端連接的A/D轉(zhuǎn)換器、與A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接的控制端，且與運(yùn)算放大器反向輸入端連接的碾壓輪和一定值電阻串聯(lián)連接，所述的控制端和烘干機(jī)控制器連接。所述的控制端包括有中央處理器、與中央處理器連接的顯示屏，所述的A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端、烘干機(jī)控制器均與中央處理器連接。所述的檢測控制裝置設(shè)置于干燥倉外；檢測控制裝置包括有殼體，所述的兩個(gè)碾壓輪、運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和中央處理器均設(shè)置于殼體內(nèi)，所述的顯示屏設(shè)置于殼體外。所述的輸送裝置選用兩個(gè)傳送輪，兩個(gè)傳送輪的外端固定于殼體上，兩個(gè)傳送輪之間的間隙為輸送通道，殼體內(nèi)位于兩個(gè)碾壓輪的兩端分別設(shè)置有碾壓倉進(jìn)倉口和碾壓倉出倉口，碾壓倉進(jìn)倉口與輸送通道連通，碾壓倉出倉口的外端部伸出到殼體外。所述的兩個(gè)碾壓輪的側(cè)部設(shè)置有刷頭朝向?qū)?yīng)碾壓輪的清潔刷。所述的碾壓倉進(jìn)倉口和兩個(gè)碾壓輪之間設(shè)置有向下傾斜的隔離板，且隔離板的底端朝向兩個(gè)碾壓輪，兩個(gè)碾壓輪之間設(shè)置有導(dǎo)流裝置。在線電阻式谷物水分測試儀的控制方法，包括以下步驟:
(1)、干燥倉內(nèi)的谷物通過輸·送裝置被輸送至兩個(gè)碾壓輪之間碾碎時(shí)，由于谷物含有一定水分，連接于運(yùn)算放大器輸入端上的兩個(gè)碾壓輪被導(dǎo)通；
(2)、導(dǎo)通時(shí)，兩個(gè)碾壓輪之間產(chǎn)生的電阻與定值電阻進(jìn)行分壓，兩個(gè)碾壓輪兩端產(chǎn)生的電壓經(jīng)運(yùn)算放大器輸出到A/D轉(zhuǎn)換器，然后由A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出到中央處理器處理，中央處理器根據(jù)電壓值計(jì)算谷物的電阻值，然后按照谷物種類的不同，參照數(shù)據(jù)庫找出電阻值對應(yīng)的實(shí)際水分值，并于顯示屏顯示；
(3)、按照谷物種類的不同，中央處理器將最終得到的實(shí)際水分值與對應(yīng)的預(yù)設(shè)水分值做比較，當(dāng)實(shí)際水分值低于預(yù)設(shè)水分值，中央處理器向烘干機(jī)控制器發(fā)出停止信號，控制烘干機(jī)控制器關(guān)閉，停止烘干操作。步驟(2 )中中央處理器根據(jù)電壓值計(jì)算谷物的電阻值，并將每次采樣的電阻值進(jìn)行記錄保存，測試結(jié)束后求所有電阻值的平均值，然后按照谷物種類的不同，參照數(shù)據(jù)庫找出電阻值平均值對應(yīng)的實(shí)際水分值。所述的中央處理器采樣的電壓值小于UO時(shí)，開始進(jìn)入采樣，當(dāng)采樣值大于UO時(shí)，采樣結(jié)束；采樣期間中央處理器一共采樣了 η次，如果實(shí)際采樣次數(shù)η大于單粒谷物的最小采樣參考次數(shù)Nmin，則視此次測量結(jié)果有效，否則則視為無效，等下一次CPU采樣到小于UO
的電壓值時(shí)，再重新測量；每粒谷物的測試結(jié)果Ue=(Udl + Ud2+…+Udn)/n，Udl、Ud2、......、Udn
為每次的采樣值，η為實(shí)際采樣次數(shù)，其為大于等于Nmin的不定值整數(shù)。所述的Nmin根據(jù)谷物種類的不同，有不同的定值。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
(1)、本發(fā)明的檢測控制裝置不停采集通過碾壓輪的谷物阻值，然后根據(jù)阻值得到對應(yīng)的水分值，然后根據(jù)水分值的大小控制烘干機(jī)的啟停，整個(gè)操作為智能自動(dòng)化控制，提高了測量精度，防止谷物干燥不充分而引起儲(chǔ)藏時(shí)谷物發(fā)霉或者過分烘干而導(dǎo)致的蛋白質(zhì)流失;
(2)、本發(fā)明采用不停采樣求平均值的方式得到電阻平均值，然后找出電阻平均值對應(yīng)的水分值，這種平均值采樣方式得到的結(jié)果準(zhǔn)確度高，能反應(yīng)干燥倉內(nèi)所有谷物的水分值
含量；(3)、本發(fā)明控制端的顯示屏用于實(shí)時(shí)顯示干燥倉內(nèi)谷物的水分值，便于人們觀察并隨時(shí)掌握干燥倉內(nèi)谷物信息；
(4)、本發(fā)明的隔離板用于防止谷物四散掉落，導(dǎo)流裝置用于調(diào)整谷物姿態(tài)，以確保谷物垂直進(jìn)入碾壓輪；
(5)、谷物每次碾碎后殘?jiān)鼤?huì)從碾壓輪掉落，但谷物濕度高時(shí)，碾碎的殘?jiān)鼤?huì)粘連在碾輪上，當(dāng)殘?jiān)逊e過厚時(shí)，就會(huì)影響測量結(jié)果，清潔刷可及時(shí)清理碾壓輪上的殘?jiān)?，保證檢測控制裝置的正常運(yùn)行；
本發(fā)明采用智能自動(dòng)化操作，在谷物烘干機(jī)工作的同時(shí)，儀器能按照用戶設(shè)定的參數(shù)，自行對谷物水分和烘干機(jī)內(nèi)部溫度進(jìn)行周期性檢測，并與預(yù)置參數(shù)進(jìn)行比較，自動(dòng)執(zhí)行其它相關(guān)操作。本發(fā)明通過對不同地區(qū)、不同種類的谷物大量的測量實(shí)驗(yàn)，積累了不同谷物種類經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，可以適應(yīng)對不同地區(qū)、不同種類的谷物測量。


圖1是谷物干燥的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明檢測控制裝置的電路連接圖。圖3是本發(fā)明檢測控制裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明傳送輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā) 明采樣期間電壓值波形圖。
具體實(shí)施例方式見圖1，在線電阻式谷物水 分測試儀，包括有輸送裝置和檢測控制裝置6 ；
見圖4，輸送裝置選用兩個(gè)傳送輪5，兩個(gè)傳送輪5設(shè)置于干燥倉I內(nèi)，其外端固定于檢測控制裝置6的殼體61上，兩個(gè)傳送輪5之間的間隙為輸送通道；
檢測控制裝置6設(shè)置于干燥倉I外；檢測控制裝置6包括有殼體61，設(shè)置于殼體61內(nèi)的兩個(gè)碾壓輪62、運(yùn)算放大器63、A/D轉(zhuǎn)換器64、中央處理器65、定值電阻66、碾壓倉進(jìn)倉口 67、碾壓倉出倉口 68、向下傾斜的隔離板69、導(dǎo)流裝置610和清潔刷611，設(shè)置于殼體61外且與中央處理65連接的顯示屏612 ;見圖3，碾壓倉進(jìn)倉口 67和碾壓倉出倉口 68分別設(shè)置于兩個(gè)碾壓輪62的兩端，清潔刷611的刷頭朝向?qū)?yīng)碾壓輪62，隔離板69設(shè)置于碾壓倉進(jìn)倉口 67和兩個(gè)碾壓輪62之間且隔離板69的底端朝向兩個(gè)碾壓輪，導(dǎo)流裝置610設(shè)置于兩個(gè)碾壓輪62之間，碾壓倉進(jìn)倉口 67與輸送通道連通，碾壓倉出倉口 68的外端部伸出到殼體61外；見圖2，運(yùn)算放大器63的反向輸入端和同向輸入端分別與兩個(gè)碾壓輪62連接，運(yùn)算放大器63的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器64的輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器64的輸出端與中央處理器65連接，與運(yùn)算放大器63反向輸入端連接的碾壓輪62和一定值電阻66串聯(lián)連接，且中央處理器65與烘干機(jī)控制器7連接。在線電阻式谷物水分測試儀的控制方法，包括以下步驟:
(1)、干燥倉I內(nèi)的谷物通過兩個(gè)傳送輪5被輸送至兩個(gè)碾壓輪62之間，由于谷物含有一定水分，連接于運(yùn)算放大器63輸入端上的兩個(gè)碾壓輪62被導(dǎo)通；
(2)、導(dǎo)通時(shí)，兩個(gè)碾壓輪之間產(chǎn)生的電阻與定值電阻66進(jìn)行分壓，兩個(gè)碾壓輪62兩端產(chǎn)生的電壓經(jīng)運(yùn)算放大器63輸出到A/D轉(zhuǎn)換器64，然后由A/D轉(zhuǎn)換器64將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出到中央處理器65處理，中央處理器65根據(jù)電壓值計(jì)算谷物的電阻值，并將每次采樣的電阻值進(jìn)行記錄保存，測試結(jié)束后求所有電阻值的平均值，然后按照谷物種類的不同，參照數(shù)據(jù)庫找出電阻值平均值對應(yīng)的實(shí)際水分值，并于顯示屏612顯示；
見圖5，中央處理器65采樣的電壓值小于UO時(shí)，開始進(jìn)入采樣，當(dāng)采樣值大于UO時(shí)，采樣結(jié)束；采樣期間(Tl和T7)中央處理器65 —共采樣了 η次，如果實(shí)際采樣次數(shù)η大于單粒谷物的最小采樣參考次數(shù)Nmin (Nmin根據(jù)谷物種類的不同，有不同的定值；正常的谷物，則谷物采樣次數(shù)一定會(huì)大于Nmin，如果是干擾脈沖(T3時(shí)期)或干癟谷物(T5時(shí)期)，采樣次數(shù)一定會(huì)低于Nmin，以此來避免干擾對測量的影響)，則視此次測量結(jié)果有效，否則則視為無效，等下一次CPU采樣到小于UO的電壓值時(shí)，再重新測量；每粒谷物的測試結(jié)果Ue= (Udl + Ud2+…+Udn)/n，Udl、Ud2、……、Udn為每次的采樣值，η為實(shí)際采樣次數(shù)，其為大于等于Nmin的不定值整數(shù)；
(3)、按照谷物種類的不同，中央處理器65將最終得到的實(shí)際水分值與對應(yīng)的預(yù)設(shè)水分值做比較，當(dāng)實(shí)際水分值低于預(yù)設(shè)水分值，中央處理器65向烘干機(jī)控制器7發(fā)出停止信號，控制烘干機(jī)控制器7關(guān)閉 ，停止烘干操作。
權(quán)利要求
1.在線電阻式谷物水分測試儀，其特征在于:包括有輸送裝置和檢測控制裝置，所述的輸送裝置設(shè)置于干燥倉內(nèi)，所述的檢測控制裝置包括有設(shè)置于輸送裝置后端的兩個(gè)碾壓輪、反向輸入端和同向輸入端分別與兩個(gè)碾壓輪連接的運(yùn)算放大器、輸入端與運(yùn)算放大器的輸出端連接的A/D轉(zhuǎn)換器、與A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接的控制端,且與運(yùn)算放大器反向輸入端連接的碾壓輪和一定值電阻串聯(lián)連接，所述的控制端和烘干機(jī)控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線電阻式谷物水分測試儀，其特征在于:所述的控制端包括有中央處理器、與中央處理器連接的顯示屏，所述的A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端、烘干機(jī)控制器均與中央處理器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線電阻式谷物水分測試儀，其特征在于:所述的檢測控制裝置設(shè)置于干燥倉外；檢測控制裝置包括有殼體，所述的兩個(gè)碾壓輪、運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和中央處理器均設(shè)置于殼體內(nèi)，所述的顯示屏設(shè)置于殼體外。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線電阻式谷物水分測試儀，其特征在于:所述的輸送裝置選用兩個(gè)傳送輪，兩個(gè)傳送輪的外端固定于殼體上，兩個(gè)傳送輪之間的間隙為輸送通道，殼體內(nèi)位于兩個(gè)碾壓輪的兩端分別設(shè)置有碾壓倉進(jìn)倉口和碾壓倉出倉口，碾壓倉進(jìn)倉口與輸送通道連通，碾壓倉出倉口的外端部伸出到殼體外。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的在線電阻式谷物水分測試儀，其特征在于:所述的兩個(gè)碾壓輪的側(cè)部設(shè)置有刷頭朝向?qū)?yīng)碾壓輪的清潔刷。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在線電阻式谷物水分測試儀，其特征在于:所述的碾壓倉進(jìn)倉口和兩個(gè)碾壓輪之間設(shè)置有向下傾斜的隔離板，且隔離板的底端朝向兩個(gè)碾壓輪，兩個(gè)碾壓輪之間設(shè)置有導(dǎo)流裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線電阻式谷物水分測試儀的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、干燥倉內(nèi)的谷物通過輸送裝置被輸送至兩個(gè)碾壓輪之間碾碎時(shí)，由于谷物含有一定水分，連接于運(yùn)算放大器輸入端上的兩個(gè)碾壓輪被導(dǎo)通； (2)、導(dǎo)通時(shí)，兩個(gè)碾壓輪之間產(chǎn)生的電阻與定值電阻進(jìn)行分壓，兩個(gè)碾壓輪兩端產(chǎn)生的電壓經(jīng)運(yùn)算放大器輸出到A/D轉(zhuǎn)換器，然后由A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出到中央處理器處理，中央處理器根據(jù)電壓值計(jì)算谷物的電阻值，然后按照谷物種類的不同，參照數(shù)據(jù)庫找出電阻值對應(yīng)的實(shí)際水分值，并于顯示屏顯示； (3)、按照谷物種類的不同，中央處理器將最終得到的實(shí)際水分值與對應(yīng)的預(yù)設(shè)水分值做比較，當(dāng)實(shí)際水分值低于預(yù)設(shè)水分值，中央處理器向烘干機(jī)控制器發(fā)出停止信號，控制烘干機(jī)控制器關(guān)閉，停止烘干操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的在線電阻式谷物水分測試儀的控制方法，其特征在于:步驟(2 )中中央處理器根據(jù)電壓值計(jì)算谷物的電阻值，并將每次采樣的電阻值進(jìn)行記錄保存，測試結(jié)束后求所有電阻值的平均值，然后按照谷物種類的不同，參照數(shù)據(jù)庫找出電阻值平均值對應(yīng)的實(shí)際水分值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的在線電阻式谷物水分測試儀的控制方法，其特征在于:所述的中央處理器米樣的電壓值小于UO時(shí),開始進(jìn)入米樣，當(dāng)米樣值大于UO時(shí),米樣結(jié)束；米樣期間中央處理器一共采樣了 η次，如果實(shí)際采樣次數(shù)η大于單粒谷物的最小采樣參考次數(shù)Nmin,則視此次測量結(jié)果有效，否則則視為無效，等下一次CPU采樣到小于UO的電壓值時(shí)，再重新測量；每粒谷物的測試結(jié)果Ue= (Udl + Ud2+…+Udn)/n，Udl、Ud2、……'Udn為每次的采樣值，η為實(shí)際采樣次數(shù)，其為大于等于Nmin的不定值整數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的在線電阻式谷物水分測試儀的控制方法，其特征在于:所述的Nmin根據(jù)谷物種類的 不同，有不同的定值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在線電阻式谷物水分測試儀及其控制方法，測試儀包括有輸送裝置和檢測控制裝置，檢測控制裝置包括有設(shè)置于輸送裝置后端的兩個(gè)碾壓輪、反向輸入端和同向輸入端分別與兩個(gè)碾壓輪連接的運(yùn)算放大器、輸入端與運(yùn)算放大器的輸出端連接的A/D轉(zhuǎn)換器、與A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接的控制端，且與運(yùn)算放大器反向輸入端連接的碾壓輪和一定值電阻串聯(lián)連接，控制端和烘干機(jī)控制器連接。本發(fā)明采用智能自動(dòng)化操作，在谷物烘干機(jī)工作的同時(shí)，儀器能按照用戶設(shè)定的參數(shù)，自行對谷物水分和烘干機(jī)內(nèi)部溫度進(jìn)行周期性檢測，并與預(yù)置參數(shù)進(jìn)行比較，自動(dòng)執(zhí)行其它相關(guān)操作。
文檔編號A23B9/08GK103211008SQ201310142698
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者王鳳嬌, 孫艷, 仰珊珊, 李華忠, 胡章青, 阮方, 王榮耀, 楊國峰 申請人:安徽世龍電子技術(shù)有限公司