在線電阻式穀物水分測試儀及其控制方法
2023-05-15 19:38:16
專利名稱：在線電阻式穀物水分測試儀及其控制方法
技術領域：
本發明涉及穀物水分檢測裝置領域，具體是一種在線電阻式穀物水分測試儀及其控制方法。
背景技術：
我國是世界 最大的糧食生產國和消費國，然而在我國，糧食收穫後經脫粒、晾曬、貯存、運輸、加工、消費等過程，損失率達到18%，遠超過了聯合國糧農組織限定的標準值5%。糧食水分是影響糧食質量的重要因素，也是糧食儲存、收購、加工、運輸環節中必須檢測的重要指標。如果糧食水分含量過高則會造成糧食在儲存或運輸中黴爛變質，乾燥是減少穀物因水分含量過高而黴爛變質最行之有效的方法，然而，穀物水分含量過低又會破壞穀物的有機物質，影響穀物的營養成分和品質，因此對穀物水分含量做出準確檢測至關重要。長期以來，人們普遍採用的乾燥方法是自然乾燥，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。目前我國的穀物機械化乾燥率僅佔總產量的1%，與世界發達國家的95%相差甚遠，穀物乾燥機械化具有極大的發展空間和市場前景，而與其配套使用的在線式穀物水分測試儀也將必不可缺。見圖1，穀物烘乾機工作過程中，傳送裝置2會不停的將乾燥倉I倉底的穀物傳送到倉頂，讓其自由散落，散落工程中，烘乾機4吹出的熱風從乾燥倉I的進風口 3吹入，對散落的穀物進行加熱，如此循環，直到穀物達到烘乾標準為止。現有的穀物水分測試儀，都是將乾燥倉內的穀物取出，然後通過測試儀進行測試，由於穀物都是隨機抽取，所以測試結果並一定能反應乾燥倉內所有穀物的水分值，且當水分值過低時，也不能自動控制烘乾機的啟停，需要操作人員隨時控制操作，操作相當麻煩。國外雖然有在線電阻式穀物水分儀，但其精度都不高，誤差較大，烘乾過程中無法準確檢測出穀物水分值，如果穀物烘乾不充分，儲藏後就容易發黴變質，而過分烘乾又會導致穀物蛋白質流失。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種在線電阻式穀物水分測試儀及其控制方法，其可不停採集乾燥倉內穀物的實際水分值，然後根據實際水分值控制烘乾機的啟停，自動化操作，保證了乾燥倉內穀物的實際水分值控制在標準值附近。本發明的技術方案為:
在線電阻式穀物水分測試儀，包括有輸送裝置和檢測控制裝置，所述的輸送裝置設置於乾燥倉內，所述的檢測控制裝置包括有設置於輸送裝置後端的兩個碾壓輪、反向輸入端和同向輸入端分別與兩個碾壓輪連接的運算放大器、輸入端與運算放大器的輸出端連接的A/D轉換器、與A/D轉換器的輸出端連接的控制端，且與運算放大器反向輸入端連接的碾壓輪和一定值電阻串聯連接，所述的控制端和烘乾機控制器連接。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轉換器的輸出端、烘乾機控制器均與中央處理器連接。所述的檢測控制裝置設置於乾燥倉外；檢測控制裝置包括有殼體，所述的兩個碾壓輪、運算放大器、A/D轉換器和中央處理器均設置於殼體內，所述的顯示屏設置於殼體外。所述的輸送裝置選用兩個傳送輪，兩個傳送輪的外端固定於殼體上，兩個傳送輪之間的間隙為輸送通道，殼體內位於兩個碾壓輪的兩端分別設置有碾壓倉進倉口和碾壓倉出倉口，碾壓倉進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。所述的兩個碾壓輪的側部設置有刷頭朝向對應碾壓輪的清潔刷。所述的碾壓倉進倉口和兩個碾壓輪之間設置有向下傾斜的隔離板，且隔離板的底端朝向兩個碾壓輪，兩個碾壓輪之間設置有導流裝置。在線電阻式穀物水分測試儀的控制方法，包括以下步驟:
(1)、乾燥倉內的穀物通過輸·送裝置被輸送至兩個碾壓輪之間碾碎時，由於穀物含有一定水分，連接於運算放大器輸入端上的兩個碾壓輪被導通；
(2)、導通時，兩個碾壓輪之間產生的電阻與定值電阻進行分壓，兩個碾壓輪兩端產生的電壓經運算放大器輸出到A/D轉換器，然後由A/D轉換器將模擬量轉換為數字量輸出到中央處理器處理，中央處理器根據電壓值計算穀物的電阻值，然後按照穀物種類的不同，參照資料庫找出電阻值對應的實際水分值，並於顯示屏顯示；
(3)、按照穀物種類的不同，中央處理器將最終得到的實際水分值與對應的預設水分值做比較，當實際水分值低於預設水分值，中央處理器向烘乾機控制器發出停止信號，控制烘乾機控制器關閉，停止烘乾操作。步驟(2 )中中央處理器根據電壓值計算穀物的電阻值，並將每次採樣的電阻值進行記錄保存，測試結束後求所有電阻值的平均值，然後按照穀物種類的不同，參照資料庫找出電阻值平均值對應的實際水分值。所述的中央處理器採樣的電壓值小於UO時，開始進入採樣，當採樣值大於UO時，採樣結束；採樣期間中央處理器一共採樣了 η次，如果實際採樣次數η大於單粒穀物的最小採樣參考次數Nmin，則視此次測量結果有效，否則則視為無效，等下一次CPU採樣到小於UO
的電壓值時，再重新測量；每粒穀物的測試結果Ue=(Udl + Ud2+…+Udn)/n，Udl、Ud2、......、Udn
為每次的採樣值，η為實際採樣次數，其為大於等於Nmin的不定值整數。所述的Nmin根據穀物種類的不同，有不同的定值。本發明的優點:
(1)、本發明的檢測控制裝置不停採集通過碾壓輪的穀物阻值，然後根據阻值得到對應的水分值，然後根據水分值的大小控制烘乾機的啟停，整個操作為智能自動化控制，提高了測量精度，防止穀物乾燥不充分而引起儲藏時穀物發黴或者過分烘乾而導致的蛋白質流失;
(2)、本發明採用不停採樣求平均值的方式得到電阻平均值，然後找出電阻平均值對應的水分值，這種平均值採樣方式得到的結果準確度高，能反應乾燥倉內所有穀物的水分值
含量；(3)、本發明控制端的顯示屏用於實時顯示乾燥倉內穀物的水分值，便於人們觀察並隨時掌握乾燥倉內穀物信息；
(4)、本發明的隔離板用於防止穀物四散掉落，導流裝置用於調整穀物姿態，以確保穀物垂直進入碾壓輪；
(5)、穀物每次碾碎後殘渣會從碾壓輪掉落，但穀物溼度高時，碾碎的殘渣會粘連在碾輪上，當殘渣堆積過厚時，就會影響測量結果，清潔刷可及時清理碾壓輪上的殘渣，保證檢測控制裝置的正常運行；
本發明採用智能自動化操作，在穀物烘乾機工作的同時，儀器能按照用戶設定的參數，自行對穀物水分和烘乾機內部溫度進行周期性檢測，並與預置參數進行比較，自動執行其它相關操作。本發明通過對不同地區、不同種類的穀物大量的測量實驗，積累了不同穀物種類經驗數據，建立了經驗資料庫，可以適應對不同地區、不同種類的穀物測量。
圖1是穀物乾燥的結構示意圖。圖2是本發明檢測控制裝置的電路連接圖。圖3是本發明檢測控制裝置內部結構示意圖。圖4是本發明傳送輪的結構示意圖。圖5是本發 明採樣期間電壓值波形圖。
具體實施例方式見圖1，在線電阻式穀物水 分測試儀，包括有輸送裝置和檢測控制裝置6 ；
見圖4，輸送裝置選用兩個傳送輪5，兩個傳送輪5設置於乾燥倉I內，其外端固定於檢測控制裝置6的殼體61上，兩個傳送輪5之間的間隙為輸送通道；
檢測控制裝置6設置於乾燥倉I外；檢測控制裝置6包括有殼體61，設置於殼體61內的兩個碾壓輪62、運算放大器63、A/D轉換器64、中央處理器65、定值電阻66、碾壓倉進倉口 67、碾壓倉出倉口 68、向下傾斜的隔離板69、導流裝置610和清潔刷611，設置於殼體61外且與中央處理65連接的顯示屏612 ;見圖3，碾壓倉進倉口 67和碾壓倉出倉口 68分別設置於兩個碾壓輪62的兩端，清潔刷611的刷頭朝向對應碾壓輪62，隔離板69設置於碾壓倉進倉口 67和兩個碾壓輪62之間且隔離板69的底端朝向兩個碾壓輪，導流裝置610設置於兩個碾壓輪62之間，碾壓倉進倉口 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，運算放大器63的反向輸入端和同向輸入端分別與兩個碾壓輪62連接，運算放大器63的輸出端與A/D轉換器64的輸入端連接，A/D轉換器64的輸出端與中央處理器65連接，與運算放大器63反向輸入端連接的碾壓輪62和一定值電阻66串聯連接，且中央處理器65與烘乾機控制器7連接。在線電阻式穀物水分測試儀的控制方法，包括以下步驟:
(1)、乾燥倉I內的穀物通過兩個傳送輪5被輸送至兩個碾壓輪62之間，由於穀物含有一定水分，連接於運算放大器63輸入端上的兩個碾壓輪62被導通；
(2)、導通時，兩個碾壓輪之間產生的電阻與定值電阻66進行分壓，兩個碾壓輪62兩端產生的電壓經運算放大器63輸出到A/D轉換器64，然後由A/D轉換器64將模擬量轉換為數字量輸出到中央處理器65處理，中央處理器65根據電壓值計算穀物的電阻值，並將每次採樣的電阻值進行記錄保存，測試結束後求所有電阻值的平均值，然後按照穀物種類的不同，參照資料庫找出電阻值平均值對應的實際水分值，並於顯示屏612顯示；
見圖5，中央處理器65採樣的電壓值小於UO時，開始進入採樣，當採樣值大於UO時，採樣結束；採樣期間(Tl和T7)中央處理器65 —共採樣了 η次，如果實際採樣次數η大於單粒穀物的最小採樣參考次數Nmin (Nmin根據穀物種類的不同，有不同的定值；正常的穀物，則穀物採樣次數一定會大於Nmin，如果是幹擾脈衝(T3時期)或乾癟穀物(T5時期)，採樣次數一定會低於Nmin，以此來避免幹擾對測量的影響)，則視此次測量結果有效，否則則視為無效，等下一次CPU採樣到小於UO的電壓值時，再重新測量；每粒穀物的測試結果Ue= (Udl + Ud2+…+Udn)/n，Udl、Ud2、……、Udn為每次的採樣值，η為實際採樣次數，其為大於等於Nmin的不定值整數；
(3)、按照穀物種類的不同，中央處理器65將最終得到的實際水分值與對應的預設水分值做比較，當實際水分值低於預設水分值，中央處理器65向烘乾機控制器7發出停止信號，控制烘乾機控制器7關閉 ，停止烘乾操作。
權利要求
1.在線電阻式穀物水分測試儀，其特徵在於:包括有輸送裝置和檢測控制裝置，所述的輸送裝置設置於乾燥倉內，所述的檢測控制裝置包括有設置於輸送裝置後端的兩個碾壓輪、反向輸入端和同向輸入端分別與兩個碾壓輪連接的運算放大器、輸入端與運算放大器的輸出端連接的A/D轉換器、與A/D轉換器的輸出端連接的控制端,且與運算放大器反向輸入端連接的碾壓輪和一定值電阻串聯連接，所述的控制端和烘乾機控制器連接。
2.根據權利要求1所述的在線電阻式穀物水分測試儀，其特徵在於: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轉換器的輸出端、烘乾機控制器均與中央處理器連接。
3.根據權利要求2所述的在線電阻式穀物水分測試儀，其特徵在於:所述的檢測控制裝置設置於乾燥倉外；檢測控制裝置包括有殼體，所述的兩個碾壓輪、運算放大器、A/D轉換器和中央處理器均設置於殼體內，所述的顯示屏設置於殼體外。
4.根據權利要求3所述的在線電阻式穀物水分測試儀，其特徵在於:所述的輸送裝置選用兩個傳送輪，兩個傳送輪的外端固定於殼體上，兩個傳送輪之間的間隙為輸送通道，殼體內位於兩個碾壓輪的兩端分別設置有碾壓倉進倉口和碾壓倉出倉口，碾壓倉進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.根據權利要求1、2、3或4所述的在線電阻式穀物水分測試儀，其特徵在於:所述的兩個碾壓輪的側部設置有刷頭朝向對應碾壓輪的清潔刷。
6.根據權利要求4所述的在線電阻式穀物水分測試儀，其特徵在於:所述的碾壓倉進倉口和兩個碾壓輪之間設置有向下傾斜的隔離板，且隔離板的底端朝向兩個碾壓輪，兩個碾壓輪之間設置有導流裝置。
7.根據權利要求1所述的在線電阻式穀物水分測試儀的控制方法，其特徵在於:包括以下步驟: (1)、乾燥倉內的穀物通過輸送裝置被輸送至兩個碾壓輪之間碾碎時，由於穀物含有一定水分，連接於運算放大器輸入端上的兩個碾壓輪被導通； (2)、導通時，兩個碾壓輪之間產生的電阻與定值電阻進行分壓，兩個碾壓輪兩端產生的電壓經運算放大器輸出到A/D轉換器，然後由A/D轉換器將模擬量轉換為數字量輸出到中央處理器處理，中央處理器根據電壓值計算穀物的電阻值，然後按照穀物種類的不同，參照資料庫找出電阻值對應的實際水分值，並於顯示屏顯示； (3)、按照穀物種類的不同，中央處理器將最終得到的實際水分值與對應的預設水分值做比較，當實際水分值低於預設水分值，中央處理器向烘乾機控制器發出停止信號，控制烘乾機控制器關閉，停止烘乾操作。
8.根據權利要求7所述的在線電阻式穀物水分測試儀的控制方法，其特徵在於:步驟(2 )中中央處理器根據電壓值計算穀物的電阻值，並將每次採樣的電阻值進行記錄保存，測試結束後求所有電阻值的平均值，然後按照穀物種類的不同，參照資料庫找出電阻值平均值對應的實際水分值。
9.根據權利要求8所述的在線電阻式穀物水分測試儀的控制方法，其特徵在於:所述的中央處理器米樣的電壓值小於UO時,開始進入米樣，當米樣值大於UO時,米樣結束；米樣期間中央處理器一共採樣了 η次，如果實際採樣次數η大於單粒穀物的最小採樣參考次數Nmin,則視此次測量結果有效，否則則視為無效，等下一次CPU採樣到小於UO的電壓值時，再重新測量；每粒穀物的測試結果Ue= (Udl + Ud2+…+Udn)/n，Udl、Ud2、……'Udn為每次的採樣值，η為實際採樣次數，其為大於等於Nmin的不定值整數。
10.根據權利要求9所述的在線電阻式穀物水分測試儀的控制方法，其特徵在於:所述的Nmin根據穀物種類的 不同，有不同的定值。
全文摘要
本發明公開了一種在線電阻式穀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置於輸送裝置後端的兩個碾壓輪、反向輸入端和同向輸入端分別與兩個碾壓輪連接的運算放大器、輸入端與運算放大器的輸出端連接的A/D轉換器、與A/D轉換器的輸出端連接的控制端，且與運算放大器反向輸入端連接的碾壓輪和一定值電阻串聯連接，控制端和烘乾機控制器連接。本發明採用智能自動化操作，在穀物烘乾機工作的同時，儀器能按照用戶設定的參數，自行對穀物水分和烘乾機內部溫度進行周期性檢測，並與預置參數進行比較，自動執行其它相關操作。
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 優先權日2013年4月23日
發明者王鳳嬌, 孫豔, 仰珊珊, 李華忠, 胡章青, 阮方, 王榮耀, 楊國峰 申請人:安徽世龍電子技術有限公司