一种多维度粮食水分检测仪 |
|||||||
| 申请号 | CN201710400864.6 | 申请日 | 2017-05-31 | 公开(公告)号 | CN107219259A | 公开(公告)日 | 2017-09-29 |
| 申请人 | 合肥艾瑞德电气有限公司; | 发明人 | 尹建辉; 程胜利; 赵建飞; 周俊立; 张超; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种多维度粮食 水 分检测仪，壳体1内通过 传动轴 2安装有碾压轮，碾压轮包括宽碾压轮以及窄碾压轮。宽碾压轮与窄碾压轮分别通过一根传动轴转动安装在壳体上，其中与宽碾压轮连接的传动轴的底部安装有 齿轮 Ⅰ，与窄碾压轮连接的传动轴的底部安装有齿轮Ⅱ，所述齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ 啮合 ，齿轮Ⅱ远离齿轮Ⅰ的一侧与一个齿轮Ⅲ啮合。齿轮Ⅲ通过位于壳体下方的集成控制 电路 驱动，集成控制电路包括水分采集模 块 ，主控模块、指示灯模块、 电机 驱动模块、通信模块和为上述电路供电的电源模块。本发明够随时调节宽碾压轮与窄碾压轮之间的距离，增大了碾压装置的使用范围，节约了成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多维度粮食水分检测仪，包括壳体(1)，所述壳体(1)内通过传动轴(2)安装有碾压轮，所述碾压轮包括宽碾压轮(3)以及窄碾压轮(4)，其特征在于：所述宽碾压轮(3)与窄碾压轮(4)分别通过一根传动轴(2)转动安装在壳体(1)上，其中与宽碾压轮(3)连接的传动轴(2)的底部安装有齿轮Ⅰ(5)，与窄碾压轮(4)连接的传动轴(2)的底部安装有齿轮Ⅱ(6)，所述齿轮Ⅰ(5)与齿轮Ⅱ(6)啮合，齿轮Ⅱ(6)远离齿轮Ⅰ(5)的一侧与一个齿轮Ⅲ(7)啮合；所述齿轮Ⅲ(7)通过位于壳体(1)下方的集成控制电路驱动；所述集成控制电路包括水分采集模块，主控模块、指示灯模块、电机驱动模块、通信模块和为上述电路供电的电源模块；所述数据采集模块与所述主控模块相连，用于将采集到的数据发送至所述主控模块分析，以获得待检测谷物的水分值，所述电源模块用于为所述主控模块和所述数据采集模块提供工作电压。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种多维度粮食水分检测仪技术领域[0001] 本发明涉及一种水分仪，特别涉及一种多维度粮食水分检测仪。 背景技术[0002] 在水分仪中，其检测模块内置有碾压模组，碾压模组的设置，能更精确的检测出所测物品的水分含量。但是现有的碾压模组中，窄碾压轮与宽碾压轮之间的位置永久固定不变，在检测不同直径颗粒的物料水分含量时，需要使用不同的水分仪进行检测，从而导致成本的增加，也使得在检测过程，水分仪需要经常的换来换去，造成不变。 发明内容[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供了一种多维度粮食水分检测仪，该碾压装置能够随时调节宽碾压轮与窄碾压轮之间的距离，增大了碾压装置的使用范围，节约成本。 [0004] 为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种多维度粮食水分检测仪，包括壳体(1)，所述壳体(1)内通过传动轴(2)安装有碾压轮，所述碾压轮包括宽碾压轮(3)以及窄碾压轮(4)，所述宽碾压轮(3)与窄碾压轮(4)分别通过一根传动轴(2)转动安装在壳体(1)上，其中与宽碾压轮(3)连接的传动轴(2)的底部安装有齿轮Ⅰ(5)，与窄碾压轮(4)连接的传动轴(2)的底部安装有齿轮Ⅱ(6)，所述齿轮Ⅰ(5)与齿轮Ⅱ(6)啮合，齿轮Ⅱ(6)远离齿轮Ⅰ(5)的一侧与一个齿轮Ⅲ(7)啮合；所述齿轮Ⅲ(7)通过位于壳体(1)下方的集成控制电路驱动；所述集成控制电路包括水分采集模块，主控模块、指示灯模块、电机驱动模块、通信模块和为上述电路供电的电源模块；所述数据采集模块与所述主控模块相连，用于将采集到的数据发送至所述主控模块分析，以获得待检测谷物的水分值，所述电源模块用于为所述主控模块和所述数据采集模块提供工作电压。 [0005] 作为上述方案的进一步优化，所述壳体(1)的顶部分别设有用于安装宽碾压轮(3)与窄碾压轮(4)的安装孔，所述宽碾压轮(3)与窄碾压轮(4)分别通过轴承(8)以及轴承座(9)安装在安装孔内，其中安装窄碾压轮(4)的安装孔的孔边设有与壳体(1)连为一体的翻边(10)，所述窄碾压轮(4)的轴承座(9)固定安装在翻边(10)上，所述宽碾压轮(3)的轴承座(9)固定安装在一个滑块(11)上，所述滑块(11)的底部固定有推板(12)，所述推板(12)与横向设在壳体(1)侧面的调节螺杆(13)固定，所述壳体(1)的侧面设有用于与调节螺杆(13)螺纹连接的螺纹孔，所述调节螺杆(13)一端与推板(12)固定，另一端穿过螺纹孔，延伸至壳体(1)的外部；所述壳体(1)内设有用于安装推板(12)的滑槽(23)，并且所述滑槽(23)的长度大于推板(12)的长度，滑槽(23)的宽度与推板(12)契合，所述滑块(11)的滑动方向与宽碾压轮(3)圆心和窄碾压轮(4)圆心的连线平行； [0007] 作为上述方案的进一步优化，两个所述传动轴(2)在分别安装宽碾压轮(3)和窄碾压轮(4)的一端固定安装一个O型密封圈(15)。 [0010] 所述温度采样子模块包括：至少一个温度传感器，每一个温度传感器的数据输出正极通过第一电阻连接工作电压并通过第一电容连接至反向放大器的正向输入端，该温度传感器的数据输出负极通过RC滤波器连接至该反向放大器的正向输入端，该反向放大器的反向输入端与输出端相连； [0011] 所述水分采集子模块包括：水分传感器的一端通过电容C32与另一端相连，且通过开关管Q4与并联的电阻R66连接至工作电压；所述开关管Q4的输出端通过电容R40与三极管Q5的集电极相连，所述三极管Q5的基极通过电阻与来自所述主控模块的电源电压控制信号相连所述水分传感器的另一端通过电阻R63与并联的C47、R48和C38相连，在所述R48和C38之间与开关模块DG419DY的引脚2相连，所述开关模块的引脚3通过电阻R49、R50、R51，所述开关模块的引脚6与所述主控模块相连，所述开关模块的数据输出引脚1与运放模块U12的引脚11相连，所述运放模块U12的引脚7通过电阻R46、R47与运算放大器U9A的正向输入端相连，所述运算放大器U9A的反向输入端与输出端相连，所述运算放大器U9A的输出端与所述主控模块相连； [0012] 所述电机电流采样子模块包括：电机电源经过变压器T1后输出电机测试信号MOTOR TEST输入放大器U10B的反向输入端，且所述放大器U10B的正向输入端接地、所述反相输入端与输出端连接有电阻R39，所述放大器U10B的输出端通过电阻R16与放大器U10A的正向输入端相连，所述放大器U10A的反向输出端通过电阻R62与反向输出端相连，且所述输出端通过电阻R61接地，所述输出端通过电阻R57、R65与放大器U9B的正向输入端相连，所述放大器U9B的反相输入端与输出端相连，且所述输出端与所述主控模块相连。 [0013] 作为上述方案的进一步优化，所述电机驱动模块包括：继电器K3与二极管D4并联接入三极管Q3的集电极，所述二极管D4的阳极与所述二极管Q3的集电极相连，所述二极管D4的阴极与工作电压相连，所述二极管D4的阳极的发射极接地，所述二极管D4的阳极的基极通过电阻R32与所述主控模块相连。 [0014] 作为上述方案的进一步优化，所述通信模块包括：RS485通信模块、CAN通信模块；所述RS485通信模块包括：通信控制芯片MAX485的引脚2和引脚3相连接，并连同所述通信控制芯片MAX485的引脚1和引脚4与所述主控模块相连，所述通信控制芯片MAX485的引脚6和引脚8输出RS485通信信号； [0015] 作为上述方案的进一步优化，所述宽碾压轮(3)与窄碾压轮(4)的底部中心分别通过传动杆Ⅰ(18)、传动杆Ⅱ(19)与传动轴(2)固定连接，所述O型密封圈(15)设于传动杆Ⅰ(18)、传动杆Ⅱ(19)与传动轴(2)的结合处。 [0016] 作为上述方案的进一步优化，所述CAN通信模块包括：通信控制芯片SN65HVD232的引脚1和引脚4与所述主控模块相连，所述通信控制芯片SN65HVD232的引脚6和引脚7分别通过电阻R5和R4接地用以输出通信信号。 [0017] 采用上述技术方案，本发明在需要调节宽碾压轮与窄碾压轮之间的间距时，通过拧动壳体外侧的调节螺杆，由于调节螺杆的杆身与壳体之间通过螺纹连接，并且调节螺杆的端部与推板固定，因而在旋转调节螺杆时，调节螺杆会带动推板左右移动，而推板则带着滑块一起左右移动，从而实现宽碾压轮靠近或者远离窄碾压轮，从而实现宽碾压轮和窄碾压轮之间的间距，使碾压装置能够适用与不同直径的颗粒物，降低使用成本。 [0018] 本发明的一种多维度粮食水分检测仪，可以提高水分分析仪水分分析的准确率；本发明的一种多维度粮食水分检测仪，通过开关模块和运放模块进行处理水分传感器获得的水分值，能够降低采样过程中的噪声信号，进一步提高水分检测结果的准确性；本发明的一种多维度粮食水分检测仪，采用相对价格较低的单片机即可实现电路控制，有助于降低整个水分分析仪的成本。 附图说明 [0019] 图1是本发明的主视图； [0020] 图2是本发明的右视图； [0021] 图3是本发明的俯视图； [0022] 图4是图2的A-A剖视图； [0023] 图5是本发明装配示意图； [0024] 图6是本发明窄碾压轮的结构示意图； [0025] 图7是图6的右视图。 [0026] 图8是本发明的电机电流采集子模块的电路图； [0027] 图9为温度采集的电路图 [0028] 图10是本发明的水分采集模块对应的电路图； [0029] 图11是本发明的主控模块的电路图； [0031] 图13为电机驱动模块的电路图； [0032] 图14为通信模块的电路图； [0033] 图15为电压转换模块的电路图。 具体实施方式[0034] 下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明做进一步说明。 [0035] 如图1～15所示，本发明公开了一种多维度粮食水分检测仪，包括壳体1，壳体1内通过传动轴2安装有碾压轮，碾压轮包括宽碾压轮3以及窄碾压轮4，宽碾压轮3与窄碾压轮4分别通过一根传动轴2转动安装在壳体1上，其中与宽碾压轮3连接的传动轴2的底部安装有齿轮Ⅰ5，与窄碾压轮4连接的传动轴2的底部安装有齿轮Ⅱ6，齿轮Ⅰ5与齿轮Ⅱ6啮合，齿轮Ⅱ6远离齿轮Ⅰ5的一侧与一个齿轮Ⅲ7啮合，齿轮Ⅲ7通过位于壳体1下方的集成控制电路驱动。所述集成控制电路包括水分采集模块，主控模块、指示灯模块、电机驱动模块、通信模块和为上述电路供电的电源模块；所述数据采集模块与所述主控模块相连，用于将采集到的数据发送至所述主控模块分析，以获得待检测谷物的水分值，所述电源模块用于为所述主控模块和所述数据采集模块提供工作电压。 [0036] 如图6、7所示，本发明的窄碾压轮4的轮缘设有截面呈三角形的槽口16，槽口16的两个边边长一致，并且两边夹角为90°，窄碾压轮4在每相邻的两个槽口16的之间部分设有滚花17，这样的设置能够充分压碎物料，提高仪器的测量精度。 [0037] 为了便于宽碾压轮3以及窄碾压轮4的更换，将宽碾压轮3与窄碾压轮4的底部中心分别通过传动杆Ⅰ18、传动杆Ⅱ19与传动轴2固定连接，两个传动杆与传动轴2的结合处均设有O型密封圈15，O型密封圈15的应用，能够有效的防水防尘，以便于提高电阻式水分仪的测量精度。同时，使传动杆Ⅰ18与宽碾压轮3的底部连为一体，提高了整个仪器的整体稳定性，并使传动杆Ⅱ19与窄碾压轮4可拆卸连接，便于更换窄碾压轮4，简化碾压轮的装配，具体的可拆结构如下：窄碾压轮4的中心设有用于传动杆Ⅱ19穿过的传动孔20，传动杆Ⅱ19的顶部穿过传动孔20并位于窄碾压轮4的上方，传动杆Ⅱ19的顶部与窄碾压轮4的顶部之间通过压紧螺母21压紧，并在压紧螺母21的底部设有螺旋状的压块22，压块22能够进一步加大压紧螺母21的预紧力。 [0038] 壳体1的顶部分别设有用于安装宽碾压轮3与窄碾压轮4的安装孔，宽碾压轮3与窄碾压轮4分别通过轴承8以及轴承座9安装在安装孔内，其中安装窄碾压轮4的安装孔的孔边设有与壳体1连为一体的翻边10，窄碾压轮4的轴承座9固定安装在翻边10上，宽碾压轮3的轴承座9固定安装在一个滑块11上，滑块11的底部固定有推板12，推板12与横向设在壳体1侧面的调节螺杆13固定，壳体1的侧面设有用于与调节螺杆13螺纹连接的螺纹孔，调节螺杆13一端与推板12固定，另一端穿过螺纹孔，延伸至壳体1的外部，螺纹孔的孔边固定安装有一个调节螺母14，调节螺杆13穿过调节螺母14，并与调节螺母14螺纹连接。壳体1内设有用于安装推板12的滑槽23，并且滑槽23的长度大于推板12的长度，滑槽23的宽度与推板12契合，滑块11的滑动方向与宽碾压轮3圆心和窄碾压轮4圆心的连线平行。 [0039] 本发明在使用时，通过拧动壳体1外侧的调节螺杆13来实现调节宽碾压轮3与窄碾压轮4之间的间距。由于调节螺杆13的杆身与壳体1之间通过螺纹连接，并且调节螺杆13的端部与推板12固定，因而在旋转调节螺杆13时，调节螺杆13会带动推板12左右移动，而推板12则带着滑块11一起左右移动，从而实现宽碾压轮3靠近或者远离窄碾压轮4，从而实现宽碾压轮3和窄碾压轮4之间的间距，使碾压装置能够适用与不同直径的颗粒物，降低使用成本。 [0040] 本发明提供一种多维度粮食水分检测仪的集成控制电路，数据采集模块与主控模块相连，用于将采集到的数据发送至所述主控模块分析，以获得待检测谷物的水分值，所述电源模块用于为所述主控模块和所述数据采集模块提供工作电压；所述数据采集模块包括：电机电流采样子模块、水分采样子模块、温度采样子模块；参见图8为电机电流采样子模块的电路图。 [0041] 参见图8为电机电流采样子模块的电路图，motorL和motorA为电机驱动电源，经过变压器T1后线圈的抽头3输入放大器U10B的反相输入端，且所述放大器U10B的正向输入端接地、所述反相输入端与输出端连接有电阻R39，所述放大器U10B的输出端通过电阻R16与放大器U10A的正向输入端相连，所述放大器U10A的反向输出端通过电阻R62与反向输出端相连，且所述输出端通过电阻R61接地，所述输出端通过电阻R57、R65与放大器U9B的正向输入端相连，所述放大器U9B的反相输入端与输出端相连，且所述输出端与所述主控模块相连，具体的所述放大器U9B输出的信号为motor ADC，与所述主控模块对应的引脚相连。 [0042] 参见图9，图9为温度采样子模块的电路图，可以包括：至少一个温度传感器，传感器可以连接在connector J7上，J7的引脚1和引脚2用来传输温度传感器采集到的数据，每一个温度传感器的数据输出正极引脚1通过第一电阻R38连接工作电压5V并通过第一电容C30连接至反向放大器U8A的正向输入端，该温度传感器的数据输出负极引脚1通过RC滤波器(并联的C33、R42组成的RC滤波器)连接至该反向放大器的正向输入端，该反向放大器的反向输入端与输出端相连。 [0043] 参见图10为水分采集子模块的电路图，可以包括：水分传感器J6的一端引脚1通过电容C32与另一端引脚2相连，且通过开关管Q4与并联的电阻R66连接至工作电压22V；所述开关管Q4的输出端通过电容R40、Q4的一端与三极管Q5的集电极相连，所述三极管Q5的基极通过电阻R43与来自所述主控模块的电源电压控制信号相连，所述水分传感器的另一端通过电阻R63与并联的C47、R48和C38相连，在所述R48和C38之间与开关模块DG419DY的引脚2相连，在J6的输出端还可以加入电容C48和C49进行滤波，所述开关模块的引脚3通过电阻R49、R50、R51，所述开关模块的引脚6与所述主控模块相连，所述开关模块的数据输出引脚1与运放模块U12的引脚11相连，所述运放模块U12的引脚7通过电阻R46、R47与运算放大器U9A的正向输入端相连，所述运算放大器U9A的反向输入端与输出端相连，所述运算放大器U9A的输出端与所述主控模块相连；所述电机电流采样子模块包括：电机电源经过变压器T1后输出电机测试信号MOTOR TEST输入放大器U10B的反向输入端，且所述放大器U10B的正向输入端接地、所述反相输入端与输出端连接有电阻R39，所述放大器U10B的输出端通过电阻R16与放大器U10A(图中未示出)的正向输入端相连，所述放大器U10A的反向输出端通过电阻R62与反向输出端相连，且所述输出端通过电阻R61接地，所述输出端通过电阻R57、R65与放大器U9B的正向输入端相连，所述放大器U9B的反相输入端与输出端相连，且所述输出端与所述主控模块相连，具体的图中U11和U12其他引脚的连接参见图示，是为了实现芯片的完整功能，在实现芯片完整功能的情况下也可以采用其他的连接方式，本发明实施例不对其进行限定。 [0044] 所述主控模块由型号为STM32F103CBT6的单片机组成，具体连接可以参见图11。 [0045] 需要说明的是，水分采样子模块具体的可以通过水分传感器直接测量谷物的水分值，可以理解的是，通过直接获得的方式获得谷物水分值比较片面，因为获得的是局部的水分值，且获得的方式不够准确，所以本发明实施例中，将获得水分值发送至主控模块4，以备进行数值处理；同样，还可以通过温度传感器获得谷物周围的温度值。本发发明实施例中，可以将温度传感器和/或水分传感器安装在水分仪的两个碾压轮之间，以用来碾压待测谷物，并通过该碾压轮在碾压过程中获得的数值，实时对温度和水分的采集，获得采集数据。通过碾压轮的转动，获得不同位置的谷物的水分和温度值，具体的，可以获得多次的平均值，以提高数据的准确性。 [0046] 可以理解的是，电机的碾压轮在碾压的过程中能够获得实时变化的电流值，另外由物理学知识可以得到，当谷物的电阻值为已知时，即可得到流经谷物的电压值(电压值为电阻值与电流值的乘积)。然后根据主控模块中电压值和水分值的对应关系，既可以得到对应的水分值。需要说明的是，谷物的含水率与导电率的具有一定的计算关系，而导电率与电阻具有一定的计算关系、电阻与电流可以得到电压值、而电压值与水分值又存在预设的计算公式关系，所以可以得到水分值。具体的数学计算本发明实施例在此不对其进行赘述。 [0047] 本发明实施例中通过开关模块U11和运放模块U12进行处理水分传感器获得的水分值，能够降低采样过程中的噪声信号，进一步提高水分检测结果的准确性[0048] 可选的，本发明实施例还可以包括指示灯模块，参见图12，所述指示灯模块包括：指示灯LED1至LED5的一端分别通过1K欧姆电阻与所述主控模块相连，指示灯LED1至LED5的另一端接地。通过接收主控模块发来的控制命令控制LED1-LED5的闪烁，起到用户提醒的作用，进一步提高用户体验。 [0049] 可选的，还提供如图13所示的电机驱动模块，所述电机驱动模块包括：继电器K3与二极管D4并联接入三极管Q3的集电极，所述二极管D4的阳极与所述二极管Q3的集电极相连，所述二极管D4的阴极与工作电压相连，所述二极管D4的阳极的发射极接地，所述二极管D4的阳极的基极通过电阻R32与所述主控模块相连。当继电器接通3和4，或者5和6用以实现对电机的不同操作，例如实现电机的正转和反转。 [0050] 可选的，本发明实施例还包括图14的通信模块，所述通信模块包括：RS485通信模块、CAN通信模块；所述RS485通信模块包括：通信控制芯片MAX485(U3)的引脚2和引脚3相连接，并连同所述通信控制芯片MAX485的引脚1和引脚4与所述主控模块相连，所述通信控制芯片MAX485的引脚6和引脚8输出RS485通信信号； [0051] 所述CAN通信模块包括：通信控制芯片SN65HVD232(U5)的引脚1和引脚4与所述主控模块相连，所述通信控制芯片SN65HVD232的引脚6和引脚7分别通过电阻R5和R4接地用以输出通信信号。 [0052] 另外，参见图15，本发明实施例还提供一种电压转换电路图，PL、PN为输入电压，经过变压器LCM1和电压转换芯片U1后输出24V直流电压，可以以24V直流电压为输入进行电压转换得到3.3V、22V、以及正负5V。 [0053] 本发明的一种多维度粮食水分检测仪，可以提高水分分析仪水分分析的准确率；本发明的一种多维度粮食水分检测仪，通过开关模块和运放模块进行处理水分传感器获得的水分值，能够降低采样过程中的噪声信号，进一步提高水分检测结果的准确性；本发明的一种多维度粮食水分检测仪，采用相对价格较低的单片机即可实现电路控制，有助于降低整个水分分析仪的成本。 [0054] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。 |
||||||
