一種多維度糧食水分檢測儀的制作方法

本發明涉及一種水分儀，特別涉及一種多維度糧食水分檢測儀。

背景技術：

在水分儀中，其檢測模塊內置有碾壓模組，碾壓模組的設置，能更精確的檢測出所測物品的水分含量。但是現有的碾壓模組中，窄碾壓輪與寬碾壓輪之間的位置永久固定不變，在檢測不同直徑顆粒的物料水分含量時，需要使用不同的水分儀進行檢測，從而導致成本的增加，也使得在檢測過程，水分儀需要經常的換來換去，造成不變。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供了一種多維度糧食水分檢測儀，該碾壓裝置能夠隨時調節寬碾壓輪與窄碾壓輪之間的距離，增大了碾壓裝置的使用范圍，節約成本。

為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案：一種多維度糧食水分檢測儀，包括殼體(1)，所述殼體(1)內通過傳動軸(2)安裝有碾壓輪，所述碾壓輪包括寬碾壓輪(3)以及窄碾壓輪(4)，所述寬碾壓輪(3)與窄碾壓輪(4)分別通過一根傳動軸(2)轉動安裝在殼體(1)上，其中與寬碾壓輪(3)連接的傳動軸(2)的底部安裝有齒輪ⅰ(5)，與窄碾壓輪(4)連接的傳動軸(2)的底部安裝有齒輪ⅱ(6)，所述齒輪ⅰ(5)與齒輪ⅱ(6)嚙合，齒輪ⅱ(6)遠離齒輪ⅰ(5)的一側與一個齒輪ⅲ(7)嚙合；所述齒輪ⅲ(7)通過位于殼體(1)下方的集成控制電路驅動；所述集成控制電路包括水分采集模塊，主控模塊、指示燈模塊、電機驅動模塊、通信模塊和為上述電路供電的電源模塊；所述數據采集模塊與所述主控模塊相連，用于將采集到的數據發送至所述主控模塊分析，以獲得待檢測谷物的水分值，所述電源模塊用于為所述主控模塊和所述數據采集模塊提供工作電壓。

作為上述方案的進一步優化，所述殼體(1)的頂部分別設有用于安裝寬碾壓輪(3)與窄碾壓輪(4)的安裝孔，所述寬碾壓輪(3)與窄碾壓輪(4)分別通過軸承(8)以及軸承座(9)安裝在安裝孔內，其中安裝窄碾壓輪(4)的安裝孔的孔邊設有與殼體(1)連為一體的翻邊(10)，所述窄碾壓輪(4)的軸承座(9)固定安裝在翻邊(10)上，所述寬碾壓輪(3)的軸承座(9)固定安裝在一個滑塊(11)上，所述滑塊(11)的底部固定有推板(12)，所述推板(12)與橫向設在殼體(1)側面的調節螺桿(13)固定，所述殼體(1)的側面設有用于與調節螺桿(13)螺紋連接的螺紋孔，所述調節螺桿(13)一端與推板(12)固定，另一端穿過螺紋孔，延伸至殼體(1)的外部；所述殼體(1)內設有用于安裝推板(12)的滑槽(23)，并且所述滑槽(23)的長度大于推板(12)的長度，滑槽(23)的寬度與推板(12)契合，所述滑塊(11)的滑動方向與寬碾壓輪(3)圓心和窄碾壓輪(4)圓心的連線平行；

作為上述方案的進一步優化，所述螺紋孔的孔邊固定安裝有一個調節螺母(14)，所述調節螺桿(13)穿過調節螺母(14)，并與調節螺母(14)螺紋連接。

作為上述方案的進一步優化，兩個所述傳動軸(2)在分別安裝寬碾壓輪(3)和窄碾壓輪(4)的一端固定安裝一個o型密封圈(15)。

作為上述方案的進一步優化，所述窄碾壓輪(4)的輪緣設有截面呈三角形的槽口(16)，所述槽口(16)的兩個邊邊長一致，并且兩邊夾角為90°。

作為上述方案的進一步優化，所述數據采集模塊包括：電機電流采樣子模塊、水分采樣子模塊、溫度采樣子模塊；

所述溫度采樣子模塊包括：至少一個溫度傳感器，每一個溫度傳感器的數據輸出正極通過第一電阻連接工作電壓并通過第一電容連接至反向放大器的正向輸入端，該溫度傳感器的數據輸出負極通過rc濾波器連接至該反向放大器的正向輸入端，該反向放大器的反向輸入端與輸出端相連；

所述水分采集子模塊包括：水分傳感器的一端通過電容c32與另一端相連，且通過開關管q4與并聯的電阻r66連接至工作電壓；所述開關管q4的輸出端通過電容r40與三極管q5的集電極相連，所述三極管q5的基極通過電阻與來自所述主控模塊的電源電壓控制信號相連所述水分傳感器的另一端通過電阻r63與并聯的c47、r48和c38相連，在所述r48和c38之間與開關模塊dg419dy的引腳2相連，所述開關模塊的引腳3通過電阻r49、r50、r51，所述開關模塊的引腳6與所述主控模塊相連，所述開關模塊的數據輸出引腳1與運放模塊u12的引腳11相連，所述運放模塊u12的引腳7通過電阻r46、r47與運算放大器u9a的正向輸入端相連，所述運算放大器u9a的反向輸入端與輸出端相連，所述運算放大器u9a的輸出端與所述主控模塊相連；

所述電機電流采樣子模塊包括：電機電源經過變壓器t1后輸出電機測試信號motortest輸入放大器u10b的反向輸入端，且所述放大器u10b的正向輸入端接地、所述反相輸入端與輸出端連接有電阻r39，所述放大器u10b的輸出端通過電阻r16與放大器u10a的正向輸入端相連，所述放大器u10a的反向輸出端通過電阻r62與反向輸出端相連，且所述輸出端通過電阻r61接地，所述輸出端通過電阻r57、r65與放大器u9b的正向輸入端相連，所述放大器u9b的反相輸入端與輸出端相連，且所述輸出端與所述主控模塊相連。

作為上述方案的進一步優化，所述電機驅動模塊包括：繼電器k3與二極管d4并聯接入三極管q3的集電極，所述二極管d4的陽極與所述二極管q3的集電極相連，所述二極管d4的陰極與工作電壓相連，所述二極管d4的陽極的發射極接地，所述二極管d4的陽極的基極通過電阻r32與所述主控模塊相連。

作為上述方案的進一步優化，所述通信模塊包括：rs485通信模塊、can通信模塊；所述rs485通信模塊包括：通信控制芯片max485的引腳2和引腳3相連接，并連同所述通信控制芯片max485的引腳1和引腳4與所述主控模塊相連，所述通信控制芯片max485的引腳6和引腳8輸出rs485通信信號；

作為上述方案的進一步優化，所述寬碾壓輪(3)與窄碾壓輪(4)的底部中心分別通過傳動桿ⅰ(18)、傳動桿ⅱ(19)與傳動軸(2)固定連接，所述o型密封圈(15)設于傳動桿ⅰ(18)、傳動桿ⅱ(19)與傳動軸(2)的結合處。

作為上述方案的進一步優化，所述can通信模塊包括：通信控制芯片sn65hvd232的引腳1和引腳4與所述主控模塊相連，所述通信控制芯片sn65hvd232的引腳6和引腳7分別通過電阻r5和r4接地用以輸出通信信號。

采用上述技術方案，本發明在需要調節寬碾壓輪與窄碾壓輪之間的間距時，通過擰動殼體外側的調節螺桿，由于調節螺桿的桿身與殼體之間通過螺紋連接，并且調節螺桿的端部與推板固定，因而在旋轉調節螺桿時，調節螺桿會帶動推板左右移動，而推板則帶著滑塊一起左右移動，從而實現寬碾壓輪靠近或者遠離窄碾壓輪，從而實現寬碾壓輪和窄碾壓輪之間的間距，使碾壓裝置能夠適用與不同直徑的顆粒物，降低使用成本。

本發明的一種多維度糧食水分檢測儀，可以提高水分分析儀水分分析的準確率；本發明的一種多維度糧食水分檢測儀，通過開關模塊和運放模塊進行處理水分傳感器獲得的水分值，能夠降低采樣過程中的噪聲信號，進一步提高水分檢測結果的準確性；本發明的一種多維度糧食水分檢測儀，采用相對價格較低的單片機即可實現電路控制，有助于降低整個水分分析儀的成本。

附圖說明

圖1是本發明的主視圖；

圖2是本發明的右視圖；

圖3是本發明的俯視圖；

圖4是圖2的a-a剖視圖；

圖5是本發明裝配示意圖；

圖6是本發明窄碾壓輪的結構示意圖；

圖7是圖6的右視圖。

圖8是本發明的電機電流采集子模塊的電路圖；

圖9為溫度采集的電路圖

圖10是本發明的水分采集模塊對應的電路圖；

圖11是本發明的主控模塊的電路圖；

圖12為led燈顯示模塊的電路圖；

圖13為電機驅動模塊的電路圖；

圖14為通信模塊的電路圖；

圖15為電壓轉換模塊的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖，通過對實施例的描述，對本發明做進一步說明。

如圖1～15所示，本發明公開了一種多維度糧食水分檢測儀，包括殼體1，殼體1內通過傳動軸2安裝有碾壓輪，碾壓輪包括寬碾壓輪3以及窄碾壓輪4，寬碾壓輪3與窄碾壓輪4分別通過一根傳動軸2轉動安裝在殼體1上，其中與寬碾壓輪3連接的傳動軸2的底部安裝有齒輪ⅰ5，與窄碾壓輪4連接的傳動軸2的底部安裝有齒輪ⅱ6，齒輪ⅰ5與齒輪ⅱ6嚙合，齒輪ⅱ6遠離齒輪ⅰ5的一側與一個齒輪ⅲ7嚙合，齒輪ⅲ7通過位于殼體1下方的集成控制電路驅動。所述集成控制電路包括水分采集模塊，主控模塊、指示燈模塊、電機驅動模塊、通信模塊和為上述電路供電的電源模塊；所述數據采集模塊與所述主控模塊相連，用于將采集到的數據發送至所述主控模塊分析，以獲得待檢測谷物的水分值，所述電源模塊用于為所述主控模塊和所述數據采集模塊提供工作電壓。

如圖6、7所示，本發明的窄碾壓輪4的輪緣設有截面呈三角形的槽口16，槽口16的兩個邊邊長一致，并且兩邊夾角為90°，窄碾壓輪4在每相鄰的兩個槽口16的之間部分設有滾花17，這樣的設置能夠充分壓碎物料，提高儀器的測量精度。

為了便于寬碾壓輪3以及窄碾壓輪4的更換，將寬碾壓輪3與窄碾壓輪4的底部中心分別通過傳動桿ⅰ18、傳動桿ⅱ19與傳動軸2固定連接，兩個傳動桿與傳動軸2的結合處均設有o型密封圈15，o型密封圈15的應用，能夠有效的防水防塵，以便于提高電阻式水分儀的測量精度。同時，使傳動桿ⅰ18與寬碾壓輪3的底部連為一體，提高了整個儀器的整體穩定性，并使傳動桿ⅱ19與窄碾壓輪4可拆卸連接，便于更換窄碾壓輪4，簡化碾壓輪的裝配，具體的可拆結構如下：窄碾壓輪4的中心設有用于傳動桿ⅱ19穿過的傳動孔20，傳動桿ⅱ19的頂部穿過傳動孔20并位于窄碾壓輪4的上方，傳動桿ⅱ19的頂部與窄碾壓輪4的頂部之間通過壓緊螺母21壓緊，并在壓緊螺母21的底部設有螺旋狀的壓塊22，壓塊22能夠進一步加大壓緊螺母21的預緊力。

殼體1的頂部分別設有用于安裝寬碾壓輪3與窄碾壓輪4的安裝孔，寬碾壓輪3與窄碾壓輪4分別通過軸承8以及軸承座9安裝在安裝孔內，其中安裝窄碾壓輪4的安裝孔的孔邊設有與殼體1連為一體的翻邊10，窄碾壓輪4的軸承座9固定安裝在翻邊10上，寬碾壓輪3的軸承座9固定安裝在一個滑塊11上，滑塊11的底部固定有推板12，推板12與橫向設在殼體1側面的調節螺桿13固定，殼體1的側面設有用于與調節螺桿13螺紋連接的螺紋孔，調節螺桿13一端與推板12固定，另一端穿過螺紋孔，延伸至殼體1的外部，螺紋孔的孔邊固定安裝有一個調節螺母14，調節螺桿13穿過調節螺母14，并與調節螺母14螺紋連接。殼體1內設有用于安裝推板12的滑槽23，并且滑槽23的長度大于推板12的長度，滑槽23的寬度與推板12契合，滑塊11的滑動方向與寬碾壓輪3圓心和窄碾壓輪4圓心的連線平行。

本發明在使用時，通過擰動殼體1外側的調節螺桿13來實現調節寬碾壓輪3與窄碾壓輪4之間的間距。由于調節螺桿13的桿身與殼體1之間通過螺紋連接，并且調節螺桿13的端部與推板12固定，因而在旋轉調節螺桿13時，調節螺桿13會帶動推板12左右移動，而推板12則帶著滑塊11一起左右移動，從而實現寬碾壓輪3靠近或者遠離窄碾壓輪4，從而實現寬碾壓輪3和窄碾壓輪4之間的間距，使碾壓裝置能夠適用與不同直徑的顆粒物，降低使用成本。

本發明提供一種多維度糧食水分檢測儀的集成控制電路，數據采集模塊與主控模塊相連，用于將采集到的數據發送至所述主控模塊分析，以獲得待檢測谷物的水分值，所述電源模塊用于為所述主控模塊和所述數據采集模塊提供工作電壓；所述數據采集模塊包括：電機電流采樣子模塊、水分采樣子模塊、溫度采樣子模塊；參見圖8為電機電流采樣子模塊的電路圖。

參見圖8為電機電流采樣子模塊的電路圖，motorl和motora為電機驅動電源，經過變壓器t1后線圈的抽頭3輸入放大器u10b的反相輸入端，且所述放大器u10b的正向輸入端接地、所述反相輸入端與輸出端連接有電阻r39，所述放大器u10b的輸出端通過電阻r16與放大器u10a的正向輸入端相連，所述放大器u10a的反向輸出端通過電阻r62與反向輸出端相連，且所述輸出端通過電阻r61接地，所述輸出端通過電阻r57、r65與放大器u9b的正向輸入端相連，所述放大器u9b的反相輸入端與輸出端相連，且所述輸出端與所述主控模塊相連，具體的所述放大器u9b輸出的信號為motoradc，與所述主控模塊對應的引腳相連。

參見圖9，圖9為溫度采樣子模塊的電路圖，可以包括：至少一個溫度傳感器，傳感器可以連接在connectorj7上，j7的引腳1和引腳2用來傳輸溫度傳感器采集到的數據，每一個溫度傳感器的數據輸出正極引腳1通過第一電阻r38連接工作電壓5v并通過第一電容c30連接至反向放大器u8a的正向輸入端，該溫度傳感器的數據輸出負極引腳1通過rc濾波器(并聯的c33、r42組成的rc濾波器)連接至該反向放大器的正向輸入端，該反向放大器的反向輸入端與輸出端相連。

參見圖10為水分采集子模塊的電路圖，可以包括：水分傳感器j6的一端引腳1通過電容c32與另一端引腳2相連，且通過開關管q4與并聯的電阻r66連接至工作電壓22v；所述開關管q4的輸出端通過電容r40、q4的一端與三極管q5的集電極相連，所述三極管q5的基極通過電阻r43與來自所述主控模塊的電源電壓控制信號相連，所述水分傳感器的另一端通過電阻r63與并聯的c47、r48和c38相連，在所述r48和c38之間與開關模塊dg419dy的引腳2相連，在j6的輸出端還可以加入電容c48和c49進行濾波，所述開關模塊的引腳3通過電阻r49、r50、r51，所述開關模塊的引腳6與所述主控模塊相連，所述開關模塊的數據輸出引腳1與運放模塊u12的引腳11相連，所述運放模塊u12的引腳7通過電阻r46、r47與運算放大器u9a的正向輸入端相連，所述運算放大器u9a的反向輸入端與輸出端相連，所述運算放大器u9a的輸出端與所述主控模塊相連；所述電機電流采樣子模塊包括：電機電源經過變壓器t1后輸出電機測試信號motortest輸入放大器u10b的反向輸入端，且所述放大器u10b的正向輸入端接地、所述反相輸入端與輸出端連接有電阻r39，所述放大器u10b的輸出端通過電阻r16與放大器u10a(圖中未示出)的正向輸入端相連，所述放大器u10a的反向輸出端通過電阻r62與反向輸出端相連，且所述輸出端通過電阻r61接地，所述輸出端通過電阻r57、r65與放大器u9b的正向輸入端相連，所述放大器u9b的反相輸入端與輸出端相連，且所述輸出端與所述主控模塊相連，具體的圖中u11和u12其他引腳的連接參見圖示，是為了實現芯片的完整功能，在實現芯片完整功能的情況下也可以采用其他的連接方式，本發明實施例不對其進行限定。

所述主控模塊由型號為stm32f103cbt6的單片機組成，具體連接可以參見圖11。

需要說明的是，水分采樣子模塊具體的可以通過水分傳感器直接測量谷物的水分值，可以理解的是，通過直接獲得的方式獲得谷物水分值比較片面，因為獲得的是局部的水分值，且獲得的方式不夠準確，所以本發明實施例中，將獲得水分值發送至主控模塊4，以備進行數值處理；同樣，還可以通過溫度傳感器獲得谷物周圍的溫度值。本發發明實施例中，可以將溫度傳感器和/或水分傳感器安裝在水分儀的兩個碾壓輪之間，以用來碾壓待測谷物，并通過該碾壓輪在碾壓過程中獲得的數值，實時對溫度和水分的采集，獲得采集數據。通過碾壓輪的轉動，獲得不同位置的谷物的水分和溫度值，具體的，可以獲得多次的平均值，以提高數據的準確性。

可以理解的是，電機的碾壓輪在碾壓的過程中能夠獲得實時變化的電流值，另外由物理學知識可以得到，當谷物的電阻值為已知時，即可得到流經谷物的電壓值(電壓值為電阻值與電流值的乘積)。然后根據主控模塊中電壓值和水分值的對應關系，既可以得到對應的水分值。需要說明的是，谷物的含水率與導電率的具有一定的計算關系，而導電率與電阻具有一定的計算關系、電阻與電流可以得到電壓值、而電壓值與水分值又存在預設的計算公式關系，所以可以得到水分值。具體的數學計算本發明實施例在此不對其進行贅述。

本發明實施例中通過開關模塊u11和運放模塊u12進行處理水分傳感器獲得的水分值，能夠降低采樣過程中的噪聲信號，進一步提高水分檢測結果的準確性

可選的，本發明實施例還可以包括指示燈模塊，參見圖12，所述指示燈模塊包括：指示燈led1至led5的一端分別通過1k歐姆電阻與所述主控模塊相連，指示燈led1至led5的另一端接地。通過接收主控模塊發來的控制命令控制led1-led5的閃爍，起到用戶提醒的作用，進一步提高用戶體驗。

可選的，還提供如圖13所示的電機驅動模塊，所述電機驅動模塊包括：繼電器k3與二極管d4并聯接入三極管q3的集電極，所述二極管d4的陽極與所述二極管q3的集電極相連，所述二極管d4的陰極與工作電壓相連，所述二極管d4的陽極的發射極接地，所述二極管d4的陽極的基極通過電阻r32與所述主控模塊相連。當繼電器接通3和4，或者5和6用以實現對電機的不同操作，例如實現電機的正轉和反轉。

可選的，本發明實施例還包括圖14的通信模塊，所述通信模塊包括：rs485通信模塊、can通信模塊；所述rs485通信模塊包括：通信控制芯片max485(u3)的引腳2和引腳3相連接，并連同所述通信控制芯片max485的引腳1和引腳4與所述主控模塊相連，所述通信控制芯片max485的引腳6和引腳8輸出rs485通信信號；

所述can通信模塊包括：通信控制芯片sn65hvd232(u5)的引腳1和引腳4與所述主控模塊相連，所述通信控制芯片sn65hvd232的引腳6和引腳7分別通過電阻r5和r4接地用以輸出通信信號。

另外，參見圖15，本發明實施例還提供一種電壓轉換電路圖，pl、pn為輸入電壓，經過變壓器lcm1和電壓轉換芯片u1后輸出24v直流電壓，可以以24v直流電壓為輸入進行電壓轉換得到3.3v、22v、以及正負5v。

本發明的一種多維度糧食水分檢測儀，可以提高水分分析儀水分分析的準確率；本發明的一種多維度糧食水分檢測儀，通過開關模塊和運放模塊進行處理水分傳感器獲得的水分值，能夠降低采樣過程中的噪聲信號，進一步提高水分檢測結果的準確性；本發明的一種多維度糧食水分檢測儀，采用相對價格較低的單片機即可實現電路控制，有助于降低整個水分分析儀的成本。

以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。