本發(fā)明涉及水分檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種電容式水分分析儀。

背景技術(shù)：

谷物含水率是特定谷物中包含的水分與重量的比值，是影響谷物品質(zhì)的一個(gè)重要因素。實(shí)際應(yīng)用中，谷物含水率可以決定了谷物貯藏的安全性，也同樣谷物加工工藝與流通過程需要用到。例如在谷物的加工過程需要進(jìn)行干燥，干燥是要達(dá)到減少谷物中水分含量的目的，通常是采用同熱風(fēng)或者直接對(duì)谷物進(jìn)行加熱，以降低谷物的含水率，但是干燥到什么程度可以停止，需要由獲得的谷物含水率進(jìn)行決定。從而，在對(duì)谷物的加工過程中可以不影響谷物營(yíng)養(yǎng)成分及品質(zhì)。

現(xiàn)有技術(shù)中的水分分析直接通過電容傳感器獲得待檢測(cè)谷物的水分值，并未考慮到周圍環(huán)境對(duì)于水分值的影響，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電容式水分分析儀，以提高待檢測(cè)谷物的水分檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案：一種電容式水分分析儀，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、主控模塊、顯示模塊和電源模塊；

所述數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集待檢測(cè)谷物的重量、并檢測(cè)流經(jīng)所述待檢測(cè)谷物的電流的頻率,所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：壓力采集子模塊和頻率采集子模塊；所述壓力采集子模塊包括：壓力傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過電阻r10和電阻r14發(fā)送至ad轉(zhuǎn)換器，所述ad轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為hx711，所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳1連接電壓vcc并通過電容c8、c9接地，并通過電感l(wèi)1與引腳16相連，所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳2通過電阻r11連接至三極管q4的基極，所述三極管q4的發(fā)射極與所述電容vcc相連，所述三極管q4的集電極與所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳3相連，且所述引腳3與電壓vdd相連，且所述電壓vdd通過電阻r12所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳4相連，所述引腳4通過電阻r15與所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳5相連并接地，所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳6通過電容c15接地，所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳7和引腳8分別與所述壓力傳感器的數(shù)據(jù)分別與所述電阻r10和所述電阻r14相連，用于接收所述壓力傳感器采集到的數(shù)據(jù)，所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳11和引腳12分別與所述主控模塊相連；頻率采集子模塊包括：電容傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過電阻r1電容c1和電容c3組成的濾波器后傳輸至電感l(wèi)h1的引腳1，所述電感l(wèi)h1的引腳3、引腳4和引腳5相連接，且均與電壓vcc相連，所述電壓vcc經(jīng)過電容c2接地；所述電感l(wèi)h1的引腳5通過電阻r2與所述電感l(wèi)h1的引腳2連接至三極管q1的集電極，所述三極管q1的集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)電容c4，所述三極管q1的發(fā)射極通過并聯(lián)連接的電容c8和電阻r8接地，所述三極管q1的基極通過電阻r4與電壓vcc相連，且通過電阻r7與二極管d1的陽(yáng)極相連，所述二極管d1的陰極接地；所述三極管的基極通過電容c6接地；所述三極管q1通過電容c5與三極管q2的基極相連，所述三極管q2的基極通過電阻r5與所述三極管q2的集電極相連并與電壓vcc相連，所述三極管q2通過電阻r9接地；所述三極管q2發(fā)射極通過電容c7與三極管q3的基極相連，且所述三極管q3的基極通過電阻r6與所述三極管q3的集電極相連，且所述三極管q3的集電極通過電阻r3與電容l1與電壓vcc相連，所述三極管q3的發(fā)射極接地，所述三極管q3的集電極與脈沖計(jì)數(shù)器相連，所述脈沖計(jì)數(shù)器的輸出端與所述主控模塊相連，所述脈沖計(jì)數(shù)器的型號(hào)為：74hc4024d；

所述主控模塊，由用于通過預(yù)設(shè)設(shè)定的計(jì)算規(guī)則，根據(jù)所述待檢測(cè)谷物的所述重量和所述頻率，確定所述待檢測(cè)谷物的水分值，其中，所述主控模塊由型號(hào)為pic18f458的單片機(jī)組成；

所述電源模塊包括：輸入模塊u3為電源接口用于接收輸入電壓，經(jīng)過電容c1濾波后輸入至電壓轉(zhuǎn)換芯片u1，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片u1的型號(hào)為spx1117-5.0，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片u1經(jīng)過變壓輸出后經(jīng)過電容c2濾波并通過二極管d1后輸出電壓vcc_1，所述輸出電壓vcc_1連接電容c3并將濾波后的電壓輸入至電壓轉(zhuǎn)換芯片u2，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片u2輸出端與電容c4相連，輸出電壓vcc，且電容c4的另一端接地；

所述顯示模塊包括：lcd的型號(hào)為jlx12864g-332-2-bn，所述lcd的數(shù)據(jù)總線引腳1和引腳2連接vcc，引腳4至引腳7、引腳10至引腳13分別通過lcd_d7至lcd_d4、lcd_d3至lcd_d0和所述主控模塊的數(shù)據(jù)引腳相連，引腳8至引腳9通過控制信號(hào)lcd_on、lcd_cd，以及引腳14-引腳16通過控制信號(hào)lcd_rd、lcd_rw、lcd_rs與所述主控模塊相連。

可選的，所述數(shù)據(jù)采集模塊還用包括于采集所述待檢測(cè)谷物所在環(huán)境的溫度值的溫度采集子模塊，所述溫度采集子模塊包括：溫度傳感器與電容c11相連，且所述電容c11的一端通過電阻r9連接到電壓vcc，另一端通過連接至所述主控模塊，且通過電阻r13、電容c13接地。

可選的，還包括：報(bào)警模塊，

所述報(bào)警模塊，用于所述主控模塊根據(jù)所述水分值進(jìn)行報(bào)警；所述報(bào)警模塊包括：語(yǔ)音控制芯片u7和揚(yáng)聲器spk1，所述語(yǔ)音控制芯片u7的引腳2和引腳3與spk1相連，所述語(yǔ)音控制芯片u7的引腳1和與電容c14的一端相連，所述電容c14的另一端與所述語(yǔ)音控制芯片u7的引腳5相連；所述語(yǔ)音控制芯片u7的引腳6、引腳7和引腳8分別與所述主控模塊相連，其中，所述語(yǔ)音控制芯片u7的型號(hào)為：sc8035。

(1)、本發(fā)明的一種電容式水分分析儀，通過待檢測(cè)谷物的重量和頻率獲得待檢測(cè)谷物的水分值相比較現(xiàn)有技術(shù)中只通過水分傳感器獲得待檢測(cè)谷物的水分值，能夠提高水分值的準(zhǔn)確度；另外，本發(fā)明實(shí)施例還考慮待檢測(cè)谷物周圍的環(huán)境溫度，進(jìn)一步獲得待檢測(cè)谷物的水分值，因此，能夠消除溫度對(duì)待檢測(cè)谷物與水分值的影響，達(dá)到了提高待檢測(cè)谷物水分值測(cè)量的準(zhǔn)確性；

(2)、本發(fā)明的一種電容式水分分析儀，通過使用采集單元中的脈沖計(jì)數(shù)器能夠提高脈沖計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性，并在計(jì)數(shù)之前通過濾波和放大處理消除環(huán)境造成對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；

(3)、本發(fā)明的一種電容式水分分析儀，能夠根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行報(bào)警，能夠提醒用戶測(cè)量結(jié)果，以便用戶進(jìn)行進(jìn)一步處理，且不用用戶一直處于對(duì)設(shè)備的監(jiān)控狀態(tài)，提高了用戶體驗(yàn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的采集模塊的電路圖；

圖2是本發(fā)明的電壓轉(zhuǎn)換的電路圖；

圖3是本發(fā)明的顯示電路的電路圖；

圖4為本發(fā)明的主控模塊的電路圖；

圖5是本發(fā)明的溫度采集子模塊的電路圖；

圖6為本發(fā)明的報(bào)警模塊的電路圖；

圖7為本發(fā)明的按鍵模塊的電路圖。

具體實(shí)施方式

為使發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面通過附圖中及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。但是應(yīng)該理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明技術(shù)方案，并不用于限制本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。

一種電容式水分分析儀，的數(shù)據(jù)采集模塊、主控模塊如圖1所示，具體包括：壓力采集子模塊和頻率采集子模塊；所述壓力采集子模塊包括：壓力傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過電阻r10和電阻r14發(fā)送至ad轉(zhuǎn)換器，所述ad轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為hx711，所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳1連接電壓vcc并通過電容c8、c9接地，并通過電感l(wèi)1與引腳16相連，所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳2通過電阻r11連接至三極管q4的基極，所述三極管q4的發(fā)射極與所述電容vcc相連，所述三極管q4的集電極與所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳3相連，且所述引腳3與電壓vdd相連，且所述電壓vdd通過電阻r12所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳4相連，所述引腳4通過電阻r15與所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳5相連并接地，所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳6通過電容c15接地，所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳7和引腳8分別與所述壓力傳感器的數(shù)據(jù)分別與所述電阻r10和所述電阻r14相連，用于接收所述壓力傳感器采集到的數(shù)據(jù)，所述ad轉(zhuǎn)換器的引腳11和引腳12分別與所述主控模塊相連；頻率采集子模塊包括：電容傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過電阻r1電容c1和電容c3組成的濾波器后傳輸至電感l(wèi)h1的引腳1，所述電感l(wèi)h1的引腳3、引腳4和引腳5相連接，且均與電壓vcc相連，所述電壓vcc經(jīng)過電容c2接地；所述電感l(wèi)h1的引腳5通過電阻r2與所述電感l(wèi)h1的引腳2連接至三極管q1的集電極，所述三極管q1的集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)電容c4，所述三極管q1的發(fā)射極通過并聯(lián)連接的電容c8和電阻r8接地，所述三極管q1的基極通過電阻r4與電壓vcc相連，且通過電阻r7與二極管d1的陽(yáng)極相連，所述二極管d1的陰極接地；所述三極管的基極通過電容c6接地；所述三極管q1通過電容c5與三極管q2的基極相連，所述三極管q2的基極通過電阻r5與所述三極管q2的集電極相連并與電壓vcc相連，所述三極管q2通過電阻r9接地；所述三極管q2發(fā)射極通過電容c7與三極管q3的基極相連，且所述三極管q3的基極通過電阻r6與所述三極管q3的集電極相連，且所述三極管q3的集電極通過電阻r3與電容l1與電壓vcc相連，所述三極管q3的發(fā)射極接地，所述三極管q3的集電極與脈沖計(jì)數(shù)器相連，所述脈沖計(jì)數(shù)器的輸出端與所述主控模塊相連，所述脈沖計(jì)數(shù)器的型號(hào)為：74hc4024d；

所述主控模塊，由用于通過預(yù)設(shè)設(shè)定的計(jì)算規(guī)則，根據(jù)所述待檢測(cè)谷物的所述重量和所述頻率，確定所述待檢測(cè)谷物的水分值，其中，所述主控模塊由型號(hào)為pic18f458的單片機(jī)組成；

本發(fā)明實(shí)施例中還可以包括用于為數(shù)據(jù)采集模塊、主控模塊、顯示模塊供電的單元模塊，具體的電源模塊電路可以為如圖2所示的電壓轉(zhuǎn)換電路，u3為電源connector用于接收輸入電壓，經(jīng)過電容c1濾波后輸入至電壓轉(zhuǎn)換芯片u1，具體的電壓轉(zhuǎn)換芯片的型號(hào)為spx1117-5.0，u1經(jīng)過變壓輸出后經(jīng)過電容c2濾波并通過二極管d1后輸出電壓vcc_1，然后連接電容c3并將濾波后的電壓輸入至電壓轉(zhuǎn)換芯片u2，u2輸出端與電容c4相連，輸出電壓vcc，且電容c4的另一端接地。

如圖3所示為顯示模塊電路圖，具體可以包括：lcd的型號(hào)為jlx12864g-332-2-bn，所述lcd的數(shù)據(jù)總線引腳1和引腳2連接vcc，引腳4至引腳7、引腳10至引腳13分別通過lcd_d7至lcd_d4、lcd_d3至lcd_d0和所述主控模塊的數(shù)據(jù)引腳相連，引腳8至引腳9通過控制信號(hào)lcd_on、lcd_cd，以及引腳14-引腳16通過控制信號(hào)lcd_rd、lcd_rw、lcd_rs與所述主控模塊相連，圖4為主控模塊的電路圖，可以連接如圖1至圖3的電路。

需要說明的是，可以理解的是，數(shù)據(jù)采集模塊可以采集到谷物的總量，具體的，可以通過壓力傳感器獲得待檢測(cè)谷物的重量。傳感傳感器通過待檢測(cè)谷物對(duì)傳感器造成的壓力，進(jìn)而獲得所有待檢測(cè)谷物的重量。另外，待檢測(cè)谷物的頻率可以通過電容式傳感器獲得。具體的，電容式傳感器是將被測(cè)物非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器。它具有分辨率高、可進(jìn)行非接觸測(cè)量，并能在高溫、低溫和強(qiáng)輻射等環(huán)境中工作的優(yōu)點(diǎn)。隨著集成電路電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電容式傳感器將成為一種前景廣闊的傳感器。

所述數(shù)據(jù)采集模塊用于將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至主控模塊，以便主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

在獲得重量和頻率以后，將其發(fā)送到主控模塊，主控模塊可以根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的計(jì)算規(guī)則，通過頻率和重量的數(shù)值獲得水分值。

具體的，計(jì)算規(guī)則可以為:

m＝a1+a2xc+a3xcxt+a4xc²

式中，m為谷物水分值；xc為谷物頻率；a0，a1，a2，a3，a4分別為根據(jù)估值設(shè)定的系數(shù)。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集模塊還用包括于采集所述待檢測(cè)谷物所在環(huán)境的溫度值的溫度采集子模塊，所述溫度采集子模塊，如圖5所示，包括：溫度傳感器與電容c11相連，且所述電容c11的一端通過電阻r9連接到電壓vcc，另一端通過連接至所述主控模塊，且通過電阻r13、電容c13接地。所述主控模塊，用于通過預(yù)設(shè)設(shè)定的計(jì)算規(guī)則，根據(jù)所述待檢測(cè)谷物的所述重量、所述頻率和所述溫度值，確定所述待檢測(cè)谷物的水分值。

具體的，計(jì)算規(guī)則可以為：

m＝a0xt+a1+a2xc+a3xcxt+a4xc²

其中，a0為根據(jù)溫度值設(shè)定的溫度系數(shù)，xt為溫度值。

應(yīng)用本發(fā)明圖5所示的實(shí)施例，能夠進(jìn)一步消除溫度對(duì)待檢測(cè)谷物的測(cè)量水分值的影響，能夠進(jìn)一步提高水分分析儀測(cè)量檢測(cè)谷物所獲得水分值的準(zhǔn)確率。

本發(fā)明實(shí)施例中，具體的計(jì)算公式僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的具體限定。

進(jìn)一步的，還包括：報(bào)警模塊，

參見圖6，所述報(bào)警模塊，用于所述主控模塊根據(jù)所述水分值進(jìn)行報(bào)警；所述報(bào)警模塊包括：語(yǔ)音控制芯片u7和揚(yáng)聲器spk1，所述語(yǔ)音控制芯片u7的引腳2和引腳3與spk1相連，所述語(yǔ)音控制芯片u7的引腳1和與電容c14的一端相連，所述電容c14的另一端與所述語(yǔ)音控制芯片u7的引腳5相連；所述語(yǔ)音控制芯片u7的引腳6、引腳7和引腳8分別與所述主控模塊相連，其中，所述語(yǔ)音控制芯片u7的型號(hào)為：sc8035。

應(yīng)用本發(fā)明圖6所示的實(shí)施例，可以接收主控模塊發(fā)送的信號(hào)，用于進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)達(dá)到報(bào)警的目的，不需要用戶進(jìn)行監(jiān)控，通過語(yǔ)音報(bào)警就能夠達(dá)到提醒用戶的目的。能夠根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行報(bào)警，能夠提醒用戶測(cè)量結(jié)果，以便用戶進(jìn)行進(jìn)一步處理，且不用用戶一直處于對(duì)設(shè)備的監(jiān)控狀態(tài)，提高了用戶體驗(yàn)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還可以包括如圖7所示的按鍵模塊，所述按鍵模塊包括：按鍵信號(hào)輸出模塊u5，所述按鍵信號(hào)輸出模塊u5的引腳1至引腳7分別為：key_ok、key_up、key_down、key_choose、接地、keyon/off_down、keyon/off，所述按鍵信號(hào)輸出模塊u5的引腳1至引腳4分別與按鍵s2、s3、s4、s5相連，所述按鍵信號(hào)輸出模塊u5的引腳7與按鍵s1的一端相連，且連接于三極管q5的基極，所述三極管q5的集電極和發(fā)射極分別接地；所述三極管q5的基極與光電耦合器u6的引腳3相連，所述光電耦合器u6的引腳4通過電阻連接到工作電壓；所述光電耦合器u6的引腳1和引腳2與所述主控模塊相連。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過光電耦合器能夠消除噪音對(duì)信號(hào)的影響，進(jìn)一步提高水分分析儀的性能。

具體的，可以通過按鍵設(shè)置溫度閾值，或者水分檢測(cè)的目標(biāo)值(當(dāng)達(dá)到該目標(biāo)值時(shí)停止檢測(cè)，或者采用報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警)，能夠進(jìn)一步提高用戶體驗(yàn)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。