一種用于電阻式水分測量傳感器的電路制造技術

本實用新型專利技術公開了一種用于電阻式水分測量傳感器的電路，涉及糧食水分測量領域。該電路包括分別與CPU采集處理單元、升壓穩壓單元相連的電源單元，升壓穩壓單元分別通過第一標準電阻、第二標準電阻、第三限流電阻與電子切換開關相連；電子切換開關分別與CPU采集處理單元、運算放大器、第二三極管相連；運算放大器分別與第一三極管、第二三極管相連；運算放大器輸出端還通過電容與反向輸入端相連；升壓穩壓單元通過第一三極管與第二三極管相連；升壓穩壓單元通過轉換線性校正放大處理單元與A/D采集模塊相連；本實用新型專利技術測量被測糧食的水分時，測量速度較快，不僅測量范圍較寬，而且測量的穩定度較高，適用范圍比較廣泛。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
—種用于電阻式水分測量傳感器的電路
本技術涉及糧食水分測量領域，具體涉及一種用于電阻式水分測量傳感器的電路。
技術介紹
隨著社會的發展，用于測量物質水分的測量分析儀器已經廣泛應用于社會之中，目前，常見的測量分析儀器為電阻式水分測量儀和電容式水分測量儀；電阻式水分測量儀的測量穩定度較高，電容式水分測量儀的測量范圍較寬。但是，電阻式水分測量儀和電容式水分測量儀分別存在以下缺陷:(I)電阻式水分測量儀式根據被測物的電阻特性與所含水分的對應比例，測量被測物的水分。因為被測物的電阻在測量水分范圍內急劇變化(從幾十歐姆到幾千兆歐姆)，被測物的電阻的非線性較差，因此，電阻式水分測量儀的測量電路的測量范圍較窄。(2)電容式水分測量儀測量被測物的水分時，傳感器構成的電容的介電常數，會因被測物水分的不同發生變化，進而使得電容的容量發生變化；電容式水分測量儀通過電容的容量與被測物的水分成比例關系，測量被測物的水分。在實際使用中，介電常數會受到被測物的密度、顆粒大小和顆粒形狀影響；例如:被測物為玉米，玉米顆粒有圓形和扁形，扁形的玉米顆粒或大或小，大顆粒玉米和小顆粒玉米均會使得傳感器電容的介電常數發生改變，進而影響電容式水分測量儀的測量穩定度。電容式水分測量儀一般采用震蕩電路或者RC時間信號電路，組成震蕩電路或者RC時間信號電路的電子元件具有分布電容效應，其電容的容量一般為5PF?15PF，電容式水分測量儀的采樣傳感器構成的電容的容量一般為20PF?300PF，分布電容的容量占據了傳感器構成的電容的容量中較大的比例。由于分布電容會隨溫度、時間的變化而變化，因此，震蕩電路的震蕩頻率或者RC時間信號均會隨著溫度和時間的變化發生改變，進而使得電容式水分測量儀測得的水分值容易漂移，測量穩定度較差。此外，市場上還有其它水分測量儀器，例如微波、核磁共振、紅外等測量分析儀器，上述水分測量儀器不僅結構比較復雜，制造成本較高，而且測量的穩定度較低、漂移較大，需要經常校準和維護。上述水分測量儀器主要用在電阻式水分測量儀和電容式水分測量儀無法測量的地方(例如茶葉、煙草測量對象個體差異很大的對象、實驗室)，其適用范圍比較單一。
技術實現思路
針對現有技術中存在的缺陷，本技術的目的在于提供一種用于電阻式水分測量傳感器的電路，該方法測量被測糧食的水分時，測量速度較快，適合動態、靜態連續采集與測量，不僅測量范圍較寬，測量精確度較高，而且被測糧食的水分的測量分辨率好，測量的穩定度較高，適用范圍比較廣泛。為達到以上目的，本技術采取的技術方案是:一種用于電阻式水分測量傳感器的電路，包括電源單元、通信接口單元、升壓穩壓單元、CPU采集處理單元、傳感器、第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2、第一限流電阻RA1、第二限流電阻RA2、第三限流電阻RA3、電子切換開關Kl、運算放大器ICl、電容Cl、第一三極管Ql、第二三極管Q2和信號轉換線性校正放大處理單元；所述CPU采集處理單元包括用于提高測量速度的模擬/數字A/D采集模塊，電源單元分別與CPU采集處理單元、升壓穩壓單元相連，通信接口單元與CPU采集處理單元相連；所述升壓穩壓單元分別通過第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2與電子切換開關Kl相連；升壓穩壓單元依次通過傳感器、第三限流電阻RA3與電子切換開關Kl相連；所述電子切換開關Kl的控制端與CPU采集處理單元相連；所述第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過電子切換開關Kl與運算放大器ICl的反相輸入端相連，所述第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過電子切換開關Kl與第二三極管Q2的電極C相連；所述運算放大器ICl的同相輸入端接地，運算放大器ICl的輸出端通過第二限流電阻RA2分別與第一三極管Ql的發射極E、第二三極管Q2的發射極E相連；運算放大器ICl的輸出端還通過電容Cl與反向輸入端相連；所述升壓穩壓單元通過第一限流電阻RAl與第一三極管Ql的電極C相連，第一三極管Ql的電極C與基極B相連，第一三極管Ql的發射極E與第二三極管Q2的發射極E相連，第二三極管Q2的基極B接地；升壓穩壓單元依次通過第一限流電阻RA1、轉換線性校正放大處理單元與A/D采集模塊相連；所述第一標準電阻RBl的電阻值為1000?IOOOOkQ，第二標準電阻RB2的電阻值為10?IOOkQ ;第一限流電阻RAl的電阻值為10?51k Ω，第二限流電阻RA2的電阻值為4?6k Ω，第三限流電阻RA3的電阻值為I?5kQ。在上述技術方案的基礎上，所述電容Cl的容量為1000?10000PF。在上述技術方案的基礎上，所述電容Cl的容量為1000PF。在上述技術方案的基礎上，所述第一標準電阻RBl的電阻值為10000k Ω，第二標準電阻RB2的電阻值為50kQ ;第一限流電阻RAl的電阻值為25kΩ，第二限流電阻RA2的電阻值為5.1kQ,第三限流電阻RA3的電阻值為2.5kQ。與現有技術相比，本技術的優點在于:(I)本技術測量糧食作物的水分時，電路可以在很寬的范圍內產生與水分對應的線性震蕩頻率，進而能夠在“不需要換擋”的情況下不斷對被測糧食進行采樣和測量，因此，本技術測量被測糧食的水分時，采樣速度和測量速度較快，適合動態、靜態連續采集與測量。(2)本技術將所有采集到的不同電壓值進行分析比對后，計算得到被測糧食的水分；與現有技術中根據電容的介電常數和容量測量被測糧食的水分相比，本技術采用“比較計算法”測量被測糧食的水分，電路的分布參數對被測糧食的水分的影響較小。因此本技術測得的被測糧食的水分的不易漂移，其精確度較高。(3)本技術的測量精度和穩定度與第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2有關。第一標準電阻RBl針對低水分的被測糧食進行對比計算，第二標準電阻RB2針對中高水分的被測糧食進行對比計算，不僅能夠保證整個測量范圍內都具有較高的分辨率和測量精度，而且測量范圍較寬。(4)本技術測量被測糧食的電阻時，通過第一三極管Ql產生的三角波信號計算被測糧食的水分，三角波信號頻率與被測糧食的水分成線性關系，第一三極管Ql輸出的三角波信號的幅度始終相同的，信號轉換線性校正放大處理單元是將幅度相同的三角波信號轉換成電壓信號，信號轉換線性校正放大處理單元實現的是頻率電壓轉換功能。因此被測糧食的水分的測量分辨率好，測量的穩定度較高，適用范圍比較廣泛。【附圖說明】圖1為本技術實施例中用于電阻式水分測量傳感器的測量電路的電路圖。【具體實施方式】以下結合附圖及實施例對本技術作進一步詳細說明。參見圖1所示，本技術實施例中的用于電阻式水分測量傳感器的電路，包括電源單元、通信接口單元、升壓穩壓單元、CPU采集處理單元、傳感器、第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2、第一限流電阻RA1、第二限流電阻RA2、第三限流電阻RA3、電子切換開關K1、運算放大器ICl、電容Cl、第一三極管Ql、第二三極管Q2和信號轉換線性校正放大處理單元。第一標準電阻RBl的電阻值可以為1000?IOOOOkQ，第二標準電阻RB2的電阻值可以為10?IOOkQ。第一限流電阻RAl的電阻值可以為10?51kQ，第二限流電阻RA2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于電阻式水分測量傳感器的電路，其特征在于：包括電源單元、通信接口單元、升壓穩壓單元、CPU采集處理單元、傳感器、第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2、第一限流電阻RA1、第二限流電阻RA2、第三限流電阻RA3、電子切換開關K1、運算放大器IC1、電容C1、第一三極管Q1、第二三極管Q2和信號轉換線性校正放大處理單元；所述CPU采集處理單元包括用于提高測量速度的模擬/數字A/D采集模塊，電源單元分別與CPU采集處理單元、升壓穩壓單元相連，通信接口單元與CPU采集處理單元相連；所述升壓穩壓單元分別通過第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2與電子切換開關K1相連；升壓穩壓單元依次通過傳感器、第三限流電阻RA3與電子切換開關K1相連；所述電子切換開關K1的控制端與CPU采集處理單元相連；所述第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過電子切換開關K1與運算放大器IC1的反相輸入端相連，所述第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過電子切換開關K1與第二三極管Q2的電極C相連；所述運算放大器IC1的同相輸入端接地，運算放大器IC1的輸出端通過第二限流電阻RA2分別與第一三極管Q1的發射極E、第二三極管Q2的發射極E相連；運算放大器IC1的輸出端還通過電容C1與反向輸入端相連；所述升壓穩壓單元通過第一限流電阻RA1與第一三極管Q1的電極C相連，第一三極管Q1的電極C與基極B相連，第一三極管Q1的發射極E與第二三極管Q2的發射極E相連，第二三極管Q2的基極B接地；升壓穩壓單元依次通過第一限流電阻RA1、轉換線性校正放大處理單元與A/D采集模塊相連；所述第一標準電阻RB1的電阻值為1000～10000kΩ，第二標準電阻RB2的電阻值為10～100kΩ；第一限流電阻RA1的電阻值為10～51kΩ，第二限流電阻RA2的電阻值為4～6kΩ，第三限流電阻RA3的電阻值為1～5kΩ。...

【技術特征摘要】
1.一種用于電阻式水分測量傳感器的電路，其特征在于:包括電源單元、通信接口單元、升壓穩壓單元、CPU采集處理單元、傳感器、第一標準電阻RB 1、第二標準電阻RB2、第一限流電阻RA1、第二限流電阻RA2、第三限流電阻RA3、電子切換開關K1、運算放大器IC1、電容Cl、第一三極管Q1、第二三極管Q2和信號轉換線性校正放大處理單元； 所述CPU采集處理單元包括用于提高測量速度的模擬/數字A/D采集模塊，電源單元分別與CPU采集處理單元、升壓穩壓單元相連，通信接口單元與CPU采集處理單元相連；所述升壓穩壓單元分別通過第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2與電子切換開關Kl相連；升壓穩壓單元依次通過傳感器、第三限流電阻RA3與電子切換開關Kl相連； 所述電子切換開關Kl的控制端與CPU采集處理單元相連；所述第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過電子切換開關Kl與運算放大器ICl的反相輸入端相連，所述第一標準電阻RB1、第二標準電阻RB2、第三限流電阻RA3均通過電子切換開關Kl與第二三極管Q2的電極C相連； 所述運算放大器ICl的同相輸入端接地，運算放大器ICl的輸出端通過第二限流電阻RA2分別與第一三極管Ql的發射極E、第二三極管...

【專利技術屬性】
技術研發人員：萬志雄，李巍，
申請(專利權)人：武漢凱特復興科技有限責任公司，
類型：新型
國別省市：湖北;42