谷物干燥水分在线测量系统设计

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1、2015年9月农机化研究第9期谷物干燥水分在线测量系统设计梅庆，金亦富，张瑞宏，缪宏，袁菁芸，赵荔(扬州大学机械工程学院，江苏扬州225127)摘要:为了实现谷物干燥过程中水分值的精确控制，建立了一种适用于干燥机的谷物干燥水分在线测量系统。该系统基于电阻法测量原理，采用具有碾碎、挤压、测阻多重作用的螺旋式测阻机构采集信号，通过温度补偿与电路环境温度恒定相结合的方法避免温度对测量精度的影响，并以STC89C52单片机为核心完成数据采集、运算、显示及干燥机工作状态的控制。关键词:谷物干燥;水分在线测量;电阻

2、法;螺旋式测阻机构中图分类号:S375;S237文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)09－0241－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.09.054分值呈线性关系，在该范围内，谷物的电阻值变化范0引言围从1～几十MΩ不等;此外，不同温度条件下，同一［8］谷物干燥是粮食回收贮藏过程中的重要环节。随水分值的谷物电阻值也不一样。着农业机械化的快速发展，谷物干燥已从传统的人工谷物的电阻特性确保了在线式谷物水分测量仪理晒干向干燥机干燥发展，干燥过程中实时、快速、准确论

3、上的可行性，而控制温度对测量精度的影响是提高［1－3］地测量谷物水分值是控制干燥质量的重要技术。测量精度和稳定性的关键技术。温度的影响可分为目前，已有的水分测量方法主要有:电烘箱法、红两个方面:一是同一水分值的谷物在不同温度条件下外加热法、微波加热法、中子法、核磁共振法、电容法，其电阻值不同;二是测量电路在不同的温度下产生的［4－6］以及电阻法等。其中，前3种方法仅适于实验室漂移对测量结果的影响。温度对谷物电阻值的影响测量不能满足谷物干燥机在线测量的要求;中子法和具有一定的规律性，通过建立数学模型采用温

4、度补偿核磁共振法虽然精度高、检测范围广，但其价格昂贵、的方法可避免其对测量精度的影响，而测量电路随不需精确标定，不适合推广运用;电容法虽满足可在线、同温度产生的漂移难以采用温度补偿的方法消除。［7］连续、快速、不损物料的测量要求，但其测量稳定性因此，采用测量仪环境温度控制系统，对测量仪测量受温度、湿度、取样质量等因素的影响较大，不适合作电路的环境温度进行调控，使其在测量精度最为稳定为水分在线测量方式应用于干燥机中。电阻法依据的温度条件下工作。谷物不同含水量对应不同的导电率原理测量谷物水2谷物水分测量仪结

5、构设计分，原理简明、装置简单、成本低，适合推广应用于干燥机干燥过程中谷物水分的在线测量。为提高电阻基于电阻法的谷物水分测量仪结构图如图1所法测量精度与稳定性，本文进行的测量机构优化设计示。其主要由电刷、螺旋外壳、电极A、内螺旋轴(电与温度误差控制研究显得尤为重要。极B)、料斗、减速箱体、集成电路壳体、显示屏、按键板、测量控制电路系统以及制冷制热温度控制系统等1谷物的电阻特性分析组成。整个测量仪装在干燥机箱体上，取样碾压测阻大量试验研究表明，谷物的电阻值与水分值之间机构装在干燥机的内部;安装在螺旋外壳内的

6、内螺旋存在明显的函数关系。谷物的电阻特性具体表现为:轴在驱动电机的带动下与螺旋外壳形成螺旋推进式含水率在9%～20%之间时，谷物电阻值的对数与水碾碎和挤压;绝缘层使电极A与螺旋外壳绝缘，并与内螺旋轴(电极B)形成环形物料出口。该出口亦是收稿日期:2014－09－11碾碎的谷物阻值测量通道，内螺旋轴通过电刷保证其基金项目:江苏省农机三新工程项目(NJ2013－15)作者简介:梅庆(1991－)，男，江苏扬州人，硕士研究生，(E－mail)在旋转的过程中将信号可靠地输送出来。整个测量1057657768@q

7、q．com。控制电路置于干燥箱体外面的集成电路壳体中，该密通讯作者:金亦富(1966－)，男，江苏兴化人，工程师，硕士，(E－mail)yfjin@yzu．edu．cn。闭容器内通过制冷制热温度控制系统保持温度恒定，·241·2015年9月农机化研究第9期从而降低温度对测量电路元件的影响。信号及干燥机控制信号。测量控制系统总体规划图如图3所示。1．干燥机箱体2．紧定螺栓3．电刷4．螺旋外壳5．电极A6．内螺旋轴(电极B)7．绝缘层8．料斗9．减速箱体图3测量控制系统总体规划图10．集成电路壳体11．显示

8、屏12．按键板3．2单片机的选择13．控制电路14．制冷制热温度控制系统单片机是谷物水分测量控制系统的核心，该系统图1谷物水分测量仪结构图涉及到谷物电阻值的测量与干燥温度的补偿、电路环在线式谷物水分测量系统的工作流程如图2所境温度的测量与控制、按键扫描控制，以及显示系统示。工作时，干燥机在干燥的过程中不断地取样经料显示等模块，运用单片机实现各模块的功能，形成一斗落料，螺旋机构在电动机的带动下一边将谷物碾个集采集、运算、存储、显示、控制为一体