雙溫單桿插入式煙葉水分儀的制作方法
【專利摘要】一種雙溫單桿插入式煙葉水分儀，其包括一由電池供電的單片機(jī)處理系統(tǒng)（1），該單片機(jī)處理系統(tǒng)（1）的一模擬信號輸入端與C/V檢測電路（2）的輸出端連接，一電容式水分傳感器（3）與C/V檢測電路（2）的輸入端連接，該電容式水分傳感器（3）的兩電極連接高頻振蕩信號源（4）的輸出端；兩溫度傳感器（5）并接于與單片機(jī)處理系統(tǒng)（1）的一數(shù)字信號輸入端，該兩溫度傳感器（5）由煙包內(nèi)溫度傳感器和煙包外環(huán)境溫度傳感器組成；該單片機(jī)處理系統(tǒng)（1）的I/O口直接連接液晶顯示模塊（6）。本實用新型實現(xiàn)了智能化快速測試，且能直觀地檢測出煙包內(nèi)外溫度與水分含量，便于攜帶，操作方便，極大地方便了煙葉自然發(fā)酵過程中的質(zhì)量管理。
【專利說明】雙溫單桿插入式煙葉水分儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種智能儀器儀表，特別是一種用于煙草、中草藥材水分檢測的雙溫單桿插入式煙葉水分儀。
【背景技術(shù)】
[0002]煙葉是煙草企業(yè)的原料基礎(chǔ)，它的質(zhì)量好壞直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。煙葉在儲存發(fā)酵期間，通過不斷自然醇化，使煙葉物理性質(zhì)及化學(xué)成分等產(chǎn)生一系列變化，從而達(dá)到加工品質(zhì)的要求。由于煙葉吸濕性很強(qiáng)，很容易造成大面積的蟲蛀、變色、沖燒、變質(zhì)和霉?fàn)€。因此在這個期間，控制煙葉水分尤為重要，它將直接影響煙葉自然醇化效果。在煙葉儲備庫里一般以煙包堆垛的方式儲存，極不便于拆包檢測，為了防爆安全，而且只能讓用電池供電的儀器設(shè)備進(jìn)入庫房監(jiān)測。
[0003]目前，國內(nèi)外測試煙葉水分多采用傳統(tǒng)的電阻法、中子法、微波法、紅外法、核磁共振法等，但這些方法都需要較大功耗，不適應(yīng)這種特殊場所，也不能滿足便攜現(xiàn)場及快速測試的要求。
[0004]據(jù)了解，國外已有一種采用插入式使用電容感應(yīng)傳感方法測試煙葉水分的產(chǎn)品，但在國內(nèi)售價高達(dá)6萬元太貴，而且由于操作起來很麻煩，每次使用前要針對繁多的煙葉種類憑個人經(jīng)驗設(shè)置一些參數(shù)，且這種儀器還沒有溫度參數(shù)測試功能。國內(nèi)幾家煙廠購置了這種產(chǎn)品，實際試用效果也不理想，大多都處在閑置狀態(tài)，因而這種產(chǎn)品大量推廣不太可能。國內(nèi)現(xiàn)在出現(xiàn)了幾種類似的山寨產(chǎn)品，但不是真正針對測試煙葉這行業(yè)的，也就是說測試儀的程序中并沒寫入煙葉水分曲線的參數(shù)和數(shù)據(jù)，不能對線性進(jìn)行修正，煙廠覺得實用性不強(qiáng)，因此，這類產(chǎn)品也基本無法進(jìn)入煙草行業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種低功耗、方便攜帶、操作簡單，且測試快速靈敏的雙溫單桿插入式煙葉水分儀。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種雙溫單桿插入式煙葉水分儀，其包括一由電池供電的單片機(jī)處理系統(tǒng)，該單片機(jī)處理系統(tǒng)的一模擬信號輸入端與C/ν檢測電路的輸出端連接，一電容式水分傳感器與c/ν檢測電路的輸入端連接，該電容式水分傳感器的兩電極連接高頻振蕩信號源的輸出端；兩溫度傳感器并接于與單片機(jī)處理系統(tǒng)的一數(shù)字信號輸入端，該兩溫度傳感器由煙包內(nèi)溫度傳感器和煙包外環(huán)境溫度傳感器組成；該單片機(jī)處理系統(tǒng)的I/o 口直接連接液晶顯示模塊。
[0007]所述的雙溫單桿插入式煙葉水分儀還包括一手柄，該單片機(jī)處理系統(tǒng)、C/V檢測電路和高頻振蕩信號源設(shè)置于該手柄內(nèi)，液晶顯示模塊設(shè)置于手柄表面；該電容式水分傳感器由圓錐形金屬插桿形成，且該圓錐形金屬插桿與該手柄連接，該圓錐形金屬插桿的前端為錐形端，該錐形端與圓錐形金屬插桿管身之間用絕緣材料分隔，該圓錐形金屬插桿的錐形端與圓錐形金屬插桿管身即形成電容式水分傳感器的兩電極；煙包內(nèi)溫度傳感器放置在圓錐形金屬插桿的錐形端，煙包外環(huán)境溫度傳感器放置在圓錐形金屬插桿的末端靠近手柄處。
[0008]該單片機(jī)處理系統(tǒng)采用Atmel公司的低功耗單片機(jī)AT_mega32L。
[0009]該煙包內(nèi)溫度傳感器和煙包外環(huán)境溫度傳感器采用一線制溫度傳感器DS18B20。
[0010]該高頻振蕩信號源(4)采用與非門⑶4011與晶體構(gòu)成。
[0011]該單片機(jī)處理系統(tǒng)I內(nèi)置了有關(guān)煙葉水分曲線的參數(shù)和數(shù)據(jù)。
[0012]該單片機(jī)處理系統(tǒng)I內(nèi)植入的系統(tǒng)軟件采用傻瓜式人機(jī)對話模式，只有2個按鍵，一個是用于啟動本實用新型工作的“測試”鍵，另一個是對本實用新型內(nèi)置參數(shù)進(jìn)行修改的“功能”鍵，具有簡單、易上手操作特性。軟件部分主要包括主程序、人機(jī)界面和參數(shù)的采樣與處理三大部分。主程序負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)完成整個系統(tǒng)的相應(yīng)功能；人機(jī)界面主要通過與“功能”按鍵相結(jié)合，采用LCD將數(shù)字信息有序顯示；水分參數(shù)每次測試，采取隨機(jī)采樣8次取算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，有效地提高了測量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。為了降低功耗延長電池使用壽命，主程序還自檢，自動定時關(guān)機(jī)。“測試”按鍵按下，馬上采樣、測量、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，主程序再顯示2個溫度與水分值16秒后，保存所測試數(shù)據(jù)，進(jìn)入睡眠關(guān)機(jī)狀態(tài)，以達(dá)到省電的目的。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所具有的有益效果為:
[0014]1.本實用新型采用低功耗的單片機(jī)處理系統(tǒng)，且運用定時睡眠等相關(guān)技術(shù)，使得本實用新型功耗低，且使用電池供電，可二年后換電池，使本實用新型體積小，重量輕攜帶方便。
[0015]2.本實用新型系統(tǒng)軟件中置有多種類煙葉水分曲線的參數(shù)和數(shù)據(jù)，以減少人為經(jīng)驗設(shè)置參數(shù)帶來的誤差，并采用兩溫度傳感器對本實用新型線性進(jìn)行精確修正，使得測得的數(shù)據(jù)更為精確。
[0016]3.本實用新型只有兩個操作按鍵，按下測試鍵，就能開始測試，按下功能鍵，就可用于實驗室精確標(biāo)定水分和修改參數(shù)，以便滿足現(xiàn)場不同煙葉品種的測試精度要求，整體為一種傻瓜式操作，方便現(xiàn)場人員使用。
[0017]4.本實用新型采用電容法測試水分，快速靈敏，其實現(xiàn)結(jié)構(gòu)為圓錐形插桿探針，2個圓柱電極前端合理運用力學(xué)抗折彎原理設(shè)計，以增強(qiáng)抗折彎強(qiáng)度，防止折斷。
[0018]5.本實用新型采用2個進(jìn)口的一線制溫度傳感器DS18B20來測試處于煙葉發(fā)酵倉庫的煙包內(nèi)外溫度，具有雙溫精確測試顯示功能，以方便滿足使用單位同時掌握煙包內(nèi)外溫度，并據(jù)此溫度參數(shù)，對水分線性進(jìn)行修正，同時讓使用者精確了解煙葉在箱包內(nèi)發(fā)酵的環(huán)境狀態(tài)，當(dāng)箱包內(nèi)溫度過高時，拆包散熱，否則會使煙葉變質(zhì)，帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型原理方框圖。
[0020]圖2為本實用新型一實施例外形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3本實用新型軟件工作流程圖。
[0022]圖4為本實用新型使用狀態(tài)圖。
【具體實施方式】[0023]如圖1所示，本實用新型包括一單片機(jī)處理系統(tǒng)1，該單片機(jī)處理系統(tǒng)I的一模擬信號輸入端與C/ν檢測電路2的輸出端連接，一電容式水分傳感器3與C/V檢測電路2的輸入端連接，該電容式水分傳感器3的兩電極連接高頻振蕩信號源4的輸出端；兩溫度傳感器5與單片機(jī)處理系統(tǒng)I的同一數(shù)字信號輸入端連接，該兩溫度傳感器5由煙包內(nèi)溫度傳感器和煙包外環(huán)境溫度傳感器組成；該單片機(jī)處理系統(tǒng)I的I/O 口直接連接液晶顯示模塊6。
[0024]在一具體實施例中，本實用新型包括一手柄7，該單片機(jī)處理系統(tǒng)1、C/V檢測電路2和高頻振蕩信號源4設(shè)置于該手柄7內(nèi)，手柄7表面上設(shè)置液晶顯示模塊6。該手柄7連接由圓錐形金屬插桿8形成的電容式水分傳感器3，該圓錐形金屬插桿8的前端設(shè)為錐形端81，該錐形端81與圓錐形金屬插桿管身82之間用高絕緣材料83分隔，該圓錐形金屬插桿8的錐形端81與圓錐形金屬插桿管身82即形成電容式水分傳感器3的兩電極。
[0025]其中，該單片機(jī)處理系統(tǒng)I采用Atmel公司的低功耗單片機(jī)AT_mega32L，它具有32KB的在線FLASH、2KB的SRAM，和IKB的E2PR0M、多種串行通信接口、豐富的外部和內(nèi)部中斷源等特點。且在I MHz、3V、25°C時其功耗為:正常模式1.1 mA,空閑模式0.35 mA,掉電模式〈I μ Α,這些就能讓它很輕松地在低功耗狀態(tài)下完成本實用新型的各項任務(wù)。由于自身功耗很低，再加上人機(jī)對話運用1/2偏壓模式，用單片機(jī)I/O 口直接驅(qū)動液晶顯示模塊6，省略了液晶驅(qū)動電路，大大地降低了功耗。該單片機(jī)處理系統(tǒng)I內(nèi)置了有關(guān)煙葉水分曲線的參數(shù)和數(shù)據(jù)。
[0026]該單片機(jī)處理系統(tǒng)I內(nèi)植入的系統(tǒng)軟件采用傻瓜式人機(jī)對話模式，只有2個按鍵，一個是用于啟動本實用新型工作的“測試”鍵，另一個是對本實用新型內(nèi)置參數(shù)進(jìn)行修改的“功能”鍵，具有簡單、易上手操作特性。軟件部分主要包括主程序、人機(jī)界面和參數(shù)的采樣與處理三大部分。主程序負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)完成整個系統(tǒng)的相應(yīng)功能；人機(jī)界面主要通過與“功能”按鍵相結(jié)合，采用LCD將數(shù)字信息有序顯示；水分參數(shù)每次測試，采取隨機(jī)采樣8次取算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，有效地提高了測量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。為了降低功耗延長電池使用壽命，主程序還自檢，自動定時關(guān)機(jī)?！皽y試”按鍵按下，馬上采樣、測量、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，主程序再顯示2個溫度與水分值16秒后，保存所測試數(shù)據(jù)，進(jìn)入睡眠關(guān)機(jī)狀態(tài)，以達(dá)到省電的目的。主程序的流程圖如圖3所示。
[0027]由于煙葉含有多種礦物質(zhì)以及水分，具有一定的導(dǎo)電性。為了避免導(dǎo)電電流的影響，提高測量的精度，本實用新型特選擇頻率比較高的正弦信號作激勵源，這樣可使2MHz等效電容容抗遠(yuǎn)小于導(dǎo)電電阻，導(dǎo)電電阻比電容阻抗大很多，就可以忽略純導(dǎo)電電流的影響。本實施例中，該激勵源，即該高頻振蕩信號源4采用與非門CD4011與晶體構(gòu)成的振蕩器，由于CD4011芯片采用CMOS工藝，功耗很低，因串有2M石英晶體振蕩器，使采樣信號波形穩(wěn)定可靠。該高頻振蕩信號源4的輸出端連接到電容式水分傳感器3的兩電極，電容式水分傳感器3的兩電極接收到到振蕩信號后輸出為一與激勵源同頻率不同幅值的等幅正弦信號，由C/V檢測電路2接收后先用煙葉電容積分，再利用峰值檢波電路檢測輸出電壓直接送單片機(jī)處理系統(tǒng)I進(jìn)行處理。
[0028]如圖2所示，在本實施例中，煙包內(nèi)溫度傳感器放置在圓錐形金屬插桿8的錐形端81，煙包外環(huán)境溫度傳感器放置在圓錐形金屬插桿8的末端靠近手柄處。該兩個溫度傳感器5采用一線制溫度傳感器DS18B20并接在單片機(jī)處理系統(tǒng)I的同一端口，用它們所帶的不同序列號來區(qū)別內(nèi)外溫度，能很精確測試煙包內(nèi)外溫度，從而方便對水分線性進(jìn)行調(diào)整。
[0029]如圖4所示，本實施例在測試煙包9內(nèi)煙葉水分時，先將圓錐形金屬插桿8 (即電容傳感器3)插入到煙包9里，然后由高頻振蕩信號源4向電容傳感器3的兩電極施加高頻交變激勵電場，電容傳感器充放電電流大小由電容傳感器兩個電極間的電容大小決定，其電容值正比于煙葉含水量，通過C/V檢測電路，再由單片機(jī)處理系統(tǒng)I處理后，用液晶顯示模塊6顯示出水分值，同時采樣和顯示溫度參數(shù)，以便于對煙葉水分的補(bǔ)償和煙葉發(fā)酵的集中管理。
【權(quán)利要求】
1.一種雙溫單桿插入式煙葉水分儀，其特征在于包括一由電池供電的單片機(jī)處理系統(tǒng)(I)，該單片機(jī)處理系統(tǒng)(I)的一模擬信號輸入端與C/ν檢測電路(2)的輸出端連接,一電容式水分傳感器(3 )與C/V檢測電路(2 )的輸入端連接，該電容式水分傳感器(3 )的兩電極連接高頻振蕩信號源(4)的輸出端；兩溫度傳感器(5)并接于與單片機(jī)處理系統(tǒng)(I)的一數(shù)字信號輸入端，該兩溫度傳感器(5)由煙包內(nèi)溫度傳感器和煙包外環(huán)境溫度傳感器組成；該單片機(jī)處理系統(tǒng)(I)的I/O 口直接連接液晶顯示模塊(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙溫單桿插入式煙葉水分儀，其特征在于還包括一手柄，該單片機(jī)處理系統(tǒng)(I )、C/V檢測電路(2)和高頻振蕩信號源(4)設(shè)置于該手柄內(nèi)，液晶顯示模塊(6)設(shè)置于手柄表面；該電容式水分傳感器(3)由圓錐形金屬插桿形成，且該圓錐形金屬插桿與該手柄連接，該圓錐形金屬插桿的前端為錐形端，該錐形端與圓錐形金屬插桿管身之間用絕緣材料分隔，該圓錐形金屬插桿的錐形端與圓錐形金屬插桿管身即形成電容式水分傳感器(3)的兩電極；煙包內(nèi)溫度傳感器放置在圓錐形金屬插桿的錐形端，煙包外環(huán)境溫度傳感器放置在圓錐形金屬插桿的末端靠近手柄處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙溫單桿插入式煙葉水分儀，其特征在于，該單片機(jī)處理系統(tǒng)(I)采用Atmel公司的低功耗單片機(jī)AT_mega32L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙溫單桿插入式煙葉水分儀，其特征在于，該煙包內(nèi)溫度傳感器和煙包外環(huán)境溫度傳感器采用一線制溫度傳感器DS18B20。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙溫單桿插入式煙葉水分儀，其特征在于，該煙包內(nèi)溫度傳感器和煙包外環(huán)境溫度傳感器采用一線制溫度傳感器DS18B20。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙溫單桿插入式煙葉水分儀，其特征在于，該高頻振蕩信號源(4)采用與非門⑶4011與晶體構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙溫單桿插入式煙葉水分儀，其特征在于，該高頻振蕩信號源(4)采用與非門⑶4011與晶體構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙溫單桿插入式煙葉水分儀，其特征在于，該高頻振蕩信號源(4)采用與非門⑶4011與晶體構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙溫單桿插入式煙葉水分儀，其特征在于，該高頻振蕩信號源(4)采用與非門⑶4011與晶體構(gòu)成。
【文檔編號】G01N27/22GK203396740SQ201320537284
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】萬少華, 吳貽文, 劉軍, 金道明, 文力, 王聘賢 申請人:長沙保數(shù)捷智能科技有限公司