發(fā)布時間：2020-10-17 12:53

　　 小雜糧泛指燕麥、甜蕎、苦蕎、小扁豆、豇豆等小宗的雜類作物,其營養(yǎng)價值高,還含有特殊營養(yǎng)素,是重要的營養(yǎng)保健食品,更是種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的特色作物,必不可少。小雜糧的含水率檢測對于其資源的高效利用具有重要的意義。傳統(tǒng)的含水率測定方法主要采用烘干法,雖然該方法測量結(jié)果穩(wěn)定、精度高,但在需要快速現(xiàn)場測量小雜糧含水率的場合存在限制。同時現(xiàn)有含水率檢測的儀器設(shè)備較少,主要引進(jìn)日本的產(chǎn)品且成本較高。為此,開發(fā)一種精度良好的便攜式含水率測量儀是十分必要。本文在目前農(nóng)產(chǎn)品含水率檢測方法的基礎(chǔ)上,以燕麥為小雜糧代表并考慮溫度等影響因素,基于電容法設(shè)計了小雜糧含水率檢測儀,通過試驗建立了電容與主要影響因素的關(guān)系模型,成功開發(fā)制作出了低成本、測量快速準(zhǔn)確的便攜式含水率測量儀。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論有： (1)設(shè)計了測量儀的硬件系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用平行極板式電容傳感器,以8位單片機(jī)AT89S52為核心,并采用CAV444電容轉(zhuǎn)電壓芯片,融合電容檢測電路、溫度檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、鍵盤輸入電路、液晶顯示電路、程序下載電路和鋰電池充電電源電路,實現(xiàn)測量儀的硬件功能。 (2)采用單片機(jī)C51語言編寫了測量儀的軟件系統(tǒng)。包括主程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、溫度采集子程序、液晶顯示子程序、以及含水率計算子程序。 (3)采用Altium Designer軟件設(shè)計了測量儀的硬件原理圖,制作PCB板,焊接貼片元器件,進(jìn)行軟硬件系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試,并對各檢測模塊性能進(jìn)行檢驗。結(jié)果表明,測量儀運行良好,電容檢測范圍20pF-160pF,溫度絕對測量誤差小于±0.9℃；鋰電池充電3h充滿后,可以連續(xù)使用大概2.5h,完全能夠滿足儀器便攜性和日常工作時間要求。 (4)采用ProE軟件設(shè)計了基于檢測電容的小雜糧含水率檢測儀的外殼,進(jìn)行3D整體設(shè)計,并結(jié)合PCB板尺寸最終成功完成了一體式小雜糧含水率測量儀的制作。 (5)以燕麥小雜糧為研究對象,在含水率12.64%-20.73%、溫度為5-45℃的范圍內(nèi),通過大量的試驗和數(shù)據(jù)分析,探明溫度和含水率對電容的影響,建立了電容與溫度和含水率之間的關(guān)系模型,檢驗?zāi)Ｐ偷木�性相關(guān)系數(shù)R2＝0.9897。并研究檢驗了所設(shè)計含水率測量儀的檢測范圍和檢測精度。結(jié)果表明,與烘干法相比,本文所設(shè)計的含水率測量儀含水率的絕對測量誤差為±1.5%,檢測的響應(yīng)時間小于5s。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：S512.6;S237
【部分圖文】：

PCB設(shè)計

PCB擇接整體圖

2.4測量儀的整體設(shè)計本文設(shè)計制作的整體測量儀如圖2-18所示。該測量儀主要由探針電極、整體外殼（上下兩部分）和接線電纜三個部分構(gòu)成。極板材料為優(yōu)質(zhì)紫銅板，紫銅是比較純凈的一種銅，一般可近似認(rèn)為是純銅，導(dǎo)電性、塑性都較好，但強(qiáng)度與硬度較差一些。紫銅具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性、延展性和耐燭性，同體積的質(zhì)量比普通鋼重約15%,完全符合平行極板的設(shè)計要求。極板長160mm,寬30mm，厚Imm，間距25mm。極板前端設(shè)計為三角形，有利于插入待測樣品中。整體外殼材料為POM (聚甲酵樹脂），POM塑料是良好的絕緣材料，具有很好的電絕緣性
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2844805