文档介绍：1
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信阳师范学院学报(自然科学版) Journal of Xinyang Normal University
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第 19卷第 1期 2006年 1月(Natural Science Edition) Vol. 19 No. 1 Jan. 2006
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· 应用技术研究·
一种新型粮食水分数字传感器的设计
2 2 张宏,邢文生
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(焦作大学,河南焦作 454000)
摘要:论述了一种新型粮食水分数字传感器的工作方法及原理,给出了传感器系统的检测电路及单片机
的处理思想和流程图,并分析了减小测量误差的具体办法
关键词:电容;水分; NE555;单片机;数字化
中图分类号: TP216. 2 文献标识码: A 文章编号: 1003 0972 (2006) 01 0083 03
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0 引言改变,都表现为是电容容量的改变当粮食水分不同时,
会造成电容介质常数ε的不同, 因此通过测出电容的大小
静电电容式粮食水分传感器可用来测量非接触检测介
就能知道对应的粮食水分大小电容传感器主体由两个极
质介电常数的变化,由于它有响应快和结构简单等优点,
板组成,结构简单,可组成平板、曲面、圆筒等多种形式本
故已经广泛应用当检测不同水分粮食时,以粮食作为介
系统采用圆筒形式
质的电容器,其电容值的大小取决于粮食的不同含水率,通
粮食电容传感器的制作和测量具有自己的特殊性由
过检测电容量及其粮食的温度即可测量出粮食的含水量、
于受几何尺寸的限制,其容量都是很小的,一般仅几个 pF
并显示其水分值电容传感器的容量值都是很小的(一般
到几十 pF 因 C太小,故容抗很大,为高阻抗元件;由于电
仅几个 pF到几十 pF) ,因此它易受到外界的干扰,信号的
容小,需要作用的能量也小,可动的质量也小,因而它的固
提取比较困难传统的模拟测量方法是电容+放大+A /D
有频率很高,可以保证有良好的动态特性传感器的视在
转换+显示组成,具有电路设计环节多、线形度不好、容易
功率 P =U20ωC, C很小, P也很小,这使它易受到外界的干
受温漂的影响、需要校正等许多缺点,尤其对小电容的测
扰,所以信号的提取比较困难同时由于电容小,分布电容
量,更难保证测量精度现采用单片机技术和 NE555时基
和寄生电容对灵敏度和测量精度都产生影响, 因此系统需
集成电路等组成的数字测量系统能够克服上述弊端
要考虑抗干扰问题
1 基本原理及电路设计图 2示出圆筒形式传感器的结构其极板由金属做
成,在测定电极的外边用金属外壳接地保护,即按照同心圆
新型粮食水分数字传感器的基本原理如图 1所示
外加接地的保护电极采用这样的屏蔽结构可以减少杂散
极板 C /F 单片机检处理结果显
电容的影响,提高传感器的稳定性,能经受很大的温度变化
电容器转换器测处理示、输出
及辐射等恶劣环境条件使用两重屏蔽同轴电缆( TR1
图 1 传感器