[发明专利]一种粮食水分传感器

说明书

本发明公开了一种粮食水分传感器，包括智能控制芯片、粮堆电容极板、粮堆电容充放电单元及比较器；所述智能控制芯片至少有一个双向输入输出端口，所述双向输入输出端口通过电阻与粮堆电容的充电极板连接；所述充电极板设置有放电单元，充电极板一端与所述比较器的第一输入端连接；比较器的第二输入端连接参考电位；比较器的输出端与智能控制芯片的中断端口连接。本发明粮食水分传感器通过智能控制芯片控制粮堆电容充放电单元对粮堆电容进行充放电，通过比较器触发测量放电的精确时间；实现对粮堆电容的电容值变化的精确测量，避免了传感器基础电容对测量精度的影响，尤其适用于大容量粮仓内存粮的水分测量。

技术领域

本发明涉及粮仓配套检测设备，具体为一种用于检测粮仓内粮食水分传感器。

背景技术

粮食是国家经济安全的重要战略物资，粮食安全关系到一个国家的长治久安。确保粮食的安全存储是一件极其重要的工作，研究分析影响粮食存储安全的生态因素间的相互关系，可以有效保证和提高储粮品质。

目前，未加工粮食广泛采取在粮仓中散装堆放的方式存储，储粮长期处于一个密闭空间中，粮食内在的呼吸作用及外在的散热不畅的影响，其在储藏过程中必然会引发粮堆发热现象。此外，粮堆为多孔介质，有很强的吸湿性，湿度值得上升则必然会引起粮食霉变。因此，储粮的温湿度检测是粮食仓储管理不可或缺的一环。

申请号为201710991449.2提供了一种湿度传感器，包括衬板、湿度敏感单元、温度敏感单元，衬板上设有温度敏感单元，湿度敏感单元位于温度敏感单元上方；温度敏感单元、湿度敏感单元之间设有导热介质；温度敏感单元、湿度敏感单元分别通过焊盘固定于衬板，湿度敏感单元包括上电极、下电极，以及上、下电极之间的感湿介质。上述技术方案中，湿度测量敏感单元中的电容极板为对称式板状结构，检测电容时，静电场分布在传感器的内部，被测物体需要放置于电容极板之间才能检测被测物体的湿度，使用起来较为不便；由于被测物体需要放置于电容极板之间，不适合埋进粮堆进行测量。

申请号为201810109884.2提供了一种土壤湿度检测装置，该湿度检测装置中的电容极板也为对称式板状结构，在检测的过程中，同样存在应用难度大、测量精度难以保证的问题。

有不少粮堆水分湿度测量传感器发明采用测量粮堆电阻的方法检测粮堆水分。由于电阻测量大都需要金属探测头裸露于粮堆，不能抵御农药熏蒸的腐蚀。

有不少粮堆水分湿度测量传感器发明采用测量粮堆电容的方法检测粮堆水分。电容检测法可以避免金属感应探头裸露于粮堆，可以抵御农药熏蒸的腐蚀。由于电容很小，为了测量粮堆电容容值，往往采用将粮堆电容引入RC振荡电路，通过测量振荡频率的方法计算出粮堆电容。这种方法简便易行，其缺点是振荡电路的精度往往难以达到要求。

在网络传输方面，现有在线式温湿水传感器往往需要专门的网线，这样制作大规模部署的温湿水测量电缆成本较高、电缆直径大、下缆阻力大难度大。

发明内容

通过研究，发明人发现现有的湿度传感器采用测量振荡频率的方式检测粮仓中粮食的湿度，其效果较差的原因是：1、传感器需要插入粮堆一定深度进行测量，导致导线等金属产生的基础电容往往比粮食湿度产生的电容更大；2、对于不同粮食，湿度对电容变化区间不同。如：大豆和小麦相比较，大豆蛋白质含量较高、颗粒较大而且圆，排布较疏松；而小麦淀粉含量高，颗粒排布较密；因此，对于不同的粮食采用相同的中心测量频率显然会导致测量精度不理想。只有电容容值的变化值而不是电容的容值，才有可能实现高精度的粮堆湿度测量。

本发明的目的是提供一种结构新颖独特，使用方便，并且能够适用于不同粮食品种和粮食存储高度的粮食水分传感器；具体技术方案为：