專利名稱：一種便攜式糧情檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測裝置，具體地說，是涉及一種針對由真菌和害蟲引起 的糧堆溫濕度和二氧化碳含量變化情況進行測量的檢測裝置。
技術背景我國是一個糧食生產大國，2000年糧食產量為9500多億斤，人均占有量 為700多斤，2007年已突破10000億斤大關。儲糧質量安全事關我國國民經濟 發展和社會安定，與民生息息相關，它一直得到黨和政府領導的高度關注。目 前我國現有國家和地方糧庫上千個，分布于全國各地。在我國引起儲糧的損失 主要有鼠、害蟲和真菌，近年來，隨著我國糧庫建設資金投入的增大，儲糧條 件得到了明顯的改善，加之一些新技術的應用，我國儲糧鼠和害蟲的危害已可 得到有效的預治。但儲糧真菌的危害一直未得到解決，它影響了我國的儲糧安 全。目前，我國糧庫中糧情檢測主要用測糧溫的方法進行糧情預測，這種方法 用于糧情預測存在如下幾點不足l)糧食是一種不良導體，通過對糧食進行 測溫的方法來預測糧情，存在著嚴重的滯后性，使工作人員不能及時采取措施 處理；2)有些真菌在生長過程中產生熱量很低，如灰綠曲霉，所以無法用目 前的測糧溫方法進行全面的儲糧真菌危害的預測；3)該測糧溫方法嚴重受環 境因素影響，精度不高；4)測定溫度范圍小。因此，設計出一種快速、準確、 精度高的糧情檢測儀器，對解決目前我國糧情檢測方面存在的問題以及減少儲 糧損失，具有十分重要的意義。 發明內容本發明的目的在于提供一種便攜式糧情檢測裝置，該檢測裝置對糧堆中的 二氧化碳含量和溫濕度進行檢測，檢測精度高，可有力保證糧食倉儲質量，提 高我國儲糧安全級別。為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案一種便攜式糧情檢測裝置，其特征在于它包括殼體，該殼體上設有氣體 采集入口和氣體采集出口，該殼體內設有檢測電路，該檢測電路包括單片機、 溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器和微型氣泵，其中該溫濕度傳感器和二氧化 碳傳感器均與單片機相連，該單片機通過功率驅動單元與微型氣泵相連。所述殼體內還設有空氣過濾器、第一檢測氣室和第二檢測氣室，所述溫濕度傳感器設于第一檢測氣室內，所述二氧化碳傳感器設于第二檢測氣室內，該 空氣過濾器、第一檢測氣室、第二檢測氣室、所述微型氣泵通過氣道相連，并 設于所述氣體采集入口與所述氣體采集出口之間。實際應用中，所述氣體采集 入口經氣道與所述空氣過濾器的進氣口相連，所述空氣過濾器的出氣口經氣道 與所述第一檢測氣室的進氣口相連，所述第一檢測氣室的出氣口經氣道與所述 第二檢測氣室的進氣口相連，所述第二檢測氣室的出氣口經氣道與所述微型氣 泵的輸入口相連，所述微型氣泵的輸出口對應所述氣體采集出口放置。所述第 一檢測氣室的進氣口遠離其內設置的所述溫濕度傳感器的探頭，所述溫濕度傳 感器的探頭平行于所述第一檢測氣室內的空氣流動方向放置。所述第一檢測氣 室的進氣口與出氣口錯位設置。所述檢測電路中所述單片機的一個10引腳與所述二氧化碳傳感器的輸 出端相接，所述單片機的另兩個10引腳分別與所述溫濕度傳感器的串行時鐘 輸入端、串行數據輸入輸出端相接；所述功率驅動單元為一個PMOS晶體管， 該PMOS晶體管的柵極經一個電阻與所述單片機上與其相對應的一個IO引腳相接，該PMOS晶體管的漏極與所述微型氣泵的控制端相接。所述殼體上還設有液晶顯示屏和按鍵，該液晶顯示屏和按鍵均通過接口電路與所述單片機相連。所述單片機通過RS232接口或USB接口與PC機相連， 所述單片機通過RS485接口或CAN總線與糧情監測總站相連。 本發明的優點是1、 考慮到氣泵屬于功率元件，在葉輪高速旋轉抽入樣品氣體的過程中， 氣泵會散發熱量，散發的熱量會對樣品氣體的溫度產生影響，所以，本發明糧 情檢測裝置的氣路設計采用泵后置方式，即將微型氣泵設置在氣路的最末端(指設置在空氣過濾器、第一檢測氣室、第二檢測氣室的后面)，采用強排方 式對樣品氣體進行采樣，這種氣路設計不僅可以達到抽取樣品氣體的目的，而 且不會影響氣體溫度檢測的精確度。2、 由于第一檢測氣室的進氣口遠離其內設置的溫濕度傳感器的探頭，溫 濕度傳感器的探頭平行于第一檢測氣室內的空氣流動方向放置，且第一檢測氣 室的進氣口與出氣口錯位設置，這種氣室構造和探頭擺放的設計使得進入第一 檢測氣室的氣體流速減慢，溫濕度傳感器充分接觸氣室內的氣體，從而使溫濕 度傳感器的檢測更加準確。3、 由于本發明糧情檢測裝置同時通過對糧堆的空氣進行溫濕度和二氧化 碳含量的檢測來預報糧食儲藏情況，所以，本發明預測出的結果不存在滯后性，使得工作人員能及時地采取措施處理，而且通過本發明進行糧情檢測受環境因 素的影響較小，檢測范圍大。4、 本發明可適用于產生熱量很低的儲糧真菌危害的檢測，如檢測生長過 程中產生熱量很低的灰綠曲霉。5、 本發明可手持使用，方便攜帶，在5分鐘內便可完成一次檢測，檢測 速度快，操作簡便，結果準確，可滿足我國糧庫糧情檢測的需要。本發明便攜式糧情檢測裝置適用于儲糧真菌及害蟲危害早期檢測、糧倉中 通風效果評價，保障了糧庫管理人員的安全。
圖1是本發明糧情檢測裝置的外觀示意圖； 圖2是檢測電路的組成框圖； 圖3是本發明中的氣路連接示意圖； 圖4是本發明中的第一檢測氣室的結構示意圖； 圖5是檢測電路的電路原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述。如圖1和圖2所示，本發明糧情檢測裝置包括殼體10，該殼體10上設有 氣體采集入口 ll和氣體采集出口 12，該殼體10內設有檢測電路，該檢測電路 包括單片機100、溫濕度傳感器200、 二氧化碳傳感器300和微型氣泵400。該 溫濕度傳感器200和二氧化碳傳感器300均與單片機100相連，該單片機100 通過功率驅動單元500與微型氣泵400相連。單片機100主要負責控制氣體樣 品的提取采集、數據處理和數據存取等任務，溫濕度傳感器200用來檢測糧堆 空氣的溫濕度情況，二氧化碳傳感器300用來檢測糧堆空氣的二氧化碳含量， 而微型氣泵400用來將糧倉空氣抽取到氣室中，以便各傳感器對氣體進行測量。 在實際應用時，單片機IOO可選用STC系列STC12C5410AD微處理器，微型 氣泵400可選用GMPA-3型微型氣泵，溫濕度傳感器200可選用SHT7X數字 集成溫濕度傳感器，該傳感器的檢測溫度范圍大，而因二氧化碳含量是表征糧 食呼吸功能強弱的重要指標，對二氧化碳的測量精度要求較高，故二氧化碳傳 感器300可選用美國GE公司的6004型紅外C02傳感器測量模塊。本發明糧情檢測裝置主要是對糧倉里的氣體進行采樣測量，因此需要一套 精密的氣路來對氣體進行提取。如圖3所示，殼體10內還設有空氣過濾器13、 第一檢測氣室14和第二檢測氣室15，溫濕度傳感器200設于第一檢測氣室14內，二氧化碳傳感器300設于第二檢測氣室15內，該空氣過濾器13、第一檢 測氣室14、第二檢測氣室15、微型氣泵400通過氣道16相連，并設于氣體采 集入口 11與氣體采集出口 12之間。在氣路設計中，微型氣泵的安裝可有兩種方式第一種是將微型氣泵400 安裝在氣路的最前端，即安裝在空氣過濾器13與第一檢測氣室14之間，其負 責將氣體抽入安裝有傳感器的氣室中；第二種是將微型氣泵400安裝在氣路的 最末端，即第二檢測氣室15之后，其負責將氣體抽入氣路，并將氣路中的氣 體強制排出整個氣路。在實際應用時，考慮到微型氣泵400屬于功率元件，氣 泵提取氣體主要是靠高速旋轉的葉輪，葉輪在旋轉過程中會發熱，而散發的熱 量可能會使抽入的氣體溫度上升，勢必會影響氣體溫度的測量，因此，在本發 明中，微型氣泵400采用第二種方式安裝，如圖3所示，氣體采集入口ll經 氣道16與空氣過濾器13的進氣口相連，空氣過濾器13的出氣口經氣道16與 第一檢測氣室14的進氣口相連，第一檢測氣室14的出氣口經氣道16與第二 檢測氣室15的進氣口相連，第二檢測氣室15的出氣口經氣道16與微型氣泵 400的輸入口相連，微型氣泵400的輸出口對應氣體采集出口 12放置。可見， 微型氣泵400設置在了氣路的最末端，樣品氣體被各傳感器測量后才經微型氣 泵400排出殼體10，我們將該氣路稱為強排式氣路形式。氣室被串聯在氣路中的目的主要是用來緩沖流動的樣品氣體，從而為氣室 內的傳感器提供一個穩定的采樣測量環境。6004型二氧化碳傳感器300本身帶 有氣室(即圖3所示的第二檢測氣室15)，而SHT7X溫濕度傳感器200本身 不帶有氣室，故在本發明中，對其內安裝有溫濕度傳感器200的第一檢測氣室 14進行了結構設計。考慮到氣流對溫濕度測量的影響較大，因此，如圖4所示， 將第一檢測氣室14的進氣口 141遠離其內設置的溫濕度傳感器200的探頭 201，且使溫濕度傳感器200的探頭201平行于第一檢測氣室14內的空氣流動 方向放置。為了使氣體較長時間地在氣室中停留，將第一檢測氣室14的進氣 口 141與出氣口 142錯位設置，如圖4，進氣口141較低，出氣口142較高， 進氣口 141與出氣口 142不相對設置。如圖5所示，在檢測電路中，單片機U1 (即圖2的單片機100)的一個IO 引腳P1.0/ADC0與二氧化碳傳感器300的輸出端AVOUT相接，單片機Ul的 另兩個10引腳P2.5和PCA3/P2.4分別與溫濕度傳感器200的串行時鐘輸入端 SCK、串行數據輸入輸出端DATA相接。 一般，傳感器對氣體流量是有要求的， 氣體流量過大或過小均會影響傳感器的測量精度，因此，在檢測電路中設計了可調節流量并對微型氣泵400進行功率驅動的功率驅動單元500。功率驅動單 元500為一個PMOS晶體管VI，該PMOS晶體管VI的柵極經一個電阻R2與 單片機Ul上與其相對應的一個IO引腳P3.7/PCA0相接，該PMOS晶體管VI 的源極接地，該PMOS晶體管VI的漏極與微型氣泵400的控制端MOTOR相 接。單片機U1通過控制功率驅動單元500而電壓調節氣泵的轉速，從而控制 氣路中氣體流量的大小。如圖1和圖2所示，殼體10上還可設有液晶顯示屏17和按鍵18，該液晶 顯示屏17和按鍵18均通過接口電路600與單片機100相連。單片機100可通 過RS232接口或USB接口 701與PC機700相連，單片機100可通過RS485 接口或CAN總線801與糧情監測總站800相連。另外，可為電池配設電池充 電控制芯片(如BQ2057W芯片)，還可在電路中設置時鐘管理芯片(如 DS1302)，以使液晶顯示屏17上顯示的時間準確性不受掉電影響。本發明的工作過程為將檢測裝置放置在待測空氣質量的位置上，按一下按鍵"開/關機"，檢測 裝置開機，液晶顯示屏17顯示主界面，電池向所有元器件供電，按一下按鍵 "測試"，檢測裝置開始進行檢測。單片機100令微型氣泵400啟動，并控制 微型氣泵400的轉速，糧堆的空氣從氣體采集入口 11被抽入氣道16內，繼而 經過空氣過濾器13，空氣過濾器13對抽入的空氣中的雜質進行濾除，降低雜 質對傳感器測量精度的影響，然后抽入的空氣依次進入第一檢測氣室14和第 二檢測氣室15。在第一檢測氣室14內，溫濕度傳感器200對氣體進行溫度和 濕度的測量，在測量過程中，單片機U1 (即圖2的單片機100)向溫濕度傳感 器200的串行時鐘輸入端SCK輸入時鐘控制信號，讓溫濕度傳感器200與單 片機U1的時鐘相同步，并且單片機U1向溫濕度傳感器200的串行數據輸入 輸出端DATA輸入控制指令而控制溫濕度傳感器200的測量，當溫濕度傳感器 200測量完畢后，其通過串行數據輸入輸出端DATA將測得的溫濕度數據傳輸 給單片機Ul，單片機Ul對該溫濕度數據進行存儲并處理。在第二檢測氣室 15內，二氧化碳傳感器300對氣體進行二氧化碳含量的測量，二氧化碳傳感器 300通過輸出端AVOUT將測得的二氧化碳含量數據傳輸給單片機Ul，單片機 Ul對該二氧化碳含量數據進行存儲并處理。當氣體在兩個氣室內的測量完成 后，單片機U1控制微型氣泵400的轉速，使氣道16內的氣體經微型氣泵400 而從氣體采集出口 12排出，從而完成檢測過程。當單片機U1處理完溫濕度數 據和二氧化碳含量數據后，單片機U1將測得的溫濕度和二氧化碳含量數據顯示在液晶顯示屏17上，以供操作人員査看。在實際測量時，操作人員可通過按鍵"設置"而對氣泵的空轉流量和采樣 流量、空轉時間等參數進行設置，從而使檢測裝置按照設置參數值對氣體進行 采樣測量。而且，在檢測裝置處于開機狀態時，操作人員可隨時通過按鍵"査 閱"和上下左右鍵對所有測量結果信息進行查閱，如檢測時間、檢測地點、糧食品種等。當工作人員在遠端操作時，檢測裝置還可通過RS232接口或USB 接口 701將檢測結果信息傳輸到PC機700上顯示和處理，檢測裝置還可通過 RS485接口或CAN總線801將檢測結果信息匯報給糧情監測總站800。 本發明的優點是1、 考慮到氣泵屬于功率元件，在葉輪高速旋轉抽入樣品氣體的過程中， 氣泵會散發熱量，散發的熱量會對樣品氣體的溫度產生影響，所以，本發明糧 情檢測裝置的氣路設計采用泵后置方式，即將微型氣泵設置在氣路的最末端(指設置在空氣過濾器、第一檢測氣室、第二檢測氣室的后面)，采用強排方 式對樣品氣體進行采樣，這種氣路設計不僅可以達到抽取樣品氣體的目的，而 且不會影響氣體溫度檢測的精確度。2、 由于第一檢測氣室的進氣口遠離其內設置的溫濕度傳感器的探頭，溫 濕度傳感器的探頭平行于第一檢測氣室內的空氣流動方向放置，且第一檢測氣 室的進氣口與出氣口錯位設置，這種氣室構造和探頭擺放的設計使得進入第一 檢測氣室的氣體流速減慢，溫濕度傳感器充分接觸氣室內的氣體，從而使溫濕 度傳感器的檢測更加準確。3、 由于本發明糧情檢測裝置同時通過對糧堆的空氣進行溫濕度和二氧化 碳含量的檢測來預報糧食儲藏情況，所以，本發明預測出的結果不存在滯后性， 使得工作人員能及時地采取措施處理，而且通過本發明進行糧情檢測受環境因 素的影響較小，檢測范圍大。4、 本發明可適用于產生熱量很低的儲糧真菌危害的檢測，如檢測生長過 程中產生熱量很低的灰綠曲霉。5、 本發明可手持使用，方便攜帶，在5分鐘內便可完成一次檢測，檢測 速度快，操作簡便，結果準確，可滿足我國糧庫糧情檢測的需要。本發明便攜式糧情檢測裝置適用于儲糧真菌及害蟲危害早期檢測、糧倉中 通風效果評價，保障了糧庫管理人員的安全。
權利要求
1、一種便攜式糧情檢測裝置，其特征在于它包括殼體，該殼體上設有氣體采集入口和氣體采集出口，該殼體內設有檢測電路，該檢測電路包括單片機、溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器和微型氣泵，其中該溫濕度傳感器和二氧化碳傳感器均與單片機相連，該單片機通過功率驅動單元與微型氣泵相連。
2、 根據權利要求1所述的便攜式糧情檢測裝置，其特征在于所述殼體 內還設有空氣過濾器、第一檢測氣室和第二檢測氣室，所述溫濕度傳感器設于 第一檢測氣室內，所述二氧化碳傳感器設于第二檢測氣室內，該空氣過濾器、 第一檢測氣室、第二檢測氣室、所述微型氣泵通過氣道相連，并設于所述氣體 采集入口與所述氣體釆集出口之間。
3、 根據權利要求2所述的便攜式糧情檢測裝置，其特征在于所述氣體 采集入口經氣道與所述空氣過濾器的進氣口相連，所述空氣過濾器的出氣口經 氣道與所述第一檢測氣室的進氣口相連，所述第一檢測氣室的出氣口經氣道與 所述第二檢測氣室的進氣口相連，所述第二檢測氣室的出氣口經氣道與所述微 型氣泵的輸入口相連，所述微型氣泵的輸出口對應所述氣體采集出口放置。
4、 根據權利要求3所述的便攜式糧情檢測裝置，其特征在于所述第一 檢測氣室的進氣口遠離其內設置的所述溫濕度傳感器的探頭，所述溫濕度傳感 器的探頭平行于所述第一檢測氣室內的空氣流動方向放置。
5、 根據權利要求4所述的便攜式糧情檢測裝置，其特征在于所述第一 檢測氣室的進氣口與出氣口錯位設置。
6、 根據權利要求1至5中的任一項所述的便攜式糧情檢測裝置，其特征 在于所述檢測電路中所述單片機的一個10引腳與所述二氧化碳傳感器的 輸出端相接，所述單片機的另兩個10引腳分別與所述溫濕度傳感器的串行時 鐘輸入端、串行數據輸入輸出端相接；所述功率驅動單元為一個PMOS晶體管， 該PMOS晶體管的柵極經一個電阻與所述單片機上與其相對應的一個10引腳 相接，該PMOS晶體管的漏極與所述微型氣泵的控制端相接。
7、 根據權利要求1所述的便攜式糧情檢測裝置，其特征在于所述殼體 上還設有液晶顯示屏和按鍵，該液晶顯示屏和按鍵均通過接口電路與所述單片 機相連。
8、 根據權利要求1所述的便攜式糧情檢測裝置，其特征在于所述單片 機通過RS232接口或USB接口與PC機相連，所述單片機通過RS485接口或 CAN總線與糧情監測總站相連。
全文摘要
本發明公開了一種便攜式糧情檢測裝置，它包括殼體，該殼體上設有氣體采集入口和氣體采集出口，該殼體內設有檢測電路，該檢測電路包括單片機、溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器和微型氣泵，該溫濕度傳感器和二氧化碳傳感器均與單片機相連，該單片機通過功率驅動單元與微型氣泵相連。本發明可手持使用，方便攜帶，檢測速度快，操作簡單，結果準確，可滿足我國糧庫糧情檢測的需要。本發明便攜式糧情檢測裝置適用于儲糧真菌及害蟲危害早期檢測、糧倉中通風效果評價，保障了糧庫管理人員的安全。
文檔編號G01N33/00GK101261143SQ20081010443
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月18日 優先權日2008年4月18日
發明者伍松陵, 芳 唐, 左曉戎, 程樹峰 申請人:國家糧食局科學研究院