棉纤维水分在线检测系统设计
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摘要:
本文首先介绍了棉花加工企业棉纤维水分在线检测的重要性,然后又介绍了检测系统的模块组成、主要器件选择、工作过程,以及标定项目、打包机棉包箱体的改造、程序流程图。
关键词:棉纤维;水分;在线;检测;系统;设计
Abstract: This article has introduced the significance about testing online of cotton fiber water content in the industry of cotton processing firstly, then showed major components in this testing system, primary device selection, this system's working process, and also accounted for calibration item, box transformation of cotton press, process flow diagram.
Key Words: Cotton Fiber; Water Content; Online; Testing; System; Design
1前言
棉花加工企业的棉纤维水分在线检测系统,可以实现快速检测、在线监控、数据存储、条码显示、报警等功能,因此,棉花加工企业的棉纤维水分在线检测是当前发展的方向。目前,这项技术不够成熟,没有得到广泛的推广。
本文提出棉纤维水分在线检测系统,其工作原理是依据棉纤维含水量不同,其导电性能是不同的,含水量越多导电能力越强,与Y412水分电测仪检测水分原理有相同之处,但是又有很大不同[1]。本检测系统是借助打包机的箱体,其两侧面之间有固定的间距,在两侧面分别安装压力传感器、电极,进而测量出一定压力、一定间距下的水分含量,并用温度传感器测量出环境温度,以实现温度补偿,并将最终的测量结果即时显示出来。通过串行通信系统,将单片机检测到的结果上传到PC机,以实现数据存储、监控、打印、条码显示等。
2系统组成
2.1主要模块
棉花加工企业棉纤维水分在线检测系统主要组成部分有:电源模块、压力传感器、温度传感器、水分检测系统、信号调理模块、A/D转换模块、单片机、数据显示系统、串口通信、PC机[2]。其系统组成图如图1所示。
2.2系统主要器件的选择
电源模块采用7805、7812、7912集成稳压电源,7805输出端的+5V的电压以提供给单片机、AD转换器件、串行通信器件等作为电源,7812和7912输出端的-12V和+12V电压提供给运算放大器和水分检测系统作为电源;压力传感器采用压敏电阻;温度传感器采用数字式的DS18B20;信号调理电路采用OP-07作为主要器件,并在输出端采用保护电路,以使输出端的电压在0~5V之间;A/D转换器件采用一块多通道信号输入芯片AD0809,以节约成本;单片机采用价格低廉功能又能满足系统要求的AT89S52;显示系统采用数码管,高亮显示;串口通信采用RS232作为电平转换器件。
2.3其工作过程
压力传感器检测到打包机箱体内的棉包压力为(75±5)kg时,单片机的一个I/O口输出控制信号,使继电器线圈通电,数字式温度传感器和水分检测电路接通电源,并分别开始工作。先采集数字式温度传感器的信号,以备温度补偿使用,然后再采集水分检测电路的信号,并经过单片机处理后存储棉纤维水分含量值,然后进行温度补偿,其结果相当于标准条件下检测到的水分含量。
此测量值由单片机输出到数据显示系统,即时显示出水分含量值,并通过串口通信系统上传到PC机进行存储、打印或条码显示。
测量完毕后,断开温度传感器和水分检测电路的电源,以达到节约用电和安全用电目的,由压力传感器继续检测压力,显示电路待到下一次测量时再刷新数据。
3系统实现需要解决的几个问题
3.1标定
本系统有三个数据需要标定:压敏电阻的压力、水分检测电路测量的棉纤维含水量、温度,标定后得到的非线性校正特性曲线输入程序,以便使用。
3.2棉包箱体和棉包布的改造
考虑到用电安全和测量数据不受外界干扰,棉包箱体两侧内表面中间部分,分别镶嵌一块0.5m×0.5m导电能力强的钢板,作为水分检测电路的两个极板,箱体内表面其他部分和极板周围采用绝缘材料,以避免使箱体其他部分带电。
棉包包布也应该做相应的改造,棉包包布与极板对应处留有比0.5m×0.5m尺寸大的开口,以便测量时棉花充分地接触极板,打包结束后此处再用包布密封好。
压敏电阻镶嵌在棉包箱体内壁,并与包箱内棉花充分接触,以能准确地测量出棉包内部棉花的压力。
3.3程序流程图如图2所示[3]
参考文献:
[1] 胡凤玲.棉纤维检验学[M].北京:中国展望出版社,1989.
[2] 李现勇.Visual C++串口通信技术与工程实践(第二版)[M].北京:人民邮电出版社,2004.
[3] 熊歆斌.Visual C++程序设计培训教程[M].北京:清华大学出版社,2002.
(作者单位:河南省工业科技学校)