Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 июля, печатный экземпляр отправим 23 июля
Опубликовать статью

Молодой учёный

Устройство измерения влажности и температуры зерна

Научный руководитель
Технология
08.02.2025
19
Поделиться
Библиографическое описание
Виртуозов, Р. А. Устройство измерения влажности и температуры зерна / Р. А. Виртуозов, Р. В. Шибеко. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2025. — № 3 (88). — С. 67-70. — URL: https://moluch.ru/young/archive/88/4789/.


В статье рассмотрено устройство измерения влажности и температуры зерна, обосновывается актуальность, приведена функциональная схема устройства.

Ключевые слова: зерно, влажность, температура, микроконтроллер, датчик, интерфейс.

Среди стратегических продуктов для обеспечения продовольственной безопасности страны основное место занимает зерно. Оно важнейший продукт сельского хозяйства, ценное сырье для разных отраслей промышленности и служит сырьем для производства хлебных, макаронных изделий, круп, муки, спирта, крахмала, патоки. Семена зерновых — важная фуражная культура, которая идет на корм скоту и птице. Зерновые культуры относят к трем ботаническим семействам: злаковых, гречишных и бобовых.

Влажность является одной из важнейших характеристик при хранении и производстве зерна. Привычные лабораторные методы измерения влажности в силу длительности проведения анализа не подходят для решения поставленной задачи и используются только для проведения контрольных измерений. Также важна температура зерна.

Ниже представлен функциональный проект устройства для экспресс-измерения температуры и влажности сельскохозяйственного зерна. Влажность измеряется от 0 до 100 % с максимальной погрешностью в 3 %. Температура измеряется от –20 до + 50 с максимальной погрешностью в 3 %.

Устройство состоит из двух частей:

– выносные датчик температуры и датчик влажности;

– блок обработки.

Управление процессом измерения осуществляется со смартфона, при этом имеется два режима работы:

– ручной;

– автоматизированный.

При ручном способе работы датчики имеют формы штырей. Пользователь вонзает штыри в кучу зерна и дает соответствующую команду измерения со смартфона. По окончании измерения со смартфона подается звуковой сигнал.

Автоматизированный способ применяется в том случае если датчики установлены стационарно, либо в зерновой бункер, либо в шнековую или конвейерную системы подачи, при этом пользователь на смартфоне набирает продолжительность и количество измерений. При окончании цикла измерения со смартфона подается звуковой сигнал.

В устройстве предусмотрена возможность управлять процессом измерения со сенсорного монитора. Функции монитора те же что и у смартфона.

Расположение датчика в бункере

Рис. 1. Расположение датчика в бункере

Расположение датчика на конвейерной ленте

Рис. 2. Расположение датчика на конвейерной ленте

Расположение датчика при шнековой подаче зерна

Рис. 3. Расположение датчика при шнековой подаче зерна

Функциональная схема устройства представлена на рис. 4. и состоит из блоков:

– ДВ — датчик влажности. Производит измерение влажности зерна.

– ДТ — датчик температуры. Производит измерение температуры зерна

– Пр — преобразователь интерфейса «токовая петля» в аналоговое напряжение.

– У — усилитель.

– MCU — микроконтроллер. Предназначен для управления всем устройством.

– П — память устройства. Предназначена для хранения результатов изменений и различных переменных необходимых программисту.

– БМ — Блютуз-модуль. Осуществляет связь устроиться со смартфоном пользователя.

– ПрИ — преобразователь интерфейсов. Необходим для подключения сенсорного монитора.

– СНС — схема начального сброса. Формирует для микроконтроллера сигнал сброса в начале работы и при просадках напряжения питания.

Функциональная схема устройства

Рис. 4. Функциональная схема устройства

Схема построена по радиальному принципу. Сигнал с датчиков преобразуется в напряжение, усиливается и поступает на внутренней аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера, где оцифровывается. Каждое измерение производится десять раз, вычисляется среднее значение, которое принимается за результат текущего измерения и запоминается в памяти, а также передается на смартфон или на монитор пользователя в зависимости от выбранной опции. Блютуз-модуль и преобразователь интерфейсов подключаются к микроконтроллеру по интерфейсу UART. Память устройства использует интерфейс SPI.

Функционала схема ориентирована на использование компонентов:

– CH340G — преобразователь интерфейса USB в UART;

– JDY–31 — bluetooth-модуль;

– PCE–MWM 240 — датчик влажности в сыпучем материале;

– MBT 3560R — датчик температуры;

– AVR128DB32 — микроконтроллер;

– SST26VF064B микросхема памяти;

– MAX811 — супервизор питания;

– и др.

Литература:

  1. Датчики: справочное пособие / В. М. Шарапов, Е. С. Полищук, Н. Д. Кошевой, Г. Г. Ишанин. — Москва: Техносфера, 2012. — 624 с. — ISBN 978–5–94836–316–5. — Текст: электронный // Лань: электронно–библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/73560 (дата обращения: 23.04.2024). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
  2. Как пользоваться влагомером зерна. — Текст: электронный // ЭКСИС: [сайт]. — URL: https://www.eksis.ru/materials/articles/kak–polzovatsya–vlagomerom–zerna.php (дата обращения: 28.01.2025). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
  3. Измерение влажности зерна: из чего оно состоит?. — Текст: электронный // MECMAR: [сайт]. — URL: https://www.mecmargroup.com/ru/news/ izmerenie_vlaznosti_zerna_iz_cego_ono_sostoit–72 (дата обращения: 07.02. 2025). — Режим доступа: свободный.
  4. Принцип работы влагомера: методы измерения влажности зерна. — Текст: электронный // Элтемикс: [сайт]. — URL: https://eltemiks–agro.ru/poleznye–materialy/princip–raboty–vlagomera–metody–izmereniya–vlazhnosti–zerna (дата обращения: 28.01.2025). — Режим доступа: свободный.
Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Ключевые слова
зерно
влажность
температура
микроконтроллер
датчик
интерфейс

Молодой учёный