基于电容法的自走式玉米青饲机质量流量在线检测

发布时间：2021-01-13 00:40

　　为实现自走式青饲机质量流量的在线测量,提出基于电容法的在线检测方法,并设计相应的电容传感器。以电容数字转换芯片AD7745以及51单片机为核心设计电容信号采集电路,实现电容信号的在线采集。搭建室内试验台架,进行相关的台架试验,建立电容值变化量与青饲料质量流量和青饲料含水率之间的二元回归模型,模型决定系数R²为0.942,并对模型进行验证试验。试验结果表明:所设计的电容传感器以及所建立的关系模型能够较为准确地测量青饲料的质量流量,质量流量测量的平均相对误差为3.52%。 

【文章来源】：中国农机化学报. 2020,41(07)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

青贮饲料质量流量传感器设计图

常用的电容信号采集调理电路包括直流充放电电路,交流充放电电路以及基于电容数字转换的微电容检测电路[14-16]。交流充放电电路通过振荡器馈入交流电压,电容传感器通过电阻器馈送AC电压,然后在AC/DC整流模块中对AC输出电压进行整流,并通过电压放大器进行放大,放大的电压在电压/频率转换器中按比例转换成频率,频率脉冲的计数值通过微型计算机传输到PC并保存,这种信号采集调理电路分立元件较多,会增加寄生电容的影响,降低测量精度。直流充放电电路尽管电路简单,可采用成本较低的CMOS工艺实现集成,但其采用直流电源,放大后的漂移问题严重,影响测量效果。基于电容数字转换的微电容检测电路将电容信号采集调理电路集成化,减少寄生电容的影响,这样会大大增加测量精度。AD7745作为一款高分辨率、Σ-Δ型电容数字转换器(CDC),在一些微电容测量领域得到了广泛应用。本文利用AD7745与51单片机搭建电容信号采集调理电路。采集调理电路如图2所示。为获得最佳结果,应将PCB走线与CIN引脚屏蔽开来,并将屏蔽体连接到AD7745 SHLD引脚。2.3 软件设计

软件设计包括下位机软件设计以及上位机软件设计。下位机软件功能主要包括片内以及外设初始化程序,I2C通信程序、电容数据转换程序以及串口通信程序。程序执行总流程如图3所示。系统接通电源之后,进行一系列初始化,向AD7745发送一系列命令控制字,完成AD7745内部寄存器的配置,设置工作模式、单端输入以及采样速率。设置完成之后,开始进行电容转换,并将采集到的电容数字量通过I2C总线传入到51单片机中。传入51单片机中的数值是一个3个字节24位的十六进制数值信号,需要转换为表示电容值实际大小的十进制形式,得到的实际电容值再由串口传至上位机软件LabVIEW,显示电容值的实时波形。


本文编号：2973865