JPS6146778B2 - - Google Patents
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- JPS6146778B2 JPS6146778B2 JP12584980A JP12584980A JPS6146778B2 JP S6146778 B2 JPS6146778 B2 JP S6146778B2 JP 12584980 A JP12584980 A JP 12584980A JP 12584980 A JP12584980 A JP 12584980A JP S6146778 B2 JPS6146778 B2 JP S6146778B2
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- Japan
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- moisture
- current
- voltage
- circuit
- measuring device
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 3
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/048—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance for determining moisture content of the material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/005—Circuits for altering the indicating characteristic, e.g. making it non-linear
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、木材、穀物、特に麦等の試料に含有
する水分を試料の電気抵抗値と相関関係を有する
ことを利用して測定するための電気抵抗式水分計
に関し、特に試料の水分が10％程度から40％程度
までの広範囲に及ぶ場合に、高水分側と低水分側
とで手動スイツチで切換えることなく自動的に全
範囲を測定できる広帯域自動水分計に関する。
する水分を試料の電気抵抗値と相関関係を有する
ことを利用して測定するための電気抵抗式水分計
に関し、特に試料の水分が10％程度から40％程度
までの広範囲に及ぶ場合に、高水分側と低水分側
とで手動スイツチで切換えることなく自動的に全
範囲を測定できる広帯域自動水分計に関する。
従来の電気抵抗式水分計では、試料に流れる電
流を直接対数変換している。例えば第１図に示す
ような水分測定回路が一般に知られている。そこ
では試料ＲXに直列にダイオードD1，D2を接続
し、ダイオードの順方向電圧の対数特性と穀物に
含まれる水分対電気抵抗の対数特性を合成した出
力Voutを得、それによつて水分率表示を直線特
性としている。しかしながら、この方式では水分
率が30％以上の高水分域になると試料に電流が流
れすぎて、その電流を対数変換すると出力が飽和
してしまうばかりでなく、ダイオードD1，D2に
流入する電流によるジユール熱発生の影響が測定
出力に及んでくる。
流を直接対数変換している。例えば第１図に示す
ような水分測定回路が一般に知られている。そこ
では試料ＲXに直列にダイオードD1，D2を接続
し、ダイオードの順方向電圧の対数特性と穀物に
含まれる水分対電気抵抗の対数特性を合成した出
力Voutを得、それによつて水分率表示を直線特
性としている。しかしながら、この方式では水分
率が30％以上の高水分域になると試料に電流が流
れすぎて、その電流を対数変換すると出力が飽和
してしまうばかりでなく、ダイオードD1，D2に
流入する電流によるジユール熱発生の影響が測定
出力に及んでくる。
第２図は上記の欠点をなくした広帯域水分計の
測定回路であり、本出願人の昭和54年３月８日出
願の特願昭54−27206号に開示されたものであ
る。第２図では、試料ＲXに流れる電流Ｉを、演
算増幅器IC1を用い、その負荷抵抗R2と負帰還抵
抗R1とに分流させることにより、試料電流に比
例した電流I2を取り出し、その電流を演算増幅器
IC2、ダイオードD1，D2を含む対数変換回路３に
よつて電流・電圧対数変換することによつて、高
水分域でも高精度で水分率表示電圧値の直線化が
図かれるようにしている。対数変換回路３の出力
は演算回路４によつて水分値演算や温度補償演算
され、その結果はメータＭによつて水分率として
表示される。この回路においても、低水分域とな
ると演算増幅器のオフセツト電圧や温度ドリフト
などの影響で水分の測定が難かしくなつてくる。
これは低水分域では、試料ＲXに流れる電流が
100nA程度となるが、高水分域での分流の必要性
から負帰還抵抗R1を200Ωとしなければならない
からである。
測定回路であり、本出願人の昭和54年３月８日出
願の特願昭54−27206号に開示されたものであ
る。第２図では、試料ＲXに流れる電流Ｉを、演
算増幅器IC1を用い、その負荷抵抗R2と負帰還抵
抗R1とに分流させることにより、試料電流に比
例した電流I2を取り出し、その電流を演算増幅器
IC2、ダイオードD1，D2を含む対数変換回路３に
よつて電流・電圧対数変換することによつて、高
水分域でも高精度で水分率表示電圧値の直線化が
図かれるようにしている。対数変換回路３の出力
は演算回路４によつて水分値演算や温度補償演算
され、その結果はメータＭによつて水分率として
表示される。この回路においても、低水分域とな
ると演算増幅器のオフセツト電圧や温度ドリフト
などの影響で水分の測定が難かしくなつてくる。
これは低水分域では、試料ＲXに流れる電流が
100nA程度となるが、高水分域での分流の必要性
から負帰還抵抗R1を200Ωとしなければならない
からである。
従つて、本発明の目的は上記問題点を解決する
ことであり、低水分領域から高水分領域に至るま
で、手動切換動作なしに、自動的に水分測定がで
きるようにした広帯域電気抵抗式水分計を提供す
ることにある。
ことであり、低水分領域から高水分領域に至るま
で、手動切換動作なしに、自動的に水分測定がで
きるようにした広帯域電気抵抗式水分計を提供す
ることにある。
本発明の基本的概念は試料に流れる電流を低水
分領域では分流せずに直接対数変換し、高水分領
域ではアナログスイツチにより分流回路を通して
から対数変換を行ない、その分流水分信号により
自動的にアナログスイツチの切換えを行なうこと
により広範囲にわたる試料水分を測定できるよう
にしたものである。
分領域では分流せずに直接対数変換し、高水分領
域ではアナログスイツチにより分流回路を通して
から対数変換を行ない、その分流水分信号により
自動的にアナログスイツチの切換えを行なうこと
により広範囲にわたる試料水分を測定できるよう
にしたものである。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第３図は本発明による電気抵抗式水分計の測
定回路を示す。図中発振器１は直流又は交流の定
電圧源であつて、例えば80Hz、電圧E0＝8Vの電
源を用いる。試料の穀物、例えば小麦を圧砕して
収容する対電極Ｅa，Ｅbはそれぞれ発振器１と分
流回路２の演算増幅器IC1の反転入力に接続され
ている。演算増幅器IC1の非反転入力は接地され
ている。増幅器IC1の出力は半導体のアナログス
イツチSW1に接続されている。アナログスイツチ
SW1〜SW4は可動接点a1固定接点ｂi，ｃi（ｉ＝
１〜４）を有し、最初a1b1，a2b2……間が接続さ
れており、高水分測定回路をつくる。b1はトラン
ジスタTr1，Tr2からなる電流ブースト回路に接
続されている。そして抵抗R1は演算増幅器IC1の
負帰還回路をつくり、負帰還抵抗R1と負荷抵抗
R2との接続点での出力電圧E1は電流Ｉと抵抗R1
の積でE1＝R1Iとなる。
る。第３図は本発明による電気抵抗式水分計の測
定回路を示す。図中発振器１は直流又は交流の定
電圧源であつて、例えば80Hz、電圧E0＝8Vの電
源を用いる。試料の穀物、例えば小麦を圧砕して
収容する対電極Ｅa，Ｅbはそれぞれ発振器１と分
流回路２の演算増幅器IC1の反転入力に接続され
ている。演算増幅器IC1の非反転入力は接地され
ている。増幅器IC1の出力は半導体のアナログス
イツチSW1に接続されている。アナログスイツチ
SW1〜SW4は可動接点a1固定接点ｂi，ｃi（ｉ＝
１〜４）を有し、最初a1b1，a2b2……間が接続さ
れており、高水分測定回路をつくる。b1はトラン
ジスタTr1，Tr2からなる電流ブースト回路に接
続されている。そして抵抗R1は演算増幅器IC1の
負帰還回路をつくり、負帰還抵抗R1と負荷抵抗
R2との接続点での出力電圧E1は電流Ｉと抵抗R1
の積でE1＝R1Iとなる。
ブロツク３は電流・電圧対数変換回路を表わ
し、該回路には演算増幅器IC2とダイオードD3，
D4を含む。次に、演算増幅器IC2とa2b2間とa3b3
間に接続しているアナログスイツチSW2，SW3に
より対数変換回路を構成している回路３に抵抗
R2を通して電流Ｒ１／Ｒ２Ｉが流れる。すなわち、試料 に流れる電流ＩのＲ１／Ｒ２倍した分流電流が流れる。
し、該回路には演算増幅器IC2とダイオードD3，
D4を含む。次に、演算増幅器IC2とa2b2間とa3b3
間に接続しているアナログスイツチSW2，SW3に
より対数変換回路を構成している回路３に抵抗
R2を通して電流Ｒ１／Ｒ２Ｉが流れる。すなわち、試料 に流れる電流ＩのＲ１／Ｒ２倍した分流電流が流れる。
そして、a4b4間に接続されたアナログスイツチ
SW4と電圧バツフアー回路IC3を通して、演算・
制御回路５に入る。この回路５で水分信号が低水
分と判断された場合には、アナログスイツチ切換
信号が発生されてアナログスイツチSWi（ｉ＝１
〜４）がａiｃi間に接続される。そして演算増幅
器IC1とダイオードD1，D2によつて構成された対
数増幅器３に直接試料に流れる電流が入り、対数
変換され、そして電圧バツフアー回路IC3を通し
て再び演算制御回路５に入り、直線化回路を通し
て水分表示を行なう表示回路６に入る。
SW4と電圧バツフアー回路IC3を通して、演算・
制御回路５に入る。この回路５で水分信号が低水
分と判断された場合には、アナログスイツチ切換
信号が発生されてアナログスイツチSWi（ｉ＝１
〜４）がａiｃi間に接続される。そして演算増幅
器IC1とダイオードD1，D2によつて構成された対
数増幅器３に直接試料に流れる電流が入り、対数
変換され、そして電圧バツフアー回路IC3を通し
て再び演算制御回路５に入り、直線化回路を通し
て水分表示を行なう表示回路６に入る。
第４図は演算制御回路５の構成を例示する。そ
の回路、動作を第５図にフローチヤートで示す。
演算制御回路は、増幅器IC3からアナログの測定
水分データを受ける整流回路と、レベル設定器
と、水分データと温度信号とを切換えるアナログ
スイツチSW5と、Ａ／Ｄ変換器とマイクロコンピ
ユータをそなえている。試料が電極に入れられて
いないときは、試料セツト信号はＬレベルとな
り、制御信号F2はアナログスイツチSW5をリセ
ツト状態に置き温度検出器からの温度信号をマイ
クロコンピユータに入れている。電極Ea，Ebに
試料が入ると試料セツト信号がＨレベルになり、
アナログスイツチSW5を水分データ入力側に切替
える。Ａ／Ｄ変換された水分データはマイクロコ
ンピユータにより穀類モード入力に応じて水分値
に変換する水分演算と温度補償の演算がされる。
マイクロコンピユータは演算結果に基づいて試料
水分が低水分域か高水分域かを判断し、アナログ
スイツチ制御信号F1を発生し、アナログスイツ
チSW1〜SW4を切替える。
の回路、動作を第５図にフローチヤートで示す。
演算制御回路は、増幅器IC3からアナログの測定
水分データを受ける整流回路と、レベル設定器
と、水分データと温度信号とを切換えるアナログ
スイツチSW5と、Ａ／Ｄ変換器とマイクロコンピ
ユータをそなえている。試料が電極に入れられて
いないときは、試料セツト信号はＬレベルとな
り、制御信号F2はアナログスイツチSW5をリセ
ツト状態に置き温度検出器からの温度信号をマイ
クロコンピユータに入れている。電極Ea，Ebに
試料が入ると試料セツト信号がＨレベルになり、
アナログスイツチSW5を水分データ入力側に切替
える。Ａ／Ｄ変換された水分データはマイクロコ
ンピユータにより穀類モード入力に応じて水分値
に変換する水分演算と温度補償の演算がされる。
マイクロコンピユータは演算結果に基づいて試料
水分が低水分域か高水分域かを判断し、アナログ
スイツチ制御信号F1を発生し、アナログスイツ
チSW1〜SW4を切替える。
第６図は、試料を小麦として乾燥させていつた
とき、本装置を用いて縦軸に水分率をパーセント
で、横軸に試料抵抗の対数変換値として表示した
抵抗水分特性図を示す。
とき、本装置を用いて縦軸に水分率をパーセント
で、横軸に試料抵抗の対数変換値として表示した
抵抗水分特性図を示す。
本発明によれば、従来の水分計では測定できな
かつた、試料抵抗が数100Ωから数百ＭΩに至る
幅の広いダイナミツクレンジで試料水分が自動的
に測定できる。本発明はとくに測定結果をデイジ
タル表示する場合に好適である。
かつた、試料抵抗が数100Ωから数百ＭΩに至る
幅の広いダイナミツクレンジで試料水分が自動的
に測定できる。本発明はとくに測定結果をデイジ
タル表示する場合に好適である。
第１図と第２図は電気抵抗式水分測定回路の従
来例を示す模式回路図、第３図は本発明の一実施
例を示す回路図、第４図は第３図の演算制御回路
を例示した回路図、第５図は第４図の回路動作を
示すフローチヤート、第６図は試料の抵抗水分特
性図である。 ＲXは試料、D1，D2は対数変換素子、IC1，IC2
はFET入力演算増幅器、IC3は演算増幅器、
Tr1，Tr2はトランジスタ、SW1，SW2，SW3，
SW4はアナログスイツチ、５は演算制御回路。
来例を示す模式回路図、第３図は本発明の一実施
例を示す回路図、第４図は第３図の演算制御回路
を例示した回路図、第５図は第４図の回路動作を
示すフローチヤート、第６図は試料の抵抗水分特
性図である。 ＲXは試料、D1，D2は対数変換素子、IC1，IC2
はFET入力演算増幅器、IC3は演算増幅器、
Tr1，Tr2はトランジスタ、SW1，SW2，SW3，
SW4はアナログスイツチ、５は演算制御回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 定電圧印加時に被測定物に流れる電流変化を
電圧変化に変換する手段を用いて、被測定物の電
気抵抗値に対応する含有水分率を該変換電圧の信
号として求め、水分率の指数関数的特性を対数圧
縮して水分率を表示するようにした電気抵抗式水
分測定装置において、高水分域において被測定物
測定電極と電流・対数・電圧変換手段間に電流分
流回路を接断可能に接続するスイツチ手段と、そ
の時の電流・対数・電圧変換手段の出力が低水分
域の水分信号であるとき前記スイツチ手段の切替
動作信号を発生して前記スイツチ手段により前記
測定電極を前記電流・対数・電圧変換手段に直接
接続させる制御手段とをそなえ、広帯域水分測定
を自動的に行えるようにしたことを特徴とする電
気抵抗式水分測定装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の装置において、前記
スイツチ手段はアナログスイツチでなることを特
徴とする前記水分測定装置。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項の装置にお
いて、前記測定電極に印加される定電圧は直流又
は交流電源によつて供給されることを特徴とする
前記水分測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12584980A JPS5749849A (en) | 1980-09-10 | 1980-09-10 | Automatic hygrometer of electrical resistance type for wide range application |
| US06/298,542 US4408128A (en) | 1979-03-08 | 1981-09-01 | Electric resistance type wide range moisture meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12584980A JPS5749849A (en) | 1980-09-10 | 1980-09-10 | Automatic hygrometer of electrical resistance type for wide range application |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5749849A JPS5749849A (en) | 1982-03-24 |
| JPS6146778B2 true JPS6146778B2 (ja) | 1986-10-16 |
Family
ID=14920457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12584980A Granted JPS5749849A (en) | 1979-03-08 | 1980-09-10 | Automatic hygrometer of electrical resistance type for wide range application |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5749849A (ja) |
-
1980
- 1980-09-10 JP JP12584980A patent/JPS5749849A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5749849A (en) | 1982-03-24 |
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