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Sunday, March 11, 2007

國產高週波穀物水分計

國產高週波穀物水分計的研發

.三升農機科技公司 林加偉、黃豐源.

一、前 言

三升公司與中興大學陳加忠教授於去年共同開發,供多種穀物量測的檢驗型及線上型水分計。此水分計利用高週波原理,在不破壞被測物下,穿透穀物進行量測,並利用標準穀物校正技術進行校驗,符合最新國家標準規範。

早期台灣穀物水分計,都是以電阻式為主,除須將穀物碾碎外,可量測穀物品種又不多。同時也因所施的壓力不同,而造成量測誤差值過大,引起糾紛不斷。85年度稻米產量1,930,897公噸,1%誤差值可造成五億七千萬的差價(摘自:技術月刊88年第一期吳柏青教授文章)。因此想要有個較精確,好用的量測設備,都必須仰賴進口。目前國內外的水分計檢測原理不外乎有:電阻式、電容式、紅外線及烤箱等。每一種量測原理均有其應用範圍及優缺點(如下表)。雖然國內有廠商多次自行開發,但都功敗垂成。其關鍵在於校正曲線與標準穀物和電氣特性整合不易。三升公司自行開發出此類(高週波電容式)水分計並已量產,在國內外使用,其所象徵意義在於,高性能穀物水分量測儀器製造技術,已在國內生根。







優 點缺 點
電阻式體積小、成本低、量測快精確度低、品種少、破壞原料、量測範圍小
高週波電容式 精度高、品種多、即時顯示、非破壞性量測範圍廣 成本高、技術門檻高
紅外線精度可、品種多、量測範圍廣攜帶不便、量測時間長、須磨碎
烤箱法精度高、品種多、量測範圍廣不易攜帶、量測時間長



二、高週波水份量測原理

利用一高週波產生器,接於發射極板,再由發射極板通過被測物,以被測物當介質,直接含蓋及穿透到接收集板,再經由放大及轉換電路輸出。信號產生可由:不同的電波在不同的被測物下,以不同的瀕率可得最佳性能值,發射極板及接收極板可由金屬製成,放大及轉換電路視所需轉成電壓、電流或頻率,再經由標準水份及溫度效應對照出數據即可。說來簡單,但實際要做到並不容易,如該採用何種電波、何種頻率、極板大小、間距、材質及電路特性穩定等,又要結合標準穀物特性,實驗種類與次數,再再都考驗著性能結果是否夠水準,可說真是不易。

三、檢驗型機種

此型(SUN-800)應用於穀物較精確檢驗與分析(見圖一),如:實驗室「穀物收購」測試對照等,其特點有:
  1. 簡明的操作面板:面板共有四個按鍵,分別為:換頁、上、下、量測鍵,換頁鍵為功能擇之用,上/下鍵為數值修改或品種選擇,量測鍵用於量測時按下即可,使用非常容易。
  2. 高週波穿透檢測:利用發射適當頻率的高週波,穿透被測物,觀察其在不同水分下的變化,不但無需破壞被測物,也不造成桌面的污染及原料浪費。
  3. 量測快速精確:高週波可以接近電的速度(300,000 km/sec)進行量測,可即時精確量測顯示。
  4. 完測自動排料:檢測完有自動排出功能,方便下次做檢測,可說是人性化的設計。
  5. LCD及背光顯示:採用LCD液晶顯示板,中/英/泰字型皆有,配合背光功能,夜間也能看得清楚。
  6. 列表分析輸出:備標準RS-232C輸出端子及一台印表機,可作為資訊電腦連線,及分析憑證用。
  7. 多種物質測定:可測量多種穀物,甚至塑膠粒、砂土等,功能非常強。
  8. 水分量測範圍值廣:在不需要換檔下,即可量測相當大的水分範圍(9%~30%)。
  9. 日期/時間顯示列印:具有萬年曆功能,在列印數據時加上時間/日期,以方便對照查詢。
  10. 自動溫度補償:在不同的溫度下,被測物所產生的特性變化,具有自動溫度補正功能。
  11. 使用電壓廣:無論電壓:110V/220V或頻率:50/60Hz,國內/外皆適用。(範圍:AC/90~240V 50/60Hz)




圖一 檢驗型
     

四、線上型機種

  線上型(圖二)可用於多款乾燥機或設備上,包括早期箱式,其目地在於提供乾燥機具有水分變化的判斷能力,以使乾燥機更加自動化,於不同的水分作出必要的動作如:降溫、關火、關機、冷卻、自動出料等,尤其大型箱式在國外仍在使用,到目前仍未安裝任何型式的水分計,必須使用定時或人工檢測,非常不便。還有輸送設備及儲存桶,不管白米、糙米、稻穀、玉米、小麥或高梁等,都可做生產管制、分類、或儲存監控,更可配合冷藏機做為自動保鮮功能,與電腦連線又可記錄存檔。此款水分計除自動關火關機外,還備有兩段水分控制設定點,無論做為米質調節或警報控制輸出,都非常有效。至於冷卻關機時間又可自由設定,不會造成冷卻不足或過久的現象,還配備風速檢測功能,可於乾燥設備通風處,檢測是否通風正常,警報點又可自由設定,與燃燒機連接可自動關火避免危險,水分值亦可修正,可說是一點也不輸國外產品。其特點如下:

  1. 簡明的操作面板:面板同檢驗型機種。
  2. 高週波穿透檢測:同檢驗型機種。
  3. 量測快速:可線上即時量測顯示。
  4. 適用多種穀物:更換品種IC可量測糙米、白米、長秈、短稻、玉米、高梁、大麥、小麥。
  5. LCD及背光顯示:同檢驗型機種。
  6. 兩段乾燥設定:乾燥過程採用兩段乾燥,可調節米質及提高乾燥速率。
  7. 水分設定範圍大:設定範圍相當大,從10%~30%。
  8. 水分量測範圍值廣:同檢驗型機種。
  9. 冷卻時間自由設定:穀物乾燥完畢,通常都需要送風冷卻,其時間可從0~120分鐘。
  10. 自動溫度補償:同檢驗型機種。
  11. 使用電壓廣:同檢驗型機種。
  12. 風速顯示設定:通風數據顯示,可了解乾燥機通風情況,配合警報設定,可保護機台。
  13. 即時穀溫顯示:乾燥過程中,觀察穀物受熱情形,可提高米質及最佳乾燥速率。
  14. EMT及浪管結構:採用金屬管及機械接頭,提高耐用度並防鼠類。

五、結語



圖二 線上型

檢驗型及線上水分計,為其制式化產品,已取得中華民國專利(專利字號:發明第132852號)。除此之外也有特殊的規格如:車載型、穀倉監測、輸送監測和水草分析等。三升公司接受客戶的委託設計製造特殊用途水分計。

三升農機科技股份有限公司地址:宜蘭縣三星鄉月眉街63號.
http://www.megasun.com.tw/TEL:03-9893175~6FAX:03-9893177
〔作者林加偉(如圖)聯絡電話:03-9893175〕