朱來發(fā)　范偉

[摘 要] 溫度控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，包含溫度測量傳感器和信號處理模塊，實時監(jiān)控茶葉殺青溫度，溫度傳感器輸出信號通過后續(xù)的信號處理與放大電路轉(zhuǎn)化為模擬信號傳遞至控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)接收采集的溫度數(shù)據(jù)，實時數(shù)字顯示殺青溫度，并根據(jù)使用者輸入茶葉殺青溫度，控制后續(xù)的執(zhí)行，使得茶葉殺青溫度保持在用戶設(shè)定值。執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制系統(tǒng)決策信號，驅(qū)動電磁閥門控制燃?xì)饬髁看笮?，將殺青溫度控制?50℃～280℃，可有效節(jié)約燃?xì)饧皠趧恿Τ杀?。此外，系統(tǒng)可根據(jù)用戶設(shè)定的定時值，控制茶葉殺青加熱時間，具備自動保護(hù)功能，人機(jī)界面友好。

[關(guān)鍵詞] 殺青機(jī)；溫度；控制；電磁閥

中圖分類號：S226. 9 S126 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-5200（2014）05-015-03

[Abstract] In accordance with the demand of tea，the modular design was adopted in system，comprising a temperature measuring sensor and signal processing module to monitor Real-time temperature of tea water-removing. The output signal of temperature sensor was converted into analog signal through subsequent signal processing and amplification circuit，and transmitted to control system. The temperature data was received by control system，then real-time digital display of water-removing temperature could be achieved，and the temperature was maintained in the client settings according to customer keyboard input. In addition，the customers also could set the value of heating time. The system had automatic protection function，and with a friendly interface. The gas flow size could be controlled by a solenoid valves，according to decision Signal of control system，So that the water-removing temperature was controlled at 250 ℃ ～ 280 ℃，the gas and labor costs also could be conserved effectively.

[Key words] water-removing machine；temperature；control；solenoid valves

1 引言

茶葉殺青機(jī)的工作原理是通過加熱裝置對滾筒進(jìn)行加熱，當(dāng)滾筒外壁溫度達(dá)到殺青要求時，鮮葉從進(jìn)料口被送入轉(zhuǎn)動的滾筒體內(nèi)，在不完全的封閉狀態(tài)下直接經(jīng)加熱裝置加熱，使鮮葉溫度迅速升高，并在螺旋導(dǎo)葉板的作用下，鮮葉一邊翻動、一邊向出料口方向移動，在此過程中，鮮葉內(nèi)的水分不斷被蒸發(fā)掉，酶的活性迅速被抑止，使青葉能夠保持色澤翠綠，以達(dá)到殺青目的，最后從出料口排出，完成殺青作業(yè)。

采用滾筒式殺青機(jī)對茶葉進(jìn)行殺青具有生產(chǎn)效率高、作業(yè)連續(xù)、操作方便、制茶品質(zhì)好與臺時產(chǎn)量高等特點，正確操作滾筒式殺青機(jī)可使成品茶色澤翠綠、香氣四溢，滋味濃爽，不易產(chǎn)生焦葉現(xiàn)象?，F(xiàn)有綠茶殺青的滾筒式連續(xù)殺青機(jī)自動化程度不高，對人的依賴較強，需要人工準(zhǔn)確地把握好殺青的溫度和時間，控制鮮葉的投葉量等具體工序。操作人員經(jīng)驗以及操作熟練程度等對茶葉殺青效果有較大影響，如操作不當(dāng)，極易產(chǎn)生焦葉現(xiàn)象，嚴(yán)重影響茶葉品質(zhì)。本研究設(shè)計及時準(zhǔn)確反饋殺青機(jī)滾筒外壁溫度等相關(guān)參數(shù)，然后有效控制殺青溫度，提高茶葉殺青效果，提高茗優(yōu)綠茶品質(zhì)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

茶葉殺青機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，主要包括單片機(jī)控制電路、12864液晶屏顯示電路、濕度和溫度信號采集處理電路、A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路、按鍵陣列電路和電磁閥驅(qū)動電路等。

首先通過三個溫度傳感器和一路濕度傳感器對茶葉殺青機(jī)圓筒內(nèi)的信號進(jìn)行采集，通過與設(shè)定的溫度和濕度值進(jìn)行比較變化的大小，對加熱時間和電磁閥開啟的大小進(jìn)行控制，以節(jié)約燃?xì)狻?/p>

三路溫度信號的平均值和一路濕度信號通過采樣處理電路后，經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)化，將轉(zhuǎn)化的數(shù)值顯示在液晶顯示屏上；按鍵陣列電路通過查看和設(shè)定溫度、濕度以及加熱時間的初值；電磁閥驅(qū)動電路是根據(jù)相關(guān)信號的數(shù)據(jù)對比，利用D/A轉(zhuǎn)換的信號實現(xiàn)對電磁閥開關(guān)的大小進(jìn)行控制，可分為多個不同的開關(guān)大小。

3 系統(tǒng)電路設(shè)計

3.1 傳感器選擇

在這個溫控系統(tǒng)中，要求測溫的精度高，同時能夠最大的測溫范圍最大到300℃，綜合考慮這些因素，選擇RTD作為溫度傳感器。熱電阻在環(huán)境溫度為15～35℃，相對濕度不大于80%，試驗電壓為10～100V（直流）電極與外套管之間的絕緣電阻>100MΩ絕緣電阻：常溫≥2000MΩ，高溫（500℃）≥300MΩ。

溫度傳感器選擇高精度PT100Φ4型，測量精度高±（0.15+0.002∣t︱） ℃，響應(yīng)時間和絕緣電阻均能滿足茶葉殺青系統(tǒng)溫度測量的需要。

HTG3515CH濕度傳感器測量范圍為：5%～100%RH 工作溫度：-40～110℃精度：±3%RH工作電壓：5V DC輸出信號：1.23V～3.53V線性電壓輸出外形尺寸：27×12×12（長×寬×高）mil詳細(xì)說明：HTG3515采用HUMIREL專利濕敏電容/熱敏電阻設(shè)計制造，溫度特性好，工作溫度范圍在-40～110℃，量程：5%～100%RH；精度：±3%RH，高可靠性和長期穩(wěn)定性，供電電壓在4.75～5.25，標(biāo)準(zhǔn)為5V DC；線性電壓輸出：1.23V～3.53V。

雖然殺青機(jī)滾筒里面的溫度很高，但是滾筒的鼓風(fēng)口的溫度是相對比較低。HS1100性能是比較理想，但是其工作溫度是-40～100℃，溫度越高越會影響其穩(wěn)定性，所以濕度傳感器是選擇HTG3515CH。

3.2 電路設(shè)計

茶葉殺青機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，實施方式包含了單片機(jī)的控制作用以及液晶屏顯示作用，利用單片機(jī)的P0端口作為12864液晶屏的顯示部分，P1端口作為四路數(shù)據(jù)信號（三路溫度和一路濕度傳感器信號）的輸入端，采用串行的A/D轉(zhuǎn)換芯片，P2端口和P3端口的部分作為液晶屏的控制端口和A/D、D/A的控制信號輸入端，P2端口的部分端口作為按鍵陣列的信號輸入端，利用三個按鍵之間的不同功能以及關(guān)系作為兩個端口的輸入信號，實現(xiàn)了對端口的合理利用。系統(tǒng)電路圖如圖3所示。

4 系統(tǒng)程序設(shè)計

茶葉殺青溫度控制設(shè)置270℃，測量10min，實驗結(jié)果如表1及圖5所示，可以看到溫度控制基本穩(wěn)定，溫度波動誤差控制在0.56%，滿足茶葉殺青需要。

5 結(jié)論

茶葉殺青機(jī)溫度控制系統(tǒng)，運用單片機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)等，設(shè)計出的采用多種控制芯片和液晶屏器件的自動化控制系統(tǒng)。其主要優(yōu)點在于：

（1）實現(xiàn)了系統(tǒng)的溫度和濕度的綜合控制，利用單片機(jī)高度的數(shù)據(jù)處理能力以及對信號數(shù)據(jù)分析的能力，以多個數(shù)據(jù)的綜合分析來達(dá)到控制的精度。

（2）實現(xiàn)了電路設(shè)計的模塊化原則，將單片機(jī)控制電路和液晶屏顯示器件進(jìn)行分離，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的較長距離的傳輸，可以實現(xiàn)維護(hù)方便。

（3）將濕度傳感器也加入到溫控系統(tǒng)中，使用了串行的A/D和D/A芯片，可實現(xiàn)對多路溫度、濕度信號的采集和處理，從而可以判斷殺青的程度。

（4）采用多組按鍵組成的按鍵電路，可以實現(xiàn)對設(shè)定溫度、濕度以及加熱時間數(shù)值的更改，也可以實時觀察數(shù)據(jù)信號，以免出現(xiàn)故障及時處理。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 胡鴻濱.溫度繼電器溫度特性的檢測[J].機(jī)電元件，2003，9：46-48.

[2] 彭秀英，陳亞，羅艷蕾. 基于PLC控制的電加熱滾筒殺青機(jī)溫度控制系統(tǒng)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2011，4：186-189.

[3] 倪德江，封曉峰，陳玉瓊，等. 進(jìn)風(fēng)式滾筒連續(xù)殺青機(jī)的研制[J].中國茶葉，2007，29（3）：304.

[4] 毛謙敏.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京，國防工業(yè)出版社.2008：11-30.

[5] 江世明.基于Proteus的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M]. 電子工業(yè)出版社.2009：181-195.

[6] Süleyman Yald?z，F(xiàn)aruk ?nsa?a.A dynamometer design for measurement the cutting forces on turning[J].Measurement.2006，1：80-89.

HTG3515CH濕度傳感器測量范圍為：5%～100%RH 工作溫度：-40～110℃精度：±3%RH工作電壓：5V DC輸出信號：1.23V～3.53V線性電壓輸出外形尺寸：27×12×12（長×寬×高）mil詳細(xì)說明：HTG3515采用HUMIREL專利濕敏電容/熱敏電阻設(shè)計制造，溫度特性好，工作溫度范圍在-40～110℃，量程：5%～100%RH；精度：±3%RH，高可靠性和長期穩(wěn)定性，供電電壓在4.75～5.25，標(biāo)準(zhǔn)為5V DC；線性電壓輸出：1.23V～3.53V。

雖然殺青機(jī)滾筒里面的溫度很高，但是滾筒的鼓風(fēng)口的溫度是相對比較低。HS1100性能是比較理想，但是其工作溫度是-40～100℃，溫度越高越會影響其穩(wěn)定性，所以濕度傳感器是選擇HTG3515CH。

3.2 電路設(shè)計

茶葉殺青機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，實施方式包含了單片機(jī)的控制作用以及液晶屏顯示作用，利用單片機(jī)的P0端口作為12864液晶屏的顯示部分，P1端口作為四路數(shù)據(jù)信號（三路溫度和一路濕度傳感器信號）的輸入端，采用串行的A/D轉(zhuǎn)換芯片，P2端口和P3端口的部分作為液晶屏的控制端口和A/D、D/A的控制信號輸入端，P2端口的部分端口作為按鍵陣列的信號輸入端，利用三個按鍵之間的不同功能以及關(guān)系作為兩個端口的輸入信號，實現(xiàn)了對端口的合理利用。系統(tǒng)電路圖如圖3所示。

4 系統(tǒng)程序設(shè)計

茶葉殺青溫度控制設(shè)置270℃，測量10min，實驗結(jié)果如表1及圖5所示，可以看到溫度控制基本穩(wěn)定，溫度波動誤差控制在0.56%，滿足茶葉殺青需要。

5 結(jié)論

茶葉殺青機(jī)溫度控制系統(tǒng)，運用單片機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)等，設(shè)計出的采用多種控制芯片和液晶屏器件的自動化控制系統(tǒng)。其主要優(yōu)點在于：

（1）實現(xiàn)了系統(tǒng)的溫度和濕度的綜合控制，利用單片機(jī)高度的數(shù)據(jù)處理能力以及對信號數(shù)據(jù)分析的能力，以多個數(shù)據(jù)的綜合分析來達(dá)到控制的精度。

（2）實現(xiàn)了電路設(shè)計的模塊化原則，將單片機(jī)控制電路和液晶屏顯示器件進(jìn)行分離，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的較長距離的傳輸，可以實現(xiàn)維護(hù)方便。

（3）將濕度傳感器也加入到溫控系統(tǒng)中，使用了串行的A/D和D/A芯片，可實現(xiàn)對多路溫度、濕度信號的采集和處理，從而可以判斷殺青的程度。

（4）采用多組按鍵組成的按鍵電路，可以實現(xiàn)對設(shè)定溫度、濕度以及加熱時間數(shù)值的更改，也可以實時觀察數(shù)據(jù)信號，以免出現(xiàn)故障及時處理。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 胡鴻濱.溫度繼電器溫度特性的檢測[J].機(jī)電元件，2003，9：46-48.

[2] 彭秀英，陳亞，羅艷蕾. 基于PLC控制的電加熱滾筒殺青機(jī)溫度控制系統(tǒng)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2011，4：186-189.

[3] 倪德江，封曉峰，陳玉瓊，等. 進(jìn)風(fēng)式滾筒連續(xù)殺青機(jī)的研制[J].中國茶葉，2007，29（3）：304.

[4] 毛謙敏.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京，國防工業(yè)出版社.2008：11-30.

[5] 江世明.基于Proteus的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M]. 電子工業(yè)出版社.2009：181-195.

[6] Süleyman Yald?z，F(xiàn)aruk ?nsa?a.A dynamometer design for measurement the cutting forces on turning[J].Measurement.2006，1：80-89.

HTG3515CH濕度傳感器測量范圍為：5%～100%RH 工作溫度：-40～110℃精度：±3%RH工作電壓：5V DC輸出信號：1.23V～3.53V線性電壓輸出外形尺寸：27×12×12（長×寬×高）mil詳細(xì)說明：HTG3515采用HUMIREL專利濕敏電容/熱敏電阻設(shè)計制造，溫度特性好，工作溫度范圍在-40～110℃，量程：5%～100%RH；精度：±3%RH，高可靠性和長期穩(wěn)定性，供電電壓在4.75～5.25，標(biāo)準(zhǔn)為5V DC；線性電壓輸出：1.23V～3.53V。

雖然殺青機(jī)滾筒里面的溫度很高，但是滾筒的鼓風(fēng)口的溫度是相對比較低。HS1100性能是比較理想，但是其工作溫度是-40～100℃，溫度越高越會影響其穩(wěn)定性，所以濕度傳感器是選擇HTG3515CH。

3.2 電路設(shè)計

茶葉殺青機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，實施方式包含了單片機(jī)的控制作用以及液晶屏顯示作用，利用單片機(jī)的P0端口作為12864液晶屏的顯示部分，P1端口作為四路數(shù)據(jù)信號（三路溫度和一路濕度傳感器信號）的輸入端，采用串行的A/D轉(zhuǎn)換芯片，P2端口和P3端口的部分作為液晶屏的控制端口和A/D、D/A的控制信號輸入端，P2端口的部分端口作為按鍵陣列的信號輸入端，利用三個按鍵之間的不同功能以及關(guān)系作為兩個端口的輸入信號，實現(xiàn)了對端口的合理利用。系統(tǒng)電路圖如圖3所示。

4 系統(tǒng)程序設(shè)計

茶葉殺青溫度控制設(shè)置270℃，測量10min，實驗結(jié)果如表1及圖5所示，可以看到溫度控制基本穩(wěn)定，溫度波動誤差控制在0.56%，滿足茶葉殺青需要。

5 結(jié)論

茶葉殺青機(jī)溫度控制系統(tǒng)，運用單片機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)等，設(shè)計出的采用多種控制芯片和液晶屏器件的自動化控制系統(tǒng)。其主要優(yōu)點在于：

（1）實現(xiàn)了系統(tǒng)的溫度和濕度的綜合控制，利用單片機(jī)高度的數(shù)據(jù)處理能力以及對信號數(shù)據(jù)分析的能力，以多個數(shù)據(jù)的綜合分析來達(dá)到控制的精度。

（2）實現(xiàn)了電路設(shè)計的模塊化原則，將單片機(jī)控制電路和液晶屏顯示器件進(jìn)行分離，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的較長距離的傳輸，可以實現(xiàn)維護(hù)方便。

（3）將濕度傳感器也加入到溫控系統(tǒng)中，使用了串行的A/D和D/A芯片，可實現(xiàn)對多路溫度、濕度信號的采集和處理，從而可以判斷殺青的程度。

（4）采用多組按鍵組成的按鍵電路，可以實現(xiàn)對設(shè)定溫度、濕度以及加熱時間數(shù)值的更改，也可以實時觀察數(shù)據(jù)信號，以免出現(xiàn)故障及時處理。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 胡鴻濱.溫度繼電器溫度特性的檢測[J].機(jī)電元件，2003，9：46-48.

[2] 彭秀英，陳亞，羅艷蕾. 基于PLC控制的電加熱滾筒殺青機(jī)溫度控制系統(tǒng)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2011，4：186-189.

[3] 倪德江，封曉峰，陳玉瓊，等. 進(jìn)風(fēng)式滾筒連續(xù)殺青機(jī)的研制[J].中國茶葉，2007，29（3）：304.

[4] 毛謙敏.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京，國防工業(yè)出版社.2008：11-30.

[5] 江世明.基于Proteus的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M]. 電子工業(yè)出版社.2009：181-195.

[6] Süleyman Yald?z，F(xiàn)aruk ?nsa?a.A dynamometer design for measurement the cutting forces on turning[J].Measurement.2006，1：80-89.