設(shè)備烘干機(jī)溫控系統(tǒng)組成（原理）

本文所述的烘干機(jī)是用來(lái)烘干紫菜等產(chǎn)品，完成存儲(chǔ)意圖的裝置。采用箱式結(jié)構(gòu)，以熱輻射加熱為主，采用對(duì)流熱風(fēng)循環(huán)。烘干機(jī)采用1 個(gè)烘干箱，6 個(gè)溫區(qū)，每個(gè)溫區(qū)的丈量和控制原理完全相同。烘干過(guò)程中，烘干箱內(nèi)溫度的資料和控制規(guī)模為0-110℃，顯現(xiàn)精度為0.1℃，控制精度小于1℃。設(shè)備烘干機(jī)控制體系本體系機(jī)組可以依據(jù)烘干工藝或時(shí)段別離設(shè)置不同工序，每個(gè)工序可以別離設(shè)置不同溫度、濕度和運(yùn)行時(shí)間。根據(jù)上述要求進(jìn)行設(shè)計(jì)溫控系統(tǒng)，以滿意烘干機(jī)所有的溫度、精度。

本文設(shè)計(jì)的溫控系統(tǒng)硬件部分分為：?jiǎn)纹瑱C(jī)主控模塊、輸入輸出通道模塊、報(bào)警模塊等。硬件的整體結(jié)構(gòu)示意圖。設(shè)備烘干機(jī)溫控系統(tǒng)由單片機(jī)為中心，與外部芯片擴(kuò)展構(gòu)成主控模塊。該烘干機(jī)根本是以鋼材為框架和資料，用焊接和角接的方法進(jìn)行銜接、緊固。烘干箱的溫度由溫度傳感器檢測(cè)后，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)置的12 位A/D 轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)經(jīng)采樣、濾波、標(biāo)度轉(zhuǎn)化后，一方面將烘干箱內(nèi)溫度由顯現(xiàn)器顯現(xiàn)，另一方面將該溫度值與設(shè)定值進(jìn)行比較，取偏差值依照積分別離的PID 控制算法計(jì)算得輸出控制量?？刂戚敵隽客ㄟ^(guò)固態(tài)繼電器控制加熱管的加熱時(shí)間，從而調(diào)節(jié)溫度改變，使其趨向設(shè)定值，完成烘干機(jī)的溫度控制。

溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（硬件）

設(shè)備烘干機(jī)電源電路

電源模塊是溫控系統(tǒng)重要的組成部分，為系統(tǒng)中各模塊供給穩(wěn)定牢靠的作業(yè)電壓，保證系統(tǒng)正常作業(yè)。本系統(tǒng)采用外部12V 直流電源供電，經(jīng)處理轉(zhuǎn)化成3.3V 為單片機(jī)供電。烘干房的選材與設(shè)計(jì)烘干房墻體資料為75mm厚的巖棉夾芯板，其中設(shè)有寬1100mm的風(fēng)室，用于放置室內(nèi)機(jī)和循環(huán)風(fēng)機(jī)，頂部裝置高300～400mm的風(fēng)道，用于加強(qiáng)烘干房?jī)?nèi)部的循環(huán)，以到達(dá)設(shè)備烘干機(jī)內(nèi)部風(fēng)速和溫度均勻。設(shè)備烘干機(jī)設(shè)計(jì)分兩步，一：選用輸出電壓精度高，輸出電流大的模塊電源，將電壓從12V 轉(zhuǎn)化成5V；二：選用三端集成穩(wěn)壓器將電壓從5V 轉(zhuǎn)化成3.3V。

設(shè)備烘干機(jī)溫控方案規(guī)劃

PID 操控從發(fā)生并發(fā)展至今已有百年歷史，雖然現(xiàn)在各種先進(jìn)控制算法層出不窮，但PID 操控扔未被篩選，源于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)易于整定，并且具有較好的魯棒性，在操控技術(shù)領(lǐng)域依舊占據(jù)主導(dǎo)地位，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。

設(shè)備烘干機(jī)

PID 操控的中心是數(shù)學(xué)模型及其參數(shù)的設(shè)定，本文結(jié)合溫控箱的實(shí)踐生產(chǎn)過(guò)程，存在升溫文天然降溫的問(wèn)題，規(guī)劃操控算法時(shí)，將其當(dāng)作一個(gè)線性系統(tǒng)，選用一個(gè)慣性環(huán)節(jié)結(jié)合一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)作為溫控箱的數(shù)學(xué)模型。

設(shè)備烘干機(jī)使用單片機(jī)規(guī)劃了紫菜烘干機(jī)的溫度操控系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)行

可靠、成本低、維護(hù)便利、操作簡(jiǎn)單等特色。突破了傳統(tǒng)加工易污染、效率低的問(wèn)題，改進(jìn)了一般溫控加熱滯后性、時(shí)變性的問(wèn)題，完成了紫菜烘干的全過(guò)程監(jiān)控，具有操控精度高、自適應(yīng)強(qiáng)的特色。整個(gè)控制軟件選用模塊化結(jié)構(gòu)進(jìn)行編寫設(shè)計(jì)，遵循模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊，模塊數(shù)據(jù)之間關(guān)系松散的原則，便于編寫、調(diào)試、修正、增刪。后期研討可將其擴(kuò)展為其它水產(chǎn)品以及農(nóng)產(chǎn)品的烘干操控系統(tǒng)，契合市場(chǎng)需求，完成產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

設(shè)備烘干機(jī)輔佐電加熱核算

加工一批次枸杞鮮果裝載量為2000kg，一批次需求去除水分1529． 6kg，枸杞烘干醉高溫度t2= 65℃; 進(jìn)風(fēng)醉低溫度: t0 = 15℃; 空氣排出溫度tP = 45℃。

在枸杞干燥時(shí)節(jié)，經(jīng)過(guò)輻照儀測(cè)驗(yàn)寧夏中寧縣晴天太陽(yáng)輻射從早8 點(diǎn)到晚上6 點(diǎn)平均太陽(yáng)輻射550W/m2，則一白日1 平米面積太陽(yáng)輻射總能量為19． 8MJ，集熱體系集熱面積72m2，總輻射能量為1425． 6MJ，設(shè)備烘干機(jī)集熱器總轉(zhuǎn)化效率為70%，則轉(zhuǎn)化成熱能的能量為Q1 = 997MJ。輔佐電加熱選用PTC 電加熱，熱效率到達(dá)95%，PTC 電加熱器需要提供的熱量為Q2 = Q － Q1 = 2694MJ。內(nèi)部水分搬運(yùn)成為掌控嘔}素的前提是，臨界水份含量出現(xiàn)在材料干燥到極低的值。太陽(yáng)能枸杞烘干機(jī)設(shè)計(jì)加工一批次枸杞時(shí)間為30h，中寧枸杞鮮果一般是白日采摘，傍晚采收回來(lái)后立即進(jìn)行烘干，烘干過(guò)程中歷經(jīng)一個(gè)白日，按太陽(yáng)能有效輻射10h，其余20h 選用PTC 電加熱器供熱，核算得出PTC 加熱器的功率為39． 3kW。

試驗(yàn)成果

使用設(shè)備烘干機(jī)和天然晾曬兩種方法對(duì)枸杞進(jìn)行干燥，天然晾曬方法，日間把枸杞置于通風(fēng)太陽(yáng)直射場(chǎng)所，夜間置于空氣濕度大于室外的庫(kù)房。

設(shè)備烘干機(jī)干燥過(guò)程中枸杞濕基含水率改變曲線，選用太陽(yáng)能設(shè)備干燥，在干燥24h 今后，枸杞的濕基含水率由78% 下降至15% ，干制品契合出廠要求; 同樣時(shí)刻內(nèi)選用天然暴曬的枸杞濕基含水率只降到70% 左右，這種干燥方法枸杞的濕基含水率下降至15% ，需求120h。對(duì)于枸杞的干制，選用太陽(yáng)能設(shè)備干燥所需的時(shí)刻( 24h) 較天然暴曬干燥的時(shí)刻( 120h) 縮短了80% ，干燥周期顯著縮短。在菌草干燥過(guò)程中體現(xiàn)顯著的是降速干燥階段，恒速干燥階段不是太明顯。而且由于太陽(yáng)能干燥設(shè)備各干燥階段溫濕度穩(wěn)定在枸杞烘干的醉適溫濕度范圍內(nèi)，干燥過(guò)程根本未呈現(xiàn)枸杞表皮硬化開(kāi)裂現(xiàn)象。

太陽(yáng)能干燥設(shè)備與天然暴曬兩種干燥方法干制的枸杞產(chǎn)品的質(zhì)量目標(biāo)測(cè)定成果如表3 所示，設(shè)備烘干機(jī)干燥的產(chǎn)品黃酮、多糖、氨基酸等養(yǎng)分物質(zhì)較天然暴曬產(chǎn)品略高，表明設(shè)備烘干機(jī)在干燥過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品的養(yǎng)分損失較天然暴曬小，而其壞果率也顯著低于天然暴曬，使用太陽(yáng)能設(shè)備烘干，較高的烘干溫度和較短干燥周期，且相對(duì)封閉的干燥環(huán)境隔絕了枸杞與外界環(huán)境的直接觸摸，其菌落總數(shù)及大腸菌數(shù)量也低于天然暴曬。動(dòng)力系統(tǒng)全部經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)提供，使用鏈條傳動(dòng)方法，利用微電腦控制自動(dòng)化控制設(shè)備。使用太陽(yáng)能干燥設(shè)備干制的枸杞，其質(zhì)量較天然暴曬獲得枸杞有很大地提升。