全自動炒茶機控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、目前炒茶機已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用于茶葉的炒制,它的出現(xiàn)不僅降低了茶農(nóng)的勞動強度,而且極大的提高了茶葉的產(chǎn)量和質(zhì)量。然而由于現(xiàn)有炒茶機的智能化程度低下,多以純機械炒茶機為主,一些半自動炒茶機也只能在炒板翻轉(zhuǎn)部分實現(xiàn)智能控制,無法實現(xiàn)茶葉炒制整個工作流程的全自動操作及機器的安全監(jiān)控。
　　 本文采用Atmega128作為微處理中心,通過記憶存儲的形式,茶農(nóng)可以通過學(xué)習(xí)操作來嘗試一系列的炒制參數(shù)來選擇最佳的茶葉炒制效果,將炒制參數(shù)通過結(jié)

2、構(gòu)體形式進行保存,同時為了滿足同一臺機器對不同茶葉進行操作,本文將記憶存儲空間進行等分,每一個區(qū)域存儲一個品種的茶葉。在炒茶機工作時,本文選用溫度和濕度傳感器實時監(jiān)測炒鍋內(nèi)的溫度及茶葉的含水量,利用接近開關(guān)和微動開關(guān)作為監(jiān)測交流電機的傳感器,然后通過液晶CH19264實時顯示茶葉炒制的狀況,按鍵電路的設(shè)計可以方便用戶進行人性化的人機交換操作。為了保證炒茶機工作的安全性,在系統(tǒng)中增加了漏電流檢測、安全工作電壓檢測、電動機缺相保護以及系統(tǒng)散

3、熱保護。本文利用先進的模糊PID算法,將茶葉炒制中炒鍋內(nèi)的溫度誤差控制在1℃范圍,實現(xiàn)了茶葉炒制時的恒溫操作,保證了茶葉的質(zhì)量。
　　 本文所設(shè)計的系統(tǒng)是基于現(xiàn)有機械炒茶機的基礎(chǔ)上,故首先需要對其機械結(jié)構(gòu)及相應(yīng)功能進行分析,然后再從硬件設(shè)計、軟件設(shè)計兩個方面對本系統(tǒng)進行介紹。機械結(jié)構(gòu)方面通過AutoCAD繪制出了炒茶機的各個機械部分,分別對其功能進行詳細說明,機械結(jié)構(gòu)與控制器的結(jié)合點分析也是為系統(tǒng)的整體搭建打下基礎(chǔ)。硬件方面的設(shè)

4、計包括電源電路、交流電機的保護及控制電路、處理器電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路、傳感器電路等,重點介紹了電源電路、交流電機的保護及控制電路和傳感器電路,它們是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,其設(shè)計的好壞不僅影響到結(jié)果誤差的大小,也影響到系統(tǒng)的安全系數(shù),對于本文敘述的每個子模塊,通過其具體電路設(shè)計原理圖對工作原理進行了深入討論。軟件方面的設(shè)計包括AD采樣程序,液晶顯示程序,記憶存儲程序,按鍵掃描讀取程序等,并在每個章節(jié)給出了程序流程圖及部分重要的程

5、序代碼,系統(tǒng)通過主程序調(diào)用各個模塊的子函數(shù)來實現(xiàn)不同的功能。對于茶葉炒制過程中需要嚴(yán)格控制的溫度,由于溫度控制存在非線性、大滯后性和大干擾的情況,傳統(tǒng)的PID控制滿足不了系統(tǒng)的精度要求,本文采用模糊PID控制,通過一系列的溫度實驗數(shù)據(jù)及MATLAB的在線仿真,確定了最佳的PID參數(shù)。
　　 最后對所設(shè)計的控制器進行了8小時不間斷的工作性能測試。測試結(jié)果表明:控制器達到了系統(tǒng)設(shè)計前設(shè)定的指標(biāo),炒制的茶葉在色澤、柔軟度等方面與手工炒