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    遠紅外脫水干燥技術(shù)是近20年發(fā)展起來的一門新技術(shù)，在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。我們利用新型的低溫遠紅外輻射元件，采用單片機控制技術(shù)，研制了一臺全自動果蔬脫水干燥設(shè)備。
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)工作原理
1.1系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
    該機由烘干箱體，風(fēng)機，排濕換氣門驅(qū)動電機，溫度、濕度傳感器和單片機信號檢測與控制箱體組成。
    該機采用模塊化結(jié)構(gòu)，沿縱向由若干模塊組成。其中，一端為排濕換氣控制模塊，中間部分為安裝低溫遠紅外輻射板和物料盤的若干模塊，另一端為風(fēng)機安裝模塊，中間部分的模塊可根據(jù)需要進行組合。在排濕換氣模塊上，安裝了排濕換氣門、減速機構(gòu)、驅(qū)動電機。當(dāng)排濕換氣門關(guān)閉時，干燥箱內(nèi)的空氣在箱體內(nèi)循環(huán)。當(dāng)排濕換氣門打開時，阻斷了干燥空氣在箱體內(nèi)的循環(huán)路徑，同時打開了干燥箱的進氣口和排氣口，在風(fēng)機的驅(qū)動下，含有一定水分的濕空氣從排氣口排人大氣，同時，從進氣口吸入干燥的新鮮空氣。在脫水干燥烘干機中部的每個模塊上，箱體被分隔成上下密封的兩部分，每一部分均分層設(shè)置了三層低溫遠紅外輻射板。在兩層輻射板的中間，設(shè)置有物料盤。物料盤由不吸收遠紅外線的材料制成。在箱體的一個側(cè)面，安裝有門，以便進行物料的裝卸。在排濕換氣模塊處，還安裝了溫度傳感器和濕度傳感器，由單片機檢測箱體內(nèi)干燥空氣的溫度和濕度。
1.2控制系統(tǒng)工作原理
    首先，將物料瀝干水分，然后均勻地散布在物料盤上，將物料盤放入干燥箱內(nèi)，然后根據(jù)物料種類、特征和經(jīng)驗數(shù)據(jù)等進行參數(shù)設(shè)置。首先，將物料的干燥過程劃分為若干時間段，設(shè)置好每一段的控制溫度、進行排濕換氣的濕度、干燥空氣流動速度、段的時間。通過鍵盤，將以上參數(shù)送入單片機，然后啟動系統(tǒng)。脫水干燥烘干機將按預(yù)置的工藝參數(shù)工作。數(shù)碼管將實時顯示脫水干燥烘干機目前工作于那一段，此時干燥空氣的溫度、濕度，這一段所經(jīng)歷的時間。當(dāng)本段的時間到了以后，脫水干燥烘干機自動進入下一段，按下一段的工藝參數(shù)運行。單片機根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)過PID運算，輸出數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后，控制三相可控硅的導(dǎo)通角，實現(xiàn)功率的連續(xù)控制。當(dāng)干燥空氣的濕度達到設(shè)定的換氣濕度，排濕換氣門自動打開，經(jīng)過一段時間的排濕換氣后，排濕換氣門自動關(guān)閉。當(dāng)所有的段運行完以后，脫水過程結(jié)束，富通新能源生產(chǎn)銷售顆粒機、木屑顆粒機、木屑烘干機等生物質(zhì)燃料成型木屑烘干機等機械設(shè)備。
2、控制系統(tǒng)的研制
2.1溫度控制
    采用熱敏電阻作為溫度傳感器，采用三相可控硅控制低溫遠紅外輻射板的功率。為消除隨機干擾，采用了數(shù)字濾波技術(shù)，即連續(xù)采樣十次，去掉這十次采樣的最大值和最小值，取剩下的八次采樣值的平均值。由于溫度控制對象是大慣性系統(tǒng)，為提高溫度控制的精度，對溫度采用PID控制，根據(jù)溫度采樣值進行運算，確定可控硅的導(dǎo)通角，從而控制遠紅外輻射板的功率。
2.2濕度控制
    濕度的檢測采用電容式濕度傳感器。對濕度采樣信號也采用數(shù)字濾波技術(shù)。單片機不斷將濕度采樣值與設(shè)定的排濕換氣濕度值進行比較，若干燥空氣的濕度達到排濕換氣濕度，則打開排濕換氣門進行排濕換氣，經(jīng)過一定延時時間后，自動關(guān)閉排濕換氣門。
2.3控制系統(tǒng)的組成
    控制系統(tǒng)以8031單片機為核心組成。其組成框圖如圖l所示。外圍電路接有溫度傳感器、濕度傳感器、10位數(shù)碼管顯示器和鍵盤。經(jīng)過光電隔離單片機輸出5個開關(guān)信號和一個模擬信號。其中的5個開關(guān)信號用于啟動5個小型直流繼電器，模擬信號用于控制三相可控硅組件，5個小型直流繼電器分別控制5個交流接觸器。5個交流接觸器分別控制風(fēng)機的通斷和高低速、排濕換氣門的打開與關(guān)閉、三相可控硅組件輸入電源的通斷。
2.4控制系統(tǒng)的軟件
    控制系統(tǒng)的軟件由參數(shù)設(shè)定部分和運行控制部分組成。開機后，首先進入?yún)��?shù)設(shè)定程序，分別輸入總段數(shù)，每段的設(shè)定控制溫度、排濕換氣濕度、風(fēng)速、該段的時間，直到所有段的參數(shù)均被設(shè)置。
    當(dāng)全部參數(shù)被設(shè)定后，按“F”鍵，系統(tǒng)開始運行。在運行中定時檢測干燥空氣的溫度、濕度，將檢測結(jié)果與設(shè)定值比較，進行運算，根據(jù)運算結(jié)果輸出控制信號。同時在數(shù)碼管顯示系統(tǒng)目前運行的段次、在該段次的運行時間、此時干燥空氣的溫度、濕度。系統(tǒng)運行時，設(shè)有暫停鍵，按下“D”鍵，系統(tǒng)暫停運行。此時，可進行局部故障的排除和修理，并允許對正在運行的段次之后的參數(shù)進行修改。按任意鍵，系統(tǒng)從斷點繼續(xù)運行。
    控制系統(tǒng)的單片機部分配有UPS不間斷電源。系統(tǒng)中設(shè)計了三相電源監(jiān)視電路，在程序運行中不斷檢測三相電源是否存在。當(dāng)三相電源消失時，系統(tǒng)程序立即停止運行，并保持?jǐn)嚯姇r刻的段次、時間不變。三相電源恢復(fù)后，系統(tǒng)立即自動啟動，從斷電處繼續(xù)運行。參數(shù)設(shè)定程序和系統(tǒng)運行程序的框圖如圖2、圖3。
3、結(jié)論
    (1)根據(jù)物料種類和特征的不同，將物料的干燥過程劃分為若干時間段（最多可設(shè)置99段）。根據(jù)需要設(shè)置每段的時間、控制溫度、排濕換氣濕度、干燥空氣的風(fēng)速，滿足了不同物料的干燥工藝要求，使本裝置具有廣泛的適應(yīng)性。
    (2)采用干燥空氣循環(huán)利用技術(shù)。當(dāng)干燥箱體內(nèi)的干燥空氣的含濕量達到一定值時再排出。根據(jù)物料不同階段含水量不同，采用不同的風(fēng)速和溫度。以上技術(shù)的采用大大減小能源消耗，使脫水果蔬的品質(zhì)較燃煤或電熱式的外熱式熱風(fēng)干燥相比有了較大改善。