我們利用新型的低溫遠紅外輻射元件，采用先進的數(shù)控技術，在系統(tǒng)結構、控制模式等方面進行了深入研究，研制成功一臺全自動果蔬脫水干燥設備。
1、系統(tǒng)結構及工作原理
1.1系統(tǒng)基本結構
該機由烘干箱體、風機、排濕換氣門驅動電機、溫度傳感器、濕度傳感器和單片機信號檢測與控制箱體組成，參見圖1。
該機采用模塊化結構，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、減速機構和驅動電機，當排濕換氣門關閉時，干燥箱內(nèi)的空氣在箱體內(nèi)循環(huán)，當排濕換氣打開時，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，在風機的驅動下，含有一定水分的濕空氣從排氣口排入大氣，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，每一部分均分層設置了三層低溫遠紅外輻射板，在兩層輻射板的中間設置有物料盤，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 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)，再根據(jù)物料種類、特征和經(jīng)驗數(shù)據(jù)等進行參數(shù)設置。首先將物料的干燥過程劃分為若干個時間段，設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哪一段，此時干燥空氣的溫度、濕度及這一段所經(jīng)歷的時間。當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)據(jù)轉換后控制三相可控硅的導通角，實現(xiàn)功率的連續(xù)控制。當干燥空氣的濕度達到設定的換氣濕度，排濕換氣門自動打開，經(jīng)過一段時間的排濕換氣后，排濕換氣門自動關閉。當所有的段運行完畢后，脫水過程結束。
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，即連續(xù)采樣10次，去掉這10次采樣的最大值和最小值，取剩下的8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，確定可硅的導通角，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，單片機不斷將濕度采樣值與設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，自動關閉排濕換氣門。
2.3控制系統(tǒng)組成
控制系統(tǒng)以8031單片機為核心組成。其組成框圖見圖2。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個開關信號和一個模擬信號，其中5個開關信號用于啟動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個小型直流斷電器分別控制5個交流接觸器，5個交流接觸器分別控制風機的通斷和高低速、排濕換氣門的打開與關閉、三組可控硅組件輸入電源的通斷。
2.4控制系統(tǒng)軟件
控制系統(tǒng)的軟件由參數(shù)設定程序部分和運行控制程序兩部分組成。開機后首先進入?yún)?shù)設定程序，分別輸入總段數(shù)，每段的設定控制溫度、排濕換氣濕度、風速、該段時間，直到所有段的參數(shù)均被設置。
當全部參數(shù)被設定后，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，將檢測結果與設定值比較，進行運算，根據(jù)運算結果輸出控制信號。同時在數(shù)碼管上顯示系統(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，當三相電源消失時，系統(tǒng)程序立即停止運行，并保持斷電時刻的段次、時間不變。三相電源恢復后，系統(tǒng)立即自動啟動，從斷電處繼續(xù)運行。
參數(shù)設定程序和系統(tǒng)運行程序的框圖見圖3、圖4。
3、結論
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（最多可設置99段），根據(jù)需要設置每段的時間、控制溫度、排濕換氣濕度、干燥空氣的風速，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性。
②DZR低溫遠紅外輻射元件是最新專利產(chǎn)品，由電能轉換為遠紅外輻射能的轉換效率高，輻射元件的表面溫度低。將輻射元件分層設置，充分利用了遠紅外輻射，達到了脫水干燥速度快，能源消耗小的效果。
③采用干燥空氣循環(huán)利用技術，當干燥箱體內(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，每段采用不同的風速和溫度。由于以上技術的采用進一步減小了能源消耗。
④由于采用了低溫遠紅外輻射及單片機控制，脫水干燥的速度快、時間縮短，使脫水果蔬的品質較燃煤或電熱式的外熱式熱風干燥相比有了較大改善。
