一种电气化炒茶设备智能温度监控系统及方法与流程

本发明涉及茶叶加工技术领域，尤其是涉及一种电气化炒茶设备智能温度监控系统及方法。

背景技术：

目前国内茶叶加工设备普遍对茶叶温度监测不到位，不能准确测量茶叶温度，而茶叶温度对于茶叶成品的质量是非常关键的，茶叶在炒制的温度的控制也是各位茶叶炒制大师的绝活，所以要想模拟茶叶炒制大师的炒茶，必须对茶叶在炒制过程中的温度要有一个准确的把握，所以需要一种能准确测量茶叶在炒制过程中的温度的系统及方法。

中国专利公开号cn105831304a，公开日2016年08月10日，发明创造的名称为全自动茶叶烘干机，该申请案包括茶叶烘干机、自动控制装置，茶叶烘干机与热风炉连接，热风炉上设有加热风机和助燃风机；茶叶烘干机的滚筒上设有三个以上的热电偶，所述自动控制装置包括控制器、变频器和温度传感器，加热风机、助燃风机及茶叶烘干机的动力装置分别与变频器连接，热电偶通过温度传感器与控制器连接；所述热电偶为k型热电偶；所述自动控制装置还包括报警装置，报警装置与控制器连接。该申请不能准确测量茶叶温度，从而不能对茶叶温度进行准确的控制，进而得到好的茶叶品质。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术的不能准确测量茶叶炒制时的温度的问题，提供一种能准确测量茶叶炒制时的温度的电气化炒茶设备智能温度监控系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电气化炒茶设备智能温度监控系统，系统包括用于炒茶的炒锅、用于拨茶的拨手、信号触发器、信号发生器和控制器，用于触发信号发生器产生信号的信号触发器设置在拨手上，用于测量茶叶温度的信号发生器设置在炒锅上，信号发生器的信号输出端连接控制器茶叶信号接收端。通过设置在拨手上的信号触发器，在炒锅上设置信号发生器，拨手每转一圈信号触发器就会触发信号发生器一次，信号触发器就能接收到信号，信号发生器将信号传送给控制器，根据信号的触发时间和触发的信号，控制器可计算出拨手的转速和茶叶的温度，信号触发器接近信号发生器的时候，也是拨手经过信号发生器的时候，这时拨手会推动着茶叶经过信号发生器，信号发生器才被信号触发器触发，这样就避免信号发生器一直产生信号，控制器不能很好的确定使用哪一段信号才能计算出茶叶温度，在茶叶经过信号发生器的时候采集信号，控制器就能很确定的知道对该采集到的信号进行计算就能得到茶叶温度。

作为优选，所述信号触发器为磁性材料。磁性材料可以产生磁场，因为信号触发器在拨手上，拨手是不停的在运动，磁场就是运动的磁场，运动的磁场经过信号发生器时，信号发生器就可以在不接触信号触发器的情况下感知到运动的磁场的存在，就可以将该变化的磁场作为触发信号，信号发生器就可以在不接触信号触发器就可以降低炒茶设备的磨损和电能的损耗。

作为优选，所述信号发生器包括若干对照温度采集器和实际温度采集器，若干对照温度采集器设置在炒锅两侧，实际温度采集器设置在能与茶叶充分接触的炒锅底部。对照温度采集器采集炒锅的温度，实际温度采集受炒锅影响的茶叶温度，将受炒锅影响的茶叶温度去除炒锅影响的温度就能得到茶叶的真实温度，实际温度采集器设置在炒锅底部，是因为在炒锅底部茶叶停留时间最长，拨手会推动茶叶经过炒锅底部，故而在炒锅底部实际温度采集器能与茶叶充分接触。

作为优选，所述实际温度采集器包括能在信号触发器的磁场中产生感应电动势的磁电转换器、驱动开关、感温电阻r1、定值电阻r2和欧姆表，欧姆表正极端连接感温电阻r1一端，感温电阻r1另一端连接定值电阻r2输入端，定值电阻r2输出端连接欧姆表负极端，欧姆表电阻值信号输出端连接控制器电阻值输入端定值电阻r2与驱动开关并联，磁电转换器电流信号输出端连接控制驱动开关开闭的驱动开关控制端，驱动开关开闭信号输出端连接控制器驱动开关开闭状态输入端。磁性材料可以产生磁场，因为信号触发器在拨手上，拨手是不停的在运动，所以信号触发器产生的磁场就是运动的磁场，磁电转换在运动的磁场中可以产生电动势，就可以引起驱动开关控制端的电势变化，驱动开关由导通状态变成截止状态，驱动开关在导通状态将定值电阻r2短路，欧姆表测量的电阻值不含定值电阻r2，驱动开关在截止状态下，定值电阻r2不再被驱动开关短路，欧姆表测量的电阻值中包含定值电阻r2的阻值。

作为优选，所述磁电转换器为导体线圈，导体线圈的髙电势端作为磁电转换器电流信号输出端，导体线圈的髙电势端连接控制驱动开关开闭的驱动开关控制端。单根导体在切割磁感线时产生的电势差不够大，导体线圈在切割磁感线的时候可以产生足够大的电势差来触发驱动开关。

作为优选，所述驱动开关为三极管q1，定值电阻r2输入端连接三极管q1集电极，定值电阻r2输出端连接三极管q1发射极，三极管q1基极作为控制驱动开关开闭的驱动开关控制端，三极管q1集电极作为驱动开关开闭信号输出端，三极管q1集电极连接控制器驱动开关开闭状态输入端。三极管只需要很小的电势差就能启动，方便触发。

作为优选，所述对照温度采集器包括感温电阻r3，各个对照温度采集器中的感温电阻r3串联形成采集电路，欧姆表正极端连接采集电路输入端，采集电路输出端连接欧姆表负极端。感温电阻测量的数据可以计算出炒锅的温度。

一种电气化炒茶设备智能温度监控方法，采用以上所述的一种电气化炒茶设备智能温度监控系统，包括以下步骤：

s1：控制器采集驱动开关开启状态下欧姆表的输出的电阻值k1，控制器采集驱动开关闭合状态下欧姆表的输出的电阻值k2；

s2：已知k1和k2的值，建立方程求解得知r1的值和各个对照温度采集器中感温电阻r3的总阻值ru，用ru除以n可得各个对照温度采集器中感温电阻r3的平均阻值，n为对照温度采集器个数；

s3：结合感温电阻r1的温度-阻值曲线，可以查得感温电阻r1阻值对应的温度t1，t1为受炒锅影响的茶叶温度，结合感温电阻r3的温度-阻值曲线，可以查得各个对照温度采集器中感温电阻r3的平均阻值对应的温度t2，t2为各处炒锅的平均温度；

s4：从t1中去除炒锅影响的温度，得到茶叶的真实温度；

s5：控制器在接收到驱动开关开启时，启动计时器y1，控制器在接收到驱动开关闭合时，读取计时器y1的计时时间，并关闭计时器y1，结合经过磁电转换器的信号触发器的长度，计算出信号触发器的线速度，根据信号触发器距离拨手转轴的半径，计算出拨手的转速。测量到k1和k2的值，建立方程求解得知r1的值和各个对照温度采集器中感温电阻r3的总阻值ru，可以的到受炒锅影响的茶叶温度和炒锅的平均温度，去除炒锅影响的温度，就能得到茶叶的真实温度，掌握茶叶的真实温度对茶叶的加工制造具有很重要的作用，本方案还能检测拨手的转速，这是通过拨手的线速度来检测的，这样的检测数据准确反映了茶叶被炒动的速度，具有更高的可靠性。

因此，本发明具有如下有益效果：(1)通过设置在拨手上的信号触发器，在炒锅上设置信号发生器，拨手每转一圈信号触发器就会触发信号发生器一次，信号触发器就能接收到信号，信号发生器将信号传送给控制器，根据信号的触发时间和触发的信号，控制器可计算出拨手的转速和茶叶的温度，信号触发器接近信号发生器的时候，也是拨手经过信号发生器的时候，这时拨手会推动着茶叶经过信号发生器，信号发生器才被信号触发器触发，这样就避免信号发生器一直产生信号，控制器不能很好的确定使用哪一段信号才能计算出茶叶温度，在茶叶经过信号发生器的时候采集信号，控制器就能很确定的知道对该采集到的信号进行计算就能得到茶叶温度；

(2)磁性材料可以产生磁场，因为信号触发器在拨手上，拨手是不停的在运动，磁场就是运动的磁场，运动的磁场经过信号发生器时，信号发生器就可以在不接触信号触发器的情况下感知到运动的磁场的存在，就可以将该变化的磁场作为触发信号，信号发生器就可以在不接触信号触发器就可以降低炒茶设备的磨损和电能的损耗；

(3)对照温度采集器采集炒锅的温度，实际温度采集受炒锅影响的茶叶温度，将受炒锅影响的茶叶温度去除炒锅影响的温度就能得到茶叶的真实温度，实际温度采集器设置在炒锅底部，是因为在炒锅底部茶叶停留时间最长，拨手会推动茶叶经过炒锅底部，故而在炒锅底部实际温度采集器能与茶叶充分接触；

(4)单根导体在切割磁感线时产生的电势差不够大，导体线圈在切割磁感线的时候可以产生足够大的电势差来触发驱动开关；

(5)测量到k1和k2的值，建立方程求解得知r1的值和各个对照温度采集器中感温电阻r3的总阻值ru，可以的到受炒锅影响的茶叶温度和炒锅的平均温度，去除炒锅影响的温度，就能得到茶叶的真实温度，掌握茶叶的真实温度对茶叶的加工制造具有很重要的作用，本方案还能检测拨手的转速，这是通过拨手的线速度来检测的，这样的检测数据准确反映了茶叶被炒动的速度，具有更高的可靠性。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图

图2是本发明的一种线圈的局部放大图

图3是本发明的一种信号发生器的电路图

图4是本发明的一种结构框图

图中：1.炒锅，2.拨手，21.拨手转轴，3.信号触发器，4.信号发生器，41.对照温度采集器，411.采集电路，42.实际温度采集器，5.茶叶，6.欧姆表，7.控制器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例：一种电气化炒茶设备智能温度监控系统，如图1和图4所示，系统包括用于炒茶的炒锅1、用于拨茶的拨手2、信号触发器3、信号发生器4和控制器7，控制器可以是单片机pic17c43，拨手上的转轴21带动拨手转动，用于触发信号发生器产生信号的信号触发器设置在拨手上，用于测量茶叶温度的信号发生器设置在炒锅上，信号发生器的信号输出端连接单片机pic17c43茶叶信号接收端，信号触发器为磁性材料，信号发生器包括若干对照温度采集器41和实际温度采集器42，在本实施例中采用两组对照温度采集器，两组对照温度采集器分别设置在炒锅两侧，图1中41所标注的位置为对照温度采集器的安装位置，实际温度采集器设置在能与茶叶5充分接触的炒锅底部，如图3所示，实际温度采集器包括能在信号触发器的磁场中产生感应电动势的磁电转换器、驱动开关、感温电阻r1、定值电阻r2和欧姆表，感温电阻r1设置在炒锅内侧，并在炒茶的时候会与茶叶接触，欧姆表6正极端连接感温电阻r1一端，感温电阻r1另一端连接定值电阻r2输入端，定值电阻r2输出端连接欧姆表负极端，欧姆表电阻值信号输出端连接单片机pic17c43电阻值输入端定值电阻r2与驱动开关并联，磁电转换器电流信号输出端连接控制驱动开关开闭的驱动开关控制端，驱动开关开闭信号输出端连接单片机pic17c43驱动开关开闭状态输入端。如图2所示，磁电转换器为导体线圈，导体线圈的髙电势端作为磁电转换器电流信号输出端，导体线圈的髙电势端连接控制驱动开关开闭的驱动开关控制端。驱动开关为三极管q1，定值电阻r2输入端连接三极管q1集电极，定值电阻r2输出端连接三极管q1发射极，三极管q1基极作为控制驱动开关开闭的驱动开关控制端，三极管q1集电极作为驱动开关开闭信号输出端，三极管q1集电极连接单片机pic17c43驱动开关开闭状态输入端。对照温度采集器包括感温电阻r3，如图3所示，两组对照温度采集器中的感温电阻分别为r31和r32，r31和r32串联形成采集电路411，r31和r32设置在炒锅外侧，不与茶叶接触，欧姆表正极端连接采集电路输入端，采集电路输出端连接欧姆表负极端。三极管只需要很小的电势差就能启动，方便触发；感温电阻测量的数据可以计算出炒锅的温度。

通过设置在拨手上的信号触发器，在炒锅上设置信号发生器，拨手每转一圈信号触发器就会触发信号发生器一次，信号触发器就能接收到信号，信号发生器将信号传送给单片机pic17c43，根据信号的触发时间和触发的信号，单片机pic17c43可计算出拨手的转速和茶叶的温度，信号触发器接近信号发生器的时候，也是拨手经过信号发生器的时候，这时拨手会推动着茶叶经过信号发生器，信号发生器才被信号触发器触发，这样就避免信号发生器一直产生信号，单片机pic17c43不能很好的确定使用哪一段信号才能计算出茶叶温度，在茶叶经过信号发生器的时候采集信号，单片机pic17c43就能很确定的知道对该采集到的信号进行计算就能得到茶叶温度。

磁性材料可以产生磁场，因为信号触发器在拨手上，拨手是不停的在运动，磁场就是运动的磁场，运动的磁场经过信号发生器时，信号发生器就可以在不接触信号触发器的情况下感知到运动的磁场的存在，就可以将该变化的磁场作为触发信号，信号发生器就可以在不接触信号触发器就可以降低炒茶设备的磨损和电能的损耗，磁性材料可以产生磁场，因为信号触发器在拨手上，拨手是不停的在运动，所以信号触发器产生的磁场就是运动的磁场，磁电转换在运动的磁场中可以产生电动势，就可以引起驱动开关控制端的电势变化，驱动开关由导通状态变成截止状态，驱动开关在导通状态将定值电阻r2短路，欧姆表测量的电阻值不含定值电阻r2，驱动开关在截止状态下，定值电阻r2不再被驱动开关短路，欧姆表测量的电阻值中包含定值电阻r2的阻值。单根导体在切割磁感线时产生的电势差不够大，导体线圈在切割磁感线的时候可以产生足够大的电势差来触发驱动开关。

对照温度采集器采集炒锅的温度，实际温度采集受炒锅影响的茶叶温度，将受炒锅影响的茶叶温度去除炒锅影响的温度就能得到茶叶的真实温度，实际温度采集器设置在炒锅底部，是因为在炒锅底部茶叶停留时间最长，拨手会推动茶叶经过炒锅底部，故而在炒锅底部实际温度采集器能与茶叶充分接触。

本发明还包括一种电气化炒茶设备智能温度监控方法，采用以上所述的一种电气化炒茶设备智能温度监控系统，包括以下步骤：

s1：单片机pic17c43采集驱动开关开启状态下欧姆表的输出的电阻值k1，单片机pic17c43采集驱动开关闭合状态下欧姆表的输出的电阻值k2；

s2：已知k1和k2的值，建立方程求解得知r1的值和各个对照温度采集器中感温电阻r3的总阻值ru，用ru除以n可得各个对照温度采集器中感温电阻r3的平均阻值，n为对照温度采集器个数

建立茶叶温度求解公式如下

式中：ri为各个对照温度采集器中感温电阻r3的阻值；n为对照温度采集器个数；r1为感温电阻r1的阻值；r2为定值电阻r2的阻值；ru为各个对照温度采集器中感温电阻r3的总阻值；

联立上述三个公式可解得r1和ru的阻值，用ru除以n可得各个对照温度采集器中感温电阻r3的平均阻值；

s3：结合感温电阻r1的温度-阻值曲线，可以查得感温电阻r1阻值对应的温度t1，t1为受炒锅影响的茶叶温度，结合感温电阻r3的温度-阻值曲线，可以查得各个对照温度采集器中感温电阻r3的平均阻值对应的温度t2，t2为各处炒锅的平均温度；

s4：从t1中去除炒锅影响的温度，得到茶叶的真实温度t3，公式如下：

t1-μt2＝t3

式中：μ为炒锅影响权重值，可经过有限次试验得到；

s5：单片机pic17c43在接收到驱动开关开启时，启动计时器y1，单片机pic17c43在接收到驱动开关闭合时，读取计时器y1的计时时间，并关闭计时器y1，结合经过磁电转换器的信号触发器的长度，计算出信号触发器的线速度，根据信号触发器距离拨手转轴的半径，计算出拨手的转速。测量到k1和k2的值，建立方程求解得知r1的值和各个对照温度采集器中感温电阻r3的总阻值ru，可以的到受炒锅影响的茶叶温度和炒锅的平均温度，去除炒锅影响的温度，就能得到茶叶的真实温度，掌握茶叶的真实温度对茶叶的加工制造具有很重要的作用，本方案还能检测拨手的转速，这是通过拨手的线速度来检测的，这样的检测数据准确反映了茶叶被炒动的速度，具有更高的可靠性。