专利名称：模糊控制滚筒式茶叶杀青机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在茶叶生产加工中的杀青作业时使用的模糊控制滚筒式茶 叶杀青机。
技术背景制茶工艺是保证茶叶质量的重要基础，传统的制茶工艺包括筛选、杀青、揉捻、炒 条、理条和烘烤六个步骤。其中杀青的目的是按照一定的方式去除青茶中的水分，它是保证 茶叶色、香、味、形的关键，杀青是制茶工艺中最重要的一个步骤，鲜叶杀青不好的就制作不 出优质的茶叶。在杀青过程中，温度与时间的控制十分重要，温度过高，茶叶水分蒸发过多， 造成茶叶焦黄，直接影响茶的颜色。温度过低，水分残留过多，将影响茶的味道。杀青时间 不合适，将影响抽条和理条工艺，造成茶叶形状不好。传统的制茶工艺中，杀青多有炒茶师凭经验完成，火候的掌握完全由炒茶师主观 感觉。这种原始的制茶方法不仅效率低，而且对茶叶质量很难保证。因此，茶农迫切希望研 制质优价廉的茶叶加工机械。茶叶杀青是茶叶加工中极为重要的一道工序，传统加工工艺 仅依靠手工，其问题主要在于1、杀青工艺落后；2、杀青技术较难掌握；3、杀青效果不一致 影响茶叶品质；4、杀青效率低；5、人力劳动强度大。随着科学的发展和茶农的迫切希望，传统式杀青机问世了，但是传统的杀青机仅 仅提高了生产效率和降低了劳动强度，在其他问题上仍然没有突破。但是现在由于从事茶 叶生产的劳动力急剧下降和从事茶叶生产的人力高龄化得出现，传统杀青机操作的复杂性 逐渐呈现，这让许多茶农朋友很是烦恼。并且，如何将杀青机控制由原来的人工操作提升至 自动化控制，一直是业界的一大难题。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有存在的不足而提供一种专门为绿茶杀青工艺而 研制的省时省力、操作方便的模糊控制滚筒式茶叶杀青机，它通过计算机仿真技术，采用模 糊控制的方法，将制茶师的炒茶经验转化为机械智能控制，不仅提高了杀青的效率，而且解 决了茶叶杀青质量的问题。本实用新型的目的是这样实现的包括杀青机底座、安装在杀青机底座上的杀青 机前支架和杀青机后支架、固定在杀青机前支架和杀青机后支架上的托轮，其特征在于在 托轮上放置有杀青滚筒，在杀青机底座上安装有电机，电机通过链轮和链条与槽轮相连接， 设置在杀青滚筒下面的槽轮驱动杀青滚筒转动，在杀青滚筒上安装有茶叶进料斗和茶叶下 料盘，在杀青滚筒下面设置有加热炉。加热炉包括加热炉炉体、加热炉炉门、加热炉进气门和与加热炉炉体连通的加热 炉烟囱。在杀青滚筒内设有导引槽。在杀青滚筒内设置有温控探头。
3[0010]设置在杀青滚筒内的温控探头与电器操控箱相连接，在电器操控箱中设置有模糊 控制器和PID调节器，温控探头与模糊控制器相连接，模糊控制器又通过PID调节器与电机 相连接，温控探头的输出信号通过模数转换器进行采集，并通过模糊控制器进行运算，得出 电机控制参数，从而控制电机的转速。所述的电机为直流无刷电动机。所述的模糊控制器包括模糊化模块、模糊推理模块、清晰化模块和知识库模块。所述的PID调节器包括与电机相连接的霍尔电流传感器。在杀青机前支架和杀青机后支架上安装有杀青机上罩，杀青机上罩通过边条角铁 罩在杀青滚筒上，在杀青机上罩上还设置有隔热填充物。在连接电机与杀青滚筒的链轮和链条外面安装有链轮防护罩，茶叶进料斗通过进 料斗支架安装在杀青机前支架上，并与杀青滚筒相接通，在杀青机底座上对着加热炉安装 有冷却风扇。本实用新型在深入研究茶叶杀青工艺的现状后，设计制作了带导引槽的杀青滚筒 及相关的机械传动机构；以模糊控制技术和计算机仿真技术为基础，结合数十位炒茶师的 传统经验，开发了模糊控制器；以不可逆PWM控制技术的依据设计了直流无刷电机的控制 方案。鲜叶通过进料斗进入杀青滚筒，杀青滚筒通过天然气炉加热，并由直流无刷电机带动 旋转，滚筒内设有导引槽，在旋转的过程中鲜叶一边沿导引槽前进，一边翻动吸收热量，蒸 发水分。在滚壁热量的作用下，鲜叶迅速萎软杀熟，终止茶叶中的活性酶，达到杀青的目的。本实用新型具有如下优点采用计算机软件仿真及模糊控制的方法模拟炒茶师的 人工经验，将传统工艺与人工智能结合起来，不仅保证了机械杀青茶叶能达到最佳人工杀 青的质量，而且有利于做到产品的统一性和标准化。具有杀青效率高、杀青品质一致、操作 简单的优点。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的侧视图。图3为本实用新型的侧剖视图。图4为本实用新型的动力传动结构示意图。图5为本实用新型的剖视图。
具体实施方式
如图1、2、3、4、5所示，本实用新型包括杀青机底座18、安装在杀青机底座18上的 杀青机前支架15和杀青机后支架20、固定在杀青机前支架15和杀青机后支架20上的托 轮12，其特征在于在托轮12上放置有杀青滚筒2，在杀青机底座18上安装有电机7，电机 7通过链轮23和链条24与槽轮11相连接，设置在杀青滚筒2下面的槽轮11驱动杀青滚 筒2转动，在杀青滚筒2上开设有滚动槽，槽轮11位于该滚动槽中并驱动杀青滚筒2转动， 在杀青滚筒2上安装有茶叶进料斗1和茶叶下料盘5，在杀青滚筒2下面设置有加热炉10。 加热炉10包括加热炉炉体、加热炉炉门8、加热炉进气门9和与加热炉炉体连通的加热炉烟 囱4。在杀青滚筒2内设有导引槽16。在杀青滚筒2内设有温控探头17。[0024]设置在杀青滚筒2内的温控探头17与电器操控箱13相连接，在电器操控箱13中 设置有模糊控制器和PID调节器，温控探头17与模糊控制器相连接，模糊控制器又通过PID 调节器与电机7相连接，温控探头17的输出信号通过模数转换器进行采集，并通过模糊控 制器进行运算，得出电机控制参数，从而控制电机的转速。所述的电机7为直流无刷电动 机。所述的模糊控制器包括模糊化模块、模糊推理模块、清晰化模块和知识库模块。所述的 PID调节器包括与电机7相连接的霍尔电流传感器。在杀青机前支架15和杀青机后支架 20上安装有杀青机上罩3，杀青机上罩3通过边条角铁14罩在杀青滚筒2上，在杀青机上 罩3上还设置有隔热填充物22。在连接电机7与杀青滚筒2的链轮和链条外面安装有链轮 防护罩6，茶叶进料斗1通过进料斗支架21安装在杀青机前支架15上，并与杀青滚筒2相 接通，在杀青机底座18上对着加热炉10安装有冷却风扇19。鲜茶叶通过茶叶进料斗1进入杀青滚筒，杀青滚筒通过天然气加热炉10加热，并 由直流无刷电机带动旋转，滚筒内设有导引槽16，在旋转的过程中鲜叶一边沿导引槽16前 进，一边翻动吸收热量，蒸发水分。在滚壁热量的作用下，鲜叶迅速萎软杀熟，终止茶叶中的 活性酶，达到杀青的目的。在杀青的过程中，通过温控探头17测量滚筒温度，在加热炉正常工作时滚筒温度 应保持在110°c左右。热电偶输出的信号通过模/数转换器进行采集，并通过模糊控制器进 行运算，得出电机控制参数，从而控制电机的转速。系统的主要技术指标交流工作电压220V50Hz，直流电源电压48V，电流5A，直 流电机功率150W，滚筒标定转速35RPM，滚筒标定温度110°C，标定杀青时间45S，最大 杀青速率80Kg/小时。系统控制方案采用含有电流内环的双闭环直流调速模型，该模型的关键是模糊调 节器和PID调节器的设计。(1)模糊控制器的设计模糊控制器由四部分组成模糊化、模糊推理、清晰化和 知识库。模糊化作用是将采集的滚筒温度与设定温度比较后转换为模糊量，并用相应的模 糊集合来表示。模糊推理是模糊控制器的核心，它将炒茶师的经验转化为推理函数，根据推 理函数形成推理样本域，从而形成推理规则。(2)PID调节器的设计滚筒转速采用PID调节器控制，以霍尔电流传感器测定无 刷直流电机的工作电流，将该电流与模糊控制器输出的设定值比较，得出输出调节量与误 差的关系。(3)PWM驱动器的设计PWM(脉宽调制)技术是直流电机调速常用的方法，它是利 用开关器件来实现通断控制，将直流电源电压断续加到负载上，通过通、断时间的变化来改 变负载上的直流电压平均值，将固定电压的直流电源变成平均值可调的直流电源。
权利要求一种模糊控制滚筒式茶叶杀青机，包括杀青机底座(18)、安装在杀青机底座(18)上的杀青机前支架(15)和杀青机后支架(20)、固定在杀青机前支架(15)和杀青机后支架(20)上的托轮(12)，其特征在于在托轮(12)上放置有杀青滚筒(2)，在杀青机底座(18)上安装有电机(7)，电机(7)通过链轮(23)和链条(24)与槽轮(11)相连接，设置在杀青滚筒(2)下面的槽轮(11)驱动杀青滚筒(2)转动，在杀青滚筒(2)上安装有茶叶进料斗(1)和茶叶下料盘(5)，在杀青滚筒(2)下面设置有加热炉(10)。
2.根据权利要求1所述的模糊控制滚筒式茶叶杀青机，其特征在于加热炉(10)包括 加热炉炉体、加热炉炉门(8)、加热炉进气门(9)和与加热炉炉体连通的加热炉烟囱(4)。
3.根据权利要求1所述的模糊控制滚筒式茶叶杀青机，其特征在于在杀青滚筒(2) 内设有导引槽(16)。
4.根据权利要求1所述的模糊控制滚筒式茶叶杀青机，其特征在于在杀青滚筒(2) 内设置有温控探头(17)。
5.根据权利要求1所述的模糊控制滚筒式茶叶杀青机，其特征在于设置在杀青滚筒 ⑵内的温控探头(17)与电器操控箱(13)相连接，在电器操控箱(13)中设置有模糊控制 器和PID调节器，温控探头(17)与模糊控制器相连接，模糊控制器又通过PID调节器与电 机⑵相连接，温控探头(17)的输出信号通过模数转换器进行采集，并通过模糊控制器进 行运算，得出电机控制参数，从而控制电机的转速。
6.根据权利要求5所述的模糊控制滚筒式茶叶杀青机，其特征在于所述的电机(7) 为直流无刷电动机。
7.根据权利要求5所述的模糊控制滚筒式茶叶杀青机，其特征在于所述的模糊控制 器包括模糊化模块、模糊推理模块、清晰化模块和知识库模块。
8.根据权利要求5所述的模糊控制滚筒式茶叶杀青机，其特征在于所述的PID调节 器包括与电机(7)相连接的霍尔电流传感器。
9.根据权利要求1所述的模糊控制滚筒式茶叶杀青机，其特征在于在杀青机前支架 (15)和杀青机后支架(20)上安装有杀青机上罩(3)，杀青机上罩(3)通过边条角铁(14) 罩在杀青滚筒(2)上，在杀青机上罩(3)上还设置有隔热填充物(22)。
10.根据权利要求1所述的模糊控制滚筒式茶叶杀青机，其特征在于在连接电机(7) 与杀青滚筒(2)的链轮和链条外面安装有链轮防护罩(6)，茶叶进料斗(1)通过进料斗支 架(21)安装在杀青机前支架(15)上，并与杀青滚筒(2)相接通，在杀青机底座(18)上对 着加热炉(10)安装有冷却风扇(19)。
专利摘要本实用新型涉及一种在茶叶生产加工中的杀青作业时使用的模糊控制滚筒式茶叶杀青机，包括杀青机底座、安装在杀青机底座上的杀青机前支架和杀青机后支架、固定在杀青机前支架和杀青机后支架上的托轮，其特征在于在托轮上放置有杀青滚筒，在杀青机底座上安装有电机，电机通过链轮和链条与槽轮相连接，设置在杀青滚筒下面的槽轮驱动杀青滚筒转动，在杀青滚筒上安装有茶叶进料斗和茶叶下料盘，在杀青滚筒下面设置有加热炉，具有杀青效率高、杀青品质一致、操作简单的优点。
文档编号A23F3/06GK201602090SQ2009200922
公开日2010年10月13日 申请日期2009年8月7日 优先权日2009年8月7日
发明者丁振韬, 叶永林, 尼喜 申请人:信阳市永恒茶业科技有限公司