中药煎药设备电动挤压装置的控制装置及控制方法
【专利说明】中药煎药设备电动挤压装置的控制装置及控制方法
[技术领域]
[0001] 本发明是一种中药煎药设备电动挤压装置的控制装置及方法，适用于中药煎药、 中药提取等中药煎煮设备。
[【背景技术】]
[0002] 中药乃中国文化之精粹，很多疾病为了达到更好的疗效，和应对各种特殊病人，都 采用以服用传统中药药汁为主的治疗手段，达到调理五脏六腑，从而祛病的功效，然而由于 自己煎药方面的种种困难，给人们接受上带来了阻碍，比如说，中药味道大，煎药时火候很 难把握，药汁没办法完全挤出，造成浪费等等，面对这一系列问题，从而研发出了手动型智 能温控煎药设备，从而支持了医院的代煎服务，并且老百姓对代煎服务需求呈增长趋势，为 了满足市场需求，和顺应高科技自动化路线，在上一代煎药设备的基础上，研发了一种可控 压力的挤压装置，以弥补手动挤压费时费力的不足，并且在挤压过程中可以根据需要调节 不同的挤压压力。
[0003] 目前市场上主要是手动挤压控制，部分采用电动挤压控制。
[0004] 手动挤压来实现煎药过程中的挤压出药，存在中劳动强度大的问题，一个人每天 最多需要负责8台煎药设备的运转，按30分钟1付中药的煎煮进程，没付中药煎煮过程中需 要中途挤压1-2次，结束前挤压1次计算，一天8小时工作需要约为300多次的轮盘挤压的工 作，因劳动强度大，可能存在着偷工的问题，影响中药出药的提取率，无法保证中药煎煮质 量的稳定性，将不利于中医中药煎煮的规范化发展。
[0005] 电动挤压控制主要是解决电机的控制问题，目前市场上采用接近开关控制上下位 移，接近开关的控制存在着问题有：
[0006] 1、控位不准确问题，上下移动的位置控制有难度，中药材的挤压无法准确的控制 力度；
[0007] 2、开关移位后开关失灵，并可能造成传动机械的损坏等问题；
[0008] 3、安装在外套筒4外部，影响美观度同时可能受到外部外力的磕碰，更进一步的影 响了精度。
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【发明内容】
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[0009] 本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，设计一种新型结构的中药煎药设 备电动挤压装置的控制装置及其控制方法。
[0010] 为实现上述目的，设计一种中药煎药设备电动挤压装置的控制装置，其特征在于， 由顶针、弹簧、光电开关、单片机控制电路、电机、电机控制电路组成，采用顶针传递位移，电 动挤压装置的外套筒上部安装转动轴承的板上打有顶针位移的空位，顶针安装在外套筒内 部，与丝杆顶部丝杆活铃相抵，在丝杆向上移动时，触碰到顶针，由光电开关检测顶针位移 的位置，光电开关与单片机控制电路控制连接，单片机控制电路通过电机控制电路控制电 机停止，实现向上限位，同时在顶针的上部安装有弹簧，在丝杆向下位移时，将顶针弹压复 位，实现重复控制，所述控制装置还设有电流检测电路，所述电流检测电路检测到电机电流 信号，并传输至单片机控制电路，当电机的电流输出到达所设定的最高电流限制线时，单片 机控制电路通过电机控制电路控制电机停止，实现向下限位。
[0011]所述单片机控制电路中，使用ARM内核32位控制器作为整个系统的核心控制，控制 器的5、6接口依次串接电容C6和C7，并抽头一端接地，同时并接晶体振荡器Y1构成晶振电 路，控制器的VSS接口以及NRST接口接地，VDD接口接3.3V电，NI1，NI2，ΕΝΑ作为电机控制引 脚，CH2作为电机电流检测引脚，ΡΤ1作为称重传感器接口，主要特点在于其高精度与高速 度，能通过检测电流的变化快速的做出切换来控制电机运转。
[0012]所述电机控制电路中，使用四个大功率场效应管Q1、Q2、Q3、Q4以及MOT 1组成的Η桥 电路作为电机的功率级驱动，大功率场效应管以、〇2、〇4、〇3顺次两两串接，〇1与〇2抽头一端 连接至Μ0Τ1的1脚，Q3与Q4抽头一端连接至Μ0Τ1的3脚，Μ0Τ1的1脚以及3脚之间通过电容CM 串接，所述Q1、M0T1的1脚间抽头一端与Ql、Q3间抽头一端同时并接电阻RM1与电容CM1的串 联组、一个二极管DM1;所述Q2、M0T1的1脚间抽头一端与Q2、Q4间抽头一端同时并接电阻RM2 与电容CM2的串联组、一个二极管DM2、电阻RM6、电容CM6;所述Q3、M0T1的3脚间抽头一端与 Q1、Q3间抽头一端同时并接电阻RM3与电容CM3的串联组、一个二极管DM3;所述Q4、M0T1的3 脚间抽头一端与Q2、Q4间抽头一端同时并接电阻RM4与电容CM4的串联组、一个二极管DM4、 电阻RM5、电容CM5;通过对四个大功率场效应管Ql，Q2，Q3，Q4的控制使得M0T1两端出现不同 的电平，从而控制电机正反转。
[0013] 电流检测电路，使用轨到轨运放放大电路把微弱的电流信号放大以便控制器检 测，信号从信号输入端CH1输入，从信号输出端CH2输出，信号输入端CH1连接至放大器U7A的 正极，放大器U7A的输出端通过电阻R18串接至放大器U7B的正极，放大器U7B的输出端通过 电阻R19连接至信号输出端CH2;放大器U7A的负极与输出端之间串接电阻R15,并抽头一端 经由电阻R14接地，放大器U7A的8号端口经由电容C5并接地，放大器U7A的4号端口接地;放 大器U7B的负极与输出端之间串接电阻R17,并抽头一端经由电阻R16接地，电阻R19与信号 输出端CH2之间抽头一端并接电容C10接地、极性电容C14接地;信号输入端CH1的另一端经 由电容C1接地，信号输出端CH2的另一端经由稳压二极管D5接地。
[0014] 电机限位电路，使用红外光电传感器来检测电机复位状态，从而把信号发送给控 制器，发光二极管的IR1，IC1端为光电传感器供电，光电传感器的RA为信号输出端输出信 号。
[0015] 单片机控制电路还可连接称重传感器电路，一种为4-20MA电流输出，另一种为0-5V电压输出，如果为米用电流输出的，信号从信号输入端Ain输入，从信号输出端Aout输出， 信号输入端Ain连接至R3为采样电阻，采样采得电压后，电阻为270欧姆的话，20MA的满量程 采得的电压为5.4V，在经过R1，R2分压的电压约等于3.24V，此电压就可以进入单片机进行 运算和控制，D1是一个稳压二极管，防止高电平脉冲进入单片机，以免单片机出故障，或者 损坏单片机，C1，C2作为旁路电容滤波作用，滤除干扰，使得输入信号更稳定。如果传感器为 0-5V电压输出的，直接去掉R3,让信号直接经过R1，R2分压即可，5V满量程经过分压后大概 在3V左右。Aout输出至单片机模拟输入引脚即可。
[0016] 所述控制装置还设有安全保护的行程开关，行程开关安装在电动挤压装置的挤压 电机固定板上部，在电机上盖套内，当打开上盖套时，行程开关切断电机的供电，起到安全 保护的作用。
[0017] 上述述中药煎药设备电动挤压装置的控制装置的控制方法，其特征在于，采用顶 针的机械传动位移的方法，以及电机电流变化的检测控制相结合，包括向上限位控制以及 向下限位控制
[0018] A向上限位控制
[0019] 采用顶针传递位移，在丝杆向上移动时，触碰到顶针，由光电开关检测顶针位移的 位置，光电开关通过微电脑电路控制，关闭电机的转动，实现向上限位的目的，同时在顶针 的上部安装有弹簧，在丝杆向下位移时，将顶针弹压复位，有效的实现了控制的重复性；
[0020] B向下限位控制
[0021] 在丝杆向下移动时，由内套筒传递给压板盘，压板盘触碰到底部的药渣后，由电流 检测电路，检测到电机电流的变化，根据变化的大小控制挤压力的大小，并设有最高电流 限制线，当电机的电流输出到达所设定的最高电流限制线时，芯片控制指令关闭电机的转 动，实现向下限位的目的。
[0022] 向下限位控制，也可与称重传感器相结合来实现控制，称重传感器从CH1通过采样 电阻R16取得电压经过运放1级正比例放大电路放大，放大倍数由R15，R14