NFC果饮机的管路自清洁与维持系统及其控制方法与流程

本发明涉及果饮机技术领域，特别涉及nfc果饮机的管路自清洁与维持系统及其控制方法。

背景技术：

非浓缩还原的nfc果汁是在工厂化的无菌环境下进行封装的，在日常环境下必须即饮即食，否则会与空气中氧气及细菌作用下迅速氧化或腐败变质。现有的饮料机都无法满足nfc果汁的饮用要求，原因是这些设备不能保证管路清洁，管路与果汁无菌接触。因此，在本领域中，急需催生出一种nfc果汁饮料机的多管路自清洁控制系统及其控制方法。

技术实现要素：

本发明提供nfc果饮机的管路自清洁与维持系统及其控制方法，可以解决现有技术中的上述问题。

本发明提供了nfc果饮机的管路自清洁与维持系统及其控制方法，包括：单片机、多个重力传感器、温度控制模块、抽水泵、果汁插管运动机构、果汁出口管道运动机构、多个紫外线消毒灯和电磁阀；

所述重力传感器安装在果汁袋的放置底板上，所述温度控制模块设置在高温蒸汽发生装置内，所述高温蒸汽发生装置与上消毒柜之间通过耐高温软管连接，抽水泵设置在耐高温软管上，所述果汁插管运动机构设置在上消毒柜与果汁袋之间，所述果汁出口管道运动机构设置在下消毒柜的一侧；

多个重力传感器、温度控制模块、果汁插管运动机构、果汁出口管道运动机构、多个紫外线消毒灯和电磁阀分别与单片机连接，抽水泵通过继电器与单片机连接；

重力传感器用于实时检测果汁袋的重量信号，并将果汁袋的重量信号发送给单片机；

温度控制模块用于对高温蒸汽发生装置中的水进行加热并进行温度检测；将检测的温度信号发送给单片机；

抽水泵用于当高温蒸汽发生装置中的水被加热到100℃时，将高温蒸汽发生装置中的水和蒸汽抽送至上消毒柜中；

果汁插管运动机构用于当果汁用完时，将果汁插管从果汁袋中抽出，运送并插入上消毒柜的底部进行杀菌消毒处理，更换果汁袋后，将果汁插管从消毒柜中抽出，插入果汁袋中；

果汁出口管道运动机构用于当果汁用完时或者果汁输出后将果汁出口管道缩回到下消毒柜内进行杀菌消毒处理，当再次需要输出果汁时，将果汁出口管道伸出下消毒柜输出果汁；

多个紫外线消毒灯设置在上消毒柜内和下消毒柜内，用于对果汁插管和果汁出口管道进行杀菌消毒；

电磁阀设置在果汁管路上，用于将清洗果汁插管、果汁管路和果汁出口管道后的废水通过与下消毒柜连接的废水管排入废水收集盒中；

单片机用于接收重力传感器发送的果汁袋的重量信号，用于接收温度控制模块发送的温度信号，用于接收果汁出口管道的开启和关闭信号，用于控制果汁插管运动机构、温度控制模块、抽水泵、果汁出口管道运动机构和电磁阀，使得果汁插管、果汁出口管道和果汁管路始终处于洁净无菌的环境下。

所述温度控制模块包括：温度传感器和加热器，温度传感器和加热器分别与单片机连接，温度传感器检测高温蒸汽发生装置内的水温，并将温度信号发送给单片机，当高温蒸汽发生装置内的水温达到100℃时，单片机控制加热器停止加热。

所述果汁插管运动机构包括：第一插头安装板，果汁插管，第一丝杠，第一电机，被动齿轮，第二插头安装板，第二电机和第三电机，

果汁插管的下端套接在被动齿轮上，被动齿轮与主动齿轮啮合连接，主动齿轮固定在第一电机的输出轴上，第一电机固定设置在第一插头安装板上，第一插头安装板位于第二插头安装板的正上方，第一插头安装板上设有螺纹孔，第二插头安装板上对应螺纹孔处设有通孔，第一丝杠的下端与第二电机的输出轴通过联轴器固定连接，第一丝杠的上端先通过通孔穿过第二插头安装板，然后通过螺纹孔螺接穿过第一插头安装板，第三电机的输出轴通过联轴器与第二丝杠的左端固定连接，第二丝杠的右端螺纹套接在第二插头安装板上；

第一电机、第二电机和第三电机分别通过电机驱动电路与单片机连接。

所述果汁出口管道运动机构包括：第四电机、第三丝杠、导杆、果汁出口管道安装板，第四电机的输出轴通过联轴器与第三丝杠的一端连接，第三丝杠的另一端通过螺纹与果汁出口管道安装板螺纹套接，导杆穿过果汁出口管道安装板固定在第四电机和下消毒柜之间，果汁出口管道与多个果汁管道相连通，汁出口管道安装在果汁出口管道安装板上，第四电机通过电机驱动电路与单片机连接。

还包括第五电机、第四丝杠和密封块，第五电机的输出轴通过联轴器与第四丝杠的一端连接，第四丝杠的另一端通过螺纹与密封块螺纹套接，果汁出口管道上设有密封圈，第五电机通过电机驱动电路与单片机连接。

nfc果饮机的管路自清洁与维持系统的控制方法，包括以下步骤：

s1、重力传感器实时采集果汁袋的重量信号，并将果汁袋的重量信号转换成电压信号发送给单片机；

s2、单片机接收到重力传感器传来的电压信号后，根据预先设定的数据判断果汁袋中的果汁是否用完，当果汁用完，单片机控制果汁插管运动机构将果汁插管从果汁袋中抽出，运送至上消毒柜中准备进行杀菌消毒处理，同时单片机控制果汁出口管道运动机构将果汁出口管道缩回到下消毒柜内，准备进行杀菌消毒处理；

s3、单片机给温度控制模块发送指令，温度控制模块对高温蒸汽发生装置中的水进行加热，温度控制模块同时检测高温蒸汽发生装置中水的温度，并将水的温度发送给单片机；

s4、当水温达到100℃时，单片机控制抽水泵将开水和蒸汽抽送至上消毒柜中，单片机控制果汁出口管道运动机构将果汁出口管道缩回到下消毒柜内同时开启果汁出口管道，利用开水和蒸汽对果汁插管、果汁管路和果汁出口管道进行清洗及第一次消毒，持续时间5分钟；

s5、消毒5分钟后，单片机控制电磁阀开启将清洗果汁插管、果汁管路和果汁出口管道后的废水通过废水管排入废水收集盒中；

s6、废水排出后，单片机控制多个紫外线消毒灯开启，对果汁插管、果汁管路和果汁出口管道进行第二次消毒，使得果汁插管、果汁管路和果汁出口管道处在洁净无菌的环境下；

s7、当果汁出口管道开启关闭后，单片机控制果汁出口管道运动机构将果汁出口管道缩回到下消毒柜内，单片机控制下消毒柜内的多个紫外线消毒灯对果汁出口管道进行杀菌消毒。

上述步骤s2中单片机控制第三电机带动第二丝杠转动，第二丝杠转动带动第二插头安装板向右运动，第二插头安装板向右运动带动第一丝杠向右运动，第一丝杠向右运动带动第一插头安装板向右运动，第一插头安装板向右运动带动果汁插管向右运动从果汁袋中抽出，抽出后，单片机控制第一电机转动，第一电机转动带动主动齿轮转动，主动齿轮转动带动被动齿轮转动，被动齿轮转动带动果汁插管旋转180度，单片机控制第二电机转动，第二电机转动第一插头安装板向下移动，从而带动果汁插管向下移动，到达设定位置后，单片机控制第三电机带动第二插头安装板继续向右运动，第二插头安装板向右运动带动果汁插管向右运动插入上消毒柜中准备进行杀菌消毒处理。

上述步骤s4和s7中单片机控制第四电机转动，第四电机转动带动第三丝杠转动，第三丝杠转动带动果汁出口管道安装板运动，使得果汁出口管道缩回到到下消毒柜内。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明为饮料机尤其是nfc果汁饮料机提供了一种果汁管道自清洁消毒控制系统及控制方法。解决了目前果汁饮料机无法自动对管道清洁消毒的问题，尤其是解决了nfc这种易腐败变质的果汁饮用问题，从而为nfc这种更健康的果汁饮用问题提供了技术支持。应用本发明后，果汁饮料机的管路更加清洁，干净，保证了饮用安全。

附图说明

图1为本发明提供的nfc果饮机的管路自清洁与维持系统的控制原理框图。

图2为本发明提供的nfc果饮机的管路自清洁与维持系统的整体结构示意图。

图3为本发明果汁插管运动机构的结构示意图。

图4为本发明果汁出口管道运动机构的结构示意图。

图5为本发明提供的nfc果饮机的管路自清洁与维持系统实施例的电路连接图。

图6为本发明nfc果饮机的整体结构示意图。

图7为本发明实施例的重力传感器电路连接示意图。

图8为本发明实施例的运动模块电路连接示意图。

图9为本发明实施例的电磁阀电路连接示意图。

图10为本发明实施例的抽水泵电路连接示意图。

图11为本发明实施例的紫外线消毒灯电路连接示意图。

附图标记说明：

1-上消毒柜，2-插头管，3-耐高温软管，4-电磁阀，5-高温蒸汽发生装置，6-果汁出口管道，7-下消毒柜，8-废水管，9-废水收集盒，10-主动齿轮，11-第一插头安装板，12-果汁插管，13-第一丝杠，14-第一电机，15-被动齿轮，16-第二插头安装底板，17-第二电机，18-第三电机，19-第四电机，20-第三丝杠，21-导杆，22-果汁出口管道安装板，23-第五电机，24-密封块，25-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图1-11，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1、图2和图5所示，本发明实施例提供的nfc果饮机的管路自清洁与维持系统及其控制方法，包括单片机、多个重力传感器、温度控制模块、抽水泵、果汁插管运动机构、果汁出口管道运动机构、多个紫外线消毒灯和电磁阀4；

所述重力传感器安装在果汁袋的放置底板上，所述温度控制模块设置在高温蒸汽发生装置5内，所述高温蒸汽发生装置5与上消毒柜1之间通过耐高温软管3连接，抽水泵设置在耐高温软管3上，所述果汁插管运动机构设置在上消毒柜1与果汁袋之间，所述果汁出口管道运动机构设置在下消毒柜7的一侧；

多个重力传感器、温度控制模块、果汁插管运动机构、果汁出口管道运动机构、多个紫外线消毒灯和电磁阀分别与单片机连接，抽水泵通过继电器与单片机连接；

重力传感器用于实时检测果汁袋的重量信号，并将果汁袋的重量信号发送给单片机；

温度控制模块用于对高温蒸汽发生装置5中的水进行加热并进行温度检测；将检测的温度信号发送给单片机；

抽水泵用于当高温蒸汽发生装置5中的水被加热到100℃时，将高温蒸汽发生装置5中的水和蒸汽抽送至上消毒柜1中；

果汁插管运动机构用于当果汁用完时，将果汁插管12从果汁袋中抽出，运送并插入上消毒柜1的底部进行杀菌消毒处理，更换果汁袋后，将果汁插管12从消毒柜1中抽出，插入果汁袋中；

果汁出口管道运动机构用于当果汁用完时或者果汁输出后将果汁出口管道6缩回到下消毒柜7内进行杀菌消毒处理，当再次需要输出果汁时，将果汁出口管道6伸出下消毒柜7输出果汁；

多个紫外线消毒灯设置在上消毒柜1内和下消毒柜7内，用于对果汁插管12和果汁出口管道6进行杀菌消毒；

电磁阀4设置在果汁管路上，用于将清洗果汁插管12、果汁管路和果汁出口管道6后的废水通过与下消毒柜7连接的废水管8排入废水收集盒9中；

单片机用于接收重力传感器发送的果汁袋的重量信号，用于接收温度控制模块发送的温度信号，用于接收果汁出口管道6的开启和关闭信号，用于控制果汁插管运动机构、温度控制模块、抽水泵、果汁出口管道运动机构和电磁阀4，使得果汁插管12、果汁出口管道6和果汁管路始终处于洁净无菌的环境下。

插头管2为果汁插管12的一部分。

所述温度控制模块包括：温度传感器和加热器，温度传感器和加热器分别与单片机连接，温度传感器检测高温蒸汽发生装置5内的水温，并将温度信号发送给单片机，当高温蒸汽发生装置5内的水温达到100℃时，单片机控制加热器停止加热。

如图3所示，所述果汁插管运动机构包括：第一插头安装板11，果汁插管12，第一丝杠13，第一电机14，被动齿轮15，第二插头安装板16，第二电机17和第三电机18，

果汁插管12的下端套接在被动齿轮15上，被动齿轮15与主动齿轮10啮合连接，主动齿轮10固定在第一电机14的输出轴上，第一电机14固定设置在第一插头安装板11上，第一插头安装板11位于第二插头安装板16的正上方，第一插头安装板11上设有螺纹孔，第二插头安装板16上对应螺纹孔处设有通孔，第一丝杠13的下端与第二电机17的输出轴通过联轴器固定连接，第一丝杠13的上端先通过通孔穿过第二插头安装板16，然后通过螺纹孔螺接穿过第一插头安装板11，第三电机18的输出轴通过联轴器与第二丝杠的左端固定连接，第二丝杠的右端螺纹套接在第二插头安装板16上；

第一电机14、第二电机17和第三电机18分别通过继电器与单片机连接。

如图4所示，所述果汁出口管道运动机构包括：第四电机19、第三丝杠20、导杆21、果汁出口管道安装板22，第四电机19的输出轴通过联轴器与第三丝杠20的一端连接，第三丝杠20的另一端通过螺纹与果汁出口管道安装板22螺纹套接，导杆21穿过果汁出口管道安装板22固定在第四电机19和下消毒柜7之间，果汁出口管道6与多个果汁管道相连通，汁出口管道6安装在果汁出口管道安装板22上，第四电机19通过电机驱动电路与单片机连接。

第四电机19转动带动第三丝杠20转动，第三丝杠20转动带动果汁出口管道安装板22左右运动，从而带动果汁出口管道6伸出下消毒柜7进行果汁取用，或者退回到下消毒柜7内进行消毒杀菌。

还包括第五电机23、第四丝杠和密封块24，第五电机23的输出轴通过联轴器与第四丝杠的一端连接，第四丝杠的另一端通过螺纹与密封块24螺纹套接，果汁出口管道6上设有密封圈25，第五电机23通过电机驱动电路与单片机连接。

当果汁出口管道6退回下消毒柜7后，第五电机23转动带动第四丝杠转动，第四丝杠转动带动密封块24向下运动，使得密封块24挡在下消毒柜7的前缺口处，同时果汁出口管道6上的密封圈25刚好运动到下消毒柜7的后缺口处，防止废水从前缺口处和后缺口处流出，废水沿废水管8流入废水收集盒9内，使得果汁出口管道运动机构达到密封的效果。

nfc果饮机的管路自清洁与维持系统的控制方法，包括以下步骤：

s1、重力传感器实时采集果汁袋的重量信号，并将果汁袋的重量信号转换成电压信号发送给单片机；

s2、单片机接收到重力传感器传来的电压信号后，根据预先设定的数据判断果汁袋中的果汁是否用完，当果汁用完，单片机控制果汁插管运动机构将果汁插管从果汁袋中抽出，运送至上消毒柜1中准备进行杀菌消毒处理，同时单片机控制果汁出口管道运动机构将果汁出口管道缩回到下消毒柜7内，准备进行杀菌消毒处理；

s3、单片机给温度控制模块发送指令，温度控制模块对高温蒸汽发生装置5中的水进行加热，温度控制模块同时检测高温蒸汽发生装置5中水的温度，并将水的温度发送给单片机；

s4、当水温达到100℃时，单片机控制抽水泵将开水和蒸汽抽送至上消毒柜1中，单片机控制果汁出口管道运动机构将果汁出口管道缩回到下消毒柜7内同时开启果汁出口管道，利用开水和蒸汽对果汁插管、果汁管路和果汁出口管道进行清洗及第一次消毒，持续时间5分钟；

s5、消毒5分钟后，单片机控制电磁阀4开启将清洗果汁插管、果汁管路和果汁出口管道后的废水通过废水管8排入废水收集盒9中；

s6、废水排出后，单片机控制多个紫外线消毒灯开启，对果汁插管、果汁管路和果汁出口管道进行第二次消毒，使得果汁插管12、果汁管路和果汁出口管道处在洁净无菌的环境下；

s7、当果汁出口管道开启关闭后，单片机控制果汁出口管道运动机构将果汁出口管道缩回到下消毒柜7内，单片机控制下消毒柜7内的多个紫外线消毒灯对果汁出口管道6进行杀菌消毒。

上述步骤s2中单片机控制第三电机18带动第二丝杠转动，第二丝杠转动带动第二插头安装板16向右运动，第二插头安装板16向右运动带动第一丝杠13向右运动，第一丝杠13向右运动带动第一插头安装板11向右运动，第一插头安装板11向右运动带动果汁插管12向右运动从果汁袋中抽出，抽出后，单片机控制第一电机14转动，第一电机14转动带动主动齿轮10转动，主动齿轮10转动带动被动齿轮15转动，被动齿轮15转动带动果汁插管12旋转180度，单片机控制第二电机17转动，第二电机17转动第一插头安装板11向下移动，从而带动果汁插管12向下移动，到达设定位置后，单片机控制第三电机18带动第二插头安装板16继续向右运动，第二插头安装板16向右运动带动果汁插管12向右运动插入上消毒柜1中准备进行杀菌消毒处理。

上述步骤s4和s7中单片机控制第四电机19转动，第四电机19转动带动第三丝杠转动，第三丝杠转动带动果汁出口管道安装板22运动，使得果汁出口管道6缩回到到下消毒柜7内。

使用方法及工作原理：

结合图6-图11，在本发明一个具体实施例中，控制系统包括有两个单片机u1，u10(由于i/o口数目不够，故选用两个单片机)，两个单片机之间实现通信。所述单片机u1连接重力传感器，所述重力传感器采集果汁剩余量信息并将果汁用完信息反馈给单片机u1。所述单片机u1连接果汁插管运动机构，所述果汁插管运动机构将果汁插管运送至消毒柜中。所述单片机u10连接温度控制模块，所述温度控制模块控制将水烧开并反馈给单片机u10。所述单片机u10还连接抽水泵，所述抽水泵将开水抽送至消毒柜内，利用开水对果汁插管进行清洗和一次消毒。所述单片机u10还连接电磁阀，所述电磁阀安装在果汁插管的管路上，控制管路的通断。所述单片机u10还连接紫外线消毒灯，所述紫外线消毒灯对果汁机管路进行二次消毒，从而保证整个管路系统干净无菌。

参看附图，本发明所用的单片机u1，u10的型号为美国atmel公司生产的at89c52，在实际应用时，可采用其它型号或系列的单片机作为其替代品。本实施例中，单片机u1的p3.0，p3.1分别连接单片机u10的p3.1，p3.0，实现两机通信。单片机u1的p2.0，p2.1分别连接a种饮料的重力传感器芯片hx711的dout口和pd-sck口。所述重力传感器芯片hx711的inna口，inpa口连接由四个金属箔式应变片构成的平衡电桥，从而保证重力传感器的精度。所述单片机u1的p2.2，p2.3分别连接b种饮料的重力传感器芯片hx711的dout口和pd-sck口。所述单片机u1的p2.4，p2.5分别连接c种饮料的重力传感器芯片hx711的dout口和pd-sck口。三套重力传感器各自独立工作，分别检测a、b、c三种果汁剩余量的信息。所述单片机u1的p0口连接了一个respack-8的上拉排阻，所述上拉排阻respack-8的1脚接+5v电源，2,3,4,5,6,7,8,9脚分别连接三个74hc573锁存器的d0，d1，d2，d3，d4，d5，d6，d7脚，所述三个74hc573锁存器的le脚接分别接单片机u1的p3.2，p3.3，p3.4脚。单片机u1通过p3.2，p3.3，p3.4脚分别控制三个锁存器，如果某个锁存器的le脚为低电平则该锁存器被选用，其他两个锁存器被禁用。所述74hc573锁存器的oe脚接地，所述74hc573锁存器的输出端q0，q1，q2，q3，q4，q5，q6，q7脚分别连接uln2823达林顿管芯片的8c，7c，6c，5c，4c，3c，2c，1c脚。所述uln2823达林顿管芯片的com脚接地，所述uln2823达林顿管芯片的8b，7b，6b，5b脚连接一个步进电机四个端口。所述uln2823达林顿管芯片的4b，3b脚接一个直流电机，所述uln2823达林顿管芯片的2b，1b接另一个直流电机。通过控制三个电机正反转以及控制三个电机所转的圈数来实现果汁插管的运动。

单片机u1主要完成的是消毒的准备工作，其控制方法主要包括：

a.重力传感器采集果汁袋的重量信号，并将重力信号转换成电压信号给单片机u1；

b.单片机u1接收到重力传感器传来的电压信号后，根据预先设定的数据判断果汁袋中的果汁是否用完，如果用完则给果汁插管运动机构发送动作指令。

c.果汁插管运动机构接收到单片机u1发来的动作指令后控制相应的电机运动，电机运动带动果汁插管运动，最终实现果汁插管运动到消毒柜中。

单片机u10的p2.0口接一个光电耦合开关的2脚，所述光电耦合开关的1脚和5脚接+5v电源，4脚接一个继电器，所述继电器再接加热器。当单片机u1给单片机u10发送准备工作完成信号后，单片机u10控制加热器将水烧开；所述单片机u10的p2.1口，p2.2口，p2.3口分别连接三个光电耦合开关，所述三个光电耦合开关再分别连接三个继电器，所述三个继电器再分别连接三个抽水泵；当水烧开信号反馈给单片机u10后，单片机u10控制抽水泵将开水抽送至消毒柜。所述单片机u10的p1.0口，p1.1口，p1.2口分别连接三个光电耦合开关，所述三个光电耦合开关再分别连接三个继电器，所述三个继电器再分别连接三个电磁阀；当开水进入消毒柜五分钟后，单片机控制电磁阀打开，将清洗后的废水排出。所述单片机u10的p1.3口，p1.4口，p1.5口分别连接三个光电耦合开关，所述三个光电耦合开关再分别连接三个继电器，所述三个继电器再分别连接三个紫外线消毒灯；当消毒柜中的废水排完后，单片机控制紫外线消毒灯打开，利用紫外线对果汁管路进行二次消毒。

单片机u10主要完成的是消毒的工作，其控制方法主要包括：

a.单片机u10接收到准备工作完成信号后，给温度控制模块发送指令，温度控制模块控制加热丝将水烧开，并将水烧开后的信号反馈给单片机u10；

b.单片机u10接收到水烧开的信号后，再控制抽水泵将开水抽送至消毒柜，利用开水对果汁管道进行清洗及一次消毒，持续时间5分钟；

c.5分钟后单片机u10控制果汁管路上的电磁阀打开将废水排出；

d.单片机u10控制紫外线灯开启，对果汁管路进行二次消毒。

单片机u1的p1.5口，p1.6口，p1.7口还分别连接有三个接触开关，所述三个接触开关安装在果汁存放柜中，当有新的果汁放入后就会触发该接触开关并把信号传给单片机，单片机接收到信号后再控制果汁插管运动机构，所述果汁插管运动机构再将果汁插管运送至果汁柜处，为下次饮用果汁做准备。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。