一种蔬菜预包装食品用烘干温度控制系统的制作方法

本发明为一种控制系统，具体是指一种蔬菜预包装食品用烘干温度控制系统。

背景技术：

随着计算机测控技术在工业生产制造领域的普遍应用，温度参数的微机化测量与控制已成为必然趋势。在现代蔬菜预包装食品加工中，要提高蔬菜预包装食品的保值期，就必须确保蔬菜在预包装前的烘干质量，为此，人们便采用温度参数的微机化测量与控制的温控系统来对预包装蔬菜用烘干设备的温度进行控制。这种温控系统是以设定温度为临界点，超出设定允许范围即进行温度调控：低于设定值时控制加热器进行加热，反之就控制加热器停止或降温。

然而，现有的用于蔬菜预包装食品加工中的温度参数的微机化测量与控制的温控系统对信号在传输过程中所产生的电流干扰信号处理的效果差，导致温度控制系统对蔬菜的烘干设备的温度控制不准确；并且现有的温度参数的微机化测量与控制的温控系统输出的驱动电流的稳定性较差，导致预包装蔬菜的烘干设备加热温度不稳定，致使预包装蔬菜的烘干质量不稳定，严重的影响了预包装蔬菜的保值期。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有的用于预包装蔬菜加工中的温度参数的微机化测量与控制的温控系统对电流干扰信号处理的效果差，并且存在输出的驱动电流稳定性差的缺陷，提供一种蔬菜预包装食品用烘干温度控制系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种蔬菜预包装食品用烘干温度控制系统，主要由单片机，均与单片机相连接的存储模块、采样信号保持电路、电源和第一固体继电器，与采样信号保持电路相连接的高通滤波电路，与高通滤波电路相连接的温度传感器，与固体继电器相连接的三端稳压电路，以及与三端稳压电路相连接的第二固体继电器组成；所述温度传感器还与电源相连接。

所述的采样信号保持电路由放大器P2，放大器P3，非门IC，继电器K，负极经电阻R14后与放大器P2的正极相连接、正极作为采样信号保持电路的输入端并与高通滤波电路相连接的极性电容C10，正极与放大器P2的输出端相连接、负极经电阻R15后与放大器P2的负极相连接的极性电容C11，一端与与放大器P2的负极相连接、另一端与放大器P3的输出端相连接的可调电阻R17，P极与放大器P2的输出端相连接、N极经继电器K的常开触点K-1后与放大器P3的正极相连接的二极管D5，正极经电阻R18后与放大器P3的正极相连接、负极接地的极性电容C12，一端与与放大器P3的负极相连接后接地、另一端与放大器P3的输出端相连接的电阻R19，以及一端与非门IC的反向端相连接、另一端经继电器K后与放大器P2的正电极相连接的电阻R16组成；所述放大器P2和放大器P3的负电极均接地，该放大器P2的正电极与外部电源相连接；所述极性电容C11的负极接地；所述放大器P3的输出端与单片机相连接；所述非门IC的正向端与放大器P3的正电极相连接。

所述高通滤波电路由三集管VT1，放大器P1，负极经电阻R2后与三集管VT的基极相连接、正极经电阻R1后与三集管VT1的集电极相连接的极性电容C1，P极与极性电容C1的负极相连接、N极顺次经电阻R4和电阻R3后与三集管VT1的发射极相连接的二极管D1，P极与三集管VT1的集电极相连接、N极与放大器P1的正电极相连接的稳压二极管D2，正极与三集管VT1的发射极相连接、负极与放大器P1的正极相连接的极性电容C2，一端与极性电容C2的负极相连接、另一端接地的可调电阻R5，正极与放大器P1的正极相连接、负极与放大器P1的输出端相连接的极性电容C3，一端与放大器P1的正极相连接、另一端与放大器P1的输出端相连接的电阻R6，以及正极与放大器P1的输出端相连接、负极接地的极性电容C4组成；所述极性电容C1的负极作为高通滤波电路的输入端并与温度传感器相连接；所述电阻R4与电阻R3的连接点接地；所述稳压二极管D2的P极还与外部电源相连接；所述放大器P1的负极与可调电阻R5的调节端相连接，该放大器P1的负电极接地、其输出端作为高通滤波电路的输出端并与极性电容C10的正极相连接。

所述三端稳压电路由稳压芯片U，三集管VT2，三集管VT3，一端与稳压芯片U的VIN管脚相连接、另一端接地的电阻R8，正极与三集管VT2的基极相连接、负极与稳压芯片U的VIN管脚相连接的极性电容C5，正极经电阻R7后与三集管VT2的发射极相连接、负极与三集管VT3的发射极相连接的极性电容C6，P极经电阻R9后与三集管VT2的集电极相连接、N极与三集管VT3的基极相连接的二极管D3，正极经电阻R12后与稳压芯片U的ADJ管脚相连接、负极接地的极性电容C9，正极与二极管D3的N极相连接、负极经电感L后与极性电容C9的正极相连接的极性电容C8，一端与极性电容C8的负极相连接、另一端与极性电容C9的负极相连接的电阻R13，P极经可调电阻R10后与稳压芯片U的VOUT管脚相连接、N极与极性电容C9的负极相连接的二极管D4，以及正极与极性电容C8的正极相连接、负极经电阻R11后与二极管D4的P极相连接的极性电容C7组成；所述极性电容C7的负极接地；所述极性电容C9的正极作为三端稳压电路的输出端并与第二固体继电器相连接；所述三集管VT3的集电极接地、其基极还与极性电容C8的正极相连接。

为了提高本发明的实际使用效果，所述稳压芯片U为LM3117集成芯片。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的高通滤波电路能对温度传感器输出的信号中的低频信号和信号在传输过程中产生的电流干扰信号进行消出，使信号更平稳、更准确；本发明的三端稳压电路能对单片机输出端的驱动电流进行调节，使输出的驱动电流更稳定，从而确保了温度控制系统对预包装蔬菜烘干设备的温度控制的准确度，提高了温控系统输出的驱动电流的稳定性，使预包装蔬菜烘干设备加热温度更稳定，有效的提高了预包装蔬菜的烘干质量和保质期。

(2)本发明的采样信号保持电路能在输入信号在被转换前，使电信号的频率保持不变，能够跟踪或者保持输入电信号的电平值，有效的确保电信号转换的精度，从而确保了温度控制系统对预包装蔬菜烘干设备的温度控制的准确度。

(3)本发明采用了两个固体继电器来对电路的通断进行控制，有效的降低了电流的冲击力，从而提高了本发明的可靠性、实用性。

附图说明

图1为本发明的电路结构框图。

图2为本发明的高通滤波电路的电路结构示意图。

图3为本发明的三端稳压电路的电路结构示意图。

图4为本发明的采样信号保持电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，一种蔬菜预包装食品用烘干温度控制系统，主要由单片机，均与单片机相连接的存储模块、采样信号保持电路、电源和第一固体继电器，与采样信号保持电路相连接的高通滤波电路，与高通滤波电路相连接的温度传感器，与固体继电器相连接的三端稳压电路，以及与三端稳压电路相连接的第二固体继电器组成；所述温度传感器还与电源相连接。

其中，本发明的单片机采用了FM8PE59A单片机来实现，该单片机的电源输入接口与电源相连接，而电源则为6V直流电源，该6V直流电源为单片机和温度传感器提供各种电压。单片机的信号输入接口INT与高通滤波电路相连接，单片机的比较器接口SSB和SSC分别与存储模块相连接。存储模块则采用了AT24C256型EEPROM存储模块，该存储模块的输入端与单片机的比较器接口SSB相连接，其反馈端与单片机的比较器接口SSC相连接，且该存储模块用于储存设定的温度值。单片机的控制电流输出接口与第一固体继电器相连接。

运行时，本发明的温度传感器采用了博锐公司生产的010-57414016温度传感器来实现，该温度传感器用于对预包装蔬菜烘干设备的烘烤室的温度进行采集，该温度传感器将采集的温度信息转换为电信号后传输给高通滤波电路。该高通滤波电路对电信号中低频信号和信号在传输中所产生的电流干扰信号进行消出或抑制，使电信号更平稳、更准确，高通滤波电路将滤波后的电信号传输给采样信号保持电路，该采样信号保持电路能在输入信号在被转换前，使电信号的频率保持不变，能够跟踪或者保持输入电信号的电平值，有效的确保电信号转换的精度，采样信号保持电路处理后的电信号传输给单片机。该单片机中的AD转换器则将接收的电信号转换为数据信号，而单片机中的运算器则对数据信号进行分析处理后得到温度值，该运算器则将得到的温度值通过单片机中的比较器与存储模块内存储的温度值进行比对。如果，单片机得到的温度值小于存储模块内存储的温度值时，单片机中的控制器则输出控制电流给第一固体继电器，第一固体继电器得电而被导通，三端稳压电路得电，该三端稳压电路对电流的强度进行调整，使电流保持稳定，该三端稳压电路将调整后的电流传输给第二固体继电器，第二固体继电器得电而被导通，该继电器输出稳定的驱动电流给预包装蔬菜烘干设备的加热器，该加热器得电，加热器开始对烘烤室内进行加热，直到烘烤室内的温度值与存储模块内存储的温度值一致。从而使烘烤室内的温度能很好的保持为预包装蔬菜烘干所需温度，有效的提高了预包装蔬菜的烘干质量和预包装蔬菜出油量。

同时，所述的高通滤波电路如图2所，其由型号为3DG12的三集管VT1，型号为OP364的放大器P1，阻值为10KΩ的电阻R1、电阻R4，阻值为20KΩ的电阻R2，阻值为5KΩ的电阻R3，阻值为0～100KΩ的可调电阻R5，容值为0.1μF的极性电容C1、极性电容C2、极性电容C3，容值为10μF的极性电容C4，型号为1N4014的二极管D1，以及型号为1N4002的稳压二极管D2组成。

连接时，极性电容C1的负极经电阻R2后与三集管VT的基极相连接，正极经电阻R1后与三集管VT1的集电极相连接。二极管D1的P极与极性电容C1的负极相连接，N极顺次经电阻R4和电阻R3后与三集管VT1的发射极相连接。稳压二极管D2的P极与三集管VT1的集电极相连接，N极与放大器P1的正电极相连接。

极性电容C2的正极与三集管VT1的发射极相连接，负极与放大器P1的正极相连接。可调电阻R5的一端与极性电容C2的负极相连接，另一端接地。极性电容C3的正极与放大器P1的正极相连接，负极与放大器P1的输出端相连接。电阻R6的一端与放大器P1的正极相连接，另一端与放大器P1的输出端相连接。极性电容C4的正极与放大器P1的输出端相连接，负极接地。

所述极性电容C1的负极作为高通滤波电路的输入端并与温度传感器相连接；所述电阻R4与电阻R3的连接点接地；所述稳压二极管D2的P极还与外部电源相连接，该外部电源为3.5V的直流电源，该3.5V直流电源为整个电路提供工作电压；所述放大器P1的负极与可调电阻R5的调节端相连接，该放大器P1的负电极接地，其输出端作为高通滤波电路的输出端并与极性电容C10的正极相连接。

运行时，温度传感器输出的电信号传输给电阻R1、电阻R2、三集管VT1和极性电容C1形成的滤波放大器，该滤波放大器的工作电压为3.5V的直流电压，该滤波放大器对信号中的低通信号进行消出，同时对信号的电流进行调整，该滤波放大器输出的信号经极性电容C2进行再次滤波，滤波后的信号传输给放大器P1，外部电源经稳压二极管D2进行稳压后为放大器P1提供稳定的3.5V工作电压，该放大器P1对信号的频率进行放大；同时，极性电容C3和电阻R6形成的高阻滤波器对放大后的信号进行滤波，有效对信号在传输过程中产生的电流干扰信号进行消出，而虑出的电流干扰信号经极性电容C4对地释放，从而使高通滤波电路实现了对温度传感器输出的信号中的低频信号和信号在传输过程中产生的电流干扰信号进行消出，使信号更平稳、更准确的效果。

进一步地，所述三端稳压电路如图3所示，其由稳压芯片U，型号为3AX81的三集管VT2、三集管VT3，阻值为1KΩ的电阻R7，阻值为10KΩ的电阻R8、电阻R11，阻值为4KΩ的电阻R9，阻值为0～100KΩ的可调电阻R10，阻值为40KΩ的电阻R12，阻值为20KΩ的电阻R13，容值为10μF的极性电容C5、极性电容C9，容值为2μF的极性电容C6、极性电容C8，容值为4μF的极性电容C7，型号为1N4012的二极管D3、二极管D4，以及自感值为50μH的电感L组成。

连接时，电阻R8的一端与稳压芯片U的VIN管脚相连接，另一端接地。极性电容C5的正极与三集管VT2的基极相连接，负极与稳压芯片U的VIN管脚相连接。极性电容C6的正极经电阻R7后与三集管VT2的发射极相连接，负极与三集管VT3的发射极相连接。二极管D3的P极经电阻R9后与三集管VT2的集电极相连接，N极与三集管VT3的基极相连接。极性电容C9的正极经电阻R12后与稳压芯片U的ADJ管脚相连接，负极接地。

极性电容C8的正极与二极管D3的N极相连接，负极经电感L后与极性电容C9的正极相连接。电阻R13的一端与极性电容C8的负极相连接，另一端与极性电容C9的负极相连接。二极管D4的P极经可调电阻R10后与稳压芯片U的VOUT管脚相连接，N极与极性电容C9的负极相连接。极性电容C7的正极与极性电容C8的正极相连接，负极经电阻R11后与二极管D4的P极相连接。

所述极性电容C7的负极接地；所述极性电容C9的正极作为三端稳压电路的输出端并与第二固体继电器相连接；所述三集管VT3的集电极接地，其基极还与极性电容C8的正极相连接。

运行时，当第一固体继电器输出的电流为基准电流时，电流经电阻R7进行限流，限流后的电流使极性电容C6达到饱和，极性电容C6释放电流，三集管VT3得电而被导通，同时三集管VT2在输入电流的作用下被导通，三集管VT2输出的电流经电阻R9进行限流，限流后的电流加载到二极管D3上，二极管D3导通，二极管D3输出的电流使三集管VT3的基极上的电流增强，三集管VT3输出的强电流经电感L进行截流缓冲后输出稳定的电流给第二继电器，继电器导通为预包装蔬菜烘干设备的加热器提供工作电流。当第一固体继电器输出的电流为低电流时，电流使极性电容C5饱和，极性电容C5输出的电流使三集管VT3处于截止状态，电流则稳压芯片U的VIN管脚输入稳压芯片U，稳压芯片U中的过流调节器对电流的强度进行调节，调节后的电流则经稳压芯片U的VOUT管脚输出，输出的电流经可调电阻R10和电阻R11形成的高阻抗器进行截流，截流后的电流经串接后的极性电容C7和极性电容C8进行过滤，有效的将信号中残留的电流干扰信号进行消出，使信号更平稳、更稳定，过了后的信号经电感L进行截流后输出，从而使三端稳压电路实现了对输出电流的强度的调节。

再进一步地，所述采样信号保持电路如图4所示，其由型号为OP364放大器P2、放大器P3，型号为MC14069的非门IC，型号为HJR4102E继电器K，阻值为10KΩ的电阻R14，阻值为100KΩ的电阻R15，阻值为47KΩ的电阻R16，阻值为0～200KΩ的可调电阻R17，阻值为4KΩ的电阻R18，阻值为200KΩ的电阻R19，容值为0.1μF的极性电容C10、极性电容C11，容值为100μF的极性电容C12，以及型号为1N4012的二极管D5组成。

连接时，极性电容C10的负极经电阻R14后与放大器P2的正极相连接，正极作为采样信号保持电路的输入端并与高通滤波电路相连接。极性电容C11的正极与放大器P2的输出端相连接，负极经电阻R15后与放大器P2的负极相连接。可调电阻R17的一端与与放大器P2的负极相连接，另一端与放大器P3的输出端相连接。

二极管D5的P极与放大器P2的输出端相连接，N极经继电器K的常开触点K-1后与放大器P3的正极相连接。极性电容C12的正极经电阻R18后与放大器P3的正极相连接，负极接地。电阻R19的一端与与放大器P3的负极相连接后接地，另一端与放大器P3的输出端相连接。电阻R16的一端与非门IC的反向端相连接，另一端经继电器K后与放大器P2的正电极相连接。

所述放大器P2和放大器P3的负电极均接地，该放大器P2的正电极与外部电源相连接，其外部电源为3.5V直流电源；所述极性电容C11的负极接地；所述放大器P3的输出端与单片机相连接；所述非门IC的正向端与放大器P3的正电极相连接。

运行时，单片机对信号进行转换时，放大器P3的正电极为高电平时，继电器K工作，常开触点K-1闭合，高通滤波电路输出的电信号经极性电容C10和电阻R14形成的高阻滤波器进行滤波，滤波后的电信号经放大器P2、电阻R15和极性电容C11形成的频率调节器对信号的频率进行调节，处理后的电信号加载到二极管D5上，二极管D5上的电流增强而被导通，电信号经继电器K的常开触点K-1后加到极性电容C12上，使得极性电容C12上的电压跟随电信号电流的变化而变化，并通过放大器P3和电阻R19形成的保持器对电信号进行跟踪或者保持，使电信号的频率保持不变，能够使输入电信号的电平值保持不变，保持器输出的电信号此时给单片机进行转换。

单片机接收的信号达到饱和时，放大器P3的正电极为低电平，继电器K停止工作，极性电容C12上存储的电压使继电器K的常开触点K-1保持闭合状态，此时，保持器则对电信号进行保持，等待单片机进行接收转换，这个时期称为保持期，时信号在等待被转换的过程中的信号频率、电压值等保持与采样信号的频率、电压值一致。从而使采样信号保持电路实现了对电信号进行跟踪或者保持，使电信号的频率保持不变，能够使输入电信号的电平值保持不变的效果。

本发明通过高通滤波电路和采样信号保持电路以及三端稳压电路相结合，能对温度传感器输出的信号中的低频信号和信号在传输过程中产生的电流干扰信号进行消出，使信号更平稳、更准确，并能对电信号进行跟踪或者保持，使电信号的频率保持不变，能够使输入电信号的电平值保持不变；并且本发明还能对单片机输出端的驱动电流进行调节，使输出的驱动电流更稳定，从而确保了温度控制系统对预包装蔬菜烘干设备的温度控制的准确度，提高了温控系统输出的驱动电流的稳定性，使预包装蔬菜烘干设备加热温度更稳定，有效的提高了预包装蔬菜的烘干质量和预包装蔬菜的保质期。

如上所述，便可很好的实现本发明。