一种用于干衣机内织物烘干技术研究的动态反馈测控平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于干衣机内织物烘干技术研究的动态反馈测控平台，不仅可用于干衣机内织物烘干机理研究、干衣机各设定参数与织物烘干品质关系分析，也可应用于家用热电直排式干衣机、家用冷凝式干衣机、工业用干衣机等烘干设备以及面料生产过程的染色烘干工序等产品的烘干程序优化和烘干工艺改善的研究与产品开发。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步，洗衣已基本实现现代化，而晾衣还处于传统悬挂晾干阶段。然而，随着生活观念、生活环境(居住空间和环境恶化)、消费结构的变化、健康意识的提高(据有关部门研究，室内的紫外线强度根本达不到必要的杀菌效果，在房间内晾晒衣物只能杀死15%的细菌)及护理机械的发展，干衣机逐渐成为21世纪家庭购买的新焦点之一，且正以每年10.9%速率在增加。
[0003]然而，市面上的干衣机普遍反应都具有耗能耗时、织物烘后外观差、损伤衣物、有异味、污染室内空气等问题。同时，目前市场上的干衣机几乎都是仅包含几个特定的、精准度较低的、烘干外观效果较差的烘干程序参数，不能实现干衣机加热丝加热功率、桶内最高空气温度、滚筒转速、方向及停顿时间、空气排出速率、织物烘干最终含水率连续可调可控的干衣机。然而，我们知道，织物烘干效果与上述各参数值关系紧密，因而，有必要搭建一个具有上述各参数连续可调可控的自动测控平台，以便实现干衣机烘干程序优化升级和“妈妈般呵护”烘干衣物的目的。同时，此平台搭建也可用于织物烘干机理研究、烘干过程控制、烘干过程流场分析、烘干能耗计算、烘干因素与品质关系研究等等。
[0004]而且，目前关于织物烘干的研究方法主要采用的是针对特定物料进行大批量试验的方法，不仅浪费人力物力而且其结论具有通用性差、随机误差较大的问题，且很难推广到其他织物或者烘干水平上(产生这些问题的根本原因是不了解织物烘干过程热质变化情况及织物内部结构变化规律)；同时，织物烘干过程其本质是一定含水率的织物与热空气进行热质耦合的过程，其过程主要包括织物温度、织物含水率、空气温湿度及排除速率、织物与空气热质交换等的变化规律。因而，要想彻底解决烘干模型通用性差的问题，必须对织物烘干过程其自身热物理特性、烘干环境热物理特性及二者的耦合规律，织物内热质交换规律、织物烘干后其微观变化等方面进行深入研究，掌握其过程行为变化规律。而进行上述研究的基础就是必须搭建一个烘干参数(加热功率、风量、转速)连续可调、烘干过程机箱内各部分温湿度及风量信号实时采集传输反馈、织物自身温湿度实时采集的测控平台。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种能够适用于干衣机内织物烘干技术研究的测控平台。
[0006]为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种用于干衣机内织物烘干技术研究的动态反馈测控平台，其特征在于，包括:
[0007]干衣机进气口温湿度传感器，布置在干衣机进风道内，用于测量干衣机进气口空气温湿度；
[0008]干衣机进气口风速传感器，布置在干衣机进风道内，用于测量干衣机进气口空气流速；
[0009]干衣机滚筒进口湿度传感器，安装在干衣机加热丝中心位置，用于测量干衣机滚筒进口空气温度；
[0010]干衣机滚筒出口温湿度传感器，安装在干衣机滚筒出口纤维槽附近，用于测量干衣机滚筒出口空气温湿度；
[0011]干衣机滚筒出口风速传感器，安装在干衣机滚筒出口纤维槽附近的排风管道内，用于测量干衣机滚筒出口空气流速；
[0012]干衣机排气管出口温湿度传感器，布置在干衣机排气口附近，用于测量干衣机排气管出口空气温湿度；
[0013]干衣机排气管出口风速传感器，布置在干衣机排气口附近，用于测量干衣机排气管出口空气流速；
[0014]干衣机桶内温度传感器，安装在于衣机滚筒升降筋处，用于测量干衣机滚筒内流体温度；
[0015]红外测温仪，该红外测温仪发出的红外线穿过干衣机机后测量干衣机内织物的温度；
[0016]电子台秤，置于干衣机的下方，通过测量干衣机及织物的总重量的变化来得到干衣机内织物的湿度；
[0017]加热丝功率采集单元，与干衣机的加热丝相连，用于采集加热丝功率，通过将加热丝功率采集单元采集到的实时加热丝功率与预先设定的设定值相比较，若未达到设定值，则由上位机调整与加热丝相连的数字式调压器的电压，从而实现加热丝功率的连续调控；
[0018]桶内最高温度采集单元，用于实时采集干衣机桶内的温度，若该温度达到预先设定的设定值，则由上位机来启动继电器来停止加热丝工作，进而实现最高温度的调控；
[0019]转速测试单元，用于测量干衣机滚筒的转速，将由转速测试单元获得的实时转速与预先设定的设定值相比较，若未达到设定值，则由上位机调整与带动滚筒转动的电机相连接的调整数字式变频器的工作频率，进而实现滚筒转速、方向、停顿时间连续可调、可控；
[0020]干衣机进气口温湿度传感器、干衣机进气口风速传感器、干衣机滚筒进口湿度传感器、干衣机滚筒出口温湿度传感器、干衣机滚筒出口风速传感器、干衣机排气管出口温湿度传感器、干衣机排气管出口风速传感器、干衣机桶内温度传感器、红外测温仪、电子台秤、加热丝功率采集单元、桶内最高温度采集单元及转速测试单元通过通讯单元与上位机相连。
[0021 ] 本发明与现有技术相比，具有以下显著优势:可实现干衣机内流体温湿度及流量、转速等参数信号实时采集；可实现根据研究目的和研究实况，对干衣机烘干参数(加热丝功率、转速、风量)进行连续可调；可实现干衣机各种烘干工况的模拟，是进行干衣机理论研究及产品研发不可缺少的试验平台；可实现织物自身温度自动动态捕捉；可实现织物含水率实时自动监控。本发明能真实反映多种织物烘干设备的工作状态，同时克服了现有设备的缺陷，实现烘干各环节可控，并提高了各项数据的精度，适用于织物烘干设备的机理研究、性能评估并指导产品设计与生产。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的干衣机内织物烘干技术研究的动态反馈测控平台的整体框图；
[0023]图2为本发明的干衣机内织物烘干技术研究的动态反馈测控平台内部各模块分布图；
[0024]图3为本发明的干衣机内织物烘干技术研究的动态反馈测控平台反馈控制模块原理图；
[0025]图4为本发明的干衣机内织物烘干技术研究的动态反馈测控平台测控流程图5
[0026]图5为本发明的干衣机内织物烘干技术研究的动态反馈测控平台测控算法图。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0028]结合图1，本发明提供的一种用于干衣机内织物烘干技术研究的动态反馈测控平台，主要包含三个部分:测控平台所涉及的各类参数信号采集部分、测控平台所涉及的各因素控制部分、连接采集系统与控制系统的通讯部分。测控平台所涉及的各类参数采集部分所采集的参数又包含:1)干衣机进风口处空气的温湿度及流速；2)滚筒入口处空气温湿度；3)滚筒出口处空气温湿度及流速；4)干衣机排气管道出口处空气温湿度及流速；5)桶内流体的温湿度及流速；6)织物自身的温湿度；7)加热丝耗能。测控平台所涉及的各因素控制系统又包含:1)加热丝功率测控模；2)滚筒转速测控模块；3)风量测控模块；4)程序运行结束模块。连接采集系统与控制系统的通讯及显示部分又包括:1)CAN总线；2)232转485通讯协议；3) CAN转USB转换协议；4)测控平台所涉及参数及变量存储显示。
[0029]本发明通过传感器采集各种信号，再利用变送器转换为4_20mA的标准信号，MCU用AD模数转换模块采集信号，然后利用CAN总线将转换好的数字信号，上传到PC软件，实现数据显示及存储。
[0030]结合图2，测控平台所涉及的各类参数信号采集部分:
[0031]此采集部分主要借助温湿度传感器、风速传感器、霍尔传感器、温度传感器、拉力传感、电子台秤及红外摄像仪来实现整个测控平台所涉及参数的信号采集。同时，此系统的优势在于可以实时获取整个烘干过程，各部位的各类参数值，传输到上位机一PC机上，以便作为下位机一干衣机程序参数的调整的依据。同时，本发明采集的数据也可用于织物烘干机理、烘干速率、烘干能耗、烘干过程等方面的理论研究。
[0032]干衣机进气口空气温湿度及流速信号采集模块:
[0033]此模块主要借助布置在干衣机进风道内的SHT25-1系列温湿度传感器和BS-701风速传感器来测试滚筒进气口的空气温湿度，以便计算干衣机滚筒入口热空气对流换热系数，此系数是构建织物烘干热质交换模型的一个重要参数。
[0034]干衣机滚筒进口空气(即加热丝附近空气)温度温湿度及流速信号采集模块:
[0035]此模块主要借助在加热丝中心圆孔上安装温度传感器PT100，湿度假定为0%RH (外界空气本身的含水量较低，在经过加热丝的加热，其湿度进一步降低，因而湿度可近似为0% )，风速用干衣机排气管出口处的风速推算获得。
[0036]干衣机滚筒出口空气温湿度及流速信号采集模块:
[0037]此模块采用在滚筒出口纤维槽附近安装THS74温湿度传感器和纤维槽附近排风管道内安装FTS64风速传感器，实现出口空气温湿度及流速的准确监控。此模块与干衣机滚筒进口空气温湿度及流速信号采集模块结合组成此平台织物烘干程度双重自判定的辅助温差控制方式的依据，并与织物温度动态追踪值相结合，实现无损伤烘干或者预测织物最终烘干温度。同时，此模块所得数据是模拟织物与热空气热质耦合规律的边界条件，是求解织物烘干热质传输模型的必备条件。
[0038]干衣机排气管出口空气温湿度及流量信号采集模块:
[0039]此模块借助布置在干衣机排气口附近的THS74温湿度传感器及FTS64风速传感器来测控排气口热湿空气的温湿度及流速。此模块有两大应用:可作为风量控制的