智能商用酸奶机控制仪的制作方法
【专利摘要】智能商用酸奶机控制仪，属于酸奶生产设备控制领域。包括外壳（4）以及与外壳（4）固定的线路板，在线路板上设置有控制电路，其特征在于：所述的线路板包括固定在外壳（4）内的第二线路板（7）以及固定在第二线路板（7）外部的第一线路板（3），第一线路板（3）和第二线路板（7）之间通过排线（8）连接，酸奶机内的执行器件相连在第一线路板（3）上。本智能商用酸奶机控制仪第一线路板通过四角的支撑柱与第二线路板固定，使整个智能商用酸奶机控制仪结构紧凑，在外壳上下表面设置有卡扣，可直接卡接安装在酸奶机的壳体上，安装方便，且连接两线路板的排线不受力，保证了电路运行的可靠性。
【专利说明】智能商用酸奶机控制仪
【技术领域】
[0001]智能商用酸奶机控制仪，属于酸奶生产设备控制【技术领域】。主要用于奶吧制作酸奶所用的酸奶机。
【背景技术】
[0002]随着人民生活水平的不断提高，对各类奶制品的需求量也越来越大，其中酸奶是深受人们喜爱的产品之一，随着酸奶需求量的日益增大，各类商用或家用的酸奶机也开始普及。酸奶机一般包括智能商用酸奶机控制仪和由智能商用酸奶机控制仪控制的多个执行器件(如加热器、制冷器、风机等)组成，在实际工作时，由智能商用酸奶机控制仪控制酸奶机制成酸奶。但目前的智能商用酸奶机控制仪的控制电路及线路板的设计以及机械结构中，分别有如下缺陷:
[0003]一、控制电路及线路板缺陷:
[0004]1、加热器控制器件。由于在生产酸奶特别是进行发酵时，工艺上对温度的稳定性要求较为严格，所以在发酵时需要发酵温度稳定在一个恒定的温度，只允许其在一个极小的范围内进行波动，因此在达到工艺要求的温度之后在温度稳定的过程中加热元件会频繁接通或断开。在目前的酸奶机上，一般采用电磁继电器作为加热元件的控制器件。由于加热元件会频繁的接通或断开，所以智能商用酸奶机控制仪会控制电磁继电器频繁的动作，其内的触点会频繁的断开或闭合，由于加热元件功率较大，所以电磁继电器的触点在带载分断时会产生电火花，从而容易烧蚀接点，可靠性低，故障率高，且动作时有噪音产生。
[0005]2、温度传感器。目前市面上的酸奶机中的温度传感器一般采用热电阻(如PT100)或热电偶等模拟式的感温传感器实现，该类温度传感器精度较低。由于输出信号较小，因此需要设计专门的放大及采样电路，同时线性也难以保证，且长期工作会发生零点或满度漂移，无法很好满足制造酸奶的温控要求。
[0006]3、电源设计，一般采用变压器进行实现，效率较低，且体积大且较笨重，同时工作中会发出较大的噪声。
[0007]二、机械结构缺陷
[0008]1、在目前的酸奶机控制电路的线路板中，一般设置有两块，一块为控制板，主要用于进行参数设置、发出控制信号和状态显示，工作电压较低。另一块为由控制板控制的功率板，用于连接功率较大执行器件，工作电压较高。一般情况下，控制板和功率板分别固定，其之间通过排线连接，且需要设置多个中间继电器作为功率接力，安装接线复杂，效率较低，成本较高，并需要专门的电工人员进行操作。且在长途运输中，由于颠簸容易造成排线的接触不良，使故障率增高。
[0009]2、在目前的智能商用酸奶机控制仪的外壳中，体积较大，需要在酸奶机的壳体上进行专门的设计用于对智能商用酸奶机控制仪进行固定，安装固定过程较为繁琐，且需要进行专门的设计，成本较高。
【发明内容】
[0010]本实用新型要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑可靠，便于安装和接线且工作稳定的智能商用酸奶机控制仪。
[0011]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:该智能商用酸奶机控制仪，包括外壳以及与外壳固定的线路板，在线路板上设置有控制电路，其特征在于:所述的线路板包括固定在外壳内的第二线路板以及固定在第二线路板外部的第一线路板，第一线路板和第二线路板之间通过排线连接，酸奶机内的执行器件相连在第一线路板上。
[0012]优选的，所述的外壳的内部四角处、中部以及下部设置有多个用于固定第二线路板和第一线路板的螺栓连接柱，在外壳的上表面和下表面各设置有两个用于与酸奶机外壳固定的三角形的卡扣。
[0013]优选的，所述的外壳为方形体，面板上方设有用以放置LED显示屏进行参数显示的显示区，显示区下方设置有放置按键用以进行参数设置的按键区。
[0014]优选的，所述的第二线路板和第一线路板通过四角处的具有绝缘特性的尼龙支撑柱固定。
[0015]优选的，在所述的第一线路板上焊接有用于连接所述执行器件的接线端子，接线端子与控制电路相连。
[0016]优选的，所述的控制电路包括微处理器、按键模块、储电模块、电压检测模块、继电器模块、LED显示屏、LED指示灯、可控硅以及温度传感器，温度传感器与微处理器相连，按键模块、储电模块以及电压检测模块与微处理器相连，微处理器与LED显示屏和LED指示灯相连，微处理器同时与可控硅和继电器模块相连，通过可控硅和继电器模块与所述执行器件相连以实现执行器件的通、断电。
[0017]优选的，所述的执行器件包括酸奶机内的电加热器、制冷器、灭菌器以及风机，其中电加热器与所述可控硅相连，通过可控硅驱动电路实现电加热器的通断电，制冷器、灭菌器和风机分别与所述继电器模块内的继电器相连，通过继电器实现通断电。
[0018]优选的，所述的温度传感器为数字式温度传感器。
[0019]优选的，所述的可控硅驱动电路包括:光耦U4以及双向可控硅Q1，电源Vcc与光耦U4的I脚相连，光耦U4的2脚串联电阻R28后接地；光耦U4的6脚串联电阻R25后与双向可控硅Ql的主电极Tl相连，光耦U4的4脚串联电阻R26与双向可控硅Ql的主电极T2相连，光耦U4的4脚同时与双向可控硅Ql的门极G相连，光耦U4的4脚和6脚之间同时并联电阻R24，电容C2和电阻R27串联后并联在双向可控硅的主电极Tl和主电极T2之间，交流电240VAC —端加载在双向可控硅Ql的主电极Tl上，另一端通过电加热器U5加载在双向可控硅Ql的主电极T2上。
[0020]优选的，所述的储电模块为并联在微处理器的供电管脚与接地管脚之间的电容Cl。
[0021]与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是:
[0022]1、第二线路板通过螺钉固定在外壳内部，第一线路板通过四角的尼龙支撑柱与第二线路板固定，使整个智能商用酸奶机控制仪结构紧凑，体积小。
[0023]2、在外壳上下表面设置有四个塑料卡扣，可直接卡接安装在酸奶机的壳体上，安装方便。[0024]3、第一线路板和第二线路板通过四角的支撑柱固定进行固定，所以用于连接两块线路板之间电路的排线盘在第一线路板和第二线路板之间且不受力，避免了现有技术中两块线路板分别固定而造成的排线接触不良的现象产生，保证了电路运行的可靠性。
[0025]4、在第一线路板上设置有与控制电路相连的接线端子，酸奶机内的各执行器件可通过压接的方式直接与控制电路相连，避免了现有技术中智能商用酸奶机控制仪与执行器件之间复杂的接线，操作更加方便。
[0026]5、由于加热器在保温阶段需要频繁通断以保持温度的恒定，本智能商用酸奶机控制仪利用可控硅作为加热器的控制器件，避免了使用继电器作为控制器件时由于继电器频繁动作产生电弧而造成的继电器机械触点的损坏，同时消除了继电器频繁动作产生的噪音。
[0027]6、本智能商用酸奶机控制仪中使用的数字式温度传感器，在工作时根据温度变化产生不同的二进制编码，生成的二进制编码直接被单片机接收，中间无需设置采样及放大电路，测量更加精确且长期使用不会产生漂移。
[0028]7、在双向可控硅的两电极之间并联有保护回路，可以在通、断电时最大程度上吸收反向电流，使反向电流的波形趋于平滑，减少了对双向晶闸管的冲击，延长了双向晶闸管的寿命。
[0029]8、设置有储电模块，当临时掉电之后由储电模块继续为微处理器供电，上电后继续工作，避免了数据丢失，使制造酸奶的过程在电源恢复正常后继续进行，避免工艺过程从头开始，保证了酸奶制作的连续性，提高了本控制仪的智能化程度。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为智能商用酸奶机控制仪后视图。
[0031]图2为智能商用酸奶机控制仪左视图。
[0032]图3为智能商用酸奶机控制仪外壳正视图。
[0033]图4为智能商用酸奶机控制仪外壳后视图。
[0034]图5为智能商用酸奶机控制仪外壳左视图。
[0035]图6为智能商用酸奶机控制仪外壳俯视图。
[0036]图7为智能商用酸奶机控制仪控制电路原理方框图。
[0037]图8为智能商用酸奶机控制仪控制电路中央处理器显示及按键模块电路原理图。
[0038]图9为智能商用酸奶机控制仪控制电路可控硅控制电路原理图。
[0039]图10为智能商用酸奶机控制仪电压检测模块电路原理图。
[0040]其中:1、接线端子2、可控硅3、第一线路板4、外壳5、温度传感器6、继电器7、第二线路板8、排线9、支撑柱10、显示区11、按键区12、卡扣13、螺栓连接柱。
【具体实施方式】
[0041]图1- 10是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图f 10对本实用新型做进一步说明。
[0042]如图f 2所示，智能商用酸奶机控制仪包括外壳4以及固定在外壳4内的第二线路板7以及与第二线路板7固定的第一线路板3。第一线路板3和第二线路板7上设置有智能商用酸奶机控制仪的控制电路，其中第一线路板3为功率板，用于与功率较大的执行器件(包括加热器、制冷器、灭菌器、风机)相连，并为其供电；第二线路板7为控制板，用于进行参数设置，数据显示和发出控制信号。
[0043]第二线路板7通过螺钉固定在外壳4内部，第一线路板3通过四角的支撑柱9与第二线路板7固定，位于外壳4的外部，第一线路板3和第二线路板7在电路上通过排线8连接，支撑柱9为尼龙材质，具有良好的绝缘特性，保证第一线路板3和第二线路板7之间具有良好的绝缘特性。由于第一线路板3和第二线路板7通过四角的支撑柱9进行固定，所以用于连接两块线路板之间电路的排线8盘在第一线路板3和第二线路板7之间且不受力，避免了现有技术中两块线路板分别固定时，由于连接两线路板之间的排线拉拽而造成的接触不良的现象产生，保证了电路运行的可靠性。第一线路板3和第二线路板7之间的控制电路同时可通过其他形式连接，如:接插件或插针。
[0044]第二线路板7上设置有接线端子1，接线端子I与控制电路相连。用于进行供电的交流电源以及各执行器件可直接压接在接线端子I上，避免了现有技术中智能商用酸奶机控制仪与执行器件之间复杂的接线，操作更加方便。
[0045]接线端子I右侧焊接有与控制电路连接的可控硅2和三个继电器6，通过可控硅2实现加热器的供电，通过三个继电器6分别实现制冷器、灭菌器和风机的供电。由于加热器在保温阶段需要频繁通断以保持温度的恒定，通过可控硅2作为加热器的控制器件，避免了使用继电器对加热器进行供电控制时由于频繁动作产生电弧而造成的继电器的损坏，同时消除了继电器频繁动作产生的噪音。在本智能商用酸奶机控制仪中，由可控硅2控制的加热器由PTC加热片实现，加热效率更高。
[0046]在第二线路板7上同时通过导线连接有温度传感器5，温度传感器5采用数字温度传感器，在实际使用时，根据温度变化产生不同的二进制编码，生成的二进制编码直接被单片机接收，中间无需设置采样及放大电路，测量更加精确且长期使用不会产生漂移。
[0047]如图:T图6所示，外壳4为矩形体，其正面上方开有显示区10，在显示区10下方开有按键区11，按键区11内设置有多个按键模块孔。在外壳4的内部四角处、中部以及下部设置有多个用于固定第二线路板7以及支撑柱9的螺栓连接柱13。在外壳4的上表面和下表面各设置有两个三角形的卡扣12，在酸奶机上开出与外壳4大小匹配的矩形孔之后，可以通过卡扣12将本智能商用酸奶机控制仪直接卡在酸奶机上，安装更加方便。
[0048]如图7所示，本智能商用酸奶机控制仪的控制电路包括:微处理器、按键模块、储电模块、电压检测模块、继电器模块、LED显示屏、LED指示灯、可控硅以及数字温度传感器。数字温度传感器与微处理器相连，用于将感受到的实时温度以二进制代码的形式传送至微处理器内进行处理。按键模块与微处理器相连，用于进行参数设定；储电模块与微处理器模块相连，在临时断电时为微处理器暂时供电，以防止数据丢失；电压检测模块与微处理器相连，当断电时向微处理器发出信号。微处理器与LED显示屏和LED指示灯相连，通过微处理器驱动LED显示屏进行显示，同时驱动LED指示灯对当前工作状态进行指示。微处理器与可控硅相连，并通过控制可控硅的通断实现对电加热器供电电源的通断。微处理器同时与继电器模块相连，继电器模块包三个独立的继电器6，分别通过三个继电器6实现对酸奶机内风机、制冷器以及灭菌器的通断。[0049]在本智能商用酸奶机控制仪中，数字温度传感器为上述的温度传感器5，数字温度传感器根据温度变化产生不同的二进制编码，生成的二进制编码直接被单片机接收，中间无需设置采样及放大电路，测量更加精确且长期使用不会产生漂移。可控硅为上述的可控硅2，避免了使用继电器对加热器进行供电控制时由于频繁动作产生电弧而造成的继电器的损坏，同时消除了继电器频繁动作产生的噪音。
[0050]如图8所示，微处理器Ul的2、3、4、5、6、7、11脚依次电阻RlO和发光二极管Dl、电阻Rll和发光二极管D2、电阻R12和发光二极管D3、电阻R13和发光二极管D4、电阻R14和发光二极管D5、电阻R15和发光二极管D6、电阻R16和发光二极管D7之后接地。发光二极管DfD7为上述的LED指示灯，对智能商用酸奶机控制仪的运行状态进行显示。数字温度传感器U3的供电正极连接电源Vcc，输出端与微处理器Ul的27脚相连，用于将采集到的温度信号以二进制代码的形式传送至微处理器Ul内，电源Vcc与微处理器Ul的27脚之间同时并联电阻R。微处理器Ul的19、20、21、22、27、28、29以及30脚分别依次串联电阻Rl?R8之后同时与数码显示管LEDf LED6的I脚?8脚相连。微处理器Ul的15、16、17、18、23、24脚分别依次串联电阻R17?R22之后依次与驱动芯片U2的I脚飞脚相连，驱动芯片U2的输出端:16脚1脚分别依次与数码显示管LEDfLED6相连，数码显示管LEDf LED6组成上述的LED显示屏，用于对智能商用酸奶机控制仪的实时参数进行显示。微处理器Ul的33脚?38脚分别依次串联按键Sf S6之后同时串联电阻R9接地，按键Sf S6为上述的按键模块。微处理器Ul的另外任意三个信号输出管脚分别连接上述继电器模块内的三个继电器6(图中未画出)，其连接方式为常规电路连接，通过三个继电器6分别实现对风机、制冷器以及灭菌器进行供电。在微处理器Ul的供电管脚11脚和接地管脚12脚之间并联有电容Cl，电源Vcc在对微处理器Ul供电时同时为电容Cl充电，当电源Vcc发生临时掉电情况时，由电容Cl为微处理器Ul临时供电，防止数据丢失，电容Cl为上述的储电模块。微处理器Ul为上述的微处理器，其型号为PIC18F4620，驱动芯片U2型号为ULN2003。
[0051]如图9所示，光耦U4的I脚与微处理器Ul的任意一个未占用的I/O端口相连，光耦U4的2脚串联电阻R28后接地。光耦U4的6脚串联电阻R25后与双向可控硅Ql的主电极Tl相连，光耦U4的4脚串联电阻R26与双向可控硅Ql的主电极T2相连，光耦U4的4脚同时与双向可控娃Ql的门极G相连,光I禹U4的4脚和6脚之间同时并联电阻R24。电容C2和电阻R27串联后并联在双向可控硅的主电极Tl和主电极T2之间。交流电240VAC一端加载在双向可控硅Ql的主电极Tl上，另一端通过电加热器U5加载在双向可控硅Ql的主电极T2上。双向可控硅Ql为上述的可控硅2，在本智能商用酸奶机控制仪中，可控硅2采用的是双向可控硅，也可以通过相互并联的两个单向可控硅代替。电加热器U5上述的电加热器，采用PTC电加热片实现。
[0052]电容C2和电阻R27串联后组成保护回路并联在双向可控硅的主电极Tl和主电极T2之间，可以通过电容C2和电阻R27在电加热器U5断电时最大程度上吸收反向电流，使反向电流的波形趋于平滑，减少了对双向晶闸管Ql的冲击，延长了双向晶闸管Ql的寿命。
[0053]如图10所示，在电压检测模块中，交流电240VAC通过电源处理模块U6处理为直流电源，该直流电源正极同时与电阻R29和电阻R30 —端相连，电阻R29的另一端串联电位器Wl后接地；电阻R30的另一端同时并联集成运算放大器U7的同相输入端以及稳压管Zl的阴极，稳压管Zl的阳极接地，集成运算放大器U7的输出端微处理器Ul未占用的I/O端口相连。
[0054]电源处理模块U6为现有技术电路的组合，包括整流电路、滤波电路以及稳压电路，将电源240VAC处理为直流电源，当交流电240VAC正常供电时，集成运算放大器U7无信号输出，当交流电240VAC掉电之后,集成运算放大器U7向微处理器Ul发出信号。微处理器Ul接收到集成运算放大器U7发出的信号之后，表示此时正常供电回路掉电，并由电容Cl进行供电，此时微处理器Ul通过常规编程将其他I/O端口的数据处理关闭，仅仅保持其内部数据和时钟工作，防止数据丢失。当再次上电之后，制造酸奶的过程在电源恢复正常后继续进行，避免工艺过程从头开始，保证了酸奶制作的连续性，提高了本控制仪的智能化程度。
[0055]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.智能商用酸奶机控制仪，包括外壳(4)以及与外壳(4)固定的线路板，在线路板上设置有控制电路，其特征在于:所述的线路板包括固定在外壳(4)内的第二线路板(7)以及固定在第二线路板(7)外部的第一线路板(3)，第一线路板(3)和第二线路板(7)之间通过排线(8 )连接，酸奶机内的执行器件相连在第一线路板(3 )上。
2.根据权利要求1所述的智能商用酸奶机控制仪，其特征在于:在所述的外壳(4)的内部四角处、中部以及下部设置有多个用于固定第二线路板(7)和第一线路板(3)的螺栓连接柱(13),在外壳(4)的上表面和下表面各设置有两个用于与酸奶机外壳固定的三角形的卡扣(12)。
3.根据权利要求1所述的智能商用酸奶机控制仪，其特征在于:所述的外壳(4)为方形体，面板上方设有用以放置LED显示屏进行参数显示的显示区(10)，显示区(10)下方设置有放置按键用以进行参数设置的按键区(11)。
4.根据权利要求1或2所述的智能商用酸奶机控制仪，其特征在于:所述的第二线路板(7)和第一线路板(3)通过四角处的具有绝缘特性的支撑柱(9)固定。
5.根据权利要求1所述的智能商用酸奶机控制仪，其特征在于:在所述的第一线路板(3 )上焊接有用于连接所述执行器件的接线端子(I)，接线端子(I)与控制电路相连。
6.根据权利要求1或5所述的智能商用酸奶机控制仪，其特征在于:所述的控制电路包括微处理器、按键模块、储电模块、电压检测模块、继电器模块、LED显示屏、LED指示灯、可控硅以及温度传感器，温度传感器与微处理器相连，按键模块、储电模块以及电压检测模块与微处理器相连，微处理器与LED显示屏和LED指示灯相连，微处理器同时与可控硅和继电器模块相连，通过可控硅和继电器模块与所述执行器件相连以实现执行器件的通、断电。
7.根据权利要求6所述的智能商用酸奶机控制仪，其特征在于:所述的执行器件包括酸奶机内的电加热器、制冷器、灭菌器以及风机，其中电加热器与所述可控硅相连，通过可控硅驱动电路实现电加热器的通断电，制冷器、灭菌器和风机分别与所述继电器模块内的继电器相连，通过继电器实现通断电。
8.根据权利要求6所述的智能商用酸奶机控制仪，其特征在于:所述的温度传感器为数字式温度传感器。
9.根据权利要求7所述的智能商用酸奶机控制仪，其特征在于:所述的可控硅驱动电路包括:光耦U4以及双向可控硅Ql，电源Vcc与光耦U4的I脚相连，光耦U4的2脚串联电阻R28后接地；光耦U4的6脚串联电阻R25后与双向可控硅Ql的主电极Tl相连，光耦U4的4脚串联电阻R26与双向可控硅Ql的主电极T2相连，光耦U4的4脚同时与双向可控硅Ql的门极G相连，光耦U4的4脚和6脚之间同时并联电阻R24，电容C2和电阻R27串联后并联在双向可控硅的主电极Tl和主电极T2之间，交流电240VAC —端加载在双向可控硅Ql的主电极Tl上，另一端通过电加热器U5加载在双向可控硅Ql的主电极T2上。
10.根据权利要求6所述的智能商用酸奶机控制仪，其特征在于:所述的储电模块为并联在微处理器的供电管脚与接地管脚之间的电容Cl。
【文档编号】G05D23/20GK203773380SQ201420168619
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】陶祥军 申请人:陶祥军