CN109430438B - 一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备及炒制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备及炒制方法，包括机架、驱动电机、第一联轴器、扭矩传感器、第二联轴器、驱动轴、炒锅、电热丝、炒板、速度传感器和温度传感器，所述驱动电机和炒锅均固定在机架上，所述驱动电机的输出轴依次连接第一联轴器、扭矩传感器和第二联轴器，第二联轴器的输出轴通过曲柄摇杆机构连接传动轴，炒板固定在传动轴上，炒板下半部分的形状为与炒锅形状相配合半圆形；本发明通过扭矩传感器测得茶叶的质量变化和含水率变化，并将茶叶的质量变化和含水率变化数值作为改变电机转速和电机热加热温度的参考选项之一，使得茶叶炒制过程中物理量变化更加直观的体现。

Description

一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备及炒制方法
技术领域
本发明涉及茶叶加工技术领域，更具体的说，尤其涉及一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备及炒制方法。
背景技术
传统的茶叶加工设备在对茶叶进行加工时，由于缺乏具体的物理量，仅凭借人工经验对茶叶炒制效果进行评判，导致茶叶加工的效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于客服现有的茶叶加工设备对茶叶加工时由于缺乏具体物理量和仅凭借人工经验对茶叶炒制效果进行评判，从而导致茶叶加工效果不佳的问题，而提供一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备及炒制方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备，包括机架、驱动电机、第一联轴器、扭矩传感器、第二联轴器、传动轴、炒锅、电热丝、炒板、速度传感器和温度传感器，所述驱动电机和炒锅均固定在机架上，所述驱动电机的输出轴依次连接第一联轴器、扭矩传感器和第二联轴器，第二联轴器的输出轴通过曲柄摇杆机构连接传动轴，炒板固定在传动轴上，炒板下半部分的形状为与炒锅形状相配合半圆形，驱动电机运动时通过第一联轴器、扭矩传感器带动第二联轴器的输出轴转动，进而通过曲柄摇杆机构带动炒板绕着传动轴在炒锅内往复摆动；所述温度传感器和速度传感器固定在炒板底部靠近炒锅的位置，电热丝均匀分布在炒锅的锅底。
进一步的，所述炒锅呈45度斜角固定在机架上。
进一步的，所述炒板的半圆形的下半部分边缘与炒锅的内壁贴合。
进一步的，所述炒板通过螺栓固定在传动轴上，传动轴通过两端的轴承安装在机架上。
一种基于扭矩传感器的茶叶炒制方法，包括如下步骤：
步骤一：将需要炒制的茶叶投入炒锅，启动驱动电机，利用驱动电机通过曲柄摇杆机构带动炒板绕着传动轴在炒锅内往复摆动，翻炒炒锅内的茶叶；
步骤二：启动电热丝，调节炒锅的温度，使炒锅的温度保持在合适的温度区间内；
步骤三：利用炒板上的温度传感器和速度传感器测得炒板的运动速度和茶叶的温度，并利用扭矩传感器测得的数据计算茶叶的质量变化以及茶叶的含水率；
步骤四：把扭矩传感器测得的数据计算出的茶叶的质量变化以及茶叶的含水率与标准情况做对比，控制炒板速度和电热丝的加热温度，直至茶叶达到炒制标准，停止驱动电机和电热丝，并提供工作人员炒茶完成。
进一步的，在炒茶前使用标准质量的茶叶样本做多次试验并将结果进行统计，制成标准质量的茶叶样本在扭矩传感器不同数据显示情况下的茶叶质量变化表及茶叶的含水率表。
本发明的有益效果在于：1、本发明通过扭矩传感器测得茶叶的质量变化和含水率变化，并将茶叶的质量变化和含水率变化数值作为改变电机转速和电机热加热温度的参考选项之一，使得茶叶炒制过程中物理量变化更加直观的体现。
2、本发明加工过程完全自动化，通过扭矩传感器测得的竖直判断加工是否结束，节省人力，降低了炒制成本。
3、本发明对驱动电机和电热丝的控制取决于扭矩传感器取得的具体数值，杜绝工人凭感觉操作导致茶叶炒制质量不稳定的问题，提高了加工茶叶的品质。
4、通过扭矩传感器测得数值计算出炒锅内茶叶的重量变化，进而计算出炒锅内茶叶的占比，进而控制并调整电热丝和驱动电机的工作状况，形成闭环控制，更加精准控制茶叶炒制过程，提高了加工茶叶的品质。
5、本发明采用曲柄摇杆机构作为驱动连接装置，由于曲柄摇杆机构固有特性，存在极位夹角，即摇杆具有急回运动特性，增加了每次茶叶与炒板和锅壁的接触行程，加快了炒板炒茶时的速度，提高了炒茶的效果。
附图说明
图1是本发明一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备的结构示意图。
图中，1-驱动电机、2-第一联轴器、3-扭矩传感器、4-第二联轴器、5-输出轴、6-炒锅、7-电热丝、8-炒板、9-速度传感器、10-温度传感器、11-传动轴、12-转动盘、13-传动杆、14-固定座、15-摆动杆、16-滑块、17-滑槽、18-机架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备，包括机架18、驱动电机1、第一联轴器2、扭矩传感器3、第二联轴器4、传动轴11、炒锅6、电热丝7、炒板8、速度传感器9和温度传感器10，所述驱动电机1和炒锅6均固定在机架18上，所述驱动电机1的输出轴5依次连接第一联轴器2、扭矩传感器3和第二联轴器4，第二联轴器4的输出轴5通过曲柄摇杆机构连接传动轴11，炒板8固定在传动轴11上，炒板8下半部分的形状为与炒锅6形状相配合半圆形，驱动电机1运动时通过第一联轴器2、扭矩传感器3带动第二联轴器4的输出轴5转动，进而通过曲柄摇杆机构带动炒板8绕着传动轴11在炒锅6内往复摆动；所述温度传感器10和速度传感器9固定在炒板8底部靠近炒锅6的位置，电热丝7均匀分布在炒锅6的锅底。
所述炒锅6既可以是水平固定在机架18上，也可以呈45度斜角固定在机架18上，炒锅6呈45度斜角固定在机架18上时茶叶放在炒锅内高的一侧，炒板8小范围摆动即可带动茶叶较大幅度运动。
所述炒板8的半圆形的下半部分边缘与炒锅6的内壁贴合，炒板8运动时茶叶不会因为炒板8底部与炒锅6的内壁存在缝隙而落入炒锅6的另外一侧。
所述炒板8通过螺栓固定在传动轴11上，传动轴11通过两端的轴承安装在机架18上。
所述曲柄摇杆机构包括转动盘12、传动杆13、固定座14、摆动杆15和滑块16，转动盘12固定在第二联轴器的输出轴上，转动盘12的盘边铰接在传动杆13的中部，传动杆13的下端铰接在固定座14上，传动杆13的上端套装有滑块16，且摆动杆15上设置有供滑块16滑动的滑槽17，滑块16套装在滑槽17内部，摆动杆15的上端与传动轴固定连接，第二联轴器的输出轴转动时带动转动盘12转动，进而带动传动杆13绕着下端的固定座14左右摆动，设置在传动杆13上端的滑块16绕着传动杆13下端的固定座14左右摆动，进而带动传动杆13绕着传动轴左右摆动，从而使炒板在炒锅内左右摆动翻炒炒锅内的茶叶。
一种基于扭矩传感器的茶叶炒制方法，使用一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备，包括如下步骤：
步骤一：将需要炒制的茶叶投入炒锅6，启动驱动电机1，利用驱动电机1通过曲柄摇杆机构带动炒板8绕着传动轴11在炒锅6内往复摆动，翻炒炒锅6内的茶叶；
步骤二：启动电热丝7，调节炒锅6的温度，使炒锅6的温度保持在合适的温度区间内；
步骤三：利用炒板8上的温度传感器10和速度传感器9测得炒板8的运动速度和茶叶的温度，并利用扭矩传感器3测得的数据计算茶叶的质量变化以及茶叶的含水率；
步骤四：把扭矩传感器3测得的数据计算出的茶叶的质量变化以及茶叶的含水率与标准情况做对比，控制炒板8速度和电热丝7的加热温度，直至茶叶达到炒制标准，停止驱动电机1和电热丝7，并提供工作人员炒茶完成。
在炒茶前使用标准质量的茶叶样本做多次试验并将结果进行统计，制成标准质量的茶叶样本在扭矩传感器3不同数据显示情况下的茶叶质量变化表及茶叶的含水率表。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备，其特征在于：包括机架（18）、驱动电机（1）、第一联轴器（2）、扭矩传感器（3）、第二联轴器（4）、传动轴（11）、炒锅（6）、电热丝（7）、炒板（8）、速度传感器（9）和温度传感器（10），所述驱动电机（1）和炒锅（6）均固定在机架（18）上，所述驱动电机（1）的输出轴依次连接第一联轴器（2）、扭矩传感器（3）和第二联轴器（4），第二联轴器（4）的输出轴（5）通过曲柄摇杆机构连接传动轴（11），炒板（8）固定在传动轴（11）上，炒板（8）下半部分的形状为与炒锅（6）形状相配合的半圆形，驱动电机（1）运动时通过第一联轴器（2）、扭矩传感器（3）带动第二联轴器（4）的输出轴（5）转动，进而通过曲柄摇杆机构带动炒板（8）绕着传动轴（11）在炒锅（6）内往复摆动；所述温度传感器（10）和速度传感器（9）固定在炒板（8）底部靠近炒锅（6）的位置，电热丝（7）均匀分布在炒锅（6）的锅底。
2.根据权利要求1所述的一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备，其特征在于：所述炒锅（6）呈45度斜角固定在机架（18）上。
3.根据权利要求1所述的一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备，其特征在于：所述炒板（8）的半圆形的下半部分边缘与炒锅（6）的内壁贴合。
4.根据权利要求1所述的一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备，其特征在于：所述炒板（8）通过螺栓固定在传动轴（11）上，传动轴（11）通过两端的轴承安装在机架（18）上。
5.一种基于扭矩传感器的茶叶炒制方法，使用权利要求1所述的一种基于扭矩传感器的茶叶炒制设备，其特征在于：，包括如下步骤：
步骤一：将需要炒制的茶叶投入炒锅（6），启动驱动电机（1），利用驱动电机（1）通过曲柄摇杆机构带动炒板（8）绕着传动轴（11）在炒锅（6）内往复摆动，翻炒炒锅（6）内的茶叶；
步骤二：启动电热丝（7），调节炒锅（6）的温度，使炒锅（6）的温度保持在合适的温度区间内；
步骤三：利用炒板（8）上的温度传感器（10）和速度传感器（9）测得炒板（8）的运动速度和茶叶的温度，并利用扭矩传感器（3）测得的数据计算茶叶的质量变化以及茶叶的含水率；
步骤四：把扭矩传感器（3）测得的数据计算出的茶叶的质量变化以及茶叶的含水率与标准情况做对比，控制炒板（8）速度和电热丝（7）的加热温度，直至茶叶达到炒制标准，停止驱动电机（1）和电热丝（7），并通知工作人员炒茶完成。
6.根据权利要求5所述的一种基于扭矩传感器的茶叶炒制方法，其特征在于：在炒茶前使用标准质量的茶叶样本做多次试验并将结果进行统计，制成标准质量的茶叶样本在扭矩传感器（3）不同数据显示情况下的茶叶质量变化表及茶叶的含水率表。
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