CN201489379U - 烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，应用于烟叶烘烤房内温度、湿度的调整。包括二个主控芯片及受主控芯片控制的按键设定电路、湿度传感器电路、温度传感器电路、LED显示电路、排湿窗电机控制电路；以及由排湿窗电机控制电路控制的排湿窗；鼓风机；循环风机；其特征是鼓风机是两个低功率的鼓风机，各自由受主控芯片驱动的鼓风机电子控制电路控制；循环风机是三相可逆风机，由受主控芯片驱动的循环风机电机正/反转、高/低速控制电路控制；循环风机的电机欠压、过流、缺相保护电路包括电压检测电路、电流检测电路。它具有加热火力控制细致、均匀，消除了烘烤控制滞后，烤房内烘烤死区，用户操作方便等优点。

Description

烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统

技术领域

本实用新型涉及烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，应用于烟叶烘烤房内温度、湿度的调整。

背景技术

近年来，我国的烟草专业化农场、种烟大户和烤烟生产专业户等快速发展，烤烟烘烤技术滞后问题突出。全国400多万座烤房还主要由人工进行烘烤操作，自控或半自控的发展还处在初级和起步阶段。

在生产中最急需解决的问题是减少烘烤用工，减轻劳动强度，降低烤烟耗煤量，提高烟叶烘烤质量的稳定性。现行烤烟房的烘烤工艺采用“三段式烘烤工艺”。所述“三段式烘烤工艺”是指通过对烘烤环境温度、湿度、时间调控，实现对烟叶水分动态和物质转化的协调，达到最终将烟叶烤黄、烤干、烤香的统一。烤烟房内的温度、湿度调控过程，分成三个阶段：在0～66小时这个时间段为生烟叶变黄阶段；在66～110小时这个时间段为生烟叶定色阶段；在110～129小时这个时间段为生烟叶形成干筋成品阶段。

根据对烟叶在烘烤中变黄、变香和非正常情况下发生棕色化反应变褐的化学和生物化学过程及其与水分动态、烤房温湿度关系，人们认为三段式烘烤技术的关键点如下：

变黄阶段。烟叶装满炕后，封严天窗地洞，点火后，以每小时升温1℃的速度将烤房温度提升到34～38℃(西南和南方烟区34～35℃，东北烟区35～36℃，黄淮烟区36～38℃)，保持湿球温度比干球温度低1～2.5℃，&127；直到底棚烟叶变到叶片基本全黄，仅余叶基部微带青色，主脉青白色，叶片充分发软。

定色阶段。要逐渐开大天窗、地洞，不断加大排湿量，使房内温度以平均2～3小时升温1℃的速度提高到54～55℃，湿球温度缓慢升高并保持在37～41℃，烟叶水分大时，湿球温度应控制在较低水平。水分小、烘烤特性好的烟叶，湿球温度应控制得高一些。在烟叶达到勾尖卷边至小卷筒之前(一般47℃左右)，升温速度宜慢(3～4小时升温1℃)，使烟筋充分变黄，此后升温速度可加快到1～2小时升温1℃。在烟叶没有达到黄片青筋小卷筒之前，环境温度不得超过50℃，即使54～55℃时烟叶已经达到大卷筒，也要在此温度下维持6～12小时。定色期要大排湿时，必须开大天窗、地洞，烧大火；小排湿时，关小天窗、地洞烧小火；气温高的白天，开大天窗、地洞，火力减小；气温低的晚间(尤其凌晨)进行大排湿时，尽可能加大烧火，维持需要的温度和湿度指标；但在火力已加足，仍然不足以使温度上升，且湿球温度也降低时，可以关小地洞，减少通风量。要尽量避免干球温度猛升猛降。

干筋阶段。以每小时升温1℃的速度使炕温提高到67～69℃，其间要逐渐关小天窗、地洞(先关小地洞，减小通风量，以利于提高温度和节能)，以湿球温度不超过43℃为准。稳定此温湿度条件，直到烟叶完全干筋。

专家曲线即是根据不同的地区，不同的烟叶烘烤要求来设置的时间温度、湿度配合曲线，在自动烘烤前外挂控制机主控芯片的内存中已经存储好了各种控制曲线模式，烟农只要根据现实情况来选择即可。

为了实现“三段式烘烤工艺”的自动化，现行烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，包括二主控芯片及受主控芯片控制的按键设定电路、湿度传感器电路、温度传感器电路、LED显示电路、排湿窗电机控制电路、循环风机电子开关电路、鼓风机电子开关电路；以及安装在烘烤房壁上的由排湿窗电机控制电路控制的排湿窗、安装在烘烤房内的由循环风机电子开关电路控制的循环风机、由鼓风机电子开关电路控制的鼓风机；其不足是燃煤速度无法通过调整鼓风量去微调燃煤炉炉膛内的火力，造成烘烤房内过火或者欠火；循环风机是一单向电机，循环风机电子开关电路只对单向电机进行“开启-关闭”的简单控制，无法进行变频或换向，造成烤烟房内存在过多的冷气流死区，也无法精确调整烘烤房内的温度和湿度。此外，循环风机在电力供电线路出现欠压、缺相、过流时没有任何保护，使循环风机在非正常状态下长时间工作，缩短了循环风机的使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述的不足之处，提供一种有效避免烘烤房内过火或欠火的、可有效减少烤烟房内冷气流死区，能较为精确调整烘烤房内的温度和湿度的、在电力供电线路出现欠压、缺相、过流时循环风机受到有效保护的烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统。循环风机的电机以三相交流电为工作电源。

本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现：(a)烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，包括二个主控芯片及受主控芯片控制的按键设定电路、湿度传感器电路、温度传感器电路、LED显示电路、排湿窗电机控制电路；以及由排湿窗电机控制电路控制的排湿窗；鼓风机；循环风机；其特征是鼓风机是两个低功率的鼓风机，各自由受主控芯片驱动的鼓风机电子控制电路控制；循环风机是三相交流可逆转风机，由受主控芯片驱动的循环风机电机正/反转、高/低速控制电路控制；循环风机的电机欠压、过流、缺相保护电路包括电压检测电路、电流检测电路。

(b)a所述的烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，其特征是鼓风机电子控制电路是光电耦元件输出端经电阻分压和限流后与三极管的基极相连，三极管的集电极与直流鼓风机的负极相连，直流鼓风机的正极直接与直流电源正极相连；光电耦元件的输入端经一限流电阻后同主控芯片相应的管脚相配接。

(c)b所述的烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，其特征是直流鼓风机两电极之间反向并联一续流二极管。

(d)a、b或c所述的烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，其特征是循环风机的电机正/反转、高/低速控制电路包括与主控芯片三个管脚分别相连的三路控制电路；每路控制电路皆经一保护电阻后串联一光电耦元件；光电耦元件的输出端经电阻分压、电阻限流后同一三极管基极相连，三极管的集电极同单刀双掷继电器相连；一路控制电路的单刀双掷继电器的常开输出端同循环风机电机的外电路高速端子相连；一路控制电路的单刀双掷继电器的常开输出端同循环风机电机的外电路低速端子相连；一路控制电路的单刀双掷继电器的常开输出端同循环风机电机的外电路反转端子相连，常闭输出端同循环风机电机的外电路正转端子和高速端子相连。

(e)d所述的烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，其特征是三路控制电路中的单刀双掷继电器皆反向并联一续流二极管。

(f)e所述的烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，其特征是电流检测电路包括三路电路，三路电路皆通过电流互感器分别与交流电源的三个相线A、B、C相接，各电路互感器输出端的电压经整流、滤波后分别同主控芯片的三只管脚相连接；电压检测电路以循环风机的工作交流电源三个相线A、B、C两两信号输入端，包括三路电路，每两个相线之间为一路；A、C相线之间经变压降压、桥式整流、二极管隔离、电阻分流限流电容滤波后同主控芯片一管脚相连；AB两个相线之间以及BC两个相线经压敏电阻限压保护后再由变压器降压，经二极管隔离、电阻分流限流电容滤波后分别同主控芯片另外两个管脚相连。

本实用新型具有如下优点：

1、利用两台功率值不等或相等的低功率鼓风机同时工作或先后工作可实现2～3级的鼓风量输出，这样就使得加热火力控制更加的细致、均匀。

2、通过控制循环风机的快速、慢速、正反转运行，解决烤房内的热气流只是一个方向的流动而造成的部分烟叶已经烤黄而另外的部分烟叶还没有变色，同时也解决了在不同烘烤阶段对温度、湿度的调节快慢的要求。这样就可以解决烘烤控制滞后，烤房内出现的烘烤死区现象，使得烘烤房内的温度处处均匀受热除湿。

3、加入电机保护电路，可以让操作者方便的了解电机的运行情况。同时也对电机起到保护和加长寿命的效果。

4、本实用新型将所有的控制电路装载于一个箱体内，使得控制更佳的方便和实用。

附图说明

图1是现行烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统方框图。

图2是本实用新型烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统方框图。

图3是本实用新型鼓风机电子控制线路图。

图4是本实用新型实施例中循环风机电机正/反转、快/慢控制电路图。

图5是本实用新型采用的循环风机的外围交流继电器控制电路图。

图6本实用新型实施例中循环风机电机三相线工作电源的电流检测电路。

图7是本实用新型实施例中循环风机电机三相线工作电源的电压检测电路。

具体实施方式

本实用新型下面作进一步的说明。烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，包括一主控芯片及受主控芯片控制的按键设定电路、湿度传感器电路、温度传感器电路、LED显示电路、排湿窗电机控制电路；以及由排湿窗电机控制电路控制的排湿窗；鼓风机；循环风机。现有技术中的主控芯片采用PIC16F917和PIC16F914，温/湿度传感器采用DS18B20。温、湿度传感器检测数据传给主控芯片，存放在主控芯片的通用寄存器中。专家三段式曲线，直接装入主控芯片的片外存储器中，在工作过程中由主控芯片根据不同专家曲线的编号来分别调用。依照用户选定的曲线，当检测到的烤房内温度距离目标温度比较大时，例如，大于1℃时，就要求能够同时开启两个鼓风机，加大烤烟炉炉膛内的进氧量，加速煤的燃烧，使热交换器的散热管温度与循环风机输运的空气温度差达到最大。当检测到的烤房内温度距离目标温度比较小时，例如，温差在1℃以内时就开启一个鼓风机，减小烤烟炉炉膛内的进氧量，使煤的燃烧速度降低，缩小热交换器的散热管温度与循环风机输运的空气温度之差。运行一段时间后，就关闭鼓风机。这样，就达到精确控制烤烟房内温度的目的。

两个鼓风机G1、G2分别由两个相同的鼓风机电子控制电路独立控制。G1鼓风机电子控制电路是光电耦元件U1输出端经电阻分流R3和电阻R2限流后与三极管Q1的基极相连，三极管Q1的集电极与直流鼓风机G1的负极相连，直流鼓风机G1的正极直接与直流电源正极相连；光电耦元件U1的输入端经一限流电阻R1后同主控芯片PIC16F917的管脚19直接相连。G2鼓风机电子控制电路与G1鼓风机电子控制电路完全相同，但输入端与主控芯片PIC16F917的另一管脚20直接相连。

由烤烟室内的温度、湿度传感器DS18B20时时检测烤房内的温湿度，将检测的数值通过主控芯片的8、9管脚送入主控芯片PIC16F917，经过主控芯片调用专家曲线来发出控制命令，由19管脚经1KΩ电阻R1到达P521光电耦U1，此光电耦U1元件以DC+12V为工作电源，由47KΩ的分压电阻R3分压，感应出的电流经4.7KΩ的限流电阻R2到达PIT122三极管放大电路生成驱动电流来驱动12V/15W的G1直流鼓风机。

与G1、G2鼓风机反向并联的续流二极管D1、D2可以采用IN4007，其作用是防止电机关闭时产生的高压对系统的破坏。光电耦元件U1、U2可以将两路鼓风机电子控制电路同主控芯片前后隔离，而不会出现干扰，只响应与主控芯片相连的管脚高、低电平。

本实用新型采用的循环风机是三相交流电机。由受主控芯片PIC16F914驱动的循环风机电机正/反转、高/低速控制电路控制。此电路包括与主控芯片PIC16F914三个管脚分别相连的三路控制电路；每支控制电路经一保护电阻后串联一光电耦元件；光电耦元件的输出经电阻分压、电阻限流后同一三极管基极相连，三极管的集电极同单刀双掷继电器相连；一路控制电路的单刀双掷继电器K6的常开输出端同循环风机电机的外电路高速(GS)端子相连；一路控制电路的单刀双掷继电器K7的常开输出端同循环风机电机的外电路低速(DS)端子相连；一路控制电路的单刀双掷继电器K5的常开输出端同循环风机电机的外电路反转(FZ)端子相连，常闭输出端同循环风机电机的外电路正转(ZZ)端子和高速(GS)端子相连。GS、DS、ZZ、FZ四个端子直接与循环风机的三相可逆风机的外电路四个端子对接。

循环风机何时高速何时低速运行，何时正向何时反向运行，由与三路控制电路的输入端直接相连的主控芯片PIC16F914三只管脚的高低电平组合情况来定。例如，25管脚为高电平，24管脚为低电平，13管脚为低电平时，K6常开开关闭合，K7常闭开关闭合，K5常闭开关闭合，此时，为正转高速。当25管脚为低电平，24管脚为高电平，13管脚为高电平时，K6常闭开关闭合，K7常开开关闭合，K5常形开关闭合，此时，为反转低速。各管脚从低电平变化到高电平，其所在电路工作过程是相同的，例如，25管脚为高电平时，其电路工作过程为，此电平信号经型号为P521的光电耦U3输入，引起光电耦副边感应的电流通过4.7KΩ限流电阻R13到达9013三极管Q3放大电路，其中分压电阻的R12为47KΩ，电流经放大后来驱动继电器K6工作，使继电器K6的常开开关闭合。与继电器K5、K6、K7反向并联的续流二极管D5、D4、D3的型号为IN4007，其作用是保护继电器在断开时不被烧毁。

循环风机高速旋转时，单位时间内就有更多的冷风量从烤烟炉的散热管上吸收热量，因而有利于快速实现烤烟房内处处温度的均匀。而反向旋转，则有利于改变热气流的流管通道，扫除一些气流死区。前述鼓风机是产生热量的，而循环风机则是将产生的热量输运到烤烟房内各处。实现热量的均匀散播。

显然，循环风机的高速、低速、正转、反转，开关，以及鼓风机启动双台、启动单台、开关，皆可以设置相应的按键电路，集中在一个操作面上。由人工强制切换操作。

本实用新型还可以设置循环风机的电机欠压、过流、缺相保护电路，它包括电压检测、电流检测电路。其余电路为常规声光报警，数字显示，强制关闭循环风机运行的主控芯片汇编程序命令。

所述电流检测电路包括三路电路，三路电路皆通过电流互感器分别与三相的相线相接，各电路互感器输出的电压经整流、分压、滤波后同主控芯片的管脚相连接。其工作过程(以A相线为例)是相线电流通过互感器感应出电流，此电流经桥式整流整流后，由R20分压、经电容C6、C5滤波，输出端直接同主控芯片的管脚7相连。

所述电压检测电路以循环风机的工作交流电源三个相线A、B、C两两为信号输入端，包括三路电路，每两个相线之间为一路；A、C相线之间经变压降压、桥式整流、二极管隔离、电阻分流限流电容滤波后同主控芯片一管脚相连；A、B两个相线之间以及B、C两个相线经压敏电阻分流后再由变压器降压，经二极管隔离、电阻分流限流电容滤波后分别同主控芯片两个管脚相连。A、C相线之间的电压，为了节省变压器资源，直接由系统主电源变压器得到，380V输入电压经变压后、桥式整流、通过一个隔离型号为IN4007的二极管D10，进入滤波和分压电路，输出端同主控芯片管脚8相连。另外A、B两相线之间，B、C两相线之间，A、C两相线之间的380伏的电压分别加在压敏电阻R30、R31和R35两端，经压敏电阻稳压后，A、B两相线之间的电压、B、C两相线之间的电压分别经过变压器降压，然后经过型号为IN4007的二极管D8、D9隔离、滤波和分压电路，输出端分别同主控芯片管脚8、10相连。其中的压敏电阻作用是防止因静态放电、浪涌及瞬态过流造成对设备的破坏。

电流、电压检测电路检测到的数据，通过数据总线送往主控芯片的内部寄存器，然后由主控芯片去调用并与设定的标准工作电压、电流进行对比：

1、当发现任何一相电压低于设定值10秒以上时(初始设定值为300V)，在运行时有一相以上电路无电流时，主控芯片即可发出显示缺相保护信号到蜂鸣器来驱动其发出报警声，同时利用循环风机控制电路使得电机不可启动。

2、过压保护：当三相电压有一相以上的电压超过设定值10秒以上时(初始设定值为480V)，即显示过压保护，不可启动电机。

3、过流保护：当电机运行过程中，三相电流有一相以上的电流超过设定值10秒以上时(初始设定值：低速为6.5A，高速为8.5A)，即显示过流保护，并停止电机运行。

上述各种控制电路可以集装在一个控制箱体内，用户使用起来就更为方便、实用。

Claims (6)

1.烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，包括二个主控芯片及受主控芯片控制的按键设定电路、湿度传感器电路、温度传感器电路、LED显示电路、排湿窗电机控制电路；以及由排湿窗电机控制电路控制的排湿窗；鼓风机；循环风机；其特征是鼓风机是两个低功率的鼓风机，各自由受主控芯片驱动的鼓风机电子控制电路控制；循环风机是三相交流可逆转风机，由受主控芯片驱动的循环风机电机正/反转、高/低速控制电路控制；循环风机的电机欠压、过流、缺相保护电路包括电压检测电路、电流检测电路。

2.根据权利要求1所述的烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，其特征是鼓风机电子控制电路是光电耦元件输出端经电阻分流和限流后与三极管的基极相连，三极管的集电极与直流鼓风机的负极相连，直流鼓风机的正极直接与直流电源正极相连；光电耦元件的输入端经一保护电阻后同主控芯片相应的管脚相配接。

3.根据权利要求2所述的烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，其特征是直流鼓风机两电极之间反向并联一续流二极管。

4.根据权利要求1、2或3所述的烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，其特征是循环风机的电机正/反转、高/低速控制电路包括与主控芯片三个管脚分别相连的三路控制电路；每路控制电路皆经一保护电阻后串联一光电耦元件；光电耦元件的输出端经电阻分压、电阻限流后同一三极管基极相连，三极管的集电极同单刀双掷继电器相连；一路控制电路的单刀双掷继电器K6的常开输出端同循环风机电机的外电路高速(GS)端子相连；一路控制电路的单刀双掷继电器K7的常开输出端同循环风机电机的外电路低速(DS)端子相连；一路控制电路的单刀双掷继电器K5的常开输出端同循环风机电机的外电路反转(FZ)端子相连，常闭输出端同循环风机电机的外电路正转(ZZ)端子和高速(GS)端子相连；GS、DS、ZZ、FZ四个端子直接与循环风机的三相可逆风机的外电路四个端子配接。

5.根据权利要求4所述的烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，其特征是三路控制电路中的单刀双掷继电器皆反向并联一续流二极管。

6.根据权利要求5所述的烟叶烘烤房内温度、湿度控制系统，其特征是电流检测电路包括三路电路，三路电路皆通过电流互感器分别与循环风机工作交流电源的三个相线A、B、C相接，各电路互感器输出端的电压经整流、分压、滤波后分别同主控芯片的三只管脚相连接；电压检测电路以循环风机的工作交流电源三个相线A、B、C两两为信号输入端，包括三路电路，每两个相线之间为一路；A、C相线之间经变压降压、桥式整流、二极管隔离、电阻分流限流电容滤波后同主控芯片一管脚相连；AB两个相线之间以及BC两个相线经压敏电阻分流后再由变压器降压，经二极管隔离、电阻分流限流电容滤波后分别同主控芯片另两个管脚相连。

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