CN204787759U - 一种木材干燥过程实时监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种木材干燥过程实时监控系统，包括单片机主控芯片、多路电子开关、湿度发生器、温度加热器、排气风机、循环风机、含水率传感器、温度传感器和湿度传感器；单片机主控芯片分别与多路电子开关、湿度发生器、温度加热器、排气风机、循环风机连接；含水率传感器、温度传感器和湿度传感器分别依次连接测量电路、锁存器和多路电子开关；单片机主控芯片通过译码器控制第一锁存器、第二锁存器和第三锁存器。本实用新型能够在木材干燥过程中实时在线检测干燥窑内干燥媒介的温度与湿度值，并根据检测结果控制温度加湿器、湿度发生器、排气风机等执行机构，能够使得干燥窑内温湿度符合木材干燥工艺，能够使得木材干燥质量达到加工要求。

Description

一种木材干燥过程实时监控系统

技术领域：

本实用新型属于监控设备技术领域，具体是涉及一种木材干燥过程实时监控系统。

背景技术：

目前，木材在制作过程中，干燥是一个非常重要的工序，其干燥效果会直接影响到木材的质量。现有的木材的干燥方法有两类：一类是大气干燥，大气干燥是自然干燥的主要形式，就是将木材放在板院或者棚舍内用风机鼓风使木材干燥，这类方法不需要太多的干燥设备，成本低，但是占地面积大、干燥时间长；另一类是人工干燥，即采用一定的干燥设备对木材进行干燥，人为地控制干燥过程，可以控制干燥程度及缩短干燥周期，

人工干燥过程是指在热能的作用下对干燥窑内温度与湿度采用适当控制技术使干燥窑内木材的水分以蒸发或沸腾方式排出的过程。完整的木材干燥过程分为：升温、预热、干燥、中间处理、终了处理和冷却等阶段。木材干燥过程中需要通过传感器等部件实时在线检测干燥窑内干燥媒介的温度与湿度值，并根据检测结果控制温度加热器、湿度发生器、排气风机等执行机构。现有的木材干燥过程实时监控系统所需的传感器数据多，而单片机的输入输出引脚有限，不能满足全部数据的实时输入和输出，不能实现对木材干燥过程的实时监控，干燥窑内温湿度不符合木材干燥工艺，木材干燥质量达不到加工要求。

实用新型内容：

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中用于木材干燥的实时监控系统所需的传感器数据多、单片机的输入输出引脚有限，不能实现对木材干燥过程的实时监控，干燥窑内温湿度不符合木材干燥工艺，木材干燥质量达不到加工要求，从而提出一种木材干燥过程实时监控系统。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种木材干燥过程实时监控系统，包括：

单片机主控芯片、多路电子开关、湿度发生器、温度加热器、排气风机、循环风机、含水率传感器、温度传感器和湿度传感器；

所述单片机主控芯片分别与所述多路电子开关、所述湿度发生器、所述温度加热器、所述排气风机、所述循环风机连接；

所述含水率传感器依次连接第一测量电路、第一锁存器和所述多路电子开关；

所述温度传感器依次连接第二测量电路、第二锁存器和所述多路电子开关；

所述湿度传感器依次连接第三测量电路、第三锁存器和所述多路电子开关；

所述单片机主控芯片通过译码器控制所述第一锁存器、所述第二锁存器和所述第三锁存器。

作为上述技术方案的优选，所述单片机主控芯片通过第一继电器控制所述循环风机；所述单片机主控芯片通过第二继电器控制所述排气风机。

作为上述技术方案的优选，所述单片机通过第一电磁阀控制所述湿度发生器；所述单片机通过第二电磁阀控制所述温度加热器。

作为上述技术方案的优选，所述含水率传感器为针状钢钉探针，所述含水率传感器采用多个。

作为上述技术方案的优选，所述温度传感器为Pt100铂金电阻温度传感器，所述温度传感器采用多个。

作为上述技术方案的优选，所述湿度传感器为湿球温度计，所述湿度传感器采用多个。

作为上述技术方案的优选，所述第一测量电路用于将所述含水率传感器输出信号进行滤波去噪、信号放大、限幅处理；所述第二测量电路用于将所述温度传感器输出信号进行滤波去噪、信号放大、限幅处理；所述第三测量电路用于将所述湿度传感器输出信号进行滤波去噪、信号放大、限幅处理。

作为上述技术方案的优选，还包括：人机交互模块，所述人机交互模块与所述单片机主控芯片连接，所述人机交互模块包括按键、LCD和LED显示器，用于完成木材加工参数的设置与木材干燥过程状态的显示。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型能够在木材干燥过程中实时在线检测干燥窑内干燥媒介的温度与湿度值，并根据检测结果控制温度加湿器、湿度发生器、排气风机等执行机构，能够使得干燥窑内温湿度符合木材干燥工艺，能够使得木材干燥质量达到加工要求。

附图说明：

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1为本实用新型一个实施例的木材干燥过程实时监控系统框图。

具体实施方式：

如图1所示，本实用新型的木材干燥过程实时监控系统，包括：单片机主控芯片、多路电子开关、湿度发生器、温度加热器、排气风机、循环风机、含水率传感器、温度传感器和湿度传感器。

所述单片机主控芯片分别与所述多路电子开关、所述湿度发生器、所述温度加热器、所述排气风机、所述循环风机连接。本实施例中所述单片机主控芯片采用飞思卡尔MC56F8013单片机。

所述单片机通过第一电磁阀控制所述湿度发生器，所述湿度发生器用于调节干燥窑内的湿度，所述单片机通过第二电磁阀控制所述温度加热器，所述温度加热器用于调节干燥窑内的温度。

所述单片机主控芯片通过第一继电器控制所述循环风机，所述循环风机用于完成干燥窑内空气的循环运动，使得干燥窑内温度与湿度均匀，所述单片机主控芯片通过第二继电器控制所述排气风机，所述排气风机用于将湿空气或者热空气排出干燥窑，使得干燥窑内的湿度或温度降低。

所述含水率传感器依次连接第一测量电路、第一锁存器和所述多路电子开关。所述含水率传感器为针状钢钉探针，所述含水率传感器采用多个，本实施例中，所述含水率传感器选取8个，8个所述含水率传感器分别与所述第一测量电路连接，所述含水率传感器在使用时将针状钢钉探针钉入木材不同位置并利用各探针间电阻率来进行木材含水率的检测，木材的含水率和探针间电阻率有关系。

所述温度传感器依次连接第二测量电路、第二锁存器和所述多路电子开关。所述温度传感器用于检测干燥窑内的温度，所述温度传感器为Pt100铂金电阻温度传感器，所述温度传感器采用多个。本实施例中，所述温度传感器选取8个，8个所述温度传感器分别与所述第二测量电路连接，8个所述温度传感器分布在干燥窑内各处。

所述湿度传感器依次连接第三测量电路、第三锁存器和所述多路电子开关。所述湿度传感器用于测量所述干燥窑内的湿度，所述湿度传感器为湿球温度计，所述湿度传感器采用多个。本实施例中，所述湿度传感器选取8个，8个所述湿度传感器分别与所述第二测量电路连接，8个所述湿度传感器分布在干燥窑内各处。

所述第一测量电路用于将所述含水率传感器输出信号进行滤波去噪、信号放大、限幅处理，所述第一测量电路将所述含水率传感器输出信号进行信号处理后发送给第一锁存器；所述第二测量电路用于将所述温度传感器输出信号进行滤波去噪、信号放大、限幅处理，所述第二测量电路将所述温度传感器输出信号进行信号处理后发送给第二锁存器；所述第三测量电路用于将所述湿度传感器输出信号进行滤波去噪、信号放大、限幅处理，所述第三测量电路将所述湿度传感器输出信号进行信号处理后发送给第三锁存器。

所述单片机主控芯片通过译码器控制所述第一锁存器、所述第二锁存器和所述第三锁存器。所述译码器分别连接所述第一锁存器、所述第二锁存器和所述第三锁存器，所述单片机主控芯片向所述译码器输出控制信号，使得所述译码器输出信号选择所述第一锁存器、所述第二锁存器和所述第三锁存器中的其中一个处于有效工作状态，另外两个处于高阻状态，处于有效工作状态的锁存器将接收的传感器信号接入多路电子开关，再由多路电子开关接入单片机主控芯片。本实施例中，所述第一锁存器、所述第二锁存器、所述第三锁存器均采用三态锁存器74LS245，所述译码器采用24译码器74LS139，所述多路开关采用8路模拟开关CD4501。

所述木材干燥过程实时监控系统还包括：人机交互模块，所述人机交互模块与所述单片机主控芯片连接，所述人机交互模块包括按键、LCD和LED显示器，用于完成木材加工参数的设置与木材干燥过程状态的显示。

木材干燥过程实时监控系统具体监控原理如下：

本实施例的监控系统对多个传感器采用“分时轮巡”信号采集方法。通过测量电路对传感器输出信号进行滤波去噪、信号放大、限幅等信号处理；传感器输出信号接入锁存器并通过电子开关将传感器输出信号输入单片机主控芯片；单片机主控芯片根据检测到的木材含水率、干燥窑内温度、干燥窑内湿度三大参数值，输出控制信号控制温度加热器、湿度发生器、排气风机等执行机构启停，以实现对木材干燥加工。

首先读取8个含水率传感器的值。单片机主控芯片向译码器输出00控制信号，使译码器输出信号选择第一锁存器处于有效工作状态，而第二锁存器和第三锁存器为高阻状态，这样8个含水率传感器的值就通过第一锁存器接入多路电子开关，再由多路电子开关接入单片机主控芯片，完成木材含水率参数的检测；

接着读取8个温度传感器的值。单片机主控芯片向译码器输出01控制信号，使译码器输出控制信号选择第二锁存器处于有效工作状态，而第一锁存器和第三锁存器为高阻状态，这样8个温度传感器的值就通过第二锁存器接入多路电子开关，再由多路电子开关接入单片机主控芯片，完成干燥窑内温度参数的检测；

最后读取8个湿度传感器的值。单片机主控芯片向译码器输出10控制信号，使译码器输出控制信号选择第三锁存器处于有效工作状态，而第一锁存器和第二锁存器为高阻状态，这样8个湿度传感器的值就通过第三锁存器接入多路电子开关，再由多路电子开关接入单片机主控芯片，完成干燥窑内湿度参数的检测。

单片机主控芯片分时向多路电子开关发送控制信号，控制某一时刻打开多路电子开关某一个通道，选择一个传感器信号接入单片机模数转换引脚，实现传感器信号的模数转换。

单片机主控芯片根据所检测到的木材含水率、干燥窑内温度、干燥窑内湿度三大参数的值，控制第一电磁阀、第二电磁阀、第一继电器和第二继电器动作，以实现对温度与湿度的控制。

若湿度值低，则通过控制第一电磁阀打开，启动湿度发生器，增大窑内湿度，若湿度太大，则通过控制第一继电器打开，启动排气风机，湿空气排出干燥窑，降低湿度。

若温度值低，则通过控制第二电磁阀打开，启动温度加热器，提升窑内温度，若温度太大，则通过控制第二继电器，启动排气风机，热空气排出干燥窑，降低温度。

循环风机完成干燥窑内空气的循环运动，使得干燥窑内温度与湿度均匀。该循环风机启动是定时启动。每隔3分钟单片机主控芯片控制第一继电器，启动循环风机。

本实施例所述的一种木材干燥过程实时监控系统，包括单片机主控芯片、多路电子开关、湿度发生器、温度加热器、排气风机、循环风机、含水率传感器、温度传感器和湿度传感器；单片机主控芯片分别与多路电子开关、湿度发生器、温度加热器、排气风机、循环风机连接；含水率传感器、温度传感器和湿度传感器分别依次连接测量电路、锁存器和多路电子开关；单片机主控芯片通过译码器控制第一锁存器、第二锁存器和第三锁存器。本实用新型能够在木材干燥过程中实时在线检测干燥窑内干燥媒介的温度与湿度值，并根据检测结果控制温度加湿器、湿度发生器、排气风机等执行机构，能够使得干燥窑内温湿度符合木材干燥工艺，能够使得木材干燥质量达到加工要求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种木材干燥过程实时监控系统，其特征在于，包括：

单片机主控芯片、多路电子开关、湿度发生器、温度加热器、排气风机、循环风机、含水率传感器、温度传感器和湿度传感器；

所述单片机主控芯片分别与所述多路电子开关、所述湿度发生器、所述温度加热器、所述排气风机、所述循环风机连接；

所述含水率传感器依次连接第一测量电路、第一锁存器和所述多路电子开关；

所述温度传感器依次连接第二测量电路、第二锁存器和所述多路电子开关；

所述湿度传感器依次连接第三测量电路、第三锁存器和所述多路电子开关；

所述单片机主控芯片通过译码器控制所述第一锁存器、所述第二锁存器和所述第三锁存器。

2.根据权利要求1所述的木材干燥过程实时监控系统，其特征在于：所述单片机主控芯片通过第一继电器控制所述循环风机；所述单片机主控芯片通过第二继电器控制所述排气风机。

3.根据权利要求2所述的木材干燥过程实时监控系统，其特征在于：所述单片机通过第一电磁阀控制所述湿度发生器；所述单片机通过第二电磁阀控制所述温度加热器。

4.根据权利要求1-3任一所述的木材干燥过程实时监控系统，其特征在于：所述含水率传感器为针状钢钉探针，所述含水率传感器采用多个。

5.根据权利要求1-3任一所述的木材干燥过程实时监控系统，其特征在于：所述温度传感器为Pt100铂金电阻温度传感器，所述温度传感器采用多个。

6.根据权利要求1-3任一所述的木材干燥过程实时监控系统，其特征在于：所述湿度传感器为湿球温度计，所述湿度传感器采用多个。

7.根据权利要求1所述的木材干燥过程实时监控系统，其特征在于：所述第一测量电路用于将所述含水率传感器输出信号进行滤波去噪、信号放大、限幅处理；所述第二测量电路用于将所述温度传感器输出信号进行滤波去噪、信号放大、限幅处理；所述第三测量电路用于将所述湿度传感器输出信号进行滤波去噪、信号放大、限幅处理。

8.根据权利要求1所述的木材干燥过程实时监控系统，其特征在于，还包括：人机交互模块，所述人机交互模块与所述单片机主控芯片连接，所述人机交互模块包括按键、LCD和LED显示器，用于完成木材加工参数的设置与木材干燥过程状态的显示。