家用豆?jié){機(jī)的控制原理及其發(fā)展

1、1.豆?jié){機(jī)的各用電部分及其位置及其作用1.1操作面板操作面板位于機(jī)頭面蓋的一邊，由數(shù)個(gè)按鈕組成，它的作用是人為控制豆?jié){機(jī)的工作模式，以及開始和臨時(shí)中斷機(jī)器的工作。1.2數(shù)碼顯示器(并非所有機(jī)器都有)數(shù)碼顯示器在面蓋上，一般位于控制面板的對(duì)側(cè)。它的作用是顯示機(jī)器的工作參數(shù)。如豆?jié){溫度，機(jī)器工作模式。1.3指示燈指示燈有數(shù)個(gè)，位于控制面板各個(gè)按鍵旁邊。它的作用是以亮或不亮來顯示豆?jié){機(jī)工作狀態(tài)。1.4電源模塊置于機(jī)頭內(nèi)，它的作用是為機(jī)器提供穩(wěn)定的電供應(yīng)。1.5電機(jī)位于機(jī)頭中，外接刀片。它的作用是為打磨豆?jié){提供機(jī)械動(dòng)力。1.6加熱器加熱器位于機(jī)頭底部但略高于底部，與機(jī)頭有兩個(gè)接口。一般呈勺型，底部為圓

2、形。它的作用是加熱豆?jié){，使豆?jié){有好的口感。加熱功率一般為800w。1.7溫度傳感器一根長(zhǎng)直棒，與機(jī)頭垂直。它的作用是探測(cè)豆?jié){溫度以反饋給控制中心，并與MCU設(shè)定的溫度進(jìn)行比較。1.8防溢電極位于溫度傳感器附近，比溫度傳感器短。它的作用是防止豆?jié){加熱后產(chǎn)生過多的泡沫而溢出。1.9防干燒電極一般集成在溫度傳感器上。防干燒電極其實(shí)是水位探測(cè)器。加水后，水位傳感器和金屬加熱部件外表形成回路，水充當(dāng)了電阻的作用。微處理芯片把這個(gè)電阻取樣分析，作出加熱和停止加熱的指令。防干燒功能針對(duì)的是底部加熱或側(cè)面加熱型的豆?jié){機(jī)，在加熱部件貼裝了一個(gè)KSD溫控器，當(dāng)溫度超過設(shè)計(jì)值時(shí)，溫控器動(dòng)作切斷加熱件的供電電源。而又

3、加熱管型的豆?jié){機(jī)其實(shí)沒有防干燒功能，沒加水意味著豆?jié){機(jī)不工作，所以不必要安裝溫控器。顧名思義，它的作用是防干燒。1.10控制系統(tǒng)它內(nèi)嵌在機(jī)頭中，它的作用是接受、處理、發(fā)出信號(hào)，從而協(xié)調(diào)整個(gè)豆?jié){機(jī)的工作，完成打豆?jié){的過程。單片機(jī)是其中最關(guān)鍵的部件，它相當(dāng)于一個(gè)小型計(jì)算機(jī)，包含微處理器（CPU），存儲(chǔ)器（rom和ram等），輸入輸出口（i/o口），定時(shí)計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)等，他們通過地址總線（）ab，數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（cb）連接起來?？刂浦鴻C(jī)器的運(yùn)行。2.豆?jié){機(jī)工作時(shí)的電路控制2.1電源供應(yīng)通電后，首先使用電源變壓器將電網(wǎng)220v的交流電轉(zhuǎn)換為12v的交流電，利用整流電路將12v交流電轉(zhuǎn)化為

4、12v脈動(dòng)直流電。整流電路一般使用整流硅對(duì)次級(jí)輸出的交流電進(jìn)行橋式整流。橋式整流不同于二極管半波整流。二極管半波整流只能獲得半個(gè)波長(zhǎng)的整流電流，將另一半損失掉。橋式整流利用4個(gè)二極管，能得到全波整流電流。濾波器將脈沖直流轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的直流。一般是將儲(chǔ)能元件，如電感或電容把脈動(dòng)直流電轉(zhuǎn)化為平坦的直流電。最后穩(wěn)壓器（集成穩(wěn)壓器）使直流電壓和電流保持穩(wěn)定，以保證機(jī)器各部件穩(wěn)定而又可靠地工作。2.2供電后工作情況2.2.1待命階段控制系統(tǒng)得到電源供應(yīng)以后，處理系統(tǒng)開始工作。控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，使有關(guān)指示燈亮，數(shù)碼顯示器顯示當(dāng)前狀態(tài)，機(jī)器各大部件進(jìn)入待命階段，等待指令。此時(shí)人為在操作面板輸入指令后，按鈕將

5、物理信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，輸入到控制系統(tǒng)。處理系統(tǒng)處理信號(hào)后，又發(fā)出相關(guān)指令信號(hào)到各部件，使各部件有序工作。2.2.2第一次加熱打豆?jié){的過程中需要加熱，加熱器能完成此功能。加熱的過程與溫度傳感器密切相關(guān)。豆?jié){機(jī)的溫度傳感器是一根實(shí)心的不銹鋼管子。鋼管的內(nèi)部有溫度傳感探頭，將溫度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。一般是PID數(shù)控，與控制系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)會(huì)根據(jù)探測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)的不同，作出不同的響應(yīng)。如溫度低于規(guī)定達(dá)到的溫度，控制系統(tǒng)便會(huì)控制加熱器繼續(xù)加熱，此后溫度數(shù)據(jù)會(huì)一直被傳送給單片機(jī)，與內(nèi)置固定溫度進(jìn)行比較，直到達(dá)到所需溫度。2.2.3預(yù)打漿溫度達(dá)到后，打漿開始。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和關(guān)閉由控制系統(tǒng)經(jīng)繼電器來完成。繼電

6、器在機(jī)頭中，得到控制系統(tǒng)的指令后，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行供電。某些豆?jié){機(jī)的電機(jī)有調(diào)速功能，這可以由雙向晶閘管來完成。預(yù)打漿過程中加熱器持續(xù)工作。豆?jié){會(huì)產(chǎn)生泡沫，直到觸及到了杯口略下方的防溢電極。防溢電極可以和加熱器組成回路。放入少許水時(shí)，防溢電極與水接觸不到。但是當(dāng)泡沫觸及電極時(shí)，便會(huì)與加熱器形成一個(gè)回路。此時(shí)便會(huì)給控制系統(tǒng)一個(gè)電信號(hào)，交由單片機(jī)處理后，發(fā)出指令，加熱器停止加熱。以上為豆?jié){機(jī)的預(yù)打漿功能。預(yù)打漿結(jié)束后，開始進(jìn)入打漿/加熱階段。此時(shí)加熱器和電機(jī)不停地工作，使得豆子被徹底地粉碎，豆?jié){被初步煮沸。豆?jié){被煮沸后，便進(jìn)入熬煮階段。如何判斷豆?jié){被煮沸？得益于溫度傳感器不停地檢測(cè)豆?jié){溫度并反饋給控制系

7、統(tǒng)。2.2.4熬煮階段熬煮階段加熱器和控制系統(tǒng)中的計(jì)時(shí)器相互配合。此階段發(fā)熱器反復(fù)地間隙加熱，加熱和停止加熱的時(shí)間由計(jì)時(shí)器向控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，控制系統(tǒng)來控制。最終豆?jié){充分煮熟，完全乳化。至此，豆?jié){機(jī)主要工作結(jié)束，控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，數(shù)碼顯示器或指示燈將此信號(hào)轉(zhuǎn)化為物理信號(hào)，提示人們工作結(jié)束。2.2.5防干燒（如果有防干燒電極的話）此階段在豆?jié){機(jī)接通電源的之后進(jìn)行。如果發(fā)現(xiàn)豆?jié){機(jī)內(nèi)的水位低于規(guī)定的水位，防干燒電極會(huì)向控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，單片機(jī)計(jì)算后會(huì)停止加熱器和電機(jī)的運(yùn)行。3.豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展3.1出現(xiàn)根據(jù)國(guó)家專利局專利申請(qǐng)時(shí)間，1986年10月8日，上海發(fā)明人吳中倬申請(qǐng)了世界上第一架豆?jié){機(jī)專利

8、，專利號(hào)為86204692.0。而全自動(dòng)家用豆?jié){機(jī)是中國(guó)最早的家用豆?jié){機(jī)專利產(chǎn)品，專利號(hào)為86204692。這種類型的家用豆?jié){已經(jīng)具備了現(xiàn)代豆?jié){機(jī)的雛形，在系統(tǒng)的控制方面，采用液位控制防豆?jié){溢出，以及電動(dòng)機(jī)間歇粉碎技術(shù)。迄今為止，國(guó)內(nèi)所有豆?jié){機(jī)無不采用該專利技術(shù)。值得一提的是，這種豆?jié){機(jī)最大特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)在豆?jié){機(jī)底部，因此整個(gè)豆?jié){機(jī)結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，成本低廉，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)設(shè)置在豆?jié){機(jī)底部后，重心低，因此它可以采用大功率電機(jī)，電機(jī)功率達(dá)320W，而目前市場(chǎng)上所有的豆?jié){機(jī)電機(jī)功率僅為160W。后來由于整體化和智能化的需要，各種原件都被集成在了機(jī)頭上，使機(jī)器整體變得簡(jiǎn)潔，穩(wěn)定。3.2出現(xiàn)溫度傳感器隨著

9、對(duì)制豆?jié){工藝提高和智能化水平提高的要求，原本全部集成在單片機(jī)中的控制機(jī)器運(yùn)行的機(jī)械式的程序已經(jīng)不能滿足這一要求，急需能將豆?jié){內(nèi)部情況反映給控制系統(tǒng)的傳感器出現(xiàn)，溫度傳感器便被順理成章地加入了豆?jié){機(jī)。它能夠?qū)⒍節(jié){溫度實(shí)時(shí)傳輸給單片機(jī)，并不停地與人為設(shè)定溫度比較以作出合理反應(yīng)。3.3出現(xiàn)防溢電極防溢電極和加熱器是組合設(shè)備。當(dāng)豆?jié){產(chǎn)生泡沫觸及防溢電極時(shí)，防溢電極會(huì)與加熱器組成回路從而向控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)使加熱器停止加熱。這一設(shè)備的出現(xiàn)避免了豆?jié){溢出的尷尬，能主動(dòng)向控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)交由單片機(jī)處理后阻斷加熱器工作，是豆?jié){機(jī)控制原理的一大進(jìn)步。3.4出現(xiàn)防干燒電極隨著豆?jié){機(jī)使用情況的增多，出于疏忽和一些其他

10、情況，可能會(huì)導(dǎo)致在沒有加入水和黃豆的情況下啟動(dòng)了機(jī)器。此時(shí)往往會(huì)燒毀加熱器。為了避免這一情況的發(fā)生，豆?jié){機(jī)被加入了防干燒電極。它的控制原理和防溢電極類似，是豆?jié){機(jī)控制原理的一個(gè)部分，3.5出現(xiàn)智能控制面板后來為了提高機(jī)器的智能化水平，增加了控制面板，配合控制系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，出現(xiàn)了很多可以根據(jù)用戶特殊需要增加的功能，這些功能都在控制面板的按鈕上顯現(xiàn)出來。人為輸入的指令會(huì)被反饋給控制系統(tǒng)，交由控制系統(tǒng)處理后發(fā)送給機(jī)器各個(gè)部件執(zhí)行。3.6程序的發(fā)展3.6.1預(yù)打漿事先設(shè)計(jì)好的一段程序，開始后交由控制系統(tǒng)執(zhí)行，更符合打豆?jié){的實(shí)際需要。3.6.2熬煮技術(shù)文火熬煮是九陽公司的專利技術(shù)，是利用半波降功率原理（加熱功率根據(jù)熬煮程度，自動(dòng)降低，溫度由溫度傳感器探測(cè)），模仿南方“煲湯”方式進(jìn)行煮漿。是對(duì)實(shí)際生活考量之后對(duì)控制原理做出的改進(jìn)。3.7總結(jié)其實(shí)，類似于以上對(duì)于豆?jié){機(jī)控制做出的改進(jìn)（系統(tǒng)上的或者硬件上的）還有許多。盡管豆?jié){機(jī)出現(xiàn)在我們的生活中不過短短的三十年，但它已經(jīng)被我們所有人接納和認(rèn)同。現(xiàn)在豆?jié){機(jī)的控制原理和各種硬件的搭配在我們看來已經(jīng)相當(dāng)完美了，但隨著人們生活的需要和其它相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，豆?jié){機(jī)的控制原理還在不停地發(fā)展當(dāng)中。1 胡承忠，趙健，張東升.基于單片機(jī)的豆?jié){機(jī)定時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).電子技術(shù)，2013,12劉昊.全自動(dòng)豆?jié){機(jī)改良設(shè)計(jì)的研究與實(shí)踐碩士學(xué)位論文.武漢理工大學(xué)，2011