王 彬

（江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械與電子工程系，江蘇 淮安 223003）

0 引言

通常糧食收獲時(shí)含水率較高，糧食干燥多采用傳統(tǒng)的自然晾曬法，機(jī)械化程度低，由于天氣的原因或其他條件的限制，收獲的糧食常因得不到及時(shí)的干燥而發(fā)芽、變質(zhì)、霉?fàn)€，造成巨大的損失。糧食烘干特別是水稻烘干是我國糧食儲藏中一個(gè)突出的問題［1］。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，無論水稻用于食用還是深加工，對水稻的品質(zhì)要求都越來越高，因此，對水稻干燥機(jī)的智能控制系統(tǒng)進(jìn)行研究具有重要意義［2］。

目前國內(nèi)外對水稻的干燥工藝和設(shè)備進(jìn)行了較多研究，但對滾筒式水稻干燥機(jī)及其自動(dòng)控制研究較少［3］，本文設(shè)計(jì)了一種以AT89C51單片機(jī)為控制核心的水稻干燥機(jī)智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了干燥過程的智能控制。

1 智能控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，結(jié)合傳感器技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)，能夠?qū)⒏稍餀C(jī)的溫度控制在一定的范圍內(nèi)，當(dāng)滾筒內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，進(jìn)料導(dǎo)管開始進(jìn)料，將待干燥的水稻送入導(dǎo)管，利用熱風(fēng)對水稻進(jìn)行干燥；當(dāng)水稻濕度較大時(shí)，通過單片機(jī)啟動(dòng)紅外加熱管進(jìn)行輔助加熱以達(dá)到較好的干燥效果。

干燥滾筒為臥式回轉(zhuǎn)圓筒結(jié)構(gòu)，滾筒的圓周內(nèi)壁上均勻布置著抄板。工作時(shí)，由電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)橡膠滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，用來摩擦干燥滾筒表面的橡膠圈，使其順時(shí)針回轉(zhuǎn)。熱風(fēng)由風(fēng)機(jī)從熱風(fēng)入口吹入，水稻沿進(jìn)料導(dǎo)管2進(jìn)入干燥滾筒，在抄板的帶動(dòng)下，水稻在一定的高度處呈現(xiàn)瀑布狀的拋灑狀態(tài)。在拋灑下落的過程中，均勻地受到安裝在支架上的遠(yuǎn)紅外電熱管所發(fā)出的遠(yuǎn)紅外線的輻射及熱風(fēng)的吹拂，從而使水稻得到干燥。在干燥滾筒的出料端，安裝風(fēng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)排風(fēng)除濕。在干燥過程中，隨著干燥滾筒的不斷回轉(zhuǎn)，水稻被從滾筒的一端帶到另外一端，并經(jīng)過提升機(jī)運(yùn)送，進(jìn)入緩蘇倉，從而完成整個(gè)干燥過程。系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為滿足水稻的干燥要求，需要對水稻干燥的工藝過程及參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。其中熱風(fēng)風(fēng)速、熱風(fēng)溫度、干燥時(shí)間是影響干燥效果及干燥質(zhì)量的主要因素，這就要求控制裝置能夠?qū)Ω稍镲L(fēng)速、干燥溫度及干燥時(shí)間進(jìn)行設(shè)定和自動(dòng)控制，因此必須采用智能化的控制裝置。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖

2．1 風(fēng)速的檢測

為了更好地對水稻種子進(jìn)行加熱和控制能量損失，需要對風(fēng)速進(jìn)行控制。系統(tǒng)通過風(fēng)速傳感器對風(fēng)速進(jìn)行監(jiān)測，可根據(jù)需求通過單片機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)整風(fēng)速，將風(fēng)速控制在一定的范圍內(nèi)，并通過LED顯示器實(shí)時(shí)顯示。

2．2 滾筒溫度的測量

為了更好地對水稻進(jìn)行干燥，保證水稻種子的干燥質(zhì)量和存活率，必須對滾筒內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以針對不同的水稻濕度將溫度控制在一定的范圍內(nèi)。本系統(tǒng)采用溫度傳感器來測量滾筒內(nèi)溫度，將溫度信號反饋給單片機(jī)，通過LED顯示器實(shí)時(shí)顯示。

2．3 單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是以AT89C51單片機(jī)為控制核心，實(shí)現(xiàn)對水稻干燥機(jī)滾筒內(nèi)風(fēng)速和溫度的控制及實(shí)時(shí)顯示。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以單片機(jī)為控制器，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的控制。首先控制風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，將熱風(fēng)送入滾筒，此時(shí)，滾筒內(nèi)的風(fēng)速和溫度傳感器開始檢測滾筒中的風(fēng)速和溫度。若風(fēng)速不在設(shè)定范圍內(nèi)，則單片機(jī)通過變頻器控制電機(jī)調(diào)整風(fēng)速；若溫度沒達(dá)到設(shè)定要求，則單片機(jī)控制啟動(dòng)紅外加熱裝置，直到風(fēng)速和溫度均達(dá)到干燥要求，此時(shí)啟動(dòng)水稻輸送裝置，進(jìn)行干燥。該程序可根據(jù)不同的谷物濕度設(shè)定不同的風(fēng)速和干燥溫度，智能程度較高?？刂葡到y(tǒng)程序流程圖如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)程序流程圖

4 結(jié)論

本文以AT89C51單片機(jī)為核心控制器，結(jié)合相關(guān)機(jī)電一體化技術(shù)，完成了系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計(jì)。通過熱風(fēng)和輔助紅外加熱對水稻進(jìn)行干燥，針對不同的水稻干濕度，可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)速和溫度，達(dá)到了較好的干燥效果。經(jīng)過模擬試驗(yàn)證明該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)定的功能要求，具有較高的研究和實(shí)用價(jià)值。

［1］ 李軍富．我國谷物干燥機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢［J］．農(nóng)機(jī)化研究，2006（9）：44－46．

［2］ 張立輝，李君興．基于虛擬儀器的糧食干燥機(jī)智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（18）：163－164．

［3］ 劉立山，李娟，匡軍，等．滾筒式作物種子干燥機(jī)自動(dòng)控制裝置的研制［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20（4）：108－111．