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基于SH69P42豆浆机设计原理
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基于SH69P42豆浆机设计原理
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管理员
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嵌入式/ARM
2013-3-20 09:04:52
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豆浆是一种经济健康食品,越来越受到人们的欢迎。目前,市场上的豆浆机制浆时间约为20分钟,给早晨上班的家庭带来时间上的不便。本文针对制浆时间长的问题,设计了一种基于SH69P42
单片机
的高效省时豆浆机。该豆浆机在保持现有豆浆机的结构和功能的基础上,在磨浆电机主轴上安装一简易消泡装置,采用加热和磨浆并行处理,加热和消泡同时进行的控制策略,避免了目前豆浆机加热和磨浆分开,静止煮浆阶段加热溢出的停止加热带来的延长等待时间问题。
1 豆浆机基本结构
图1为高效省时豆浆机的基本结构,该结构在不改变原有豆浆机结构的同时,在旋转电机主轴的上方安装一消泡装置。此时电机具有磨浆和消泡功能,磨浆阶段以磨浆功能为主,消泡功能为辅;在煮浆阶段以消泡功能为主,磨浆功能为辅。
2 控制系统电路和工作原理
控制系统电路如图2所示,该电路由中颖公司的SH69P42单片机、温度检测电路、溢出检测电路、干烧检测电路、电机控制驱动电路、加热器控制驱动电路、蜂鸣器报警驱动电路和电源电路等组成。
中颖公司的SH69P42是一种先进的CMOS 4位单片机,该单片机集成了SH6610D CPU内核、RAM、ROM、定时器、I/O端口、2通道10位PWM、看门狗定时器、4通道8位ADC、低电压复位,广泛应用于家用电器和电动车控制器中。
220 V交流电源经变压器降压和桥式整流,得到+12 V电压,给继电器K1~K2和蜂鸣器供电。三端稳压器78L05输出+5 V电压给单片机供电。SH69P42采用内部RC振荡器,频率为4 MHz,SH69P42的PC1脚输出报警信号,经Q3三极管放大,驱动蜂鸣器报警。PC2输出电动机驱动信号,经三极管Q1放大,驱动继电器K1吸合,控制电动机运转,可完成打浆和消泡工作。PC3输出加热信号,经三极管Q2放大,驱动继电器K2吸合,控制电热管加热。PB3为缺水检测输入端,PB2为溢出检测输入端,PA1为温度检测输入端。缺水检测电路由R8、C9和测温电极外壳组成,加热管的外壳接地,正常工作时,PB3脚输入低电平;若水位低于测温电极即缺水时,PB3脚输入高电平,加热和电机自动断电,从而实现缺水保护,同时,蜂鸣器发出急促报警声。用同样方法可检测豆浆是否溢出。防溢电极接至PB2脚,豆浆沸腾之前,防溢电极远离水面,PB2脚为高电平,当泡沫上升,接触到防溢电极时,PB2脚为低电平。
3 豆浆机工作流程和控制系统软件设计
把泡好的黄豆或干豆和水按要求装入杯内,插上电源插头,按启动键会听到蜂鸣器响一声,单片机开始工作,PC3脚输出高电平,K2吸合加热管开始加热;PA1脚接负温度系数的热敏电阻(NTC),该热敏电阻安装在测温电极内,当水温升到80℃左右时,PA1脚为低电平,此时控制PC2脚为高电平,K2吸合电动机开始工作,安装在转轴上的刀片高速转动,将泡豆打碎,产生豆浆。当第一次溢出时,进入第一阶段加热启动750 W加热,加热时间为60 s,在此期间,判断有溢出时,加热停止2 s再继续加热。进入第二阶段后,启动400 W加热,加热时间为30 s,在此期间,判断有溢出时,加热停止2 s再继续加热。第二阶段结束时,电机停止转动。进入第三阶段后,启动350 W加热,加热时间为210 s,在此期间,判断有溢出时,加热不停止,但是电机启动5 s后停止,此时电机主要起到消泡作用,直至结束,蜂鸣器发出均匀的鸣叫声,表示豆浆已煮熟,同时使系统停止工作。图3为此控制系统的流程图,可以看出整个制浆过程约10 min,比目前市场上的豆浆机效率提高约1倍。
4 结束语
该单片机控制系统具有抗干扰能力强、强电和弱电隔离、软件中具有看门狗、安全可靠等优点,特别是采用大功率加热缩短预热时间,同时在后续小功率煮浆阶段采用消泡控制,使加热不停,保证了豆浆充分煮熟并具有浓香风味,避免了豆浆溢出,缩短整体制浆时间。基于SH69P42单片机高效省时豆浆机设计方案,在不改变原有豆浆机基本结构和功能的同时,在电机主轴上安装一简易消泡装置,采用加热和磨浆并行处理,加热和消泡同时进行的控制策略。实践证明,该方案可将制浆时间缩短为现有豆浆机的50%,提高了效率。
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