基于arm的红枣烘烤自动控制系统设计

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1、基于ARM的红枣烘烤自动控制系统设计-电气论文基于ARM的红枣烘烤自动控制系统设计王建强，封蕾（榆林学院信息工程学院，陕西榆林719000）摘要：为研究红枣的热风干燥特性，分别考查了50℃，60℃和70℃干燥温度及0.5m/s，1.0m/s和2.0m/s条件下整果红枣的热风干燥曲线和干燥速率曲线的相关规律，并对实验数据进行了统计和分析，建立了红枣热风干燥数学模型。在此基础上，设计实现了基于ARM的红枣干燥自动控制系统，系统测试结果表明：该系统可以满足红枣烘烤过程的温湿度自动控制要求，提高红枣干制品的质量。关键词：ARM；热风干燥；数学模型；自动控制中图分类号：TN911

2、?34；TP312文献标识码：A文章编号：1004?373X（2015）16?0056?03收稿日期：2015?03?06基金项目：陕西省教育厅专项科研资助项目（12JK0522）红枣作为一种主产于中国的水果，在中国的种植面积已经超过了1500000公顷。除了一小部分鲜果直接食用外，大部分的被制成了干果，远销国内外[1]。收获后的鲜枣，由于含水量较高，往往会造成25%~30%的减产。干燥是一种被广泛的用于农产品采收后的保鲜方法，它可以降低鲜果中的水分和微生物活性，增加产品耐储存性[2?3]。目前，常见的红枣干燥方法主要有2种：自然干燥法和人工干燥法。自然干燥法又分为晒干

3、法和晾干法；人工干燥法主要有干燥机干制、太阳能干制、真空冷冻干制、微波与红外辐射干制、热风干燥技术、烘房干制技术等。我国目前采用得最多的红枣干制技术为以煤为燃料烘房干制法，与自然干制技术相比，该技术可以提高烘干速度快，降低烂果酶果率并且提高红枣干品的品质，并且可以降低劳动强度；与其他人工干制法相比，其具有成本低，单次烘干数量大等不可替代的优点。然而，该技术主要依靠烘房辐射和自然对流来进行干燥，烤房内各处温湿度很难做到均匀，且难以控制，烘烤过程中，主要依靠操作人员的经验进行温湿度的控制，烘干质量不稳定且能耗大。为了解决这些问题，本文考查了红枣烘烤过程中的干燥特性，建立了红

4、枣热风干燥数学模型，在此基础上，研究设计了基于ARM的红枣烘烤温湿度自动控制系统，该系统可以对红枣烘烤过程中的温湿度实时精确测控，并里用数学模型进行红枣干品含水量的控制，从而可以提高红枣烘干质量，并降低能耗。1红枣热风干燥数学模型的建立1.1材料与设备陕北红枣是一个非常有名的红枣品种，主要产自陕西省榆林市。本实验采用的实验材料为2013年9月底，采摘自陕西省榆林市吴堡县康家塔村的鲜枣，成熟度在9成左右，采摘大小均匀的样品放置于保温箱中，带回实验室后，在4℃条件下冷藏备用（湿基含水率70.2%）。实验条件为室温，实验前用酒精擦拭干净。实验装置为热风干燥机，由陕西省吴堡光大

5、枣业有限公司提供。热风干燥机主要包括风机、电加热器、干燥室、温度控制单元等。风机风速可调，风速测量板可以实时测量通过它的风速。天平采用数字电子天平用来测量样品的重量。1.2试验方法与结果1.2.1测定指标与方法试样干基含水量Mt为：式中：Mt为试样干燥至t时刻的干基含水量；mt为试样干燥至t时刻的质量（单位：g）；mg为试样绝对干质量（单位：g）。试样是水分比MR为[4?5]：式中：MR为试样水分比；Me为物料的平衡干基含水量；M0为物料的初始干基含水量。由于Me相对于其他两者来说较小，可以忽略，因此式（2）可以简化为：1.2.2热风温度对红枣干燥速率的影响试验红枣从冰

6、箱取出后，自然升至室温，在热风温度分别为50℃，60℃，70℃下对1000g样品进行干燥实验，风速为1.0m/s。干燥过程中，每隔1h测定1次含水率，直至达到安全含水量为止。由图1可以看出，在热风速度为1m/s的条件下，随着时间的延长，物料残余的水分逐渐减少，干燥温度对红枣干燥速率影响很大，温度越高达到安全含水量所需的时间越短。红枣热风干燥10h时，其MR值在干燥温度50℃，60℃，70℃下分别为0.80，0.62和0.44；而若使MR达到0.15，干燥温度为50℃，60℃，70℃时则分别需要44h，27h，18h。干燥温度为70℃时，达到预期水分比MR=0.15所需要

7、的时间与50时相比缩短26h，与60℃条件下相比则缩短了17h。1.2.3风速对红枣干燥速率的影响试验红枣从冰箱取出后，自然升至室温，在风速分别为0.5m/s，1.0m/s，2.0m/s下对1000g样品进行干燥实验，热风温度为60℃。干燥过程中，每隔1h测定一次含水率，直至达到安全含水量为止。由图2可以看出，随着时间的延长，物料残的MR值逐渐减小，不同的风速对红枣达到安全含水量的时间有一定的影响。随着风速的增加，红枣的干燥速率加快，在干燥温度为60℃的条件下，红枣热风干燥20h时，其MR在风速0.5m/s，1.0m/s，2.0m/s时分