星空体育网页版登录入口_登录入口:一种大豆磨浆机以及自动控制系统的制作方法

本发明涉及大豆磨浆机技术领域，特别是涉及一种大豆磨浆机以及自动控制系统。

背景技术：

传统的大豆磨浆机是利用了原始的石磨的原理通过直接驱动电动机来带动磨盘，通过离心力将豆渣甩出，豆浆通过滤网渗出，达到浆渣自动分离的效果。大豆磨浆机在磨豆浆的时候，因为采用了离心力的原理以及大功率电机的作用，使得生产效率很快，但是由此产生一个问题就是一次磨浆后的豆渣仍然还有大量营养物质，需要循环磨三次才能充分磨出所有豆浆，同时人也需要多次接渣倒渣等操作，操作复杂，效率较低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种螺旋挤压磨盘、大豆磨浆机以及自动控制方法，以解决在使用现有技术中的磨浆机的时候，需要三次才能充分磨出所有豆浆，同时人也需要多次接渣倒渣等操作，操作复杂，效率较低的问题。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种大豆磨浆机，包括电机、外壳、联轴器、出浆口、分离筛、密封圈、下砂轮、上砂轮、砂轮固定座、螺旋挤压磨盘、漏斗，所述电机的输出轴通过联轴器与砂轮轴连接，砂轮轴依次穿过下砂轮、上砂轮以及螺旋挤压磨盘，并带动下砂轮、上砂轮以及螺旋挤压磨盘旋转，所述螺旋挤压磨盘设置在预磨腔内，经过螺旋挤压磨盘预磨后的大豆，进入上砂轮与下砂轮之间继续研磨，所述磨盘为圆柱状，其内部设置有上下贯通的轴孔，其侧圆周壁设置有螺旋部以及磨齿部，所述螺旋部包括第一段螺旋和第二段螺旋，所述第一段螺旋包括进料段、挤压段、加工段，所述进料段的螺距为20mm、螺槽深度为5mm，挤压段的螺距为15mm、螺槽深度为3mm，加工段的螺距为10mm，螺槽深度为2mm，第一段螺旋的螺纹宽度为3.5mm，第二段螺旋设置于加工段的螺纹之间，其螺距为10mm，螺纹宽度为2mm，所述磨齿部包括沿圆周均匀间隔设置的40个磨齿，所述磨齿的深度为2mm。

其中，还包括承载箱体以及设置在承载箱体上的进料漏斗、温控水桶、废渣桶、热煮桶，大豆经过所述进料漏斗后，进入大豆磨浆机，所述温控水桶、废渣桶与大豆磨浆机连通，所述大豆磨浆机的出浆口连接有热煮桶。

其中，包括单片机芯片以及与其连接的用于输入的电机转速模块、电机电流检测模块、温度检测、水位检测模块、防溢模块、键盘模块，用于输出的加热模块、电机驱动模块、显示部分，所述电机驱动模块包括主电机和直流电机驱动。

其中，所述温度检测模块用于对温度进行实时检并且将获得的温度信号发送给单片机，同时在显示屏上显示温度的数值。

其中，所述水位检测模块、防溢模块用于对温控水箱和煮浆桶中的水位进行检测，以防止干烧和豆浆的溢出；

其中，电机电流检测模块由电流传感器、信号处理部分和比较器组成，所用的电流传感器是hbs-lsp系列电流传感器，电流传感器每1s检测一次电机的电流值，经过霍尔电流的传感器获取到电流信号，然后通过信号处理模块进行滤波和整流后，进入到比较器中与预先设定的过载电流进行比较，当电流值高于25a时，比较器输出高电平信号，并通过单片机的pd3引脚将信号输送给单片机，单片机此时并在20ms内对电流进行6次检测，取其平均值，如果电流值仍大于25a，那么，单片机去通过引脚pb1获取电机的转速，并将转速信号传送给显示屏，如果转速低于10r/min则单片机判断主电机过载，单片机通过引脚pc0控制继电器断开关闭第一加热管，通过引脚pc6驱动继电器关闭第一水阀，通过引脚pc3驱动继电器关闭主电机，通关过引脚驱动继电器关闭小第一电机。

其中，所述加热模块由两部分组成，一部分用于水箱内水的预热，在水箱中水温低于80度时，单片机引脚pc0输出高电平从而控制继电器闭合使第一加热管进行加热。另一部分位于煮浆桶中用于加热豆浆，当水位传感器检测到有豆浆时，第二加热管开始加热。当豆浆没过防溢电极后会将信号送给单片机，单片机会通过pc2引脚控制继电器断开，停止加热。

其中，所述自动进水模块由两个电磁水阀，两个继电器和一个三极管组成，第一水阀与继电器和自动浮球水位开关相连，浮位开关可以根据水箱内的水低于下水位开关时候会使得继电器闭合导通，驱动水阀打开；温度传感器检测到水箱内的水温达到80度后将信号传给单片机，单片机会在pc5引脚输出高电平，从而由三极管放大信号后驱动继电器闭合，电磁水阀打开，水从水箱内流出。

其中，所述自动加料模块由漏斗状盛豆桶、螺旋、变频电机和物料传感器组成；当温度传感器检测到水的温度达到80度后，将信号送给单片机，单片机的pd7引脚输出高电平，由三极管将信号放大后使得继电器闭合从而驱动直流第一变频电机转动，物料被螺旋送料器自动送到磨浆漏斗中；同时，进料模块的电机选用的是变频电机，可以通过改变频率来调整第一电机的转速从而来改变豆浆的浓度。

其中，所述显示和按键模块包括显示部分和键盘模块，显示部分采用的是1602型液晶显示屏，显示屏上会显示浓度值、水温、工作状况和主电机的转速；键盘模块有4个按键，key1按键是“总开关”，控制整个机器的控制电路开合；key2按键是“浓度”+，key3按键为浓度-，其决定变频电机的转速；key4按键为“清洗”，可以提供机器内部磨浆部分、煮浆部分的自动清洗；按键部分每0.5s检测一次，当按下后延时10ms，如果还处于按下状态则发送给单片机信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果为，增加了一个螺旋挤压磨盘，其螺旋与套筒外壁相配合，对大豆实现横向挤压；由于大豆自身重力和螺旋角的作用，对大豆实现纵向挤压。因此，螺旋挤压磨盘结合砂轮磨盘的一次研磨过程可达到三级研磨的效果，降低了机器多次循环的重复性。同时，也减少了人工操作的步骤，节省了功效，提高了效率，便于在产业上推广和应用。另外，提供了一种新型原理的大豆磨浆机，主要为研磨过程的三级研磨，设计为进料段、挤压段、加工段的螺旋挤压；磨齿部分的粗磨碾压；砂轮磨盘的传统研磨。其中，螺旋挤压磨盘除以上所述还起到导料器的运载物料的作用，避免物料直接与砂轮磨盘碰撞降低其使用寿命。

附图说明

图1所示为本申请螺旋挤压磨盘的结构第一示意图；

图2所示为本申请螺旋挤压磨盘的结构第二示意图；

图3所示为本申请螺旋挤压磨盘的结构第三示意图；

图4所示为本申请大豆磨浆机的结构第一示意图；

图5所示为本申请大豆磨浆机的结构第二示意图；

图6所示为本申请自动控制系统的模式示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图4所示，本申请还提供了一种大豆磨浆机，包括电机2、外壳3、联轴器4、出浆口5、分离筛6、密封圈7、下砂轮8、上砂轮9、砂轮固定座10、底座1、上述的螺旋挤压磨盘11、漏斗13、间隙调整装置12，所述电机2的输出轴通过联轴器4与砂轮轴连接，砂轮轴依次穿过下砂轮8、上砂轮9以及螺旋挤压磨盘11，并带动下砂轮8、上砂轮9以及螺旋挤压磨盘11旋转，所述螺旋挤压磨盘11设置在预磨腔内，经过螺旋挤压磨盘预磨后的大豆，从磨盘下端磨齿部分与套筒的间隙(2mm)处进入进入上砂轮9与下砂轮8之间继续研磨。其中，如图5所示，还包括承载箱体18以及设置在承载箱体18上的进料漏斗14、温控水桶16、废渣桶19、热煮桶17，大豆经过所述进料漏斗14后，进入大豆磨浆机，所述温控水桶16、废渣桶19与大豆磨浆机连通，所述大豆磨浆机的出浆口连接有热煮桶17。

间隙调节装置与套筒连接，通过旋转间隙调节装置，使得连接套筒带动上砂轮上升或下降，从而调节上砂轮与下砂轮之间的距离。

大豆磨浆机，可以实现自动控制，其控制过程如下：

1、将温控水桶的接口接到水龙头，打开机器总开关，将温控水桶开始进水，同时上下水位传感器检测水位，当水位达到上水位后，停止加水，将温控水桶内的加热管开始加热，温度传感器对水温进行检测，达到80度后，停止加热。

2、根据所需的是豆浆还是豆腐，确定豆水比例，在控制面板上输入所需的浓度，接着单片机cpu会提供给变频电机和自动水阀信号，由继电器来驱动变频电机和主电机转动，并且自动进水阀打开，开始自动加水、加料。

3、所磨好的豆浆流到熬煮桶中，开始进行加热，熬煮桶中有防溢电极，当煮沸后停止加热，豆浆不再沸腾时继续加热，反复3次。

4、煮浆结束后发出提示音，同时控制面板完成灯亮起，按下出浆键，电磁阀打开，可以接浆。

在机器运行中电流检测电路会实时检测电流，当电流接近警戒值时，转速检测电路开始检测，如果转速值低于设定值，则降低自动加料的电机转速，增加自动水阀的打开程度。如果检测到电流达到警戒值时，停止加料，同时停止主电机的转动，并开始反向转动电机一下，然后停止。

本申请的大豆磨浆机中使用了一种新的磨盘。

本申请中的磨盘上端为变直径、变螺距的两段螺旋，下端为等间磨齿，实现对大豆的预先精磨效果。

如图1-3所示，本发明提供了一种螺旋挤压磨盘，所述磨盘为圆柱状，其内部设置有上下贯通的轴孔，其侧圆周壁设置有螺旋部以及磨齿部104，所述螺旋部包括第一段螺旋和第二段螺旋，所述第一段螺旋包括进料段101、挤压段102、加工段103，所述进料段101的螺距为20mm、螺槽深度为5mm，挤压段102的螺距为15mm、螺槽深度为3mm，加工段103的螺距为10mm，螺槽深度为2mm，加工段103共有3段，螺距均为10mm，螺槽深度均为2mm，第一段螺旋的螺纹宽度111为3.5mm，第二段螺旋设置于加工段的螺纹之间，其螺距为10mm，螺纹宽度113为2mm，螺旋部的主要作用为螺旋与外壁相配合，对大豆实现横向挤压；由于大豆自身重力和螺旋角的作用，对大豆实现在纵向的挤压；所述磨齿部104包括沿圆周均匀间隔设置的40个磨齿，所述磨齿的深度112为2mm，磨齿部104分形成对大豆的碾压，实现对大豆的粗磨效果。

其中，所述磨盘的上端面小径106为24mm，下端面大径105为34mm，整体长度108为82.5mm，螺旋部长度109为72.5mm，磨齿部长度110为10mm。

其中，所述轴孔的内径114为14mm。

其中，所述进料段外径107为34mm。

其中，所述螺旋挤压磨盘的长径比为整体长度/进料段外径＝82.5/34＝2.4；法向棱宽e＝3mm；螺旋与套筒的内壁间隙δ＝2mm。

如图6所示，本申请提供了一种基于上述大豆磨浆机的自动控制系统，

本次控制系统的核心是单片机芯片，其中，电机转速模块、电机电流检测模块、温度检测、水位检测模块、防溢模块、键盘模块均为输入，加热模块、电机驱动模块(主电机、直流电机)、显示部分为输出模块，其由单片机通过信号加以控制元件进行实施。

因为其中涉及到大功率的用电器比如加热管、电磁水阀、电机所以需要有一个隔离220v的电路，因此需要加入光耦式的继电器。

单片机的供电电源是5v，因此需要一个220v转5v的电路，选择了电源转换器。

温度检测是整个机器中比较重要的部分，在预热过程中，需要对温度进行实时检测。并且将获得的温度信号发送给单片机，同时会在显示屏上显示温度的数值，以作参考。温度检测的关键是温度传感器，对于豆浆来说大多采用的是热敏电阻的传感器。

在水箱和煮浆桶中进行加热都需要对水位进行一下检测，以防止干烧和豆浆的溢出。

商用豆浆机的效率都很高，在磨浆的过程中，难免会有卡料或者过载的情况，这时候如果不加以控制，很容易造成电机的短路。本模块就是要提前对主电机的电流和转速进行检测，从而做出相关的操作，减轻损失。

电机电流的检测电路所示，由电流传感器、信号处理部分和比较器组成。所用的电流传感器是hbs-lsp系列电流传感器，其采用的霍尔互感原理，具有精度高，反应速度快，耗能低，稳定性好等优点。转速传感器用的是

整个电机过载的保护模块的工作过程：电流传感器每1s检测一次电机的电流值，经过霍尔电流的传感器获取到电流信号，然后通过信号处理模块进行滤波和整流后，进入到比较器中与预先设定的过载电流进行比较，当电流值高于25a时，比较器输出高电平信号，并通过单片机的pd3引脚将信号输送给单片机，单片机此时并在20ms内对电流进行6次检测，取其平均值，如果电流值仍大于25a，那么，单片机去通过引脚pb1获取电机的转速，并将转速信号传送给显示屏，如果转速低于10r/min则单片机判断主电机过载，单片机通过引脚pc0控制继电器断开关闭第一加热管，通过引脚pc6驱动继电器关闭第一水阀，通过引脚pc3驱动继电器关闭主电机，通关过引脚驱动继电器关闭小第一电机。

现在的加热部分主要有三种，第一种是底盘加热在中端的豆浆机上；第二种种是立体加热多用于高端豆浆机中，还有一种是加热管加热，也是现在用的比较多的加热形式。考虑到成本因素，选用加热管的形式。

加热模块由两部分组成，一部分用于水箱内水的预热，在水箱中水温低于80度时，单片机引脚pc0输出高电平从而控制继电器闭合使第一加热管进行加热。另一部分位于煮浆桶中用于加热豆浆，当水位传感器检测到有豆浆时，第二加热管开始加热。当豆浆没过防溢电极后会将信号送给单片机，单片机会通过pc2引脚控制继电器断开，停止加热。

自动进水模块由两个电磁水阀，两个继电器和一个三极管组成，第一水阀与继电器和自动浮球水位开关相连，浮位开关可以根据水箱内的水低于下水位开关时候会使得继电器闭合导通，驱动水阀打开；温度传感器检测到水箱内的水温达到80度后将信号传给单片机，单片机会在pc5引脚输出高电平，从而由三极管放大信号后驱动继电器闭合，电磁水阀打开，水从水箱内流出。

其中，商业用途中的豆浆机一般会要求制浆速度快，产量高，所以在制浆过程中实现自动加料既可以提高效率，又可以保证豆浆的浓度，同时因为有物料传感器检测大豆的剩余量，所以在物料完全没有后，物料传感器会输出给单片机pc5引脚一个高电平，单片机从而控制机器自动停止。

所述自动加料模块由漏斗状盛豆桶、螺旋(绞龙)、变频电机和物料传感器组成。

当温度传感器检测到水的温度达到80度后，将信号送给单片机，单片机的pd7引脚输出高电平，由三极管将信号放大后使得继电器闭合从而驱动直流第一变频电机转动，物料被螺旋送料器自动送到磨浆漏斗中。

同时，进料模块的电机选用的是变频电机，可以通过改变频率来调整第一电机的转速从而来改变豆浆的浓度。

自动化的豆浆机需要有一个人机交互的操作面板，因此本次设计中加入了一个lcd的显示屏和按键部分。

显示部分采用的是1602型液晶显示屏，显示屏上会显示浓度值、水温、工作状况和主电机的转速。

按键部分有4个按键，key1按键是“总开关”，控制整个机器的控制电路开合；key2按键是“浓度”+，key3按键为浓度-，其决定变频电机的转速。key4按键为“清洗”，可以提供机器内部磨浆部分、煮浆部分的自动清洗。按键部分每0.5s检测一次，当按下后延时10ms，如果还处于按下状态则发送给单片机信号。

基于上述控制系统，可以进行如下操作：

(1)准备阶段

将大豆泡过后，放到存料箱中，打开机器总开关，水位传感器开始检测是否有水，如果没水，则发出警报。可以根据实际情况，在控制面板上设定豆浆的浓度。当水箱内浮球开关在最低位置，继电器导通，自动水阀打开，开始往水箱内进水，温度传感器随时检测水箱内的温度，当温度小于80度时候，加热管进行加热。

(2)自动磨浆阶段

温度传感器检测温度达到85度时候，加热管停止加热，第二自动水阀打开，第一变频电机开始工作，水和大豆自动进料，并且打开主电机，开始磨浆操作，并且物料传感器实时监测大豆的剩余情况，当大豆完全用完后，物料传感器发送给单片机信号，主电机、变频电机在一分钟后停止工作，自动水阀全部关闭。在磨浆的过程中，电流传感器每1s检测电机的电流，当电机电流超过警戒值25a延迟50s后电流值如果仍大于25a，则转速传感器去检测一下电机的转速，如果电机转速低于1000r/min，则判断为机器过载，将信号输送给单片机，单片机控制继电器驱动主电机停止，第一加热管、第二加热管关闭，第二水阀关闭，直流电机停止。

(3)自动煮浆阶段

煮浆桶中的水位传感器检测到有豆浆后，第二加热管开始进行加热，小电机2开始工作，搅拌豆浆，当防溢电极触发时，驱动继电器关闭第一水阀、第一加热管、主电机、直流电机，同时关闭第二水阀、第二加热管，延迟20s后第二加热管继续加热，重复进行三次后，第二加热管，停止加热，煮浆工作完成。

(4)清洗机器阶段

按下控制面板中的清洗按钮，单片机会发送给第一加热管、变频电机、第二加热管和主电机，通过继电器和三极管驱动加热管关闭，变频电机停止，防溢电极、温度传感器等检测模块关闭，主电机继续运行。运行5min后，关闭所有电路，显示完成。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。