專利名稱：殺菌釜智能測(cè)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種食品和藥品的殺菌測(cè)控裝置，尤其是指一種殺菌釜智能測(cè)控裝置，用于對(duì)食品、藥品的研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程的溫度測(cè)量與記錄，以及對(duì)殺菌效果的評(píng)估。
背景技術(shù)：
在食品、藥品的研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)所制做的產(chǎn)品進(jìn)行加熱處理，以取得殺菌效果。而對(duì)加熱處理過(guò)程的監(jiān)測(cè)和對(duì)加熱處理結(jié)果的評(píng)估則是ISO900(0)及HACCP認(rèn)證的關(guān)鍵。我國(guó)的出口貿(mào)易額在逐年增加，美國(guó)、歐盟等國(guó)家和地區(qū)對(duì)于我國(guó)出口的食品、罐頭均要求附有殺菌過(guò)程的原始記錄或詳細(xì)的溫度記錄數(shù)據(jù)和曲線。因此，監(jiān)測(cè)、記錄殺菌過(guò)程和評(píng)估殺菌效果不僅關(guān)系到食品、藥品的質(zhì)量與安全，還關(guān)系到科研單位、生產(chǎn)企業(yè)的聲譽(yù)與生存大計(jì)。目前，我國(guó)食品、藥品行業(yè)多采用溫度測(cè)量?jī)x表及圓盤(pán)記錄儀對(duì)產(chǎn)品的中心溫度進(jìn)行測(cè)量與記錄，其表征殺菌強(qiáng)度的F0值也只能通過(guò)查表或手工計(jì)算的方式獲得，既不能監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程，也不能進(jìn)行無(wú)線記錄，更不能對(duì)所測(cè)量的數(shù)據(jù)做出無(wú)紙頁(yè)的永久性保存。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種對(duì)研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中的食品、藥品進(jìn)行溫度測(cè)控、數(shù)據(jù)記錄和效果評(píng)估的裝置，該裝置可以實(shí)時(shí)測(cè)量、顯示和記錄產(chǎn)品的中心溫度，自動(dòng)計(jì)算表示殺菌強(qiáng)度的F0值，繪制并存儲(chǔ)殺菌釜的熱分布曲線，根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和無(wú)線記錄。
本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是一種殺菌釜智能測(cè)控裝置，包括傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還包括阻容濾波器RC、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U1、斷偶識(shí)別器D、信號(hào)處理單片機(jī)U2、殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3、串行接口、監(jiān)測(cè)電路U6、外存儲(chǔ)器U7、LCD顯示器、PC微機(jī)和控制電路。四個(gè)傳感器將從殺菌釜中檢測(cè)到的0-100mv模擬信號(hào)經(jīng)接線端子J1的連接和阻容濾波器RC的高、低頻濾波后傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換器U1的四個(gè)輸入端AN1-AN4，并構(gòu)成一路檢測(cè)通道。在由一路檢測(cè)通道構(gòu)成的測(cè)控裝置中斷偶識(shí)別器D與模數(shù)轉(zhuǎn)換器U1的VREF端相接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器U1的控制輸出端和信號(hào)輸出端SCLK、SDO、CS、SDI分別與信號(hào)處理單片機(jī)U2和殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3的對(duì)應(yīng)端相連，信號(hào)處理單片機(jī)U2的串行口RXD、TXD經(jīng)一光偶電路G和串行接口U4與PC微機(jī)的COM1端相接，信號(hào)處理單片機(jī)U2的一組數(shù)據(jù)端P20、P21與外存儲(chǔ)器U7相連，另一組數(shù)據(jù)端經(jīng)控制電路與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相接，復(fù)位端RESET與監(jiān)測(cè)電路U6相連接，RD端接有一數(shù)字補(bǔ)償器；信號(hào)處理單片機(jī)U2和殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3的一組相同數(shù)據(jù)端連接到同一顯示器的接口上。
經(jīng)過(guò)擴(kuò)展，多個(gè)所述的信號(hào)處理單片機(jī)U2分別經(jīng)RS485接口連接到一個(gè)殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3的通訊端口，每個(gè)信號(hào)處理單片機(jī)U2分別經(jīng)各自的模數(shù)轉(zhuǎn)換器U1及阻容濾波器RC與傳感器相連，并分別連接有監(jiān)測(cè)電路U6、外存儲(chǔ)器U7和控制電路。殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3通過(guò)串行接口與PC微機(jī)相連，并接有監(jiān)測(cè)電路、外存儲(chǔ)器、LCD顯示器和鍵盤(pán)。
本實(shí)用新型的有益效果是由于本實(shí)用新型采用信號(hào)處理單片機(jī)對(duì)殺菌釜加熱產(chǎn)品的中心溫度和殺菌釜內(nèi)的熱分布進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、顯示和記錄，而利用實(shí)時(shí)測(cè)量所獲得的數(shù)據(jù)由殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)進(jìn)行殺菌強(qiáng)度F0值的自動(dòng)計(jì)算，可以按產(chǎn)品的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制。又由于本實(shí)用新型利用兩個(gè)單片機(jī)的外存儲(chǔ)器和PC微機(jī)存儲(chǔ)殺菌釜的熱分布曲線和殺菌強(qiáng)度F0值，因此可以獲得永久性的數(shù)據(jù)保存。還由于本實(shí)用新型可以根據(jù)被測(cè)控量的多少由信號(hào)處理單片機(jī)和RS-485總線進(jìn)行系統(tǒng)的擴(kuò)展，因此能夠滿足不同生產(chǎn)規(guī)模的需要。


圖1為本實(shí)用新型一路測(cè)控裝置的電路方塊圖。
圖2為本實(shí)用新型六路測(cè)控裝置的電路方塊圖。
圖3為本實(shí)用新型立式殺菌釜結(jié)構(gòu)示意主視圖。
圖4為圖3的A-A視圖。
圖5為本實(shí)用新型臥式殺菌釜結(jié)構(gòu)示意主視圖。
圖6為圖5的B-B視圖。
圖7為本實(shí)用新型中阻容濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和斷偶識(shí)別器電路原理圖。
圖8為本實(shí)用新型中信號(hào)處理單片機(jī)、監(jiān)測(cè)電路和外存儲(chǔ)器電路原理圖。
圖9為本實(shí)用新型中光偶電路和串行接口電路原理圖。
圖10為本實(shí)用新型中RS485接口電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
實(shí)施例1如圖3、圖4所示的立式殺菌釜1(或稱殺菌鍋)，用于對(duì)午餐肉、火腿腸等罐頭食品進(jìn)行加熱殺菌，殺菌釜可以根據(jù)生產(chǎn)量的大小而設(shè)計(jì)成具有不同的容積量，罐頭食品首先被分層擺放于篦籠2內(nèi)，然后再羅列于殺菌釜內(nèi)，為了達(dá)到理想的殺菌強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)罐頭食品的商業(yè)無(wú)菌，需要對(duì)產(chǎn)品的中心溫度、殺菌釜1內(nèi)的熱分布曲線和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、記錄、存儲(chǔ)和控制，還需要計(jì)算表征殺菌強(qiáng)度的F0值。
如圖1、圖7、圖8所示的殺菌釜智能測(cè)控裝置，用于對(duì)圖3、圖4所示的立式殺菌釜進(jìn)行熱分布測(cè)控。它包括傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還包括阻容濾波器RC、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U1、斷偶識(shí)別器D、信號(hào)處理單片機(jī)U2、殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3、串行接口U4、監(jiān)測(cè)電路U6、外存儲(chǔ)器U7、LCD顯示器、PC微機(jī)和控制電路。四個(gè)由熱電偶構(gòu)成的傳感器均勻設(shè)置于殺菌釜內(nèi)，其檢測(cè)到的0-100mv模擬信號(hào)經(jīng)接線端子J1的連接，又經(jīng)阻容濾波器RC的高、低頻濾波處理，去除干擾信號(hào)后傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換器U1的四個(gè)輸入端AN1-AN4，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器是型號(hào)為CS5523的16位雙積分型轉(zhuǎn)換器，其分辨率為六萬(wàn)分之一，可實(shí)現(xiàn)0.0016℃精度的轉(zhuǎn)換。型號(hào)為L(zhǎng)M336的斷偶識(shí)別器D與模數(shù)轉(zhuǎn)換器U1的VREF+和VREF-端相接，用以在檢測(cè)到熱電偶沒(méi)有接入或斷開(kāi)時(shí)系統(tǒng)將不進(jìn)行溫度記錄和殺菌強(qiáng)度的計(jì)算。模數(shù)轉(zhuǎn)換器U1的控制輸出端和信號(hào)輸出端SCLK、SDO、CS、SDI分別與型號(hào)為AT89C55的16位信號(hào)處理單片機(jī)U2和型號(hào)為W77E58D的16位殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3的對(duì)應(yīng)端相連。用以輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)。
其中，信號(hào)處理單片機(jī)U2將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行量化和處理，然后把標(biāo)準(zhǔn)溫度值的數(shù)字信號(hào)送給LCD顯示器，實(shí)現(xiàn)4個(gè)測(cè)量值的實(shí)時(shí)顯示；將測(cè)量過(guò)程與預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行比較和判斷，結(jié)果正確時(shí)通知?dú)⒕鷱?qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3進(jìn)行殺菌強(qiáng)度的計(jì)算；把標(biāo)準(zhǔn)溫度值的數(shù)字信號(hào)通過(guò)20、21腳送至型號(hào)為24LC02B的EEPROM外存儲(chǔ)器U2進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；根據(jù)系統(tǒng)給定的溫度、壓力、轉(zhuǎn)速的理想值與系統(tǒng)的測(cè)量值進(jìn)行比較，計(jì)算出系統(tǒng)偏差，利用PID算法求出控制器輸出數(shù)字量。信號(hào)處理單片機(jī)U2的復(fù)位端RESET與監(jiān)測(cè)電路U6相連接，用以監(jiān)測(cè)該單片機(jī)的正常工作，并于系統(tǒng)故障時(shí)對(duì)該單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。信號(hào)處理單片機(jī)U2的RD端接有一數(shù)字補(bǔ)償器，并通過(guò)軟件程序在該單片機(jī)的內(nèi)部進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償。
如圖8、圖9所示，信號(hào)處理單片機(jī)U2的串行口RXD、TXD經(jīng)一光偶電路G和串行接口U4與PC微機(jī)的COM1端相接，并以有線的方式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到PC微機(jī)內(nèi)，同時(shí)可接受PC微機(jī)發(fā)出的控制指令。
殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3的第一個(gè)功能是計(jì)算殺菌強(qiáng)度F0值殺菌公式為殺菌公式F1-8=∫0t10T1-8TΓZdt=∫0t10(T1-8121.1)10dt]]>=ΔtΣKf]]>其中T1-81～8路溫度測(cè)量值LCD顯示器TΓ＝121.1Z＝10Kf有數(shù)據(jù)表(F0＝∫0t10Ti＝Δt∑Kf。其中Ti＝T1-4-TΓ/Z；T1-41～4個(gè)溫度測(cè)量值；TΓ＝121.1；Z＝10；)Kf根據(jù)數(shù)據(jù)表確定。殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3的第二個(gè)功能是將計(jì)算結(jié)果F1……F8輸送給LCD液晶顯示器，實(shí)現(xiàn)殺菌強(qiáng)度的實(shí)時(shí)顯示。殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3的第三個(gè)功能是將計(jì)算結(jié)果F1……F8輸送至與殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3相連的另一個(gè)EEPROM外存儲(chǔ)器。
在本實(shí)施例中，與信號(hào)處理單片機(jī)U2相連的外存儲(chǔ)器U7內(nèi)存儲(chǔ)了該單片機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)，而與殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)U3相連的另一個(gè)外存儲(chǔ)器則存儲(chǔ)了殺菌強(qiáng)度計(jì)算值。本實(shí)施例采用外部時(shí)鐘，保證掉電后不影響LCD顯示器上的時(shí)鐘走時(shí)。當(dāng)系統(tǒng)掉電后全部測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算值分別存儲(chǔ)在兩個(gè)外存儲(chǔ)器中，以使來(lái)電后可將外存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入PC微機(jī)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)控裝置與PC微機(jī)之間的無(wú)線傳輸。本實(shí)用新型中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由數(shù)模轉(zhuǎn)換器將信號(hào)處理單片機(jī)U2送出的數(shù)字式控制信號(hào)變成模擬量，再經(jīng)功率放大器的放大后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。
實(shí)施例2如圖1、圖2、圖10所示，對(duì)于測(cè)控點(diǎn)設(shè)置較多，或測(cè)控多個(gè)殺菌釜，以及除接有溫度傳感器外還接有壓力、流量和轉(zhuǎn)速等多種傳感器的被控系統(tǒng)，可以對(duì)殺菌釜智能測(cè)控裝置進(jìn)行擴(kuò)展，理論上可以擴(kuò)展到96個(gè)測(cè)量、控制接點(diǎn)。本實(shí)施例采由6個(gè)信號(hào)處理單片機(jī)U2組合成4×6＝24點(diǎn)的測(cè)控系統(tǒng)，用于對(duì)圖5、圖6所示的臥式殺菌釜進(jìn)行熱分布測(cè)控。罐頭食品首先被分層擺放于篦籠2內(nèi)，然后再并排放置于臥式殺菌釜1內(nèi)。6個(gè)信號(hào)處理單片機(jī)分別經(jīng)RS485接口U5連接到一個(gè)殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)的通訊端口，每個(gè)信號(hào)處理單片機(jī)分別經(jīng)各自的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和阻容濾波器與傳感器相連，并分別連接有監(jiān)測(cè)電路、外存儲(chǔ)器和控制電路。殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)通過(guò)串行接口與PC微機(jī)相連，并接有監(jiān)測(cè)電路、外存儲(chǔ)器、LCD顯示器和鍵盤(pán)。
應(yīng)用本實(shí)用新型，可以對(duì)研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中的食品、藥品進(jìn)行溫度測(cè)控、數(shù)據(jù)記錄和效果評(píng)估，可以實(shí)時(shí)測(cè)量、顯示和記錄產(chǎn)品的中心溫度，自動(dòng)計(jì)算表示殺菌強(qiáng)度的F0值，繪制并存儲(chǔ)殺菌釜的熱分布曲線，根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和無(wú)線記錄。
權(quán)利要求1.一種殺菌釜智能測(cè)控裝置，包括傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于還包括阻容濾波器(RC)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(U1)、斷偶識(shí)別器(D)、信號(hào)處理單片機(jī)(U2)、殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)(U3)、串行接口、監(jiān)測(cè)電路(U6)、外存儲(chǔ)器(U7)、LCD顯示器、PC微機(jī)和控制電路；四個(gè)傳感器將從殺菌釜中檢測(cè)到的0-100mv模擬信號(hào)經(jīng)接線端子(J1)的連接和阻容濾波器(RC)的高、低頻濾波后傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換器(U1)的四個(gè)輸入端AN1-AN4，并構(gòu)成一路檢測(cè)通道；在由一路檢測(cè)通道構(gòu)成的測(cè)控裝置中斷偶識(shí)別器(D)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(U1)的VREF端相接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(U1)的控制輸出端和信號(hào)輸出端SCLK、SDO、CS、SDI分別與信號(hào)處理單片機(jī)(U2)和殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)(U3)的對(duì)應(yīng)端相連，信號(hào)處理單片機(jī)(U2)的串行口RXD、TXD經(jīng)一光偶電路(G)和串行接口(U4)與PC微機(jī)的COM1端相接，信號(hào)處理單片機(jī)(U2)的一組數(shù)據(jù)端P20、P21與外存儲(chǔ)器(U7)相連，另一組數(shù)據(jù)端經(jīng)控制電路與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相接，復(fù)位端RESET與監(jiān)測(cè)電路(U6)相連接，RD端接有一數(shù)字補(bǔ)償器；信號(hào)處理單片機(jī)(U2)和殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)(U3)的一組相同數(shù)據(jù)端連接到同一顯示器的接口上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殺菌釜智能測(cè)控裝置，其特征在于多個(gè)所述的信號(hào)處理單片機(jī)(U2)分別經(jīng)RS485接口連接到一個(gè)殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)(U3)的通訊端口，并構(gòu)成多路測(cè)控系統(tǒng)，每個(gè)信號(hào)處理單片機(jī)(U2)分別經(jīng)各自的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(U1)及阻容濾波器(RC)與傳感器相連，并分別連接有監(jiān)測(cè)電路(U6)、外存儲(chǔ)器(U7)和控制電路；殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)(U3)通過(guò)串行接口與PC微機(jī)相連，并接有監(jiān)測(cè)電路、外存儲(chǔ)器、LCD顯示器和鍵盤(pán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的殺菌釜智能測(cè)控裝置，其特征在于所述的傳感器為溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求或2所述的殺菌釜智能測(cè)控裝置，其特征在于所述的信號(hào)處理單片機(jī)U2的個(gè)數(shù)為6-24個(gè)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種殺菌釜智能測(cè)控裝置，用于對(duì)食品、藥品的研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程的溫度測(cè)量與記錄，以及對(duì)殺菌效果的評(píng)估。它由傳感器、阻容濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、斷偶識(shí)別器、信號(hào)處理單片機(jī)、殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)、外存儲(chǔ)器、LCD顯示器所構(gòu)成，四個(gè)傳感器通過(guò)阻容濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與信號(hào)處理單片機(jī)、殺菌強(qiáng)度計(jì)算單片機(jī)相連，兩個(gè)單片機(jī)通過(guò)串口與PC微機(jī)相接，還可通過(guò)信號(hào)處理單片機(jī)進(jìn)行測(cè)控點(diǎn)的擴(kuò)展。本實(shí)用新型可實(shí)時(shí)測(cè)量、顯示和記錄產(chǎn)品的中心溫度，自動(dòng)計(jì)算表示殺菌強(qiáng)度的F0值，繪制并存儲(chǔ)殺菌釜的熱分布曲線，并可根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和無(wú)線記錄，達(dá)到生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
文檔編號(hào)G01D21/00GK2648409SQ0328023
公開(kāi)日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者趙曼婭 申請(qǐng)人:北京京師新雅科技有限公司