[發(fā)明專利]基于單片機的固體發(fā)酵過程中溫度監(jiān)測與自動調(diào)控系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210050959.7
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN102586099A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳蘭蘭;楊俊;周穎;謝田
• 申請（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/34
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物工程設(shè)備領(lǐng)域，更具體的涉及一種基于單片機的固體發(fā)酵過程中溫度監(jiān)測與自動調(diào)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，對發(fā)酵過程控制的研究已成為國內(nèi)外研究的熱點，主要利用先進的科學技術(shù)工具，解決生物發(fā)酵過程中參數(shù)的測量以及過程優(yōu)化控制問題。可見，智能控制方法成為發(fā)酵過程控制的一個最有前景的發(fā)展方向。但是，目前我國發(fā)酵工業(yè)的控制技術(shù)，特別是固體發(fā)酵技術(shù)相對于其他工業(yè)技術(shù)還比較落后，自動化程度不高，至今仍以人工經(jīng)驗調(diào)節(jié)為主，其工藝控制主要由人工手動調(diào)節(jié)和控制，測得的數(shù)據(jù)往往采取離線分析模式，實時性、準確性及精度均不夠，直接影響發(fā)酵過程中產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量，從而降低了發(fā)酵的性能指標，不能適應(yīng)研究和生產(chǎn)控制的需要，在市場競爭中處于較落后的狀況。如果在生物固體發(fā)酵過程中能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的自動化控制，必將極大地提高我國發(fā)酵行業(yè)生產(chǎn)的自動化水平及發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)品的經(jīng)濟效益。因此，探索適用于實時監(jiān)控固體發(fā)酵過程中溫度當前狀況的自動控制系統(tǒng)，是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于單片機的固體發(fā)酵過程中溫度監(jiān)測與自動調(diào)控系統(tǒng)。能夠克服現(xiàn)有固體發(fā)酵技術(shù)中溫度測量不準確，數(shù)據(jù)獲取不及時，溫度控制不均勻，效果不明顯等不足，提高生產(chǎn)率、降低成本，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:?

一種基于單片機的固體發(fā)酵過程中溫度監(jiān)測與自動調(diào)控系統(tǒng)，包括發(fā)酵罐、載物盤，其特征在于：

發(fā)酵罐頂部設(shè)有加水口。

發(fā)酵罐內(nèi)設(shè)有隔熱板和載物盤。

溫度傳感器固定在載物盤上。

發(fā)酵罐通過保溫管與制冷器相連。

發(fā)酵罐內(nèi)進氣口處設(shè)有加熱絲。

動力風機串聯(lián)在發(fā)酵罐與制冷器之間。

出氣孔設(shè)在動力風機與發(fā)酵罐之間。

進氣口設(shè)在動力風機與制冷器之間。

單片機通過A/D轉(zhuǎn)換器與溫度傳感器相連。

單片機通過D/A轉(zhuǎn)換器與溫控模塊相連。

溫控模塊與加熱絲連接。

溫控模塊與制冷器連接。

制冷器上設(shè)有冷水進口和冷水出口。

單片機通過8155擴展電路與液晶顯示電路和鍵盤相連。

單片機數(shù)據(jù)輸出口與蜂鳴器相連。

單片機通過串口通行電路與PC上位機連接。

所述的發(fā)酵罐為錐形發(fā)酵罐。

所述的載物盤為插入式載物盤。

所述的溫度傳感器有三個感應(yīng)點。

所述的制冷器所用的冷媒是增濕空氣。

一種基于單片機的固體發(fā)酵過程中溫度監(jiān)測與自動調(diào)控系統(tǒng)，它主要包括單片機和發(fā)酵罐，單片機輸入端是溫度傳感器、鍵盤，輸出端是降溫、升溫系統(tǒng)、蜂鳴報警器；發(fā)酵罐頂部設(shè)有加水口，發(fā)酵罐進氣口處設(shè)有加熱絲，發(fā)酵罐內(nèi)設(shè)有隔熱板和載物盤，保溫管連接制冷器和發(fā)酵罐，通過空氣循環(huán)泵循環(huán)冷、熱空氣。

所述隔熱板裝置在加熱絲與最上層的載物盤之間，防止加熱絲對射最上層培養(yǎng)基，影響發(fā)酵質(zhì)量；同時使進入發(fā)酵罐內(nèi)的空氣分布更加均勻。

所述溫度傳感器固定在載物盤上，且每個溫度傳感器有三個感應(yīng)點，當載物盤插入發(fā)酵罐時，溫度傳感器觸頭與發(fā)酵罐內(nèi)壁上溫度傳感器的外部引線觸頭接觸，接通控制電路，系統(tǒng)工作，把溫度信息傳遞給單片機。

所述的降溫、升溫系統(tǒng)包括通過管道循環(huán)連接的制冷器、冷卻管和加熱電阻絲、保溫管、空氣循環(huán)泵。采用循環(huán)冷、熱空氣的方法來冷卻或加熱固體培養(yǎng)基。其中所用的冷媒是增濕空氣，由于空氣的比熱容較小，要想較快、較好的達到溫度控制的效果，空氣的流動速度就必須足夠快，增濕空氣可以很好與跟培養(yǎng)基接觸，一方面降低了空氣的預定流動速度，另一方面補充發(fā)酵過程中所需要的水分。使溫度控制的效果得到顯著提升，且簡化了發(fā)酵控制系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果：

本發(fā)明以STC89C51單片機為核心，通過編制、調(diào)試和固化程序，以自動控制為手段，將溫度傳感器傳遞的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入單片機，然后在液晶顯示屏上顯示，并與單片機固化的數(shù)據(jù)值加以比較，對溫控模塊進行控制，當測量溫度高于預定溫度范圍時，使制冷器工作，將空氣制冷后通過固體培養(yǎng)基以達到自動降溫的目的；當溫度低于預定溫度范圍時，使電阻絲工作，將空氣加熱之后通過固體培養(yǎng)基以達到自動升溫的目的；當溫度低于或超出設(shè)定的極限溫度時，蜂鳴器工作，此時溫控模塊仍然工作，實現(xiàn)對發(fā)酵罐內(nèi)溫度的自動控制。