茶葉自動炒制機及其茶葉自動加工方法
【專利摘要】本發明公開一種茶葉自動炒制機及其茶葉自動加工方法，所述茶葉自動炒制機中的機械系統包括機架、自動進料裝置、主軸、炒板、炒鍋、電加熱器和出料口；動力系統包括主軸電機和下壓電機，主軸電機通過動力傳遞裝置驅動主軸旋轉，下壓電機通過動力傳遞裝置上下調整炒鍋位置；控制系統包括操作面板、溫度控制裝置和主控制器。操作面板通過控制電路與主控制器連接，主控制器通過控制電路分別與主軸電機、下壓電機、進料斗、電加熱器、出料口和溫度控制裝置連接，溫度控制裝置與炒鍋或者電加熱器連接。主控制器采用采用AVR微機控制器，控制系統還包括用于控制主軸電機的變頻調速器。本發明不僅降低能耗，而且精確模擬制茶工藝，確保茶葉質量的一致性。
【專利說明】茶葉自動炒制機及其茶葉自動加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及茶葉加工技術，特別是涉及一種茶葉自動炒制機及其茶葉自動加工方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著茶葉需求量的增加和勞動力成本的提高，茶葉加工業推出了多款茶葉自動炒制機。在茶葉的加工過程中，現有的茶葉自動炒制機能自動完成進料、殺青、理條、壓扁、成形、炒干和出料等工序。相對于手工操作的茶葉炒制機來說，現有的茶葉自動炒制機提高了工作效率，節省了勞動力成本。然而，現有的茶葉自動炒制機也存在一些不足，主要表現在以下三個方面:
[0003]1.現有的茶葉自動炒制機采用皮帶輪，鏈條或者減速機來實現主軸電機的減速，在整個炒制茶葉的過程中，其主軸電機幾乎一直處于滿負荷工作狀態，因而無謂地消耗了大量的電能，增加了用戶的生產成本。
[0004]2.由于51系列單片機或者PLC所存貯的數據不超過16組，故現有的茶葉自動炒制機難以模擬熟練工的整個炒制過程，且缺少反饋過程，尤其是不能針對茶葉形態的變化確定合理的炒制參數，如溫度、壓力等，因而難以保證每次所炒制茶葉的質量一致性。
[0005]3.現有的茶葉自動炒制機中的溫度控制裝置大多采用電熱板通過接觸器控制整個炒鍋的溫度，這種通過簡單的接觸器來控制溫度的方式不僅耗電量大，而且溫度波動也特別大，既不利于節省電能，也不利于保證茶葉的質量。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷，提出一種茶葉自動炒制機及其茶葉自動加工方法，能有效地降低茶葉炒制過程中的能耗，并能確保所炒制茶葉的
質量一致性。
[0007]為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案:
[0008]本發明茶葉自動炒制機包括機械系統、動力系統和控制系統；所述機械系統包括機架、進料斗、主軸、炒板、炒鍋、電加熱器和出料板；進料斗設置在機架的頂部，主軸和炒板設置于炒鍋的內部，炒板與通過連桿與主軸連接，電加熱器設置于炒鍋的底部，出料板設置在炒鍋的一側；
[0009]動力系統包括主軸電機和下壓電機,主軸電機驅動主軸旋轉,主軸帶動炒板運動，下壓電機驅動炒鍋上下移動；
[0010]控制系統包括操作面板、溫度控制裝置和主控制器，操作面板通過控制電路與主控制器連接，主控制器通過控制電路分別與下壓電機、進料斗、電加熱器、出料板17和溫度控制裝置連接，電加熱器和/或炒鍋與溫度控制裝置連接；控制系統還包括變頻調速器，變頻調速器通過控制電路分別與主控制器和主軸電機連接。
[0011 ] 進一步地，主控制器采用AVR微機控制器，溫度控制裝置包括溫度傳感器和溫度控制器，溫度傳感器與炒鍋接觸，溫度控制器通過控制電路分別與溫度傳感器和主控制器連接；控制電路采用AVR微處理器的電路。
[0012]控制系統還包括重量傳感器，重量傳感器設置在進料斗的前端底部，重量傳感器通過控制電路與主控制器連接。
[0013]其中，變頻調速器的額定電流為10A，過載能力為超出150%的額定電流能承載I分鐘，超出180%的額定電流能承載3秒，調頻頻率為I?50Hz。
[0014]主控制器最多可以同時保存1024組數據和3套炒茶制作工藝。
[0015]控制系統還包括濕度傳感器和濕度報警裝置，濕度傳感器的一端通過控制電路與主控制器連接，另一端置于炒鍋內側底部的上方，濕度報警裝置通過控制電路與主控制器連接，當炒鍋內部濕度降低到控制系統中閾值范圍的下限時，濕度報警裝置會發出報警信號。
[0016]操作面板上設有信號顯示屏和信號控制按鈕，所述信號顯示屏包括重量顯示屏、溫度顯示屏，信號控制按鈕包括重量控制按鈕，溫度控制按鈕、茶油開啟/關閉按鈕、下壓量調整按鈕、炒制程序保存按鈕、啟動/停止按鈕、急停按鈕和茶葉炒制模式控制按鈕，茶葉炒制模式控制裝置包括自動/手動模式切換按鈕。
[0017]油管設置在炒鍋的上方，進料斗上的茶葉通過輸送帶進入炒鍋。
[0018]出料口拉桿設置在炒鍋的外壁上，控制系統控制拉動出料口拉桿，炒鍋內已炒好的茶葉從出料板與炒鍋之間漏出。
[0019]本發明還提供一種茶葉自動加工方法，是采用上述茶葉自動炒制機進行茶葉加工，具體包括以下步驟:
[0020]步驟一:將需要加工的茶葉置入進料斗,開機啟動；
[0021]步驟二:開機自檢，確認電壓是否在正常范圍，限位開關是否在正確位置，范圍溫度、重量傳感器是否正常；正常，則執行步驟四的操作；否則操作面板上出現蜂鳴提示，根據故障代碼解決相應的故障；
[0022]步驟三:判斷是否需要將油管中的茶油加入炒鍋內；
[0023]步驟四:進料斗中的茶葉通過輸送帶進入炒鍋，并進行模式選擇；若茶葉自動炒制機中只有手動模式，則出現蜂鳴提醒，并切入手動模式，通過操作面板上的下壓量調整按鈕實時調整炒鍋與炒板的相對位置，改變炒制過程中對茶葉的壓力，手動炒制完成后，按操作面板上的炒制程序保存按鈕將炒制程序保存，控制系統拉動出料口拉桿，打開出料板，炒鍋內已炒好的茶葉從出料板與炒鍋之間漏出；若茶葉自動炒制機中有自動模式，根據控制系統中設定的程序對茶葉進行自動炒制，直至完成炒制過程。其中，手動模式和自動模式都屬于控制系統部分。
[0024]在步驟四中，具體包括:
[0025]在自動模式或手動模式中，通過設定茶葉的重量和溫度參數，實時改變每次進料的茶葉重量和炒制的溫度；
[0026]在自動或手動模式中，通過茶油開啟/關閉按鈕，確定下一次進茶葉前是否需要添加茶油；
[0027]在自動炒制過程中，如果茶葉的下壓壓力不符合要求時，通過下壓量調整按鈕改變壓力，同時自動切換進入手動模式，并出現蜂鳴提醒，調整與炒制完成后，按炒制程序保存按鈕將程序進行保存，系統自動保存該炒制程序，炒鍋內已炒好的茶葉從出料板與炒鍋之間漏出。
[0028]在步驟四中，控制系統記錄和保存下壓量、茶葉的溫度和重量，保存1-1024組數據，保存1-3套炒制工藝過程。
[0029]控制系統對炒制過程的茶葉溫度進行監控，茶葉溫度設定為160°C?220°C。
[0030]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0031]節省電能:通過變頻調速器控制主軸電機的工作，能大幅度地減少電能的消耗。
[0032]所炒制的茶葉質量好:主控制器采用AVR微機控制器，可同時保存1024組數據和3套炒制工藝過程，從而使本發明自動扁形茶炒制機可模擬高水平的茶葉技師炒制茶葉的工藝過程，并且能確保所炒制的茶葉的質量一致性。
[0033]結構簡單，操作簡便。現有的自動扁茶機通過事先設定各個步驟的主軸電機的旋轉圈數和下壓電機的旋轉圈數來實現下壓操作，既不直觀也不方便在炒制過程中修改。本發明茶葉自動炒制機不需要事先設定步驟，只需要在炒制過程中通過下壓調整按鈕實時調整炒鍋位置，系統會自動運算并記錄手工調整量，并保存作為下一鍋炒制時的參數。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發明茶葉自動炒制機立體結構示意圖；
[0035]圖2為圖1的主視圖；
[0036]圖3為圖1部分裝置(不包含送料斗、油管)立體結構示意圖；
[0037]圖4為本發明茶葉自動加工流程圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖和實施例，進一步說明本發明茶葉自動炒制機及其加工方法。
[0039]實施例1
[0040]本發明茶葉自動炒制機包括機械系統、動力系統和控制系統。其中，如圖1所示，機械系統包括機架1、進料斗30、主軸5、炒板24、炒鍋2、電加熱器和出料板17。機架I的作用是用于安裝本發明中的其他裝置或部件。進料斗30設置在機架I的頂部，主軸5和炒板24設置于炒鍋2的內部，炒板24與通過連桿3與主軸5連接，連桿3與主軸5的連接部分是固定不能動的，連桿3與炒板24的連接部分可以小角度轉動，從而達到模擬人手翻轉的機械炒手效果。電加熱器設置于炒鍋2的底部，炒鍋2由外殼13圍成，在炒鍋2的一側設置出料板17，炒茶時出料板17與炒鍋2閉合，打開出料板17時，茶葉從炒鍋2中漏出。通過一個限位開關來判斷出料板17是否已經開到最大，通過另外一個限位開關來判斷出料小門是否關閉，共使用2個限位開關；
[0041]炒板24可用于壓扁茶葉，也可用于炒制茶葉一類似于機械手或抄手，并且在出料板17開門時，將茶葉從炒鍋2內轉移出來；主軸5的作用是驅動炒板24運動。
[0042]動力系統包括主軸電機6和下壓電機40，主軸電機6通過主軸動力傳遞裝置驅動主軸5旋轉，主軸5帶動炒板24運動，下壓電機40通過下壓動力傳遞裝置驅動炒鍋2上下移動；
[0043]控制系統包括操作面板49、溫度控制裝置和主控制器，操作面板49通過控制電路與所述主控制器連接，主控制器通過控制電路分別與進料斗30、電加熱器、出料板17和溫度控制裝置連接，電加熱器和/或炒鍋2與溫度控制裝置連接；
[0044]所述控制系統還包括變頻調速器，所述變頻調速器通過控制電路分別與所述主控制器和主軸電機6連接。所述變頻調速器的額定電流、過載能力和調頻范圍可以根據需要調節，最好將額定電流控制在10A，過載能力控制在150%額定電流I分鐘，180%額定電流3秒，調頻范圍控制在O?50Hz。
[0045]為了方便操作，在本發明茶葉自動炒制機的操作面板49上設置信號顯示屏和信號控制按鈕，信號顯示屏包括重量顯示屏、溫度顯示屏，信號控制按鈕包括重量控制按鈕，溫度控制按鈕、茶油開啟/關閉按鈕、下壓量調整按鈕、炒制程序保存按鈕、啟動/停止按鈕、急停按鈕和茶葉炒制模式控制按鈕，茶葉炒制模式控制裝置包括自動/手動模式切換按鈕。
[0046]實施例2
[0047]在實施例2中，本發明茶葉自動炒制機的基本結構與實施例1相同，主要區別在于:主控制器采用AVR微機控制器。AVR微機控制器是由ATMEL公司挪威設計中心研發的一種精簡指令集的高速8位單片機，簡稱為AVR。采用AVR微機控制器后，本發明茶葉自動炒制機可以同時保存1024組數據和3套炒制工藝過程，可以模擬高水平的茶葉技師炒制茶葉的工藝過程，并且能確保所炒制的茶葉的質量一致性。
[0048]為更好地發揮AVR微機控制器的作用，在本發明茶葉自動炒制機的主控制器采用AVR微機控制器的情況下，操作面板49采用AVR微處理器的專用電路，操作面板49與所述主控制器之間通過RS485總線實現通訊。RS485總線是在RS-422的基礎上發展而來，其采用平衡差分驅動方式，極大地提高了控制電路的抗干擾性能。
[0049]實施例3
[0050]在實施例3中，本發明茶葉自動炒制機的基本結構與實施例1相同，主要區別在于:溫度控制裝置包括溫度傳感器和溫度控制器，溫度傳感器中的熱電偶或熱電阻與炒鍋2接觸，溫度控制器通過控制電路分別與所述溫度傳感器和主控制器連接。溫度控制器根據茶葉實際溫度和目標溫度的偏差，計算本發明茶葉自動炒制機需要的加熱功率，從而進一步降低電能的消耗，并且能有效避免因炒鍋的溫度過高而損害茶葉質量。
[0051]為更好地控制茶葉的炒制過程與機器長期使用時的穩定性，還可以在本發明茶葉炒制機的下壓電機動力傳遞裝置外部加設半包圍的保護罩，控制系統中設置重量傳感器，重量傳感器設置在炒鍋的底部，且通過控制電路與主控制器連接。
[0052]作為一種改進方案，還可以在控制系統中設置濕度傳感器和濕度報警裝置，濕度傳感器的一端通過控制電路與主控制器連接，其另一端通過濕度傳感器與炒鍋2連接，濕度報警裝置通過控制電路與主控制器連接，當茶葉的濕度降低到正常值的下限時，濕度報警裝置會發出報警信號。
[0053]結合圖4所示，本發明茶葉自動加工方法包括下列操作步驟:
[0054]步驟一:將需要加工的茶葉置入進料斗30,開機啟動；
[0055]步驟二:開機自檢，確認電壓是否在正常范圍，限位開關是否在正確位置，范圍溫度、重量傳感器是否正常；正常，則執行步驟三的操作；不正常，則出現蜂鳴提示并根據故障代碼解決相應的故障；[0056]步驟三:判斷是否需要將油管18中的茶油加入炒鍋2內；
[0057]步驟四:進料斗30中的茶葉通過輸送帶44進入炒鍋2，并進行模式選擇；如果茶葉自動炒制機中只有手動模式，則出現蜂鳴提醒，并切入手動模式，通過操作面板49上的下壓量調整按鈕實時調整炒鍋2與炒板24的相對位置，改變炒制過程中對茶葉的壓力，手動炒制完成后，按操作面板49上的炒制程序保存按鈕將炒制程序保存，控制系統拉動出料口拉桿26,打開出料板17,炒鍋2內已炒好的茶葉從出料板17與炒鍋2之間漏出；如果茶葉自動炒制機中有自動模式，根據控制系統中設定的程序對茶葉進行自動炒制，直至完成炒制過程。
[0058]無論在自動或手動模式中，通過設定茶葉的重量和溫度參數，可實時改變每次進料的茶葉重量和炒制的溫度；
[0059]無論在自動或手動模式中，通過茶油開啟/關閉按鈕，可改變下一次進料時的茶油添加與否；
[0060]在自動炒制過程中，若對茶葉的下壓壓力不符合要求時，可隨時通過下壓量調整按鈕307改變壓力，同時自動切換進入手動模式，并以蜂鳴進行提示，調整與炒制完成后，按炒制程序保存按鈕將程序進行保存，系統自動保存該炒制程序并切換入出料模式，將炒鍋2內已炒好的茶葉進行自動出料；
[0061]本發明中控制系統可以完整地記錄和保存炒板下壓量、茶葉的溫度和重量，最多能夠保存1024組數據，并可以同時保存3套炒制工藝過程；根據所保存的數據，本發明茶葉自動炒制機可精確地模仿出熟練工手工炒制茶葉的整個流程。
[0062]在整個炒制過程中，對茶葉炒制過程的溫度進行監控，將所述溫度根據需要設定控制在160°C?220°C。
[0063]本發明茶葉自動炒制機不受上述【具體實施方式】的限制，本發明還包括多種變型的實施方式，例如，為避免工作環境可能給茶葉炒制過程造成的消極影響，本發明茶葉自動炒制機可增設機殼，使主軸、炒板、炒鍋等主要部件內置于機殼內。總之，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種茶葉自動炒制機，其特征在于:包括機械系統、動力系統和控制系統；所述機械系統包括機架(1)、進料斗(30 )、主軸(5 )、炒板(24 )、炒鍋(2 )、電加熱器和出料板(17 );進料斗(30 )設置在機架(1)的頂部，主軸(5 )和炒板(24)設置于炒鍋(2 )的內部，炒板(24)與通過連桿(3 )與主軸(5 )連接，電加熱器設置于炒鍋(2 )的底部，出料板(17 )設置在炒鍋(2)的一側； 動力系統包括主軸電機(6 )和下壓電機(40 )，主軸電機(6 )驅動主軸(5 )旋轉，主軸(5 )帶動炒板(24 )運動，下壓電機(40 )驅動炒鍋(2 )上下移動； 控制系統包括操作面板(49)、溫度控制裝置和主控制器，操作面板(49)通過控制電路與主控制器連接，主控制器通過控制電路分別與下壓電機(40)、進料斗(30)、電加熱器、出料板(17)和溫度控制裝置連接，電加熱器和/或炒鍋(2)與溫度控制裝置連接；控制系統還包括變頻調速器，變頻調速器通過控制電路分別與主控制器和主軸電機(6 )連接。
2.如權利要求1所述的茶葉自動炒制機，其特征在于:主控制器采用AVR微機控制器；溫度控制裝置包括溫度傳感器和溫度控制器，溫度傳感器與炒鍋(2 )接觸，溫度控制器通過控制電路分別與溫度傳感器和主控制器連接；控制電路采用AVR微處理器的電路。
3.如權利要求1或2所述的茶葉自動炒制機，其特征在于:控制系統還包括重量傳感器(37 )，重量傳感器(37 )設置在進料斗(30 )的前端底部，重量傳感器(37 )通過控制電路與主控制器連接。
4.如權利要求3所述的茶葉自動炒制機，其特征在于:變頻調速器的額定電流為10A，過載能力為超出150%的額定電流能承載I分鐘，超出180%的額定電流能承載3秒，調頻頻率為I~50Hz ;主控制器同時保存有1-1024組數據和1_3套炒茶制作工藝。
5.如權利要求4所述的茶·葉自動炒制機，其特征在于:控制系統還包括濕度傳感器和濕度報警裝置，濕度傳感器的一端通過控制電路與主控制器連接，另一端置于炒鍋(2)內側底部的上方，濕度報警裝置通過控制電路與主控制器連接，當炒鍋(2)內部濕度降低到控制系統中閾值范圍的下限時，濕度報警裝置會發出報警信號。
6.如權利要求1至5任一項所述的茶葉自動炒制機，其特征在于:操作面板(49)上設有信號顯示屏和信號控制按鈕，所述信號顯示屏包括重量顯示屏、溫度顯示屏，信號控制按鈕包括重量控制按鈕，溫度控制按鈕、茶油開啟/關閉按鈕、下壓量調整按鈕、炒制程序保存按鈕、啟動/停止按鈕、急停按鈕和茶葉炒制模式控制按鈕，茶葉炒制模式控制裝置包括自動/手動模式切換按鈕。
7.如權利要求1所述的茶葉自動炒制機，其特征在于:油管(18)設置在炒鍋(2)的上方，進料斗(30)上的茶葉通過輸送帶(44)進入炒鍋(2);出料口拉桿(26)設置在炒鍋(2)的外壁(13 )上，拉動出料口拉桿(26 )，炒鍋(2 )內已炒好的茶葉從出料板(17 )與炒鍋(2 )之間漏出。
8.一種茶葉自動加工方法，其特征在于:采用如權利要求1-11所述茶葉自動炒制機進行茶葉加工，具體包括以下步驟: 步驟一:將需要加工的茶葉置入進料斗(30)，開機啟動； 步驟二:開機自檢，，確認電壓是否在正常范圍，限位開關是否在正確位置，范圍溫度、重量傳感器是否正常；正常，則執行步驟四的操作；否則操作面板上出現蜂鳴提示，根據故障代碼解決相應的故障；步驟三:判斷是否需要將油管(18)中的茶油加入炒鍋(2)內； 步驟四:進料斗(30)中的茶葉通過輸送帶(44)進入炒鍋(2)，并進行模式選擇；若茶葉自動炒制機中只有手動模式，則出現蜂鳴提醒，并切入手動模式，通過操作面板(49)上的下壓量調整按鈕實時調整炒鍋(2)與炒板(24)的相對位置，改變炒制過程中對茶葉的壓力，手動炒制完成后，按操作面板(49)上的炒制程序保存按鈕將炒制程序保存，控制系統拉動出料口拉桿(26 )，打開出料板(17 )，炒鍋(2 )內已炒好的茶葉從出料板(17 )與炒鍋(2 )之間漏出；若茶葉自動炒制機中有自動模式，根據控制系統中設定的程序對茶葉進行自動炒制，直至完成炒制過程。
9.如權利要求8所述的茶葉自動加工方法，其特征在于:在步驟四中，具體包括: 在自動模式或手動模式中，通過設定茶葉的重量和溫度參數，實時改變每次進料的茶葉重量和炒制的溫度； 在自動或手動模式中，通過茶油開啟/關閉按鈕，確定下一次進茶葉前是否需要添加茶油； 在自動炒制過程中，如果茶葉的下壓壓力不符合要求時，通過下壓量調整按鈕改變壓力，同時自動切換進入手動模式，并出現蜂鳴提醒，調整與炒制完成后，按炒制程序保存按鈕將程序進行保存，系統自動保存該炒制程序，炒鍋(2)內已炒好的茶葉從出料板(17)與炒鍋(2)之間漏出；控制系統記錄和保存炒板的下壓量、茶葉的溫度和重量，保存1-1024組數據，保存1-3套炒制工藝過程。
10.如權利要求8或9所述的茶葉自動加工方法，其特征在于:控制系統對炒制過程的茶葉溫度進行監控，茶葉溫度設定為160°C~220°C。
【文檔編號】A23F3/06GK103564068SQ201210252162
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月20日 優先權日:2012年7月20日
【發明者】葛煒波, 周宓 申請人:上海創聿機電科技有限公司