[发明专利]基于单片机的固体发酵过程中温度监测与自动调控系统

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程设备领域，更具体的涉及一种基于单片机的固体发酵过程中温度监测与自动调控系统。

背景技术

近年来，对发酵过程控制的研究已成为国内外研究的热点，主要利用先进的科学技术工具，解决生物发酵过程中参数的测量以及过程优化控制问题。可见，智能控制方法成为发酵过程控制的一个最有前景的发展方向。但是，目前我国发酵工业的控制技术，特别是固体发酵技术相对于其他工业技术还比较落后，自动化程度不高，至今仍以人工经验调节为主，其工艺控制主要由人工手动调节和控制，测得的数据往往采取离线分析模式，实时性、准确性及精度均不够，直接影响发酵过程中产品的产量与质量，从而降低了发酵的性能指标，不能适应研究和生产控制的需要，在市场竞争中处于较落后的状况。如果在生物固体发酵过程中能够实现温度的自动化控制，必将极大地提高我国发酵行业生产的自动化水平及发酵工业产品的经济效益。因此，探索适用于实时监控固体发酵过程中温度当前状况的自动控制系统，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单片机的固体发酵过程中温度监测与自动调控系统。能够克服现有固体发酵技术中温度测量不准确，数据获取不及时，温度控制不均匀，效果不明显等不足，提高生产率、降低成本，具有显著的经济和社会效益。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案: 

一种基于单片机的固体发酵过程中温度监测与自动调控系统，包括发酵罐、载物盘，其特征在于：

发酵罐顶部设有加水口。

发酵罐内设有隔热板和载物盘。

温度传感器固定在载物盘上。

发酵罐通过保温管与制冷器相连。

发酵罐内进气口处设有加热丝。

动力风机串联在发酵罐与制冷器之间。

出气孔设在动力风机与发酵罐之间。

进气口设在动力风机与制冷器之间。

单片机通过A/D转换器与温度传感器相连。

单片机通过D/A转换器与温控模块相连。

温控模块与加热丝连接。

温控模块与制冷器连接。

制冷器上设有冷水进口和冷水出口。

单片机通过8155扩展电路与液晶显示电路和键盘相连。

单片机数据输出口与蜂鸣器相连。

单片机通过串口通行电路与PC上位机连接。

所述的发酵罐为锥形发酵罐。

所述的载物盘为插入式载物盘。

所述的温度传感器有三个感应点。

所述的制冷器所用的冷媒是增湿空气。

一种基于单片机的固体发酵过程中温度监测与自动调控系统，它主要包括单片机和发酵罐，单片机输入端是温度传感器、键盘，输出端是降温、升温系统、蜂鸣报警器；发酵罐顶部设有加水口，发酵罐进气口处设有加热丝，发酵罐内设有隔热板和载物盘，保温管连接制冷器和发酵罐，通过空气循环泵循环冷、热空气。

所述隔热板装置在加热丝与最上层的载物盘之间，防止加热丝对射最上层培养基，影响发酵质量；同时使进入发酵罐内的空气分布更加均匀。

所述温度传感器固定在载物盘上，且每个温度传感器有三个感应点，当载物盘插入发酵罐时，温度传感器触头与发酵罐内壁上温度传感器的外部引线触头接触，接通控制电路，系统工作，把温度信息传递给单片机。

所述的降温、升温系统包括通过管道循环连接的制冷器、冷却管和加热电阻丝、保温管、空气循环泵。采用循环冷、热空气的方法来冷却或加热固体培养基。其中所用的冷媒是增湿空气，由于空气的比热容较小，要想较快、较好的达到温度控制的效果，空气的流动速度就必须足够快，增湿空气可以很好与跟培养基接触，一方面降低了空气的预定流动速度，另一方面补充发酵过程中所需要的水分。使温度控制的效果得到显著提升，且简化了发酵控制系统。

与现有技术相比本发明具有如下优点和有益效果：

本发明以STC89C51单片机为核心，通过编制、调试和固化程序，以自动控制为手段，将温度传感器传递的信号转化为数字信号输入单片机，然后在液晶显示屏上显示，并与单片机固化的数据值加以比较，对温控模块进行控制，当测量温度高于预定温度范围时，使制冷器工作，将空气制冷后通过固体培养基以达到自动降温的目的；当温度低于预定温度范围时，使电阻丝工作，将空气加热之后通过固体培养基以达到自动升温的目的；当温度低于或超出设定的极限温度时，蜂鸣器工作，此时温控模块仍然工作，实现对发酵罐内温度的自动控制。