茶叶自动炒制机及其茶叶自动加工方法[0002]近年来，随着茶叶需求量的增加和劳动力成本的提高，茶叶加工业推出了多款茶叶自动炒制机。在茶叶的加工过程中，现有的茶叶自动炒制机能自动完成进料、杀青、理条、压扁、成形、炒干和出料等工序。相对于手工操作的茶叶炒制机来说，现有的茶叶自动炒制机提高了工作效率，节省了劳动力成本。然而，现有的茶叶自动炒制机也存在一些不足，主要表现在以下三个方面:[0003]1.现有的茶叶自动炒制机采用皮带轮，链条或者减速机来实现主轴电机的减速，在整个炒制茶叶的过程中，其主轴电机几乎一直处于满负荷工作状态，因而无谓地消耗了大量的电能，增加了用户的生产成本。[0004]2.由于51系列单片机或者PLC所存贮的数据不超过16组，故现有的茶叶自动炒制机难以模拟熟练工的整个炒制过程，且缺少反馈过程，尤其是不能针对茶叶形态的变化确定合理的炒制参数，如温度、压力等，因而难以保证每次所炒制茶叶的质量一致性。[0005]3.现有的茶叶自动炒制机中的温度控制装置大多采用电热板通过接触器控制整个炒锅的温度，这种通过简单的接触器来控制温度的方式不仅耗电量大，而且温度波动也特别大，既不利于节省电能，也不利于保证茶叶的质量。
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提出一种茶叶自动炒制机及其茶叶自动加工方法，能有效地降低茶叶炒制过程中的能耗，并能确保所炒制茶叶的质量一致性。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案:
[0008]本发明茶叶自动炒制机包括机械系统、动力系统和控制系统；所述机械系统包括机架、进料斗、主轴、炒板、炒锅、电加热器和出料板；进料斗设置在机架的顶部，主轴和炒板设置于炒锅的内部，炒板与通过连杆与主轴连接，电加热器设置于炒锅的底部，出料板设置在炒锅的一侧；
[0009]动力系统包括主轴电机和下压电机,主轴电机驱动主轴旋转,主轴带动炒板运动，下压电机驱动炒锅上下移动；
[0010]控制系统包括操作面板、温度控制装置和主控制器，操作面板通过控制电路与主控制器连接，主控制器通过控制电路分别与下压电机、进料斗、电加热器、出料板17和温度控制装置连接，电加热器和/或炒锅与温度控制装置连接；控制系统还包括变频调速器，变频调速器通过控制电路分别与主控制器和主轴电机连接。
[0011 ] 进一步地，主控制器采用AVR微机控制器，温度控制装置包括温度传感器和温度控制器，温度传感器与炒锅接触，温度控制器通过控制电路分别与温度传感器和主控制器连接；控制电路采用AVR微处理器的电路。
[0012]控制系统还包括重量传感器，重量传感器设置在进料斗的前端底部，重量传感器通过控制电路与主控制器连接。
[0013]其中，变频调速器的额定电流为10A，过载能力为超出150%的额定电流能承载I分钟，超出180%的额定电流能承载3秒，调频频率为I?50Hz。
[0014]主控制器最多可以同时保存1024组数据和3套炒茶制作工艺。
[0015]控制系统还包括湿度传感器和湿度报警装置，湿度传感器的一端通过控制电路与主控制器连接，另一端置于炒锅内侧底部的上方，湿度报警装置通过控制电路与主控制器连接，当炒锅内部湿度降低到控制系统中阈值范围的下限时，湿度报警装置会发出报警信号。
[0016]操作面板上设有信号显示屏和信号控制按钮，所述信号显示屏包括重量显示屏、温度显示屏，信号控制按钮包括重量控制按钮，温度控制按钮、茶油开启/关闭按钮、下压量调整按钮、炒制程序保存按钮、启动/停止按钮、急停按钮和茶叶炒制模式控制按钮，茶叶炒制模式控制装置包括自动/手动模式切换按钮。
[0017]油管设置在炒锅的上方，进料斗上的茶叶通过输送带进入炒锅。
[0018]出料口拉杆设置在炒锅的外壁上，控制系统控制拉动出料口拉杆，炒锅内已炒好的茶叶从出料板与炒锅之间漏出。
[0019]本发明还提供一种茶叶自动加工方法，是采用上述茶叶自动炒制机进行茶叶加工，具体包括以下步骤:
[0020]步骤一:将需要加工的茶叶置入进料斗,开机启动；
[0021]步骤二:开机自检，确认电压是否在正常范围，限位开关是否在正确位置，范围温度、重量传感器是否正常；正常，则执行步骤四的操作；否则操作面板上出现蜂鸣提示，根据故障代码解决相应的故障；
[0022]步骤三:判断是否需要将油管中的茶油加入炒锅内；
[0023]步骤四:进料斗中的茶叶通过输送带进入炒锅，并进行模式选择；若茶叶自动炒制机中只有手动模式，则出现蜂鸣提醒，并切入手动模式，通过操作面板上的下压量调整按钮实时调整炒锅与炒板的相对位置，改变炒制过程中对茶叶的压力，手动炒制完成后，按操作面板上的炒制程序保存按钮将炒制程序保存，控制系统拉动出料口拉杆，打开出料板，炒锅内已炒好的茶叶从出料板与炒锅之间漏出；若茶叶自动炒制机中有自动模式，根据控制系统中设定的程序对茶叶进行自动炒制，直至完成炒制过程。其中，手动模式和自动模式都属于控制系统部分。
[0024]在步骤四中，具体包括:
[0025]在自动模式或手动模式中，通过设定茶叶的重量和温度参数，实时改变每次进料的茶叶重量和炒制的温度；
[0026]在自动或手动模式中，通过茶油开启/关闭按钮，确定下一次进茶叶前是否需要添加茶油；
[0027]在自动炒制过程中，如果茶叶的下压压力不符合要求时，通过下压量调整按钮改变压力，同时自动切换进入手动模式，并出现蜂鸣提醒，调整与炒制完成后，按炒制程序保存按钮将程序进行保存，系统自动保存该炒制程序，炒锅内已炒好的茶叶从出料板与炒锅之间漏出。
[0028]在步骤四中，控制系统记录和保存下压量、茶叶的温度和重量，保存1-1024组数据，保存1-3套炒制工艺过程。
[0029]控制系统对炒制过程的茶叶温度进行监控，茶叶温度设定为160°C?220°C。
[0030]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0031]节省电能:通过变频调速器控制主轴电机的工作，能大幅度地减少电能的消耗。
[0032]所炒制的茶叶质量好:主控制器采用AVR微机控制器，可同时保存1024组数据和3套炒制工艺过程，从而使本发明自动扁形茶炒制机可模拟高水平的茶叶技师炒制茶叶的工艺过程，并且能确保所炒制的茶叶的质量一致性。
[0033]结构简单，操作简便。现有的自动扁茶机通过事先设定各个步骤的主轴电机的旋转圈数和下压电机的旋转圈数来实现下压操作，既不直观也不方便在炒制过程中修改。本发明茶叶自动炒制机不需要事先设定步骤，只需要在炒制过程中通过下压调整按钮实时调整炒锅位置，系统会自动运算并记录手工调整量，并保存作为下一锅炒制时的参数。



[0034]图1为本发明茶叶自动炒制机立体结构示意图；
[0035]图2为图1的主视图；
[0036]图3为图1部分装置(不包含送料斗、油管)立体结构示意图；
[0037]图4为本发明茶叶自动加工流程图。

[0038]下面结合附图和实施例，进一步说明本发明茶叶自动炒制机及其加工方法。
[0039]实施例1
[0040]本发明茶叶自动炒制机包括机械系统、动力系统和控制系统。其中，如图1所示，机械系统包括机架1、进料斗30、主轴5、炒板24、炒锅2、电加热器和出料板17。机架I的作用是用于安装本发明中的其他装置或部件。进料斗30设置在机架I的顶部，主轴5和炒板24设置于炒锅2的内部，炒板24与通过连杆3与主轴5连接，连杆3与主轴5的连接部分是固定不能动的，连杆3与炒板24的连接部分可以小角度转动，从而达到模拟人手翻转的机械炒手效果。电加热器设置于炒锅2的底部，炒锅2由外壳13围成，在炒锅2的一侧设置出料板17，炒茶时出料板17与炒锅2闭合，打开出料板17时，茶叶从炒锅2中漏出。通过一个限位开关来判断出料板17是否已经开到最大，通过另外一个限位开关来判断出料小门是否关闭，共使用2个限位开关；
[0041]炒板24可用于压扁茶叶，也可用于炒制茶叶一类似于机械手或抄手，并且在出料板17开门时，将茶叶从炒锅2内转移出来；主轴5的作用是驱动炒板24运动。
[0042]动力系统包括主轴电机6和下压电机40，主轴电机6通过主轴动力传递装置驱动主轴5旋转，主轴5带动炒板24运动，下压电机40通过下压动力传递装置驱动炒锅2上下移动；
[0043]控制系统包括操作面板49、温度控制装置和主控制器，操作面板49通过控制电路与所述主控制器连接，主控制器通过控制电路分别与进料斗30、电加热器、出料板17和温度控制装置连接，电加热器和/或炒锅2与温度控制装置连接；
[0044]所述控制系统还包括变频调速器，所述变频调速器通过控制电路分别与所述主控制器和主轴电机6连接。所述变频调速器的额定电流、过载能力和调频范围可以根据需要调节，最好将额定电流控制在10A，过载能力控制在150%额定电流I分钟，180%额定电流3秒，调频范围控制在O?50Hz。
[0045]为了方便操作，在本发明茶叶自动炒制机的操作面板49上设置信号显示屏和信号控制按钮，信号显示屏包括重量显示屏、温度显示屏，信号控制按钮包括重量控制按钮，温度控制按钮、茶油开启/关闭按钮、下压量调整按钮、炒制程序保存按钮、启动/停止按钮、急停按钮和茶叶炒制模式控制按钮，茶叶炒制模式控制装置包括自动/手动模式切换按钮。
[0046]实施例2
[0047]在实施例2中，本发明茶叶自动炒制机的基本结构与实施例1相同，主要区别在于:主控制器采用AVR微机控制器。AVR微机控制器是由ATMEL公司挪威设计中心研发的一种精简指令集的高速8位单片机，简称为AVR。采用AVR微机控制器后，本发明茶叶自动炒制机可以同时保存1024组数据和3套炒制工艺过程，可以模拟高水平的茶叶技师炒制茶叶的工艺过程，并且能确保所炒制的茶叶的质量一致性。
[0048]为更好地发挥AVR微机控制器的作用，在本发明茶叶自动炒制机的主控制器采用AVR微机控制器的情况下，操作面板49采用AVR微处理器的专用电路，操作面板49与所述主控制器之间通过RS485总线实现通讯。RS485总线是在RS-422的基础上发展而来，其采用平衡差分驱动方式，极大地提高了控制电路的抗干扰性能。
[0049]实施例3
[0050]在实施例3中，本发明茶叶自动炒制机的基本结构与实施例1相同，主要区别在于:温度控制装置包括温度传感器和温度控制器，温度传感器中的热电偶或热电阻与炒锅2接触，温度控制器通过控制电路分别与所述温度传感器和主控制器连接。温度控制器根据茶叶实际温度和目标温度的偏差，计算本发明茶叶自动炒制机需要的加热功率，从而进一步降低电能的消耗，并且能有效避免因炒锅的温度过高而损害茶叶质量。
[0051]为更好地控制茶叶的炒制过程与机器长期使用时的稳定性，还可以在本发明茶叶炒制机的下压电机动力传递装置外部加设半包围的保护罩，控制系统中设置重量传感器，重量传感器设置在炒锅的底部，且通过控制电路与主控制器连接。
[0052]作为一种改进方案，还可以在控制系统中设置湿度传感器和湿度报警装置，湿度传感器的一端通过控制电路与主控制器连接，其另一端通过湿度传感器与炒锅2连接，湿度报警装置通过控制电路与主控制器连接，当茶叶的湿度降低到正常值的下限时，湿度报警装置会发出报警信号。
[0053]结合图4所示，本发明茶叶自动加工方法包括下列操作步骤:
[0054]步骤一:将需要加工的茶叶置入进料斗30,开机启动；
[0055]步骤二:开机自检，确认电压是否在正常范围，限位开关是否在正确位置，范围温度、重量传感器是否正常；正常，则执行步骤三的操作；不正常，则出现蜂鸣提示并根据故障代码解决相应的故障；[0056]步骤三:判断是否需要将油管18中的茶油加入炒锅2内；
[0057]步骤四:进料斗30中的茶叶通过输送带44进入炒锅2，并进行模式选择；如果茶叶自动炒制机中只有手动模式，则出现蜂鸣提醒，并切入手动模式，通过操作面板49上的下压量调整按钮实时调整炒锅2与炒板24的相对位置，改变炒制过程中对茶叶的压力，手动炒制完成后，按操作面板49上的炒制程序保存按钮将炒制程序保存，控制系统拉动出料口拉杆26,打开出料板17,炒锅2内已炒好的茶叶从出料板17与炒锅2之间漏出；如果茶叶自动炒制机中有自动模式，根据控制系统中设定的程序对茶叶进行自动炒制，直至完成炒制过程。
[0058]无论在自动或手动模式中，通过设定茶叶的重量和温度参数，可实时改变每次进料的茶叶重量和炒制的温度；
[0059]无论在自动或手动模式中，通过茶油开启/关闭按钮，可改变下一次进料时的茶油添加与否；
[0060]在自动炒制过程中，若对茶叶的下压压力不符合要求时，可随时通过下压量调整按钮307改变压力，同时自动切换进入手动模式，并以蜂鸣进行提示，调整与炒制完成后，按炒制程序保存按钮将程序进行保存，系统自动保存该炒制程序并切换入出料模式，将炒锅2内已炒好的茶叶进行自动出料；
[0061]本发明中控制系统可以完整地记录和保存炒板下压量、茶叶的温度和重量，最多能够保存1024组数据，并可以同时保存3套炒制工艺过程；根据所保存的数据，本发明茶叶自动炒制机可精确地模仿出熟练工手工炒制茶叶的整个流程。
[0062]在整个炒制过程中，对茶叶炒制过程的温度进行监控，将所述温度根据需要设定控制在160°C?220°C。
[0063]本发明茶叶自动炒制机不受上述的限制，本发明还包括多种变型的实施方式，例如，为避免工作环境可能给茶叶炒制过程造成的消极影响，本发明茶叶自动炒制机可增设机壳，使主轴、炒板、炒锅等主要部件内置于机壳内。总之，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。