基于中药萃取的温度控制器的设计.docx

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基于中药萃取的温度控制器的设计

综合设计报告

单位：

自动化学院

学生姓名：

专业：

班级：

学号：

指导老师：

成绩：

设计时间：

年月

重庆邮电大学自动化学院制

一、设计题目和要求（指导教师提供）

5号题基于中药萃取的温度测控器设计

一、给定任务及条件

针对中药萃取工艺中对温度的要求，选用合适的测试方法设计，进行温度一体化测控器设计，要求具有显示和简单的控制功能，且温度控制精度为0.5℃。

二、具体要求

1．确定总体方案

（1）理解在中药萃取下，对温度测量和控制的基本原理和方法，分析建立该测控器件需要的参数范围。

（2）根据温度检测及控制要求，给出设计总体方案。

2．温度测控器详细设计

基于前面的总体方案，选择合适的传感器，采用单片机开发板，设计信号处理电路、控制电路、执行器，系统集成。

三、具体设计过程，设计结果验证与分析

（1）对该测控系统的基本输入输出系统、测试、控制和显示系统等环节能进行简单的设计和系统集成。

（2）说明所设计的温度测控器工作原理和工作过程。

（3）对设计结果进行必要的分析。

（4）按时完成设计报告。

基于中药萃取的温度测控器设计

摘要：

中药萃取的温度测控，即根据中药生产过程中的需要，自动调节中药萃取设备各部件所需温度。

进行温度测控是实现生产管理自动化，科学化的主要保证，通过对各温度点的监测，有效的调节温度。

使各设备达到中药萃取要求的温度。

温度控制在中药提取过程中,是一个非常重要的环节。

控制精度直接影响着药品质量的好坏。

关键词：

中药萃取，温度测控器，DS18B20，单片机AT89C52

一.中药萃取的温度测控器

1.1中药萃取设备温度分析

在中药提取过程中，加液溶媒步骤中控制加热水温度在80度左右。

单效浓缩器控制液位中需将药液沸点温度控制在60度左右（水溶液）。

精馏系统进液疏水系统控制进液温度在80度左右，进入塔内。

干燥系统蒸汽加热中需开启凝水系统控制沸点温度控制在60度左右。

真空系统在生产过程中水箱温度超过30度应及时补充新水进行降温。

以上几点为主要中药提取过程中温度控制点。

针对中药萃取工艺中对温度的要求，再结合现场对中药提取控制系统生产线的参观了解。

本小组设计的温度测控器针对中药萃取任一设备的生产温度进行测量与控制。

温度控制在中药提取过程中,是一个非常重要的环节。

控制精度直接影响着药品质量的好坏。

1.2中药萃取过程中温度的影响

在提取纯化过程中，工艺参数监测系统中温度为工艺参数之一。

而且根据V’antHoff经验规则：

温度每升高10度，反应速度增加约2-4倍，温度影响药物成分的途径有：

水解，氧化，变旋，变性，挥发。

因此温度控制精度直接影响着药品质量的好坏。

鉴于上述两点，本小组设计了基于中药萃取的温度测控器，该温度测控器具有较好的通用性与较强的适应性。

二，基于中药萃取温度测控器系统研究方案

温度测控系统以单片机为测控核心，基于温度传感器，根据中药萃取过程中生产设备对温度的要求，通过对温度的实时检测，将测得参数进行比较自动调节设备生产的温度，以使中药萃取达到生产所需温度。

2.1温度测控器的总体结构

按照测控器要得到的目的，温度测控器有以下三个部分组成：

（1）信号采集输入部分：

对设备生产时温度的检测。

（2）信号转换与处理部分：

将采集的信号转换为计算机可识别的量，并有计算机进行相关处理。

（3）输出和控制部分：

控制电机。

2.2温度控制系统的目标

利用单片机AT89C52与两个DS18B20设计数字温度计及一个PT100温度检测电路，LED显示。

要测的温度点通过温度传感器DS18B20及PT100采集，然后通过AT89C52单片机处理并在数码管上显示，同时单片机控制一个电机，用于对温度进行实时控制操作，当温度上升到达某一定值，电机转动（进行降温）；当温度下降到达某一定值，电机停转（进行升温）。

2.3整体设计及系统原理

本系统有单片机89C52，温度检测电路，LED显示，温度控制电路等部分组成，系统采用了新型元件，功能强，精度高，硬件电路简单。

其硬件原理图如图示

在系统中，利用两个DS18B20及PT100温度传感器测量生产温度，采集到的信号

经放大器放大，送入A/D转换电路转换为相应的数字后，送入单片机进行数据处理，判断分析。

通过LED显示温度并判读是否转动电机，同时将温度与设定温度比较，根据设计的算法计算出控制量，根据控制量通过控制电机风扇及转动（以

电机转动代替实际温度控制中的电磁阀的导通与关闭）控制输入水量达到控制温度的目的。

三．中药萃取的温度测控器具体设计

3.1．1温度检测电路

设计温度检测电路实时的温度点进行测温，温度检测电路采用“传感器——滤波器——放大器——A/D转换”模式。

为提高测量精度对三个温度传感器测得的取平均值为准进行温度控制。

说明：

DS18B20测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。

　PT100是铂热电阻，当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的，电阻变化率为0.3851欧姆/度。

（1）DS18B20测温电路：

（2）A/D电路：

（3）PT100测温电路：

3.1.2信号处理电路：

利用AT89C52单片机对温度传感器采集转换后的数据进行处理。

将数据与设定的温度值进行比较，进而产生控制量对设备温度进行调节，使其达到生产条件所要求的温度。

（1）最小单片机系统：

（2）复位电路：

3.1.3信号输出和控制

利用利用AT89C52单片机处理分析的结果，对执行部分进行控制。

LED显示三个温度传感器所测得的温度。

当温度偏离设定的所需的生产温度时，蜂鸣器发出报警。

当温度高于设定值时，电机开启进行降温。

当温度低于设定值时，电机关闭进行降温（对应电磁阀的导通与关闭控制输入水量，进行温度调节）。

（1）LED电路：

（2）蜂鸣器电路：

3.1．4其它电路部分：

（1）运放电源电路

（2）232接口

（3）LCD电路：

（4）I/O口外引

3.2软件设计

3.2.1软件总体模块

本设计单片机需要处理的信息有：

ds18b20温度采集、pt100温度采集、液晶显示、控制策略。

所以程序就包括：

ds18b20温度采集子程序、pt100温度采集子程序、显示子程序、控制策略等。

图8程序模块组成图

3.2.2主程序流程图

当温度超过25摄氏度或者是适度大于80%的时候电机转动，蜂鸣器响，报警。

当温度低于20摄氏度并且湿度小于50%的时候，加热灯亮。

NONO

YES

图9主程序流图

四．总结：

这次课程针对中药萃取工艺中对温度的要求，设计一个简单的温度测控器对温度点进行测温，然后通过单片机处理，进行分析，用执行部分调节温度，达到控制的目的。

使中药提取过程中温度达到生产要求。

这次课程设计获益颇多。

从元器件的选择，到电路的设计，及实物的制作。

我们小组主要是硬件的设计，硬件的设计是一个测控系统中十分总要的。

五．参考文献

<1>王广平，于海勋，王凯.基于单片机C8051F005的一氧化碳传感器。

1002-1841（2009）08-0007-02.

<2>倪健.工艺研究中常见问题与对策.北京中医药大学中药学院.2009-10-24

<3>梁婧宇，智能温室环境温湿度测控系统的研究与设计，2005-5-16

<4>林海波，王大军，中药提取控制系统生产线实训指导书修改稿

<5>田建军，仓库自动通风及温湿度监测系统，北方工业大学1003-8884（2003）06-0013-03

<6>胡向东，传感器检测与技术，机械工业出版社，2009年02月

六．附件：

实物图：

实物焊接电路板：

运行结果显示：

整体系统实物：