自动咖啡机机电驱动研磨系统的现代化.wps

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1、自动咖啡机机电驱动研磨系统的现代化 本文所指的是意大利浓咖啡机高质量和提高自动化水平及生产率的一些可能性。现在的机器需要手工来调整咖啡豆的质量。为了消除这一缺陷已开发了一个可调的直流伺服电机系统来实现咖啡数控磨床。计算机仿真结果表明所提出的机电驱动系统的咖啡机的实用性。关键词：咖啡机，机电系统，直流伺服电机，数控1.前言咖啡机是一种几乎可以在每一个家庭和办公室东能看到的应用，社会已经接受了咖啡作为新人类的一种必要性。咖啡机 1，2，3 由于其技术的发展和自动装置的可达性已经开始变得令人难以置信的复杂。为咖啡机复杂程度的提高提供了一种更易冲泡的咖啡，作为结果，它是一种小成本、高质量的饮料。本文的

2、目的在于开发一种可以调整研磨咖啡豆质量的机电自动系统。2.现在咖啡机提取咖啡的方法有很多好的咖啡酿造杯并没有一个单一的技术方法适合所有人。最受欢迎的加压渗流酿造的咖啡被称为意大利浓咖啡。经过大量的实验，路易吉贝塞拉实验出了一些精确的数字来完美地提取意大利浓咖啡。这些技术参数已经由意大利浓咖啡国家1在表 1 中给出。表 1 已认证的意大利浓咖啡技术参数元素参数磨碎的咖啡部分7.0g0.5水的出口温度903杯中温度673入水压力9bar1渗透时间25 分钟5杯中体积（包括泡沫）30 毫升2.5以这些技术参数与现代技术的可能性，可以考虑三种提取工艺，概述如下：1.非增压提取手柄-这种手柄里面没有出口

3、阀，可以达到提取意大利浓咖啡的条件即控制适当的压力 9bar。可以对磨碎的咖啡进行适当的调整。2.增压提取手柄-这种手柄出口阀里面有一个系统能够控制里边的压力并保持在 9bar 不管咖啡处于哪种细度。3.酿造单元提取。1986 年西科公司首次推出酿造装置2。这个单元提出了酿造过程完全自动化的可能性。它由酿造时四个非常步骤组成：a.它学着推动机来研磨咖啡，b.将咖啡用适当的压力酿造成咖啡粒，c.用 92的水通过 9bar 压力的出口阀中制成咖啡粒，d.把咖啡渣放进抽屉。3.超级自动化类的咖啡机的机电系统结构 从历史上看，意大利浓咖啡的酿造是十九世纪和二十世纪初的技术革命产物。科技改变了很多从一个

4、咖啡壶到最新最复杂的类型，这是超级自动化机器，它有一个完全自动化的过程，从意大利浓咖啡开始到适当的提取磨粒豆结束。图 1 中表示出了一种这样的机电系统。就像前边所提到的，液压系统必须保证适当的水和蒸汽的功能特点。这个系统的结构包括酿造锅炉、热水分配和蒸汽管道加热器。水压是由电磁泵提供的水量，由涡轮流量计测量。图 1 西科超级自动化机电系统方案系列通过对研磨咖啡粒的必要量的测量和放进酿造单元来考虑所必要的动作，该系统是由以下部分组成：液压系统3必须保证适当的水和蒸汽的功能特点。图 2 中给出了该系统的结构图，可以看到热水锅炉、冲泡热水分配和从锅炉蒸汽管道来的加热热水蒸汽管。水压是由电磁泵提供的水

5、量，由连接着管道系统的低压涡轮流量计来测量。推动机-为每个咖啡制作过程的咖啡量即（剂量）在推动范围内，在那里较高剂量的结果就是一杯更浓的咖啡，较低剂量的结果就是一杯较淡的咖啡。配料控制过程是通过当计量室完全被压制的咖啡磨粒时，一个微型开关被激活，微动开关将信号传送到 CPU 并将磨粒电机关闭。研磨机是由两个旋转的锥形元件组成的电气毛刺磨，两个旋转的锥形元件就是上、下研磨盘。其研磨等级是通过螺纹方式调整上研磨盘的高度来达到的。研磨机主要有三个主要部分组成：1.研磨盘；2.以 40:1 的速比降低磨机主电机的转速的减速箱；3.直流电流，240V 的磨机主电机。酿造系统执行着一些非常重要的动作，包括

6、来自研磨系统的咖啡和为了完成这些动作而包含的一组子系统，如下面所示：1.酿造装置冲泡单元的提取将在第 2 节中被描述。2.齿轮系统这个子系统是用来带动酿在装置运动的。齿轮马达是一个 可逆的直流电机，并在 3035V 状态下由 CPU 控制。图 2 喜客快速蒸汽液压加热系统本咖啡机的整个系统由数控系统控制，该数控系统由两个电子板和一组按钮显示控制系统组成。第一个板是用来连接咖啡机的功率元件的电力电子板。第二个板是用来处理来自传感器和换能器的信号的。中央处理单元（CPU）收集了所有的输入信号，分析它们，然后根据程序安装就可以了。4.对咖啡机磨床的调整系统的现代化因为它是在前一部分讲述的，有一些关于

7、完善意大利浓咖啡的精确的特点和条件和一些规范被意大利浓咖啡国家研究所完全控制（见表 1）。目前的自动咖啡机的组件和控制系统可以提供必要的水的温度，压力，流量和渗流过程的持续时间，但是磨削过程是自动可调的，可以得出结论，系统不完全是自动化的，在任何时候，当咖啡豆的质量发生变化时，需要一个技术人员是完全有必要的。所以，对提取的饮料的质量，咖啡豆的质量由很多因素决定，主要有磨削过程的影响因素。这些因素非常多，分离和不同性质的和他们当中的一些：1.咖啡的品味2.湿度水平3.烘干它可以得出结论，在磨削过程的持续时间和水平上，咖啡豆的质量会有很大的影响，为了使磨床的调整系统现代化，有必要了解咖啡豆的品质不

8、同对系统的其他组件的影响，这在下面的列举中显示：1.泵磨削水平影响液压系统，特别是在酿造室装咖啡时的泵的流量和所需要的水压。接地咖啡可以被描述为一个抗水的物质，通过它和这个电阻随着咖啡的基础分数的变化而变化。这种变化是对咖啡的分数比例，因此，对于过水必要的压力是大的分数较高和较低的流速。计量泵进行数据采集过程后，可以在图中呈现咖啡分数图构建流量和电流的关系。在咖啡的分数从 0（最好的磨）到4（最粗磨），所需要的分数达到 2。图 3 流量和电流与咖啡分数图 2.磨法咖啡率大小影响磨削时间。咖啡分数越小，研磨时间越长。对于自动调节系统，为了检测调整操作的必要性和基于组件来执行所需的操作，有必要收集

9、一些测试数据。考虑到以上列举的咖啡分数大小的影响，相同的依赖咖啡等级或者它的质量的不同的唯一参数是水在酿造过程中的流量。这种控制也可以直接执行，通过控制液压系统的流量仪表的实际流量，或者间接通过泵来控制电流。最简单和最准确的解决方案是流量的直接控制。为了调整研磨盘和移动粗磨上来和细磨下来，有必要将磨床的调整环按顺时针和逆时针方向磨成粗磨。由技术人员进行实际调整有几个步骤，在下面列举出来：1.做为第一次提取检查实际需要调整磨成。2.对于一个细磨，将调整环按顺时针方向转动几度，或者逆时针转动来粗磨。重要的是，调整环的实际转弯不能堵塞砂轮，否则会烧坏电机。图 4 磨床1-调整环 2-三安装凸耳的上部

10、研磨盘图 5 全自动齿轮调整系统3.此提取为检查新调整。调整过程中的特点是，实际的新调整只有在第二次或三分之一次提取，取决于该磨床是充满咖啡磨旧的调整。4.如果进一步的调整是必要的步骤 2 和 3 再次重复，这些动作可以重复多次。考虑到列举的步骤和事实，这是对磨削系统调整的唯一有可能的程序，自动化调整系统重复他们和修改一些磨削系统的可重复性。以图 6 研磨系统的结构方 案为代表，提出调整显示系统。图 6 该电机的系统方案考虑到列举的步骤和事实，这是对磨削系统调整的唯一有可能的程序，自动化调整系统重复他们和修改一些磨削系统的可重复性。以图 6 研磨系统的结构方 案为代表，提出调整显示系统。必要的

11、修改有：1.齿轮是为了让安装在磨床的调整环有自动调整系统的可能性（图 5），考虑到尺寸调节环齿的总数可能是 180，所以每 21 个齿。2.伺服电机是调整系统的补充，提供调节环的必要的运动。考虑到环需要在两个方向移动这一事实，决定选择一个直流伺服电机，通过改变极性来改变它的旋转，提供了一种简便的连接方法。为了尺寸参数要求进行必要的直流电动机数据的计算 stad1 一个调整所需的时间；mmDar95 调节环的直径；mmDsh38 电机轴上齿轮的直径；mmLb10 一个单一的长度调节；mmDLarar3.29895 调节环的长度；min200360mmLVbad 运动速度的调整；mmDLshsh4

12、.11914.338 （1）min68.14.119200rotLVshadc （2）基于以上计算，以可逆直流伺服电机的类型145作为代表在（图 7）是它的技术参数。所选伺服电机提供了必要的运动速度环和调整时间是 1 秒。图 7 145类型的直流伺服电机主要参数3.考虑到这一事实，程序员重新编程的喜客皇家数码加上控制系统可以完成，而目前的工作主题是提出机电现代化系统的微处理器（MP）被添加到自动化是必要的调整系统，整个系统将具有独立功能监测磨床的功能，继电器作为一个过程，还将对 MP 发出信号。图 8 为微处理器的编程。图 8 微处理器的编程4.MATLAB 仿真的研磨机的调整系统考虑的事实，

13、给了我们一个模拟软件的可能性进行分析计算，对于实际的组件没有花费金钱，它是决定模拟伺服电机工作在所有的减速机检查系统运行过程中的调整运动。这个模拟的 MATLAB 软件将用于 simulinc 与 SimPowerSystems 库包。伺服电机的选择由制造商提供的初始参数：MH145 电机代码；WPn45.2 额定功率；1:10i 齿轮比；%25 效率；VdcUn27 标称电压；;70;5.136;1;7.16HLRHLRffaa电枢和励磁参数；min145rotnr还原后的标称速度；AIn6.0 额定电流；直流电动机的参数计算 标称角度转子速度：sradinnn8.1516010145260

14、2 （3）额定力矩：mNPMnnn0161.08.15145.2 （4）研究现代化的咖啡机操作建立数学与相应的针对机电系统模型的成分 5 的关系。该分析模型（图 9）包括块的直流电机，减速器和齿轮调整环与具体参数。图 9 模拟直流电机速度减小的调节系统仿真执行了两个不同的负载:与恒定负载和随机载荷,代表了不同的咖啡豆在研磨过程中质量。后进行的仿真建模结果显示的当前模型的范围。表示范围给出如图 10 的恒定负载载荷和图 11 的表示结果的随机载荷。仿真表明,即使随机磨床上的负载角偏转 12 秒内不足以完成调整过程。图 10 在软件的直流电机减速器的仿真结果恒定负载系统A 磨床的调整环的偏转角度；

15、B调节系统的直流伺服电动机的电枢电流。图 11。在软件的直流电机减速器的仿真结果随机载荷的系统A磨床的调整环的偏转角度；B调节系统的直流伺服电动机的电枢电流。5.结论目前的工作的提到了：自动调整系统可以提供必要的设置和调整咖啡机,得到最多的咖啡和已经执行以下操作:1.合理的调整系统的必要性。2.已被选定并提出适当的可能性。3.直流电机选择和计算速度降低。4.提出的可能性使用 microprossesor 自动化性能的情况下,如果将不可能获得 SAECO 程序员重组 SAECO 数字控制系统。5.模拟设计和执行,以分析和检查所选组件：电动机和减速机。仿真表明,即使随机磨床上的负载角偏转在 1-2 秒内是相当足够的调整过程。设计的自动调整系统可以作为一个单独的 intermediant divise poffesional 磨床和proffesional 咖啡机为了提供最好的咖啡饮料的质量。引用1认证的意大利浓缩咖啡和卡布奇诺咖啡。2Saeco 技术支持3Ulka 咖啡师一般目录4El-Motor 技术支持