单片机在自动复叠台式冻干机中的应用

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冷冻干燥技术自上世纪80 年代在我国兴起，到目前为止已取得长足发展。在一些学科领域如: 食品、低温顺真空等的研究方面，真空冷冻干燥技术受到了很大的重视。另外基于一些食品和药品的加工行业的应用和被加工物料的工艺要求，真空冷冻干燥技术也迫切需要在技术应用层面上快速成熟起来。其中控制系统对真空冷冻干燥技术影响比较大。控制系统对被加工物料的加工过程和质量影响很大，而且还决定真空冷冻干燥装置运行的自动化程度，以及对运行参数的调节和显示程度。
    由于技术的发展，单片机系统的硬件本钱不再居高不下，“人机通话”越来越轻易，各种编程语言也越来越轻易被人们把握，开发控制系统不再对专业人士倚重过大，这些都使得计算机控制技术得到很大的推广。微机控制系统具有低本钱，控制精度高，轻易开发等优点。该冷冻干燥装置的控制系统就是基于MCS- 51 单片机进行设计的。
1、自动复叠台式真空冷冻干燥机 的工作原理
    自动复叠台式真空冷冻干燥装置( 简称台式冷干机) 搁板的干燥面积为0.2m2，，属于小型的冷冻干燥装置.台式冷干机和传统的冷冻干燥系统相比是将冷阱和干燥室集成为一个整体，冷阱的作用是通过凝聚盘管13 来实现。真空泵的进口在凝聚盘管处，为系统维持真空度，使物料中水分升华，再在凝聚盘管上凝华。热量是由受单片机控制系统的执行元件电加热器21 提供。制冷系统的选取，针对台式冻干机所需负荷小和物料在加工过程中所需负荷不均匀的特点，而定为自动复叠制冷系统。该自动复叠系统所采用的高温制冷工质是新型温度滑移小的R404A，该工质是R502 的替换物。而低温制冷剂采用R23。
    自动复叠制冷系统的冷量调节是通过两个级别的旁通阀26 和11 实现的，旁通阀采用电子膨胀阀，其控制脉冲来源于单片机控制系统。在自动复叠制冷系统中，分别在高、低温的制冷剂的回路上设置单向阀11，这是为保证压缩机可以正常开机。另一点和一般的自动复叠制冷系统不同的是采用回热器25，这种回热器的设置除了可以加大低温制冷剂的过冷度外，还可以作低温制冷剂的缓冲容器用，避免低温制冷剂蒸汽由于压力异常而回流到蒸发器。
    台式冻干机和自动复叠制冷系统的温度丈量点分别有8 处Pt100 的温度传感器。电磁阀24 和25 的开启和封闭是在冷冻阶段和干燥阶段由控制系统完成: 冷冻阶段电磁阀24 开，电磁阀25关； 干燥阶段电磁阀25 开，电磁阀24 关。在冷冻阶段物料的终极温度达到- 45℃左右( 一般要求此温度低于物料的共晶温度5℃) 。

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真空冷冻干燥机大部分应用于制药行业，过去6平米的机器已经是大机器了，现在20平米的已经是很平常的了。制药行业考虑的是产品安全一冻干箱的药价值好几十万，冻干周期较长。万一出现问题。后果很严重。所以现在大部分机器采用PLC。因为是工业型的，单元可靠性高，兼容项强。相对于机器成本也不算高。所以个人觉得单片机应用于工业大设备可能性不高。单片机主要应用于量产的东西比较划算，开发成本，验证也很一致性