【正文】 信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 AD轉(zhuǎn)換器ADC0809由于溫度信號(hào)為緩慢變化的信號(hào),對A/D轉(zhuǎn)換速度要求不高, 可選用價(jià)廉的集成A/ D芯片ADC0809 。0 時(shí)輸出為0V，每升高1℃，輸出電壓增加10mV。 圖46 溫度傳感器LM35 LM35是一種輸出電壓與攝氏溫度成正比例的溫度傳感器，其靈敏度為10mV/℃； 工作溫度范圍為0℃100℃；工作電壓為430V；精度為177。它有多種不同封裝型式。DS3487 用于把單片機(jī)輸出的 TTL 電平轉(zhuǎn)換成RS422 電平，DS3486 用于 RS422 電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的 TTL 電平。RS422 的總線接口芯片只能采用單電源供電。ICL232 是 RS232 雙發(fā)送器/接收器接口電路，能滿足 EIARS232C 的電氣規(guī)范，只需要 5V 電源，片內(nèi)的電子泵電壓轉(zhuǎn)換器將 5V 轉(zhuǎn)換成10V~10V，該電路芯片與 TTL/CMOS 電平兼容，片內(nèi)具有 2個(gè)發(fā)送器和 2個(gè)接收器。RS232總線接口：RS232C 是目前最常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，它的電氣接口使用單端的、不平衡的發(fā)送器和接收器。PC 機(jī)內(nèi)部已經(jīng)有了以 8250 芯片為主的異步串行通訊板，現(xiàn)場控制從機(jī)與中央監(jiān)控主機(jī)的距離如果不是太遠(yuǎn)，主從機(jī)之間的通訊可以采用最大傳輸距離為15m、最高數(shù)據(jù)傳輸速率20Kb/s 的 RS232C 串行接口標(biāo)準(zhǔn)，以此來傳輸數(shù)據(jù)，此時(shí)可將本系統(tǒng)與主機(jī)直接相連；而當(dāng)現(xiàn)場控制從機(jī)與中央監(jiān)控主機(jī)的距離大于15m 時(shí)，為了抑制由于在 RS232 的發(fā)送器與接收器之間的公共信號(hào)地所引起的共模干擾，保證信號(hào)的可靠傳遞，電路中又提供了RS422 標(biāo)準(zhǔn)的接口電路，主機(jī)側(cè)附加 RS232/RS422 轉(zhuǎn)換器。 圖44 74LS48引腳圖表41 74LS48 BCD7段譯碼器輸入/輸出端信號(hào)對照表輸入端電平輸出端電平顯示字型輸出端電平輸出端電平顯示字型D C B Ag f e d c b aD C B Ag f e d c b a0 0 0 00 0 0 0 0 0 0(3FH)00 1 0 11 1 0 1 0 11(6DH)50 0 0 10 0 0 0 1 1 0(06H)10 1 1 01 1 1 1 0 11(7DH)60 0 1 01 0 1 1 0 1 1(5BH)20 1 1 10 0 0 0 1 11(07H)70 0 1 11 0 0 1 1 1 1(4FH)31 0 0 01 1 1 1 1 11(7FH)80 1 0 01 1 0 0 1 1 0(66H)41 0 0 11 1 0 1 1 11(6FH)9 與PC機(jī)的通信為了提高整個(gè)溫度控制系統(tǒng)的管理和控制能力，許多廠家的整個(gè)啤酒發(fā)酵系統(tǒng)采用了主從分布式集散控制系統(tǒng)。74LS48芯片的電路結(jié)構(gòu)原理[17]及引腳圖：引腳圖中的大寫字母A、B、C、D為BCD碼輸入端，小寫字母a、b、c、d、e、f、g為字型碼輸出端，LT為燈測試輸入端，RBI為消隱輸入，RBO為消隱輸出。在此，按鍵的位置碼并不等于按鍵的實(shí)際定義鍵值，因此還必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即鍵值譯碼，本次設(shè)計(jì)中采用軟件實(shí)現(xiàn)鍵值的譯碼，譯碼方式如下：第0行鍵值為：0行4+列號(hào)（0~3）為0、3；第1行鍵值為：1行4+列號(hào)（0~3）為7；第2行鍵值為：2行4+列號(hào)（0~3）為A、B；第3行鍵值為：3行4+列號(hào)（0~3）為C、D、E、F； 原理：44的矩陣鍵盤的連接原理圖如+5V下圖： 10KΩ AT89S52輸 出 端 口 （行掃描） 0 1 2 3 第0行 4 5 6 7 第1行 8 9 A B 第2行 C D E F 第3行 輸入端口線 （讀入檢查） 圖43 鍵盤電路接口 顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路[16]系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系的主要途徑。首先判斷有無按鍵按下。用戶可以直接替代應(yīng)用系統(tǒng)中的 AT89C51/52，而且軟件和硬件均不需作任何修改，這給正使用 AT89C52 單片機(jī)的用戶更新?lián)Q代帶來了許多方便。AT89S52 的引腳分布如下圖所示。根據(jù)本課題的實(shí)際情況，適合本課題的單片機(jī)型號(hào)的選擇主要從以下兩方面考慮：一是要有較強(qiáng)的抗干擾能力，這是任何一個(gè)控制系統(tǒng)都需要考慮的問題；二是要有較高的性價(jià)比，也就是能夠利用最低的成本實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的功能?？刂葡到y(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖[10]如下圖所示。第四章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)在本啤酒發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)中[9]，在一個(gè)采樣周期內(nèi)安裝于啤酒發(fā)酵罐上、中、下三個(gè)位置的溫度傳感器將會(huì)分別采集發(fā)酵罐上、中和下三個(gè)位置的溫度信號(hào)。罐內(nèi)溶解氧控制如下圖34所示。當(dāng)然有些因素是相互關(guān)聯(lián)的。氧傳遞速率主要考慮體積溶氧系數(shù)（KLa）的影響因素。此外，由于氧是難溶氣體，一定溫度和壓力下，DO值有一上限。（1）控制溶氧量。圖33 罐內(nèi)壓力P控制框圖溶解氧的測定一般采用溶氧儀。圖32罐內(nèi)溫度T控制框圖壓力檢測一般采用壓力儀直接測量。圖31罐內(nèi)pH控制框圖溫度檢測一般直接采用溫度傳感器。這種方法既可以達(dá)到穩(wěn)定pH值的目的，又可以不斷補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)，特別是能產(chǎn)生阻遏作用的物質(zhì)。 啤酒發(fā)酵過程中各工藝參數(shù)的信號(hào)檢測及控制 pH檢測與控制pH檢測可以取外采樣，但這樣不利于自動(dòng)化管理。研究表明，通過選擇合適的加壓介質(zhì)、加壓方式，可以保證微生物活性基本不受影響。溶氧的大小對菌體生長和產(chǎn)物的形成及產(chǎn)量都會(huì)產(chǎn)生不同的影響。其c臨界大約是氧飽和溶解度的1％～25％。在好氧發(fā)酵中，微生物對氧有一個(gè)最低要求，滿足微生物呼吸的最低氧濃度叫臨界溶氧濃度，用c臨界表示。發(fā)酵過程中，排除有毒代謝產(chǎn)物如二氧化碳、揮發(fā)性的有機(jī)酸和過量的氨，也有利于提高菌體的攝氧量。溶解氧對發(fā)酵過程的影響在發(fā)酵過程中，影響耗氧的因素有以下幾方面：（1）培養(yǎng)基的成分和菌濃影響耗氧：菌體生長快，耗氧量大；菌濃高，耗氧量大；發(fā)酵過程補(bǔ)料或補(bǔ)糖，微生物對氧的攝取量隨之增大。溫度對發(fā)酵過程的影響溫度對發(fā)酵有很大的影響，它會(huì)影響各種酶反應(yīng)的速率，改變菌體代謝產(chǎn)物的合成方向，影響微生物的代謝調(diào)控機(jī)制，進(jìn)而影響發(fā)酵的產(chǎn)物的生物合成。培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的代謝，是引起pH值變化的主要原因，發(fā)酵液pH值的變化是菌體代謝的綜合效果。罐內(nèi)維持正壓可以防止外界空氣中的雜菌侵入而避免污染，以保證純種的培養(yǎng)。（3）溶氧濃度（DO）：溶解氧是好氧菌發(fā)酵的必備條件。第三章 啤酒發(fā)酵工業(yè)中的信號(hào)檢測 啤酒發(fā)酵的主要環(huán)境參數(shù)[8] 微生物發(fā)酵是在一定條件下進(jìn)行的，其代謝變化是通過檢測各種參數(shù)反映出來的。T4 第四恒溫段溫度 設(shè)定：018176。 啤酒發(fā)酵的工藝曲線啤酒口味和實(shí)際要求的不同，啤酒的發(fā)酵工藝曲線也就不同，但是確定好的啤酒發(fā)酵工藝，就應(yīng)嚴(yán)格按照工藝曲線去控制溫度和壓力等，這樣才能保證啤酒的質(zhì)量。冷媒閥門在發(fā)酵自動(dòng)控制情況下，一般采用電磁開關(guān)或氣動(dòng)開關(guān)閥。圖22 露天錐形發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)如上圖所示。相比之下，發(fā)酵壓力的控制并不存在太多技術(shù)難度。 在發(fā)酵過程中，各種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速度受一系列因素的影響。此外，后發(fā)酵階段還完成殘?zhí)前l(fā)酵，充分沉淀蛋白質(zhì)、降低氧含量。此時(shí)，前發(fā)酵基本結(jié)束，進(jìn)行降溫轉(zhuǎn)入后發(fā)酵階段。簡單來說啤酒發(fā)酵的工藝流程如下：圖 21 發(fā)酵的工藝流程圖發(fā)酵過程[5]是啤酒生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，這個(gè)過程可以理解為把麥汁轉(zhuǎn)化為啤酒的過程，整個(gè)發(fā)酵過程雖然包含若干道生產(chǎn)工序。第二章 啤酒發(fā)酵工藝概述啤酒發(fā)酵是一放熱的復(fù)雜生化系統(tǒng)，其特點(diǎn)是冷卻麥汁進(jìn)入開口發(fā)酵槽中，加入啤酒酵母，一般酵母控制發(fā)酵液溫度為910℃左右。啤酒發(fā)酵過程中內(nèi)部麥汁溫度的降低是通過繞在啤酒發(fā)酵罐內(nèi)壁蛇形管中的冷卻液來完成的，可以通過控制冷卻液的流量來控制發(fā)酵罐內(nèi)部麥汁的溫度進(jìn)而滿足發(fā)酵過程各階段對麥汁溫度的要求。本文主要介紹了啤酒發(fā)酵的主要工藝流程，前發(fā)酵與后發(fā)酵。 本課題研究的背景及主要內(nèi)容 本課題研究的背景國內(nèi)在發(fā)酵過程的測控方面，還處于較為落后的狀況。（2）糖化、發(fā)酵工段的自控銜接問題。（2）隨著技術(shù)的提高，在線檢測設(shè)備將會(huì)增多，生產(chǎn)自動(dòng)化程度會(huì)進(jìn)一步提高。（3）輔助生產(chǎn)管理。它可以：（1）提高工藝水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，提高原材料利用率，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使工人有更多的時(shí)間關(guān)注工藝參數(shù)。 啤酒發(fā)酵過程自動(dòng)控制的作用，意義與不足 自動(dòng)控制在啤酒生產(chǎn)中的作用[3]隨著 20 世紀(jì) 70 年代微處理器芯片的出現(xiàn)，自動(dòng)控制技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國家的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)積累了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。采用數(shù)據(jù)采集器采集各種過程量進(jìn)入控制室，控制室設(shè)有模擬屏，在模擬屏上顯示各種溫度、流量、壓力等過程參數(shù)和電機(jī)、閥門的開啟狀態(tài)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，操作人員根據(jù)顯示的參數(shù)與工藝參數(shù)對比，在模擬屏或操作臺(tái)上遙控閥門開啟和電機(jī)啟停，從而滿足工藝要求，生產(chǎn)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)由人工記錄。其主要特點(diǎn)是閥門為手動(dòng)。 國內(nèi)啤酒發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)[1]為適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的要求,提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,使企業(yè)的生產(chǎn)管理水平和競爭能力更上一個(gè)臺(tái)階,啤酒發(fā)酵控制采用了自動(dòng)控制技術(shù),這種技術(shù)在啤酒發(fā)酵中起著重要的作用。關(guān)鍵詞：啤酒發(fā)酵 信號(hào)檢測 溫度控制 Signal Detection and Temperature Control In The Beer Fermentation IndustryAbstract Beer production is one of traditional industry in our country. With the development of civil economy and the improvement of demotic living condition，beer industry has also been rapidly improved. The thesis aims at outdated beer ferment equipment, low automation, instable product quality and the wheatliquor temperature in a ferment that has inherence characteristics of multivariable, uncertain, timevariant and large delay. On one hand, the article put forward the signal detection in the ferment, including pH, temperature, pressure, dissolved oxygen and so on, by the way of controlling of these quantities to achieve the stability of the fermentation process。江蘇大學(xué)本科畢業(yè)論文啤酒發(fā)酵工業(yè)中的信號(hào)檢測與溫度控制專業(yè)班級(jí)：電氣0802 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱： 摘要 啤酒生產(chǎn)是我國的一個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的改善，我國啤酒工業(yè)也得到了空前的發(fā)