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本文所設(shè)計(jì)的氣調(diào)保鮮包裝機(jī)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，裝置主要由三種保鮮氣體(N₂,O₂,CO₂)的氣瓶套件、 氣路管線、過濾調(diào)壓閥、氣體節(jié)流閥、二位二通電磁閥、 氣體流量傳感器、單向閥、混氣室、空氣壓縮機(jī)、真空發(fā)生器、真空充氣嘴、二位三通電磁換向閥、氣缸、夾緊執(zhí)行機(jī)構(gòu)、熱封夾緊機(jī)構(gòu)、盛物板、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、機(jī)架支承結(jié)構(gòu)以及電控元器件(圖中未畫出)等零部件組成， 其中機(jī)架支承結(jié)構(gòu)是包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)主體，所有零部件都安裝在其上，盛物板用來盛放已裝好果蔬的保鮮包裝袋， 用戶可根據(jù)保鮮包裝袋的尺寸操作調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來調(diào)整包裝袋的開口與熱封夾緊機(jī)構(gòu)之間的距離。使用時(shí)首先讓真空充氣嘴伸入到保鮮包裝袋之中，隨后氣缸驅(qū)動(dòng)夾緊執(zhí)行機(jī)構(gòu)令熱封夾緊機(jī)構(gòu)夾緊包裝袋，然后系統(tǒng)提醒用戶選擇目標(biāo)果蔬的有關(guān)信息，在用戶完成相關(guān)指令后空氣壓縮機(jī)向真空發(fā)生器輸入高速氣流,使得保鮮包裝袋中的空氣經(jīng)真空充氣嘴排出，當(dāng)整個(gè)包裝袋達(dá)到一定真空度后，再將保鮮氣體充入其中，待充氣結(jié)束之后氣缸驅(qū)動(dòng)真空充氣嘴抽離包裝袋，電熱絲開始加熱以密封袋口， 最后熱封夾緊機(jī)構(gòu)松開，完成一次氣調(diào)保鮮包裝作業(yè)。 整個(gè)包裝機(jī)具體的氣動(dòng)原理及管線連接情況如圖2所示， 從圖中可知，裝置共有四個(gè)氣源，其中一個(gè)氣源是空氣壓縮機(jī)，主要用來驅(qū)動(dòng)兩個(gè)氣缸伸縮以及真空發(fā)生器工作,另外三個(gè)氣源是盛裝高壓保鮮氣體的氣瓶，每個(gè)氣瓶對(duì)應(yīng)輸入一種保鮮氣體，從而可形成三組供氣通道， 每組供氣通道均由過濾調(diào)壓閥、節(jié)流閥、二位二通電磁 閥、流量傳感器以及單向閥順次連接構(gòu)成，工作時(shí)三種保鮮氣體在流經(jīng)各自的供氣通道后分別在氣管的引導(dǎo)下進(jìn)入混氣室混合，混合后再由真空充氣嘴排出至保鮮包裝袋中。

本裝置所用到的傳感器、電磁閥及其它電控元器件是由以Arduino控制板為核心搭建的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制的，系統(tǒng)允許用戶預(yù)先向其存儲(chǔ)目標(biāo)食品的保鮮氣體混合比例值，之后在實(shí)際使用時(shí)，便可根據(jù)用戶選擇的某一具體混合比例值結(jié)合流量傳感器反饋的流 量信號(hào)控制各路供氣通道的電磁閥通斷，以按照比例 調(diào)節(jié)每種保鮮氣體的流通時(shí)間，最終配制出符合要求的混合保鮮氣體。

3裝置電控部分設(shè)計(jì)

（一）Arduino系統(tǒng)簡介

作為目前全球最流行的開源硬件及其開發(fā)平臺(tái)之一，Arduino具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢，其IDE不但可以在 Windows, Mac OS以及Linux上運(yùn)行，而且操作簡單，8路5V Relay模塊昌眼如重齢維空戲登宣昌H如使用者并不需要太多的單片機(jī)基礎(chǔ)和編程基礎(chǔ)，同時(shí)由于其硬件原理圖、電路圖、核心庫文件等內(nèi)容都是開源的,因此在有關(guān)協(xié)議范圍內(nèi)可以隨意修改設(shè)計(jì)，這使得 Arduino有著大量開發(fā)者和擁建，更為重要的是本著開源共享的精神，開發(fā)者們都樂于在網(wǎng)上共享各種原創(chuàng)設(shè)計(jì)，從而讓Arduino的第三方硬件、外設(shè)擴(kuò)展板以及庫文件異常豐富,不難看出這對(duì)于產(chǎn)品開發(fā)來說是一個(gè)良性循環(huán)。鑒于Arduino系統(tǒng)的種種優(yōu)勢,本文決定以其控制板為核心，結(jié)合相關(guān)擴(kuò)展板及零部件搭建氣調(diào)保鮮包裝機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)。

（二）數(shù)控系統(tǒng)的搭建

氣調(diào)保鮮包裝機(jī)的電氣原理如圖3、4所示，主要由一塊Arduino MEGA控制板叫、一塊LCD4884液晶屏擴(kuò)展板國、一塊DS1307時(shí)鐘模塊⑹、三個(gè)10k C電阻、三支Honeywell AWM720P1流量傳感器四個(gè)SPST行程開關(guān)、一塊8路5V繼電器模塊、五個(gè)2W- 160-15電磁閥、二個(gè)4V210-08電磁閥、一塊SSR —380D40固態(tài)繼電器、一個(gè)BK-1000VA加熱變壓器、 一根10mm電熱絲、一個(gè)24V6.5A直流電源、一個(gè)10V2A直流電源以及一個(gè)220V16A空氣開關(guān)組成。其中,10V電源為Arduino控制板和Honeywell流量傳感器供電,Honeywell流量傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)可以輸入到Arduino控制板的模擬接口中,10kQ電阻為其下拉電阻.SPST行程開關(guān)連接到Arduino控制板的數(shù)字接口和公共端上以提供觸發(fā)信號(hào)；LCD4884擴(kuò)展板作為人機(jī)交互界面與Arduino控制板連接后供用戶操作和使用.DS1307時(shí)鐘模塊負(fù)責(zé)進(jìn)行計(jì)時(shí),由Arduino 控制板和自身攜帶的紐扣電池供電.24V電源用來驅(qū)動(dòng)七個(gè)電磁閥和固態(tài)繼電器，電磁閥和固態(tài)繼電器都受到5V繼電器模塊的控制，而5V繼電器模塊則由Arduino 控制板供電并提供電平信號(hào).加熱變壓器的輸入端連接到220V交流電上，通斷由固態(tài)繼電器控制，其40V的交流輸岀端與電熱絲相連。