基于STM32和FreeRTOS的嵌入式太阳能干燥实时监测和控制系统设计

以ARMCortex—M3处理器sTM32F103vBT6为核心,应用AM2301温湿度传感模块实现对太阳能干燥室内温湿度参数的实时监测,采用数字PID控制技术控制鼓风机的转速,保持干燥室内的温度稳定,并通过继电器控制排气扇的启停使干燥室内湿度保持在设定上限之下。干燥室通过RS485总线和上位机通信,上位机设定干燥室内的目标温度和湿度上限,并实时显示干燥室内温度、湿度、鼓风机转速、排气扇开关状态等参数。嵌入式系统软件采用FreeRTOS实时操作系统,保证了系统的实时性和可靠性,实现对太阳能干燥室内温湿度的实时监测与控制。经现场应用验证了系统运行稳定,控制精度高,响应速度快。     

棉花秸秆往复式切割器动刀片优化设计

针对标准型往复式切割器切割棉秆过程中动刀片磨损严重以及易出现棉花秸秆被动刀片前桥向前推倒、劈裂等问题,该文在分析往复式切割器切割图的基础上,提出了切割有效率的概念,并以切割有效率为研究目标,采用仿真技术和响应面法,研究了动刀片的结构参数(动刀片宽度、刀刃高度、前桥宽度)对切割有效率的影响,同时利用高速摄像系统观察分析了动刀片前桥形状对棉秆切割质量的影响；通过响应面分析,优化了动刀片的结构参数,建立了目标值与各影响因素之间的回归模型,并对模型进行了验证；通过高速摄像技术优化了动刀片前桥的形状,提高了棉秆切割质量。试验结果表明,动刀片宽度、刀刃高度、前桥宽度以及两两之间的交互作用对切割有效率都具有显著影响,动刀片前桥形状对棉秆切割质量有重要影响。优化设计的动刀片的结构参数是:动刀片宽度为90 mm、刀刃高度为52 mm、前桥宽度为15 mm、前桥形状为圆弧型,此时的切割有效率为96.148 2%。利用优化设计的动刀片,在棉花秸秆切割试验台上进行了棉秆切割试验,试验结果表明,新型动刀片的棉花秸秆割茬高度的平均值比标准型动刀片割茬高度的平均值低5.9 mm,棉花秸秆单位面积切割功的平均值降低了6.1%,棉花秸秆割茬截面平整率提高了12%。研究结果可为高效、低耗的棉花秸秆往复式切割器的设计提供参考。     

欧姆加热杀菌对豆浆中微生物菌落总数的影响

利用响应面法分析方法,优化了欧姆加热技术对豆浆的杀菌工艺参数。在单因素实验的基础上,选择加热温度、电压和电场频率为影响因素,以豆浆中微生物的杀灭率为响应值,利用Box-Behnken实验设计建立数学模型,进行响应面分析。结果表明:3个因素对豆浆中微生物菌群杀菌效果的影响大小次序为:加热温度>电压>电场频率。当欧姆加热的加热温度为82℃,电压为200 V,电场频率为190 Hz时,对豆浆中微生物菌群的杀灭效果最佳,该条件下欧姆加热对豆浆中微生物的杀灭率可达100%,与模型预测值相近;所得方程显著,拟合情况良好。杀菌后豆浆中的微生物残留量远小于1500 CFU/g,符合食品安全的相关规定。研究结果可为欧姆加热杀菌技术在豆浆加工业中的应用提供理论依据。     

欧姆加热对豆浆风味物质的影响

为研究欧姆加热对豆浆挥发性物质的影响,采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术,对豆浆的风味物质进行分析,利用内标法对各风味物质成分定量分析。通过对比50/30?μm二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane,DVB/CAR/PDMS）、100?μm PDMS、65?μm PDMS/DVB 3 种萃取头对豆浆风味物质的萃取效果,筛选出最佳的萃取头,并在最适条件下分析豆浆的风味物质成分,为排除热效应对实验结果的影响,2?种热处理历程尽可能保持一致。结果表明：65?μm PDMS/DVB纤维萃取头较100?μm PDMS和50/30?μm DVB/CAR/PDMS纤维萃取头更适宜豆浆风味物质的测定;从豆浆样品中共检测到35?种挥发性物质,其中醛类物质16?种,醇类物质5?种,酮类物质3?种,酯类物质1?种,杂环烃类物质10?种,主要包括己醛、（E）-2-庚烯醛、1-辛烯-3-醇等,这些物质共同组成豆浆的特征香气;不同加热处理对豆浆风味物质种类的影响不大,但是对特征香气含量有显著影响（P＜0.05）;欧姆加热处理组样品中己醛、1-辛烯-3-醇、（E）-2-辛烯醛的含量分别比传统加热处理组约低45.55%、58.60%、25.56%,且在欧姆加热处理样品组中未检测到（E）-2-己烯醛和正己醇,而这些物质是豆腥味的主要组成成分。因此,利用欧姆加热方式加热豆浆可以显著降低豆浆的豆腥味。本研究可以为欧姆加热技术在豆浆加工业中的应用提供理论依据。