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本帖最后由 alexwang 于 2020-4-30 22:58 编辑 2 r$ W! L, w! B7 o5 v( t
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十年电子工程师生涯竟然只学会了【炒茶叶】
9 s4 q: P& j8 W% w5 [/ R6 X- uEDA365原创 作者：风行子
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) l2 d* S: G. u$ M4 N6 }2 A茶，生于天地之间，采天地之灵气，吸日月之精华。 0 C- a) T1 a) o) S; O- {; K
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茶里藏河，茶中有山。 ( u3 a9 ]& o7 @ P4 B% U
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一壶茶在手，如天人合一。 . p' f# z. S" t* X8 h
! J7 Y/ @ F8 u3 F捧一本好书，沏一杯茗茶，其实，在品的并不是茶，而是生活！ 每个人都在以自己的方式喝茶，品茶，吃茶，这就是茶的魅力所在。
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绿茶不需要发酵，其叶片、茶汤均呈绿色，故因此而得名。 & g- l9 H' N. U. |2 v2 ?- q
% n$ g- k- a2 J" w# }我们熟知的“龙井”，是绿茶中的一种，它既是地名，又是泉名和茶名。 ; e _8 r& T# n7 P% @* z; m
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清明前采制的叫“明前茶”，谷雨前采制的叫“雨前茶”，且有“雨前是上品，明前是珍品”的说法。 ! i. r: N. Y9 q1 ]; c. G2 Y" A
8 O# e4 M6 e% N1 k# p0 A" y& a龙井需要通过炒制而得，其炒制过程时特别讲究的。 今天就谈谈龙井的炒制。 龙井茶炒制的火候是非常重要的。 火力过高，茶叶会产生焦味，有损品质。 火力过低，茶叶容易出现红梗，茶汤发红，也会影响茶叶的品质。
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' @/ U+ H- c2 R% p. [传统炒制龙井茶的锅温是制茶人根据日积月累的经验来加以判断的，所以一般人很难掌握这项技能的。 但在科技发达的今天，上述很难掌握的技能是可以通过技术去实现的，用最我们熟知的“单片机”就可以完成。 # f# ^: G7 Q, [( m% n" N
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接下来我们就来聊聊： 怎么用单片机实现锅温的自动控制系统 龙井炒制的工艺要求很简单，就是升温、保温、降温，这些操作全部通过单片机自动控制，且要实现升温速度快，热效率高，升降温灵活等要求。 ; F$ y0 o7 r) y
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单片机实现的基本原理 本系统以单片机为核心，电热装置为电源（或者燃气阀门）控制对象，实现自动控制温度为目的。 系统工作原理是：在控温工作状态下，单片机首先输出全速升温信号，即接通电热装置的电源（或者燃气炉的阀门）对炒锅进行加温，之后单片机定时采集（间隔短，采集频繁）电炒锅温度，一旦温度达到规定值，系统自动进入保温控制，并对温度时间进行计算。 . q) ?5 [+ C7 t# }
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: l5 M: q" w) b- M2 U% J, g G在保温过程中，单片机仍会定时采集锅温，并根据锅温进行PID调节计算，最后根据计算出的温度值进行调整。 PID控制算法 一个理解PID控制算法最典型的例子：一个漏水的水缸的问题。 有个漏水的水缸，而且漏水的速度不是恒定的。 还有一个容器，可以往水缸里加水或者从水缸里面舀水出来。
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% u7 J, t$ L, }2 @9 O可以通过检测水平面来达到我们的目的——控制水平面稳定在我们想要的任何一个平面上。 情景1： 水龙头离水缸有十几米的距离，所以一开始小明是用瓢在加水，经常要跑好几趟才加满水缸。 4 F$ T5 f) b$ p, h
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5 m7 \, r# }. H于是小明又改为用桶加水，跑的次数少了，加水的速度也快了，但好几次都把水缸加溢了。 $ u+ [, e2 R9 F+ _- }; s5 Q3 y- c
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小明又动脑筋，瓢太慢，桶太快，那取中间值？对，用盆试试。
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几次下来，发现刚刚好。 这个加水工具的大小就称为比例系数。 情景2： 小明发现水虽然不会加过量溢出水缸了，但是会高过要求的位置。 所以小明又在水缸上装一个漏斗，每次加水不直接倒进水缸，而是倒进漏斗让它慢慢流进水缸，这样溢出的问题就解决了。 6 O% r7 `6 p+ R) z5 S" P
7 G9 b' p4 j6 ]7 c; o a但这个漏斗加水的速度又变慢了，有时还赶不上漏水的速度。 于是他试着变换不同大小口径的漏斗来控制加水的速度，最后终于找到了满意的漏斗，漏斗加水的速度跟水缸漏水的速度相差不是很大。 . @- L$ T6 ~- x+ M8 f# K
1 G" {( `% y$ B9 U i5 Q漏斗的时间就称为积分时间 。 情景3： 一旦水位过低，就必须立即将水加到要求的位置，而且不能高出太多。 聪明的小明又想到一个办法：常放一盆备用水在旁边，一发现水位低了，就直接将一盆水倒入缸里面。 . H" b3 `+ N: r+ _6 i2 W ^
9 a$ ]+ F2 h+ P) w1 t" z7 g这样及时性得到了保证，但水位却不能保证，有时会高出很多。 他又在要求水面位置上方凿出一个孔，接出一根管子到下面的备用桶里，这样多出的水会从上面的孔里漏出来。 从凿出孔中漏出水的速度就称为微分时间。
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龙井的炒制 了解完单片机控制的锅温自动系统，相信原理，大家都已经很清楚了，接下来我们继续聊龙井的炒制。 龙井的炒制分为青锅，回潮，辉锅三个阶段。 青锅： 是在220℃的锅温中进行，杀青的时间在15分钟左右。通过高温让鲜叶中的酶失去活性，使加工过程中的茶叶不会变红变黄。
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: n4 @2 h/ |' o' p2 J0 u杀青时用高温，通过炒制手法的不断变化，使鲜叶中的青草气味挥发掉，这时就需要控制系统发挥它的作用了。 打开阀门开始加热，同时开始炒茶，此时单片机定时采集（间隔短，采集频繁）电炒锅温度。 当温度到达220℃时，喇叭提示“220℃温度到”。
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这时候控制系统用PID算法使温度恒定在220℃（PID详细描述见上文水缸漏水），同时继续炒茶。 当该温度持续15分钟，喇叭提示“220℃温度炒茶时间到”，同时自动控制系统停止加热。 青炒结束，出茶。 3 V5 I* K7 ]% m2 g- K" {; p
7 Y1 e& r& D3 N* s# D( m( D回潮： 将220℃温度炒出的茶叶放在竹筛中回潮，大约需要一个小时。 + O8 o3 k8 ~( F8 h( y# i: |
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辉锅： 用控制系统打开阀门，锅开始加热至160℃。 单片机定时采集（间隔短，采集频繁）电炒锅温度，当温度到达160℃时，喇叭提示“160℃温度到”。 同时不停的炒茶使茶叶含水量是回潮后的15%左右，停机出叶。 / P( y1 Y4 x5 |4 P. v# J# a
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附录 系统软件流程框图： / p6 m0 h6 M0 j' z3 w
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单片机工作描述： ! r" ^1 F2 k' u1 B; X
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所以啊，这单片机一定要学好，毕竟：搞定单片机，喝茶不求人嘛！ 今天的分享就到这里啦，如果你有什么不同的见解，欢迎文段后留言哦。或者你们还有什么好的知识点，也可以私信给陆妹，陆妹和君君会帮你做成美美的漫画呦！ / A2 f0 J0 e; e Z
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# V8 B- P4 l) A+ ]$ k 注：本文为EDA365电子论坛原创文章，未经允许，不得转载。
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发表于 2019-10-11 18:43
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生动有趣的讲解啊
