一種智能儲(chǔ)物柜研究與應(yīng)用

費(fèi)文偉 呂全彬

（汕頭市天際電器實(shí)業(yè)有限公司 汕頭 515021）

前言

本論文所要解決的技術(shù)問題是提供帶有控溫控濕的智能儲(chǔ)物柜產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)研究和應(yīng)用，旨在實(shí)現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)有恒溫恒濕的大米儲(chǔ)藏柜與控溫除濕的食材儲(chǔ)藏柜，儲(chǔ)藏功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大米與各種食材的分儲(chǔ)管理，且存儲(chǔ)環(huán)境佳，設(shè)有可電動(dòng)定量出米和手動(dòng)定量出米的定量出米裝置，實(shí)現(xiàn)米量控制功能，設(shè)有可探測(cè)儲(chǔ)米量并發(fā)出警報(bào)的米量探測(cè)裝置，還具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，多功能集于一體，使用方便，實(shí)用性強(qiáng)的智能儲(chǔ)物柜。

目前，儲(chǔ)存米一般采用的是密封性箱體以保持米的儲(chǔ)存環(huán)境的溫度及濕度。而儲(chǔ)存雜糧、干貨等食材采用的方式一般是放在常溫干燥環(huán)境或直接放置在冰箱冷藏柜里面。上述方式存在以下缺點(diǎn)：將米放入密封環(huán)境，確實(shí)能延長(zhǎng)米的保存期，但不能保證米中的黃曲霉素不生長(zhǎng)。而將雜糧、干貨等食材放在常溫干燥環(huán)境下，在回南天期間，環(huán)境濕度會(huì)增加，食材就容易發(fā)生霉變。將雜糧、干貨等食材放入冰箱，確實(shí)能延長(zhǎng)食材的保存時(shí)間，但由于冰箱內(nèi)放入的東西過多（如熟食、蔬菜、調(diào)料等），會(huì)把各種味道、水分帶入到冰箱內(nèi)，影響食材的儲(chǔ)存環(huán)境。現(xiàn)在市面上還沒有可同時(shí)儲(chǔ)存大米與食材并提供最佳儲(chǔ)存環(huán)境的儲(chǔ)物柜，現(xiàn)有的儲(chǔ)物柜功能單一，儲(chǔ)物環(huán)境不佳，無法滿足人們對(duì)儲(chǔ)物功能日益提高的需求。

因此，如何實(shí)現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)有恒溫恒濕的大米儲(chǔ)藏柜與控溫除濕的食材儲(chǔ)藏柜，儲(chǔ)藏功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大米與各種食材的分儲(chǔ)管理，且存儲(chǔ)環(huán)境佳，多功能集于一體，使用方便，實(shí)用性強(qiáng)的智能儲(chǔ)物柜是業(yè)內(nèi)亟待解決的技術(shù)問題。

1 智能儲(chǔ)物柜結(jié)構(gòu)原理及說明

該智能儲(chǔ)物柜，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行了各種食材放置的容量設(shè)計(jì)，其中包括由大米儲(chǔ)藏柜與食材儲(chǔ)藏柜組成的柜體、控制裝置、智能控制板；大米儲(chǔ)藏柜包括有儲(chǔ)米倉(cāng)、出米座、定量出米裝置、接米盒、設(shè)于儲(chǔ)米倉(cāng)上的米量探測(cè)裝置、設(shè)于儲(chǔ)米倉(cāng)內(nèi)側(cè)面的風(fēng)道、與風(fēng)道連通并可往風(fēng)道吹送冷風(fēng)的半導(dǎo)體恒濕裝置、設(shè)于儲(chǔ)米倉(cāng)內(nèi)的第一溫度濕度探測(cè)器，控制裝置根據(jù)第一溫度濕度探測(cè)器的數(shù)據(jù)來控制半導(dǎo)體恒濕裝置的開關(guān)來使得大米儲(chǔ)藏柜內(nèi)達(dá)到設(shè)定的恒溫恒濕環(huán)境；食材儲(chǔ)藏柜內(nèi)設(shè)有隔板與儲(chǔ)物盒、第二溫度濕度探測(cè)器、可把冷風(fēng)導(dǎo)入到食材儲(chǔ)藏柜內(nèi)的半導(dǎo)體控溫除濕裝置，控制裝置根據(jù)第二溫度濕度探測(cè)器的數(shù)據(jù)來控制半導(dǎo)體控溫除濕裝置的開關(guān)來使得食材儲(chǔ)藏柜內(nèi)達(dá)到設(shè)定的恒溫恒濕環(huán)境。

1）在儲(chǔ)藏室內(nèi)設(shè)有可靈活組裝的隔板與儲(chǔ)物盒、可探測(cè)溫度濕度的第二溫度濕度探測(cè)器、可把冷風(fēng)導(dǎo)入到食材儲(chǔ)藏室內(nèi)的半導(dǎo)體控溫除濕裝置，根據(jù)第二溫度濕度探測(cè)器的數(shù)據(jù)來控制半導(dǎo)體控溫除濕裝置的開關(guān)來使得所述食材儲(chǔ)藏柜內(nèi)達(dá)到設(shè)定的恒溫恒濕的最佳儲(chǔ)存環(huán)境。

圖1 儲(chǔ)物柜

圖2 操作控制面板

2）在半導(dǎo)體恒濕裝置由第一半導(dǎo)體制冷芯片、第一散熱板、第一制冷板、第一風(fēng)扇組成，半導(dǎo)體恒濕裝置的熱極置于柜體外側(cè)，半導(dǎo)體恒濕裝置的冷極置于大米儲(chǔ)藏柜內(nèi)側(cè)，通過風(fēng)道將第一風(fēng)扇吹出的冷風(fēng)導(dǎo)入到大米儲(chǔ)存柜內(nèi)，風(fēng)道上設(shè)有網(wǎng)狀開孔從而可使冷風(fēng)充滿整個(gè)大米儲(chǔ)藏柜。

3）儲(chǔ)物柜帶有定量出米功能，電動(dòng)定量出米裝置，通過出米倉(cāng)、設(shè)于出米倉(cāng)內(nèi)并與出米座連通的電動(dòng)定量出米圈、設(shè)于出米倉(cāng)內(nèi)的電機(jī)、由電機(jī)帶動(dòng)從而可推動(dòng)出米倉(cāng)朝外移動(dòng)的齒輪，電動(dòng)定量出米圈與接米開口錯(cuò)位分布，電機(jī)工作使得齒輪帶動(dòng)出米倉(cāng)朝外移動(dòng)從而使電動(dòng)定量出米圈與接米開口對(duì)應(yīng)上從而使電動(dòng)定量出米圈的米落入至接米盒內(nèi)。

2 實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體控溫控濕的原理

本文通過半導(dǎo)體控制方式，實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕效果。

通過儲(chǔ)物區(qū)和儲(chǔ)米區(qū)的各有一套制冷系統(tǒng)，由制冷組件（制冷片、制冷風(fēng)扇、降溫風(fēng)扇）、溫濕度傳感器組成，其中制冷組件公用電源，即加載電壓一致。

1）全功率工作：一組制冷組件兩端電壓為12 V，功率為70 W 左右。

2）低功耗工作：制冷組件功率為16 W 左右。

3）停止工作：制冷組件功率為8 W 左右。

注：由于無法徹底斷電，故只能低功率工作，以下稱停止工作都是低功率工作狀態(tài)。

在儲(chǔ)物間內(nèi)默認(rèn)溫度上限為16 ℃，默認(rèn)濕度上限為55 %。溫度調(diào)整范圍為（13 ～20）℃，濕度調(diào)整范圍為（50 ～60）%。若是剛上電，則先全功率工作15 min，再按以下方式控制：

1）開始工作：當(dāng)溫濕度傳感器檢測(cè)到溫度、濕度任意一個(gè)大于其設(shè)定值時(shí)。（70 W）

2）低功耗工作：當(dāng)溫濕度傳感器檢測(cè)到溫度低于設(shè)定值-1℃，且濕度低于設(shè)定值-5 %時(shí)。（16 W ）

3）停止工作：當(dāng)溫濕度傳感器檢測(cè)到溫度低于設(shè)定值-3 ℃，且濕度低于設(shè)定值-10 %時(shí)。（8W）

通過如下電路控制整個(gè)儲(chǔ)物柜系統(tǒng)及功能。

3 儲(chǔ)存室溫度設(shè)定值

在智能儲(chǔ)物柜中所設(shè)立的對(duì)不同干貨及食材的不同溫差，進(jìn)行驗(yàn)證，及其保障在儲(chǔ)物柜內(nèi)的干貨及食材的新鮮度和存放效果。

不同儲(chǔ)物柜單元格實(shí)際溫濕度值，如表1 所示。

表1 干貨儲(chǔ)存室溫度值

1）干貨儲(chǔ)存溫度：（13 ～20）℃

2）大米儲(chǔ)存室濕度：（50 ～60）%

從整個(gè)數(shù)據(jù)中可以看出，在表2 中的干貨儲(chǔ)存溫度指標(biāo)基本控制在18 ℃左右，符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定儲(chǔ)物標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖3 控制電路圖

表2 大米儲(chǔ)存溫度值

通過對(duì)大米的儲(chǔ)存在一周的時(shí)間來測(cè)量每天的濕度，基本在（55 ～56）%之間，該指標(biāo)極大的保障了儲(chǔ)物柜中的大米不會(huì)因?yàn)闈穸鹊脑驅(qū)е麓竺鬃冑|(zhì)和發(fā)霉等不良問題。

4 研究項(xiàng)目的主要核心技術(shù)點(diǎn)

1）本文中研究的儲(chǔ)物柜采用了半導(dǎo)體恒濕裝置技術(shù)，該技術(shù)設(shè)定在儲(chǔ)米倉(cāng)內(nèi)的可探測(cè)溫度濕度的第一溫度濕度探測(cè)器的數(shù)據(jù)來控制半導(dǎo)體恒濕裝置的開關(guān)來使得大米或干貨儲(chǔ)藏柜內(nèi)達(dá)到設(shè)定的恒溫恒濕的最佳儲(chǔ)存環(huán)境。

2）儲(chǔ)物柜中特別設(shè)置了定量出米裝置技術(shù)，由一組微型電機(jī)和一組帶蓄電結(jié)構(gòu)，來控制電動(dòng)定量出米、可防止停電時(shí)無法取米的手動(dòng)定量出米裝置、可控制電動(dòng)定量出米結(jié)構(gòu)與手動(dòng)定量出米裝置工作的連鎖控制開關(guān)。

3）一種智能儲(chǔ)物柜的技術(shù)研究中設(shè)定了米量探測(cè)裝置內(nèi)設(shè)有超聲波發(fā)射器，主要以收集米量信息并傳遞到所述控制裝置中，當(dāng)米量不足時(shí)，控制裝置發(fā)出警報(bào)以提醒加米。

4）在研究上采用了智能化控制模式，在電路控制板上設(shè)有無線模塊，在與外部電子設(shè)備配對(duì)連接并可無線接收所述外部電子設(shè)備發(fā)出的控制信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述智能儲(chǔ)物柜的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

5 結(jié)論

本文通過一種智能儲(chǔ)物柜的研究具有針對(duì)在各家庭或場(chǎng)所中所儲(chǔ)存的各種干貨物品和大米具有一定保鮮、保質(zhì)作用。并通過針對(duì)干貨存儲(chǔ)空間和大米存放空間進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，提出最優(yōu)的環(huán)境溫度及濕度解決方案。通過優(yōu)化最大空間獲得儲(chǔ)存物最大空間化，保障空間的密閉度和儲(chǔ)物柜滿足（13 ～20）℃，相對(duì)濕度（50 ～60） %的范圍要求。