整个茶机可以分为3部分：人机界面、控制部分和机械部分。机械部分直接借用了市场上流行的半自动茶机，没有作大的改造。茶机的炒手、加热管、压板分别实现茶叶的翻、炒和压。炒手由一个异步电机拖动。并用一个变频器来控制异步电机转速，实现不同速度的翻炒，加热管由固态继电器控制，压板由一个同步电机拖动。人机界面主要包含参数、模式和进程部分。系统主要包含4个参数：时间、转速、压力和温度。机器启动后，系统进入默认模式，用户还可以根据需要修改当前模式下各个参数。在茶叶炒制的过程中，当前所处的进程实时显示在面板上。
茶机设计是面向普通家庭，因此采用单相交流220V供电，并设有雷击短路过流等保护机构。加热管的功率很高，将近5KW，控制主轴电机的变频器内部有大量高频成分，为了避免影响单片机的工作，电源接入系统后分被分为三路，分别给加热管、异步和同步电机、数控电路供电。
主轴上连接了炒手和压板，它的旋转用于模拟人工炒茶过程中的翻炒过程。其控制的基本方式是单片机采用485串行口和一台高性能的变频器通讯，实现对三相异步电机的无级调速，再通过皮带拉动一个1：40的齿轮箱，从而带动主轴的旋转。变频器可以灵活的实现正反转，但电机转速过低时，变频器的工作受到一定影响。应用齿轮箱可以大幅度降低主轴输出的转速，并提高输出转矩。
主轴电机的定位是通过安装在主轴上的一个霍尔传感器和一个安装在异步电机轴上的光电开关和编码盘实现。光电传感器用于判断主轴的具体位置，由于主轴每转一圈传感器可以读到234个脉冲，这样可以对主轴位置进行234分度，提高了控制的精度。为了提高茶叶表面的光亮程度，压板不仅要实现“压”的动作，还要有一个反复“磨”的动作，所以要求主轴在一定角度范围内连续反复旋转。因此，需要仔细调整变频器的参数，使之实现快速启动和停车。同时，霍尔元件的安装位置要尽量避开反复旋转所处的角度范围，避免相位上的错乱。
主轴控制方案压板的上下运动控制通过一台同步电机连接机械机构实现。其控制是使用固态继电器切换旋转方向，再通过机械机构控制压板的上下运动，从而实现压磨机构向下的压力。压力的大小通过对同步电机的上下位置控制实现，而其上下运动的行程是通过设在行程上端的一个限位开关和安装在同步电机轴上的光电开关和编码盘实现，即以光电开关为行程起点，以码盘脉冲数为行程度量。同时在行程的下限还加装了一个限位开关，用于保证行程不出下限。
加热采用了多组加热管，为提高控制的精度，将其分成两组，由两个固态继电器分别控制。系统通过热电耦的测得炒锅的温度，然后对比设定温度和实际温度，决定加热的启动和停止，而这个执行过程是通过控制固态继电器的通断实现的。对于实际温度和检测温度的误差，系统通过一个拨码开关储存的数据补偿。一般加热控制都采用可控硅来控制导通角，但可控硅价格较贵。固态继电器价钱便宜，但控制精度低。由于热惯性大，锅内温度难以稳定。为弥补这一缺陷，本系统采用了一种类似斩波控制的原理，通过频繁开关继电器，并反复调整开启和关断的时间比例来控制加热功率。经反复实验证明，这种方法十分经济有效。
本文关键字：制作 变频器基础，变频技术 - 变频器基础
