CN102349426A - 大棚温湿度自动控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大棚温湿度自动控制装置，包括排气管道和进气管道，排气管道的端部设有排气风扇；进气管道上设有若干个进气孔；热交换器包括交换器本体；交换器本体的一个进出口连通有第一单向电磁阀；第一单向电磁阀的进口连通有进气风扇；交换器本体的另一个进出口与进气管道连通；交换器本体内设有换热管和电加热丝；换热管的一端与排气风扇的出口连通；换热管的另一端与第一单向电磁阀的出口之间设有回流管；换热管与回流管的连接处设有三通电磁阀；控制器能够自动将大棚内的热空气和外界的冷空气置于热交换器中进行热交换，使进入大棚的空气预加热后再进入大棚，不至于使外界的冷空气直接进入大棚冻伤作物；自动控制喷水调节湿度。

Description

大棚温湿度自动控制装置
技术领域
本发明涉及一种大棚，具体地说，涉及一种大棚温湿度自动控制装置，属于自动控制领域。
背景技术
农作物在生长发育适合的温度通常在20-30度之间，湿度的在40%-80%之间。大棚为作物的生长创造了一个封闭的温度和湿度独立环境。其内部的温度和湿度需要人工进行调节，传统的的方法是在大棚前后各留通风窗，在调节温度和湿度时将前后窗同时打开，湿度和温度较高的空气从前窗排出，冷空气从后窗引入从而达到调节温度和湿度的效果。这种做法会带来两个弊端，一是在单独调节湿度时会使大棚内的温度明显下降，二是冷空气从后窗直接进入大棚由于内外空气温差大，会引起后窗附近的作物受冻，影响作物生长。
发明内容
本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种大棚温湿度自动控制装置，能够自动调节温度、湿度，使用方便。
为解决以上问题，本发明采用以下技术方案：大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述控制装置包括：
排气管道，设置在大棚的顶部；排气管道上设有若干个出气孔；排气管道的端部设有排气风扇；
进气管道，设置在大棚的底部；进气管道上设有若干个进气孔；
热交换器，包括交换器本体；交换器本体的一个进出口连通有第一单向电磁阀；第一单向电磁阀的进口连通有进气风扇；交换器本体的另一个进出口与进气管道连通； 
交换器本体内设有换热管和电加热丝；换热管的一端与排气风扇的出口连通；换热管的另一端与第一单向电磁阀的出口之间设有回流管；换热管与回流管的连接处设有三通电磁阀； 
控制器与排气风扇、进气风扇、第一单向电磁阀、电加热丝和三通电磁阀电连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述排气管道的内部设置有供水管，供水管上设有若干个旋转喷头，旋转喷头设置在排气管道外部，供水管的进水端设置有第二单向电磁阀；第二单向电磁阀与控制器电连接。
所述控制器包括电连接的微处理器IC1、温度检测电路、湿度检测电路和显示电路；
温度检测电路，用于检测大棚内的温度参数，并将温度参数输出至微处理器IC1；
湿度检测电路，用于检测大棚内的湿度参数，并将湿度参数输出至微处理器IC1；
微处理器IC1，用于接收温度和湿度参数，处理后输出至显示电路进行显示，并根据处理结果控制排气风扇、进气风扇、第二单向电磁阀、第一单向电磁阀、电加热丝和三通电磁阀的工作。
所述湿度检测电路包括湿度传感器IC3和A/D转换器IC2；湿度传感器IC3的I/0口接A/D转换器IC2的AIN口；A/D转换器IC2的CLK口接微处理器IC1的P1.5口；A/D转换器IC2的DOUI口接微处理器IC1的P1.6口；A/D转换器IC2的                                                
Figure 981728DEST_PATH_IMAGE001
口接微处理器IC1的P1.7口。
所述湿度检测电路为温度传感器IC4；温度传感器IC4的数字信号输入/输出端接微处理器IC1的P2.0口。
所述控制器包括排气控制电路；排气控制电路包括电阻R10、光电耦合器OC1、电阻R11、三极管Q4、二极管D1和继电器J1；电阻R10的一端接微处理器的P1.0口，电阻R10的另一端接光电耦合器OC1的输入端，光电耦合器OC1的输出端经电阻R11接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极经并联的二极管D1、继电器J1线圈接地，排气风扇与继电器J1常开开关串联在电源上。
所述控制器包括进气控制电路；进气控制电路包括电阻R12、光电耦合器OC2、电阻R13、三极管Q5、二极管D2和继电器J2；电阻R12的一端接微处理器的P1.1口，电阻R12的另一端接光电耦合器OC2的输入端，光电耦合器OC2的输出端经电阻R13接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极经并联的二极管D2、继电器J2线圈接地，进气风扇与继电器J2常开开关串联在电源上。
所述控制器包括进水控制电路；进水控制电路包括电阻R14、三极管Q6和二极管D3；电阻R14的一端接微处理器的P1.2口，电阻R14的另一端接三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极经并联的二极管D3、第二单向电磁阀接电源。
所述控制器包括加热控制电路；加热控制电路包括电阻R15、光电耦合器OC3、电阻R16、三极管Q7、二极管D4和继电器J3；电阻R15的一端接微处理器的P1.3口，电阻R15的另一端接光电耦合器OC3的输入端，光电耦合器OC3的输出端经电阻R16接三极管Q7的基极，三极管Q7的发射极经并联的二极管D4、继电器J3线圈接地，电加热丝与继电器J3常开开关串联在电源上。
所述控制器包括电磁阀控制电路；电磁阀控制电路包括电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、集成块IC5和集成块IC6；微处理器IC1的P2.4口经电阻R17连接集成块IC5的1脚，P2.5口经电阻R18连接集成块IC5的2脚，第一单向电磁阀连接在集成块IC5的的3脚和5脚之间；微处理器IC1的P2.6口经电阻R19连接集成块IC6的1脚，P2.7口经电阻R20连接集成块IC6的2脚，三通电磁阀连接在集成块IC6的的3脚和5脚之间。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：控制器能够根据大棚内的温度和湿度，自动将大棚内的热空气和外界的冷空气置于热交换器中进行热交换，使进入大棚的空气预加热后再进入大棚，不至于使外界的冷空气直接进入大棚冻伤作物；并能够自动控制喷水调节湿度，使用方便。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 
附图说明
附图1为本发明实施例中控制装置的结构示意图；
附图2为本发明实施例中热交换器和排气管道的结构示意图；
附图3为本发明实施例中控制器的电路原理图；
附图4为本发明实施例中排气、进气、进水和加热控制电路的原理图；
附图5为本发明实施例中电磁阀控制电路的原理图；
图中，
1-大棚，2-热交换器，3-排气管道，4-进气管道，6-排气风扇，7-进气风扇，8-控制器，9-出气孔，10-供水管，11-旋转喷头，12-第二单向电磁阀，13-进气孔，14-交换器本体，15-外部气体进气管，16-第一单向电磁阀，17-换热管，18-电加热丝，19-排气管，20-三通电磁阀，21-回流管。
具体实施方式
实施例，如图1、图2所示，大棚温湿度自动控制装置，安装在大棚1上，包括热交换器2、排气管道3、进气管道4、旋转喷头5、排气风扇6、进气风扇7和控制器8；
排气管道3放置在大棚1的顶部，在排气管道3上开设了多个出气孔9，在排气管道3的端部放置了排气风扇6，大棚1内的湿度大的热空气经出气孔9被排气风扇6排出，排气管道3的内部嵌放了供水管10，供水管10上安装了多个旋转喷头11，旋转喷头11设置在排气管道3外部，在供水管10的进水端设置第二单向电磁阀12；
进气管道4放置在大棚1的下部，进气管道4上开设了多个进气孔13，进气管道4与热交换器2连通，进气管道4的作用是将外部抽入的气经热交换后送入大棚1内，用来调节大棚1内的温度和湿度；
热交换器2采用换热管式结构，热交换器2包括密封的壳体14，壳体14上设有进气口和出气口，进气口与外部气体进气管15连通，出气口与进气管道4连通，外部气体进气管15上设置有第一单向电磁阀16，进气风扇7被安装在热交换器2的外部气体进气管15一端；
壳体14内设有换热管17和电加热丝18，换热管17的一端与排气管道3连通，排气风扇6设置在排气管道3与换热管17之间，换热管17的另一端连通有排气管19，排气管19上设置有三通电磁阀20，三通电磁阀20与第一单向电磁阀16的出口之间设有回流管21；
排气风扇6、进气风扇7、第二单向电磁阀12、第一单向电磁阀16、电加热丝18和三通电磁阀20与控制器8电连接；
如图3、图4、图5所示，控制器8包括电连接的微处理器IC1、温度检测电路、湿度检测电路和显示电路；
温度检测电路，用于检测大棚1内的温度参数，并将温度参数输出至微处理器IC1；
湿度检测电路，用于检测大棚1内的湿度参数，并将湿度参数输出至微处理器IC1；
微处理器IC1，用于接收温度和湿度参数，处理后输出至显示电路进行显示，并根据处理结果控制排气风扇6、进气风扇7、第二单向电磁阀12、第一单向电磁阀16、电加热丝18和三通电磁阀20的工作；
微处理器IC1的RST口经串联的电阻R1和电容C3接地，电阻R1并联有复位开关K，在运行出错时，按下复位开关K后程序从头开始。
湿度检测电路包括湿度传感器IC3和A/D转换器IC2，湿度传感器IC3的型号为AM2001，A/D转换器IC2的型号为ADC1549，湿度传感器IC3的I/0口接A/D转换器IC2的AIN口，A/D转换器IC2的CLK口接微处理器IC1的P1.5口，A/D转换器IC2的DOUI口接微处理器IC1的P1.6口，A/D转换器IC2的
Figure 736057DEST_PATH_IMAGE001
口接微处理器IC1的P1.7口；
湿度检测电路为温度传感器IC4，温度传感器IC4的型号为S18B20，温度传感器IC4的数字信号输入/输出端接微处理器IC1的P2.0口；
微处理器IC1的型号为80C51，其P0.0口至P0.7口依次接三个数码管并经一个限流电阻接电源，微处理器IC1的P2.1口经三极管Q1接第一个数码管的公共端，微处理器IC1的P2.2口经三极管Q2接第二个数码管的公共端，微处理器IC1的P2.3口经三极管Q3接第三个数码管的公共端，该显示电路的连接方式为目前的公知技术，故不再详细说明；
控制器8包括排气控制电路；排气控制电路包括电阻R10、光电耦合器OC1、电阻R11、三极管Q4、二极管D1和继电器J1；电阻R10的一端接微处理器的P1.0口，电阻R10的另一端接光电耦合器OC1的输入端，光电耦合器OC1的输出端经电阻R11接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极经并联的二极管D1、继电器J1线圈接地，排气风扇6与继电器J1常开开关串联在电源上。
控制器8包括进气控制电路；进气控制电路包括电阻R12、光电耦合器OC2、电阻R13、三极管Q5、二极管D2和继电器J2；电阻R12的一端接微处理器的P1.1口，电阻R12的另一端接光电耦合器OC2的输入端，光电耦合器OC2的输出端经电阻R13接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极经并联的二极管D2、继电器J2线圈接地，进气风扇7与继电器J2常开开关串联在电源上。
控制器8包括进水控制电路；进水控制电路包括电阻R14、三极管Q6和二极管D3；电阻R14的一端接微处理器的P1.2口，电阻R14的另一端接三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极经并联的二极管D3、第二单向电磁阀12接电源。
控制器8包括加热控制电路；加热控制电路包括电阻R15、光电耦合器OC3、电阻R16、三极管Q7、二极管D4和继电器J3；电阻R15的一端接微处理器的P1.3口，电阻R15的另一端接光电耦合器OC3的输入端，光电耦合器OC3的输出端经电阻R16接三极管Q7的基极，三极管Q7的发射极经并联的二极管D4、继电器J3线圈接地，电加热丝18与继电器J3常开开关串联在电源上。
控制器8包括电磁阀控制电路；电磁阀控制电路包括电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、集成块IC5和集成块IC6；微处理器IC1的P2.4口经电阻R17连接集成块IC5的1脚，P2.5口经电阻R18连接集成块IC5的2脚，第一单向电磁阀16连接在集成块IC5的的3脚和5脚之间；微处理器IC1的P2.6口经电阻R19连接集成块IC6的1脚，P2.7口经电阻R20连接集成块IC6的2脚，三通电磁阀20连接在集成块IC6的的3脚和5脚之间;集成块IC5和集成块IC6的型号为TA8050AP。
当温度传感器IC4检测到大棚1内温度高需要降温时，微处理器IC1启动排气风扇6、进气风扇7、第一单向电磁阀16及三通电磁阀20，三通电磁阀20将换热管17和排气管19连通，关闭回流管21，排气风扇6将大棚1内的热气经出气孔9、排气管道3、换热管17、三通电磁阀20和排气管19排出，外面的冷空气经外部气体进气管15、第一单向电磁阀16流入热交换器2与换热管17内的热空气进行热交换，经进气管道4和进气孔13进入大棚1内，流入大棚1内的空气就成了被预热过的气体；
当温度传感器IC4检测到外界环境是雨雪天气大棚内阳光弱温度降低时，控制器关闭进气风扇7和第一单向电磁阀16，控制三通电磁阀20连通换热管17和回流管21，关闭排气管19，启动排气风扇6和电加热丝18，排气风扇6经出气孔9、排气管道3将大棚1内抽出的空气送至换热管17，经回流管21和热交换器2的空腔及进气管道4和进气孔13进入大棚1内，电加热丝18加热换热管17及热交换器2的空腔内的空气，使大棚1内的温度提高。
当大棚1内湿度降低时，微处理器IC1打开第二单向电磁阀12，水经第二单向电磁阀12、供水管10及旋转喷头11向大棚1内喷水，当湿度达到设定值时，微处理器IC1关闭第二单向电磁阀12，停止喷水。

Claims (10)

1.大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述控制装置包括：
排气管道（3），设置在大棚（1）的顶部；排气管道（3）上设有若干个出气孔（9）；排气管道（3）的端部设有排气风扇（6）；
进气管道（4），设置在大棚（1）的底部；进气管道（4）上设有若干个进气孔（13）；
热交换器（2），包括交换器本体（14）；交换器本体（14）的一个进出口连通有第一单向电磁阀（16）；第一单向电磁阀（16）的进口连通有进气风扇（7）；交换器本体（14）的另一个进出口与进气管道（4）连通； 
交换器本体（14）内设有换热管（17）和电加热丝（18）；换热管（17）的一端与排气风扇（6）的出口连通；换热管（17）的另一端与第一单向电磁阀（16）的出口之间设有回流管（21）；换热管（17）与回流管（21）的连接处设有三通电磁阀（20）； 
控制器（8），与排气风扇（6）、进气风扇（7）、第一单向电磁阀（16）、电加热丝（18）和三通电磁阀（20）电连接。
2.如权利要求1所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述排气管道（3）的内部设置有供水管（10），供水管（10）上设有若干个旋转喷头（11），旋转喷头（11）设置在排气管道（3）外部，供水管（10）的进水端设置有第二单向电磁阀（12）；第二单向电磁阀（12）与控制器（8）电连接。
3.如权利要求2所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述控制器（8）包括电连接的微处理器IC1、温度检测电路、湿度检测电路和显示电路；
温度检测电路，用于检测大棚（1）内的温度参数，并将温度参数输出至微处理器IC1；
湿度检测电路，用于检测大棚（1）内的湿度参数，并将湿度参数输出至微处理器IC1；
微处理器IC1，用于接收温度和湿度参数，处理后输出至显示电路进行显示，并根据处理结果控制排气风扇（6）、进气风扇（7）、第二单向电磁阀（12）、第一单向电磁阀（16）、电加热丝（18）和三通电磁阀（20）的工作。
4.如权利要求3所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述湿度检测电路包括湿度传感器IC3和A/D转换器IC2；湿度传感器IC3的I/0口接A/D转换器IC2的AIN口；A/D转换器IC2的CLK口接微处理器IC1的P1.5口；A/D转换器IC2的DOUI口接微处理器IC1的P1.6口；A/D转换器IC2的                                                
Figure 2011102690633100001DEST_PATH_IMAGE001
口接微处理器IC1的P1.7口。
5.如权利要求3所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述湿度检测电路为温度传感器IC4；温度传感器IC4的数字信号输入/输出端接微处理器IC1的P2.0口。
6.如权利要求3所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述控制器（8）包括排气控制电路；
排气控制电路包括电阻R10、光电耦合器OC1、电阻R11、三极管Q4、二极管D1和继电器J1；
电阻R10的一端接微处理器的P1.0口，电阻R10的另一端接光电耦合器OC1的输入端，光电耦合器OC1的输出端经电阻R11接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极经并联的二极管D1、继电器J1线圈接地，排气风扇（6）与继电器J1常开开关串联在电源上。
7.如权利要求3所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述控制器（8）包括进气控制电路；
进气控制电路包括电阻R12、光电耦合器OC2、电阻R13、三极管Q5、二极管D2和继电器J2；
电阻R12的一端接微处理器的P1.1口，电阻R12的另一端接光电耦合器OC2的输入端，光电耦合器OC2的输出端经电阻R13接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极经并联的二极管D2、继电器J2线圈接地，进气风扇（7）与继电器J2常开开关串联在电源上。
8.如权利要求3所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述控制器（8）包括进水控制电路；
进水控制电路包括电阻R14、三极管Q6和二极管D3；
电阻R14的一端接微处理器的P1.2口，电阻R14的另一端接三极管Q6的基极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极经并联的二极管D3、第二单向电磁阀（12）接电源。
9.如权利要求3所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述控制器（8）包括加热控制电路；
加热控制电路包括电阻R15、光电耦合器OC3、电阻R16、三极管Q7、二极管D4和继电器J3；
电阻R15的一端接微处理器的P1.3口，电阻R15的另一端接光电耦合器OC3的输入端，光电耦合器OC3的输出端经电阻R16接三极管Q7的基极，三极管Q7的发射极经并联的二极管D4、继电器J3线圈接地，电加热丝（18）与继电器J3常开开关串联在电源上。
10.如权利要求3所述的大棚温湿度自动控制装置，其特征在于：所述控制器（8）包括电磁阀控制电路；
电磁阀控制电路包括电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、集成块IC5和集成块IC6；
微处理器IC1的P2.4口经电阻R17连接集成块IC5的1脚，P2.5口经电阻R18连接集成块IC5的2脚，第一单向电磁阀（16）连接在集成块IC5的的3脚和5脚之间； 
微处理器IC1的P2.6口经电阻R19连接集成块IC6的1脚，P2.7口经电阻R20连接集成块IC6的2脚，三通电磁阀（20）连接在集成块IC6的的3脚和5脚之间。
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