CN103904956B - 一种投饲机的智能无级调速控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投饲机的智能无级调速控制器，由保险电路（1）、复位开关（2）、应急开关（3）、自锁电路（4）、变压器（15）T1、整流稳压电路（5）、过零检测电路（13）、单片机（18）U2、电源指示电路（6）、输入设置电路（7）、继电器J1驱动保护电路（14）、继电器J2驱动电路保护电路（9）、抛料指示电路（8）、继电器J1和J2、调速驱动输出电路（10）、输出保护电路（11）、接线端子（12）依电回路方式连接构成。本发明采用具有AD口的单片机作为核心控制元件，使输入设置简单，具有控制性能好、使用方便安全、工作可靠性高、生产调试方便、结构简单的特点。

Description

一种投饲机的智能无级调速控制器

技术领域

本发明涉及控制器，具体涉及一种投饲机的智能无级调速控制器。

背景技术

随着水产养殖业的机械化发展，投饲机被广泛地使用，投饲机的工作由控制器来实现的，至目前还没有一种稳定的无级调速控制器，即使有的只是采用是时基块与波段开关、阻容元件构成的改变占空比的矩形波，驱动可控硅而改变输出电压的有级调速。由于受电子元件性能、参数精度、机械触点接触不良和使用环境的影响，使机械定时器的故障率极高，电机调速很不稳定，极易堵转，使用效果极差，不能适应养殖户改变投饲距离的需求。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种投饲距离稳定、不用机械定时器的投饲机的智能无级调速控制器，采用有AD端口的单片机作为核心控制元件，通过过零检测，使调速输出信号与电网同步，减少对电网的干扰，输入采用直接调节电位器，输出通过继电器和光耦进行强弱电隔离，实现投饲距离无级可调、定时时间的关、1-90分钟和常开的设置、抛撒时间1-5秒钟设置、停顿间隙时间1-17秒钟设置，具有投饲距离稳定、控制时间精度高、使用方便、操作简单、可靠性高、生产调试方便、结构简单的特点。

本发明的技术解决方案是：该智能无级调速控制器包括保险电路、复位开关、应急开关、自锁电路、变压器T1、整流稳压电路、过零检测电路、单片机、电源指示电路、输入设置电路、继电器J1驱动保护电路、继电器J2驱动电路保护电路、抛料指示电路、继电器J1和J2、调速驱动输出电路、输出保护电路、接线端子，其中：保险电路由保险丝座和插入保险丝座内部型腔的保险丝组成；自锁电路由继电器J1的常开触点和复位开关的复位触点构成；输入设置电路由单片机的AD端口与电位器、电阻、电容构成；调速驱动输出电路由单片机的脚11与光耦、电阻、电容、功率场效应管、二极管、稳压二极管构成；过零检测电路由二极管、电阻、电容、三极管构成。

其中，所述的控制器由机箱内安装线路板构成，机箱由上下半箱体通过面板和后板联接而成，面板和后板插入机箱的卡槽内，后板上安装接线端子，接线端子分别链接启动电容、下料电机和抛料电机，面板上安装启动复位开关、应急开关、保险丝座、定时时间调节电位器、投饲距离调节电位器、抛撒时间调节电位器和停顿时间调节电位器，并印有功能性文字；单片机、电阻、发光二极管、三极管、稳压集成块、光耦、双向可控硅继电器等所有电子元件焊接在线路板上，线路板通过复位开关、应急开关、弯脚电位器安装在装有保险丝座和电位器的面板上，发光二极管对着面板的发光二极管孔，多个小旋钮安装在多个弯脚电位器W2-W4的柄上，大旋钮安装在电位器W1的柄上，电位器W1的信号线焊接到线路板上，线路板的输出线焊接到装在后板上接线端子的对应的焊接端。

工作时，控制器由220V的交流电源经过保险电路、复位开关与继电器构成的自锁电路，经变压器降压、整流，一路经过零检测电路得到过零信号脉冲，送到单片机INT0口，是单片机输出与电网同步的调速驱动信号；一路经稳压电路稳压后得到电路所需的5V工作电压，使单片机按程序指令工作；单片机的4个AD端口与电位器、电阻、电容构成定时时间、投饲距离、抛撒时间和停顿时间的输入设置电路，读取输入设置的信息，并进行数据处理，得到控制指令，分别驱动自锁电路、抛料电机按不同转速旋转、下料电机间隙工作，电路工作后，抛料电机先高速旋转3秒钟后转为指定速度，下料电机在15秒钟后开始间隙工作，定时时间结束下料电机立即关闭，抛料电机延时10或数十秒钟后关闭。

本发明具有以下优点：①采用具有AD端口的单片机作为控制核心器件，使电路简单，控制精度高，满足用户需求，实现了采用机械定时器、时基电路和模拟电路无法实现的控制功能；②去除了机械定时器在使用过程中容易损坏的故障现象，减少用户维护费用；③采用旋钮调节设置，使操作简单、容易，解决了采用机械按键容易损坏的问题，也解决了采用按键进行功能设置时大多数人不会操作的头疼问题；④采用检测过零脉冲信号和软件程序，使调速输出驱动波形极为稳定，从而使投料距离稳定，输出转矩大；⑤生产过程工序简单，调试方便，降低了生产成本；⑥利用软件程序控制单片机实现了抛料电机高速旋转3秒钟后转为指点速度旋转，下料电机延时15秒钟开机，定时时间结束后，延时10或数十秒钟关闭抛料电机和控制器的功能；⑦单片机的INT0端口根据过零检测电路得到过零脉冲信号，利用软件程序输出与电网同步的调速驱动信号，实现抛料电机的无级调速和极低的脉动；⑧利用软件程序控制单片机在定时时间的位置上实现了关和常开的功能。

附图说明

图1为本发明的原理图。

图2为图1的实物正视图。

图3为图2后板示意图。

图4为图2俯视剖视图。

图中：1 保险电路，2 复位开关，3 应急开关， 4 自锁电路， 5 整流稳压电路， 6 电源指示电路， 7 输入设置电路， 8抛料指示电路， 9 继电器J2驱动保护电路，10 调速驱动输出电路， 11 输出保护电路， 12 接线端子， 13 过零检测电路， 14 继电器J1驱动保护电路， 15 变压器T1，16 小旋钮， 17 弯脚电位器W2-W4， 18单片机， 19保险丝座， 20 大旋钮， 21 电位器W1， 22 机箱， 23、26 启动电容， 24 面板， 25 后板，27 电源线，28线路板，29发光二极管孔。

具体实施方式

如图1-4所示，该智能无级调速控制器包括保险电路1、复位开关2、应急开关3、自锁电路4、变压器15T1、整流稳压电路5、过零检测电路13、单片机18U2、电源指示电路6、输入设置电路7、继电器J1驱动保护电路14、继电器J2驱动电路保护电路9、抛料指示电路8、继电器J1和J2、调速驱动输出电路10、输出保护电路11、接线端子12，其中：保险电路1由保险丝座19和插入保险丝座内部型腔的保险丝组成；自锁电路4由继电器J1的常开触点和复位开关2的复位触点构成；输入设置电路7由单片机18U2的AD端口的脚3、4、5、6与电位器21W1、多个弯脚电位器17W2-W4、电阻R2-R5、消噪电容C5-C8构成；调速驱动输出电路由单片机18的脚11与光耦U3、电阻R13-R17、电容C10-C13、功率场效应管Q3、二极管D8-D12、稳压二极管DW1构成；过零检测电路13由二极管D1-D4、电阻R6-R9、电容C9、三极管Q2构成。

其中，所述的控制器由机箱22内安装线路板28构成，机箱22由上下半箱体通过面板24和后板25联接而成，面板24和后板25插入机箱22的卡槽内，后板25上安装接线端子12，接线端子12分别链接启动电容23、26、下料电机和抛料电机，面板24上安装启动复位开关2、应急开关3、保险丝座19、定时时间调节电位器、投饲距离调节电位器、抛撒时间调节电位器和停顿时间调节电位器，并印有功能性文字；单片机18U2、电阻、发光二极管、三极管、稳压集成块、光耦、功率场效应管、继电器等所有电子元件焊接在线路板28上，线路板28通过复位开关2、应急开关3、弯脚电位器17W2-W4安装在装有保险丝座19和电位器21W1的面板24上，发光二极管对着面板24的发光二极管孔29，多个小旋钮16安装在多个弯脚电位器17W2-W4的柄上，大旋钮20安装在电位器21W1的柄上，电位器21W1的信号线焊接到线路板28上，线路板28的输出线焊接到装在后板25上接线端子12的对应的焊接端。

本发明的投饲机的智能数显调速控制器中，机箱22内安装电源变压器15。

当电路接入电源，将复位开关2拨向启动位置后，应急开关3置于正常位置，220V的电源经过变压器15转变成9V的交流电，经过二极管D1、D2、D3、D4的整流，一路经过零检测电路13得到过零信号脉冲，送到单片机18U2的INT0口，经单片机18U2处理，输出与电网同步的调速驱动信号；一路经电容C1和C2的滤波降噪，再经过稳压块U1和电容C3、C4，得到平稳的5V直流电，对电路进行供电，使电源指示电路6的发光二极管DS1通过电阻R1得电点亮，单片机18U2按程序指令工作，单片机18U2的脚9输出低电平，通过电阻R10到三极管Q1的基极，使处于开关工作状态的三极管Q1导通，继电器J1线圈得电，常开触点闭合，与复位开关2的复位触点构成自锁，保持电路持续工作，由于单片机18U2脚11下拉为低电平，通过电阻R13使光耦U3工作，抛料电机M1高速旋转3秒钟后，单片机18U2根据设置输入电路6检测到的投饲距离处理后的数据指令，确定单片机18U2脚11输出的波形，使抛料电机M1按指定的转速旋转；单片机18U2的脚7输出为高电平，使处于开关工作状态的三极管Q3基极电压为高，而不导通，发光二极管DS2没有电流通过而不发光，同时单片机18U2内部开始计时，使脚7在15秒后变为低电平，通过电阻R11，使三极管Q3导通，下料电机M2旋转，发光二极管DS2通过电阻R12而发光；单片机18U2在进入工作时，就反复不停的读取输入设置电路6所设置的定时时间、投饲距离、抛撒时间和停顿时间的数据，通过对数据进行处理，分别得到定时时间、投饲距离、抛撒时间和停顿时间，当在起始一分钟内读到的定时时间保持不变时，则作为定时时间的数值，对该数值进行保存，并以每一分钟减1的倒计时计数；下料电机M2在打开和关闭前的瞬间，实时分别读入抛撒时间和停顿时间，并进行以每一秒减1的倒计时计数，当抛撒时间倒计时等于0时，送入停顿时间，单片机18U2的脚7输出高电平，关闭下料电机M2，当停顿时间倒计时等于0时，送入抛撒时间，单片机18U2的脚7下拉为低电平，打开下料电机M2，如此反复循环，直到定时时间等于0时，单片机18U2的脚7输出高电平，关闭下料电机M2，再延时10或数十秒钟，使单片机18U2的脚9输出高电平，继电器J1断电，常开触点打开，抛料电机M1停转，整个控制器断电，开机定时结束。

在工作过程中，单片机18U2时刻读取定时时间、投饲距离、抛撒时间、停顿时间和过零检测电路13的脉冲信号。单片机18U2根据检测到的过零脉冲信号，与电网同步输出调速控制信号；如果投饲距离发生改变，将读取处理后的数值作为控制抛料电机M1转速的新的控制指令，改变其转速；如果定时时间发生改变，将读取处理后的数值与定时保存的数值进行比较，如果不同，则将该数值作为新的定时时间数值保存，并按该数值开始重新倒计时；如果读到处理后的数值是关机的指令，单片机18U2立即关闭下料电机M2，并以“10”或数十秒钟开始的减1秒钟的倒计数，为0时整机关闭电源，即抛料电机M1延时10或数十秒钟后关闭；如果读到处理后的数值是常开指令，则定时时间不进行每一分钟减1的处理，单片机18U2的脚9一直下拉为低电平，此时只有断开电源，或旋至关闭位置，才能关闭。

当采用外部控制装置来进行控制时，将复位开关2置于外控位置和定时时间旋钮刻度置于常开位置。

当本发明的控制器因不可预测原因而导致故障时，只要将应急开关3置于应急位置，使抛料电机M1和下料电机M2工作，进行连续投饵。

Claims (1)

1.一种投饲机的智能无级调速控制器，该控制器由机箱（22）内安装线路板（28）和变压器T1（15）构成，机箱（22）由上下半箱体通过面板（24）和后板（25）联接而成，面板（24）和后板（25）插入机箱（22）的卡槽内，后板（25）上安装接线端子（12），接线端子（12）分别链接启动电容（23、26）、下料电机和抛料电机，面板（24）上安装复位开关（2）、应急开关（3）、保险丝座（19）、定时时间调节电位器、投饲距离调节电位器、抛撒时间调节电位器和停顿时间调节电位器，并印有功能性文字；U2单片机STC15W404AS（18）、电阻、发光二 极管、三极管、稳压集成块、光耦、功率场效应管、继电器所有电子元件焊接在线路板（28）上，线路板（28）的输出线焊接到安装在后板（25）上的接线端子（12）对应的焊接端；线路板（28）通过复位开关（2）、应急开关（3）、弯脚电位器（17）W2-W4 安装在装有保险丝座（19）和电位器（21）W1 的面板（24）上，发光二极管对着面板（24）的发光二极管孔（29），多个小旋钮（16）安装在多个弯脚电位器（17）W2-W4 的柄上，大旋钮（20）安装在电位器（21）W1的柄上，电位器（21）W1 的信号线焊接到线路板（28）上；所述的控制器由保险电路（1）、复位开关（2）、应急开关（3）、自锁电路（4）、变压器T1（15）、整流稳压电路（5）、过零检测电路（13）、U2单片机STC15W404AS（18）、电源指示电路（6）、输入设置电路（7）、继电器J1驱动保护电路（14）、继电器J2驱动电路保护电路（9）、抛料指示电路（8）、继电器J1和J2、调速驱动输出电路（10）、输出保护电路（11）、接线端子（12）依次连接构成回路；所述的输入设置电路（7）由U2单片机STC15W404AS（18）的脚3、4、5、6与电阻R2-R5、电位器（21）W1、多个弯脚电位器（17）W2-W4和电容C5-C8构成；所述的自锁电路（4）由继电器J1的常开触点和复位开关（2）的复位触点构成；所述的过零检测电路（13）由二极管D1-D4、电阻R6-R9、电容C9和三极管Q2构成；其特征是：所述的调速驱动输出电路（10）由U2单片机STC15W404AS（18）的脚11与光耦U3、电阻R13-R17、电容C10-C13、功率场效应管Q3、二极管D8-D12、稳压二极管DW1构成。