CN103929098B - 投饲机的智能数显无级调速控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投饲机的智能数显无级调速控制器，由保险电路（1）、复位开关（2）、自锁电路（4）、变压器（15）T1、整流稳压电路（5）、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）、应急开关（3）、接线端子（12）、驱动显示电路（13）、过零检测电路（17）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、无极调速、同步输出、工作可靠性高、生产调试方便、结构简单的特点。

Description

投饲机的 智能数显无级调速控制器

技术领域

本发明涉及控制器，具体涉及一种投饲机的智能数显无级调速控制器。

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，有的也只是采用机械式定时器来控制开机时间的长短，调速采用的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数显无级调速控制器，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，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或1-9秒钟设置、停顿间隙时间1-17秒钟设置，定时时间倒计时数字显示、抛撒和停顿时间交替倒计时数字显示的控制形式，输入采用直接调节电位器，具有投饲距离稳定、脉动很小、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：该控制器包括保险电路、复位开关、自锁电路、变压器、整流稳压电路、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、应急开关、接线端子、驱动显示电路、过零检测电路，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端口与弯脚电位器、电阻、消噪电容构成；调速驱动输出电路由单片机的端口与光耦、电容、电阻、功率场效应管、二极管构成；数码管驱动显示电路由单片机的端口、三极管、电阻构成；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、投饲距离调节电位器、定时时间调节电位器、抛撒时间调节电位器和停顿时间调节电位器，面板采用遮光型半透明塑料板，并印有功能性文字；单片机、数码管、电阻、发光二极管、三极管、稳压集成块、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、弯脚电位器安装在留有半透明窗的和装有保险丝座的面板上，数码管和发光二极管对着面板的半透明窗，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、变压器降压、整流后一路经过零信号检测电路得到过零信号脉冲，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、电容构成投饲距离、定时时间、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、输出同步驱动信号使抛料电机按不同转速旋转、下料电机间隙工作、数码管显示电路，数码管左两位倒计时显示定时时间，右两位倒计时交替显示抛撒与停顿时间；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利用过零信号检测和软件程序，使调速输出驱动波形连续可调、极为稳定，从而使投料距离稳定，输出转矩大，脉动很小；⑤采用数字显示，使控制的信息直观、明了；⑥生产过程工序简单，调试方便，降低了生产成本；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；⑨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钟开机，定时时间结束后，延时10或数十秒关闭抛料电机和控制器的功能；⑩定时时间、抛撒时间、停顿时间以倒计数的形式，在数码管上显示,定时时间在数码管左两位上显示，抛撒时间和停顿时间分别在数码管右两位上，伴随下料电机工作与关闭同步交替显示。

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 数码管驱动显示电路， 14 继电器J1驱动保护电路， 15 变压器T1，16 数码管， 17过零检测电路，18 弯脚电位器， 19 发光二极管， 20 机箱， 21 线路板，22 单片机， 23、26 启动电容， 24 面板， 25 后板， 27 电源线， 28保险丝座， 29 数码管半透明窗， 30发光二极管指示窗，31旋钮。

具体实施方式

如图1-4所示，该控制器包括保险电路1、复位开关2、自锁电路4、变压器15T1、整流稳压电路5、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、应急开关3、接线端子12、驱动显示电路13、过零检测电路17，其中：保险电路1由保险丝座28和插入保险丝座28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22U2的AD端口3、4、5、6与弯脚电位器18W1-W4、电阻R2-R5、消噪电容C5-C8构成，调速驱动输出电路10由单片机22U2的端口13与光耦U3、电容C11-C14、电阻R19-R23、二极管D7-D13、稳压二极管DW、功率场效应管Q8构成，数码管驱动显示电路13由单片机22的端口1、2、22、24-28、端口15、16、18、19、三极管Q3-Q6、电阻R12-R15构成，过零检测电路17由二极管D1-D4、电阻R6-R9、电容C9、三极管Q2构成。

其中，所述控制器由机箱20内安装线路板21构成，机箱20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20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M2和抛料电机M1，面板24上安装启动复位开关2、应急开关3、保险丝座28、投饲距离调节电位器、定时时间调节电位器、抛撒时间调节电位器和停顿时间调节电位器，面板24采用遮光型半透明塑料板，并印有功能性文字；单片机22、数码管16、电阻、发光二极管、三极管、稳压集成块、继电器等电子元件焊接在线路板21上，线路板21通过复位开关2、应急开关3、多个弯脚电位器18W1-W4安装在留有数码管半透明窗29、发光二极管指示窗30和装有保险丝座28的面板24上，数码管16和发光二极管19分别对着面板24的数码管半透明窗29和发光二极管指示窗30，多个旋钮31安装在多个弯脚电位器18W1-W4的柄上，线路板21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。

本发明的一种投饲机的智能数显无级调速控制器中，机箱20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、一路通过过零检测电路17，得到的脉冲信号给单片机22U2的INT0中端口17，使其发生中断，一路经隔离二极管D5、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22U2按程序指令工作，单片机22U2的脚20输出低电平，通过电阻R11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，同时抛料电机M1高速旋转3秒钟，数码管显示输入设置电路7初始数字，左两位显示初始定时时间，右两位显示从数字15开始，以每一秒钟减1的倒计数，单片机22U2的脚23输出高电平，使处于开关工作状态的三极管Q3基极电压为高电平，而不导通，发光二极管DS2没有电流通过而不发光，右两位显示倒计数为12时，抛料电机转为由投饲距离指定的速度旋转，当右两位显示倒计数为0时，便立即显示抛撒时间旋钮读到的数字，并以每一秒钟减1的倒计时显示，同时单片机22U2脚23立即变为低电平，通过电阻R16使三极管Q3基极电压为低电平而导通，继电器J2线圈得电，常开触点闭合，使下料电机M2旋转，同时发光二极管DS2通过电阻R17而发光；单片机22U2在进入工作时，就反复不停的读取输入设置电路7所设置的投饲距离、定时时间、抛撒时间和停顿时间的数据，通过对数据进行处理，分别得到投饲距离、定时时间、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，对该的数值进行保存，在数码管的左两位中显示，并以每一分钟减1的倒计时显示；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，在数码管的右两位中显示，并进行以每一秒减1的倒计时显示，当抛撒时间倒计时等于0时，送入停顿时间，单片机22U2的脚23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22U2的脚23输出低电平，打开下料电机M2，如此反复循环，直到定时时间显示等于0时，单片机22U2的脚23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22U2的脚20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22U2时刻读取投饲距离、定时时间、抛撒时间、停顿时间和过零检测电路17的脉冲信号。单片机22U2根据检测到的过零脉冲信号，与电网同步输出调速信号；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，在数码管左两位中的右位显示“0”的符号，同时单片机22U2立即关闭下料电机M2，数码管右两位显示“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，数码管左两位显示“C-”的符号，单片机22的脚20一直输出低电平，此时只有断开电源，或旋至关闭位置，才能关闭。

当定时时间、抛撒时间或停顿时间显示数字为一位时，在相应位置的右位显示，另一位熄灭。

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.投饲机的智能数显无级调速控制器，该控制器由机箱（20）内安装线路板（21）和电源变压器T1（15）构成，机箱（20）由上下半箱体通过面板（24）和后板（25）连接而成，面板（24）和后板（25）插入机箱（20）的卡槽内，后板（25）上安装接线端子（12），接线端子（12）分别连接启动电容（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（28）、投饲距离调节电位器、定时时间调节电位器、抛撒时间调节电位器和停顿时间调节电位器，面板（24）采用遮光型半透明塑料板，并印有功能性文字；U2单片机STC15F408AD（22）、数码管（16）、电阻、发光二极管、三极管、稳压集成块、继电器电子元件焊接在线路板（21）上，线路板（21）上的输出线焊接到安装在后板（25）上的接线端子（12）对应的引脚端；所述的线路板（21）通过复位开关（2）、应急开关（3）、多个弯脚电位器（18）W1-W4安装在留有数码管半透明窗（29）、发光二极管指示窗（30）和装有保险丝座（28）的面板（24）上，数码管（16）和发光二极管（19）分别对着面板（24）的数码管半透明窗（29）和发光二极管指示窗（30），多个旋钮（31）安装在多个弯脚电位器（18）W1-W4 的柄上；所述的控制器由保险电路（1）、复位开关（2）、自锁电路（4）、变压器T1（15）、整流稳压电路（5）、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）、应急开关（3）、接线端子（12）、驱动显示电路（13）、过零检测电路（17）依次连接构成回路；所述的输入设置电路（7）由U2单片机STC15F408AD（22）的脚 3、4、5、6 与电阻 R2-R5、多个弯脚电位器（18）W1-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（17）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STC15F408AD（22）的端口13与光耦U3、功率场效应管Q8、二极管D8-D13、稳压二极管DW、电容C11-C13、多个电阻构成。