CN103955154B - 驱动直流220v抛料电机的智能无级调速计重投饲机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了驱动直流220V抛料电机的智能无级调速计重投饲机控制器，控制器由保险电路（1）、输入设置电路（2）、复位开关（3）、自锁电路（4）、继电器J1驱动保护电路（5）、抛料指示驱动输出电路（6）、输出保护电路（7）、调速驱动输出电路（8）、应急开关（9）、接线端子（10）、计重检测电路（11）、过零检测电路（12）、电源指示电路（13）、整流稳压电路（14）、变压器（15）T1、单片机（18）U2和继电器J1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，输入设置简单，以投料量代替定时器作为控制开机时间的长短，实现了精确投料，提高饲料利用率，具有控制性能好、操作简单的特点。

Description

驱动直流 220V 抛料电机的智能无级调速计重投饲机控制器

技术领域

本发明涉及控制器，具体涉及驱动直流220V抛料电机的智能无级调速计重投饲机控制器。

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，至目前还没有计重投饲机和计重调速控制器。目前所使用的投饲机均为控制每次开机时间的长短，依靠人工经验，通过机械调节控制下料量的大小，只能大概地控制每次的投料量，不能精确地控制每次的投料量，这种控制方式无法掌握投料量的多少。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种驱动直流220V抛料电机的智能无级调速计重投饲机控制器，计重控制精度高，使用方便，操作简单，可靠性高，生产调试方便，结构简单。

本发明的技术解决方案是：该智能无级调速计重控制器包括保险电路、复位开关、应急开关、自锁电路、变压器、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、调速驱动输出电路、抛料指示驱动输出电路、继电器J1、计重检测电路、输出保护电路和接线端子，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W1、多个弯脚电位器W2-W4、电阻R6-R9、消噪电容C4-C7构成；抛料指示驱动输出电路由单片机的端口11与发光二极管、光耦U4、电阻R15-R17、双向可控硅Q4构成；计重检测电路由单片机的两个端口与高精度24位A/D转换器芯片U3、多个电阻、电容、三极管Q3构成；过零检测电路由二极管D1-D4、电阻R2-R5、电容C3、三极管Q2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，接线端子分别链接称重传感器、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、投料量调节电位器、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、功率场效应管、继电器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、称重传感器的信号线和启动电容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、电容构成投料量、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，计重检测电路时刻检测投料量，当投料达到所设置的投料量时，投料结束，下料电机立即关闭，抛料电机延时10或数十秒钟后关闭，一次投料结束。

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，实现了计重投料的控制功能；②以投料量代替定时器作为一次开机时间的长短，实现了精确投料，提高饲料利用率；③采用旋钮调节设置，使操作简单、容易；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输入采用直接调节电位器，输出通过光耦进行强弱电隔离，实现1-125kg或更大计重投料、关和常开的设置、抛撒时间1-9秒钟设置、停顿间隙时间1-17秒钟设置。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，实现抛料电机的计重和极低的脉动;⑧利用软件程序控制单片机在投料量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。

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输入设置电路，3复位开关， 4 自锁电路， 5 继电器J1驱动保护电路， 6抛料指示驱动输出电路， 7 输出保护电路， 8调速驱动输出电路， 9 应急开关，10 接线端子， 11 计重检测电路， 12过零检测电路， 13电源指示电路， 14 整流稳压电路， 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 启动电容， 24 面板， 25 后板，26 电源线，27线路板，28发光二极管孔。

具体实施方式

如图1-4所示，该智能无级调速计重控制器包括保险电路1、输入设置电路2、复位开关3、自锁电路4、继电器J1驱动保护电路5、抛料指示驱动输出电路6、输出保护电路7、调速驱动输出电路8、应急开关9、接线端子10、计重检测电路11、过零检测电路12、电源指示电路13、整流稳压电路14、变压器15T1、单片机18U2和继电器J1，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3的复位触点构成；输入设置电路2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R6-R9、消噪电容C4-C7构成；调速驱动输出电路8由单片机18U2的脚11与光耦U5、电阻R19-R22、电容E5、C11、二极管D7-D10、DW、功率场效应管Q5构成；计重检测电路11由单片机18U2的脚17、18与高精度24位A/D转换器芯片U3、三极管Q3、电阻R11-R14、电容E3-E4、C8-C9构成；过零检测电路12由二极管D1-D4、电阻R2-R4、电容C3、三极管Q1构成。

其中，所述的控制器由机箱22内安装线路板27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10，接线端子10分别链接称重传感器、下料电机M2和抛料电机M1，面板24上安装启动复位开关3、应急开关9、保险丝座19、投料量调节电位器、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、双向可控硅、继电器、功率场效应管等所有电子元件焊接在线路板27上，线路板27通过复位开关3、应急开关9、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28，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27上，线路板27的输出线、称重传感器的信号线和启动电容23的引线分别焊接到装在后板25上接线端子10的对应的焊接端。

本发明的驱动直流220V抛料电机的智能无级调速计重投饲机控制器中，机箱22内安装电源变压器15、启动电容23。

当电路接入电源，将复位开关3拨向启动位置后，应急开关9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12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E1和C1的滤波降噪，再经过稳压块U1和电容E2、C2，得到平稳的5V直流电，对电路进行供电，使电源指示电路13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Q2的基极，使处于开关工作状态的三极管Q2导通，继电器J1线圈得电，常开触点闭合，与复位开关3的复位触点构成自锁，保持电路持续工作，由于单片机18U2脚12下拉为低电平，通过电阻R19使光耦U5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2检测到的投饲距离处理后的数据指令，确定单片机18U2脚12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11输出为高电平，故电阻R15、发光二极管DS2、光耦U4不工作，可控硅Q4不导通，下料电机M2不工作，发光二极管DS2没有电流通过也不发光，同时单片机18U2读取计重检测电路11的信息，得到投饲机料重的初始值，内部开始计时，使脚11在15秒后变为低电平，通过电阻R15，使光耦U4工作，同时发光二极管DS2发光，双向可控硅Q4导通，下料电机M2旋转；单片机18U2在进入工作时，就反复不停的读取输入设置电路2所设置的投料量、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，分别得到投料量、投饲距离、抛撒时间和停顿时间；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11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11下拉为低电平，打开下料电机M2，如此反复循环，直到检测到的饲料变化量等于或小于设定的投料量时，单片机18U2的脚11输出高电平，关闭下料电机M2，再延时10或数十秒钟，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，一次投料结束。

在工作过程中，单片机18U2时刻读取投料量、投饲距离、抛撒时间、停顿时间、计重检测电路11的料重数据和过零检测电路12的脉冲信号；单片机18U2根据检测到的料重数据，与开机初始料重的数据运算，得到饲料的变化量，当饲料的变化量等于或小于所设置的投料量时，单片机18U2立即关闭下料电机M2；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，则检测得到的饲料变化量不作为关机的指令，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3置于外控位置和投料量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9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 (4)

1.驱动直流220V抛料电机的智能无级调速计重投饲机控制器，该控制器由机箱（22）内安装线路板（27）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（10），接线端子（10）分别连接称重传感器、下料电机M2 和抛料电机M1，面板（24）上安装启动复位开关（3）、应急开关（9）、保险丝座（19）、投料量调节电位器、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（18）U2、高精度24位A/D转换器芯片U3、电阻R1-R22、电容C1-C11、电解电容E1-E5、二极管D1-D11、稳压二极管DW、发光二极管DS1-DS2、三极管Q1-Q3、稳压集成块U1、光耦U4-U5、双向可控硅Q4、继电器J1、功率场效应管Q5、复位开关（3）、应急开关（9）和弯脚电位器（17）W2-W4的电子元件焊接在线路板（27）上，发光二极管对着面板（24）的发光二极管孔（28），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（27）上，线路板（27）的输出线、称重传感器的信号线和启动电容（23）的引线分别焊接到装在后板（25）上接线端子（10）的对应的焊接端；其特征是：控制器由保险电路（1）、输入设置电路（2）、复位开关（3）、自锁电路（4）、继电器J1驱动保护电路（5）、抛料指示驱动输出电路（6）、输出保护电路（7）、调速驱动输出电路（8）、应急开关（9）、接线端子（10）、计重检测电路（11）、过零检测电路（12）、电源指示电路（13）、整流稳压电路（14）、变压器（15）T1、单片机（18）U2和继电器J1构成；所述的线路板（27）通过复位开关（3）、应急开关（9）、多个弯脚电位器（17）W2-W4安装在装有保险丝座（19）和电位器（21）W1的面板（24）上。

2.根据权利要求1所述的驱动直流220V抛料电机的智能无级调速计重投饲机控制器，其特征是：所述的输入设置电路（2）由单片机（18）U2的AD端口脚3、4、5、6与电阻R6-R9、电位器（21）W1、多个弯脚电位器（17）W2-W4和电容C5-C7构成。

3.根据权利要求1所述的驱动直流220V抛料电机的智能无级调速计重投饲机控制器，其特征是：所述的调速驱动输出电路（8）由单片机（18）U2的脚11与光耦U5、电阻R19-R22、电容E5、C11、二极管D7-D10、DW、功率场效应管Q5构成。

4.根据权利要求1所述的驱动直流220V抛料电机的智能无级调速计重投饲机控制器，其特征是：所述的过零检测电路（12）由整流稳压电路（14）中的二极管D1-D5与电阻R2-R4、电容C3、三极管Q1构成。