CN105021021A - 一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统，包含温湿度检测模块、微控制器模块、显示模块、继电器、变频器、排风扇、鼓风机和供电模块；所述温湿度检测模块和显示模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述微控制器模块通过继电器连接排风扇，所述微控制器模块通过变频器连接鼓风机；所述供电模块包括太阳能充电装置、电池、稳压器、比较器，所述太阳能充电装置连接电池，所述电池通过稳压器连接微控制器模块，所述电池与比较器连接。
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及一种温湿度检测系统，尤其涉及一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统，属于温湿度监控领域。
背景技术
[0002] 太阳能是一种清洁可再生能源，应用前景十分广阔。近年来，利用太阳能进行农产品、药品的加工也因其节能、干燥时间短、干燥品质高等特点而发展十分迅速。为保证干燥物料的品质与干燥效率，太阳能干燥设备在进行干燥作业时需要对干燥室内的温湿度进行实时监控。沈阳农业大学王胜利、付立思等人研制的基于AT89C51的智能太阳能干燥控制系统没有进行实时操作系统的移植，监测与控制的实时性要求无法得到妥善满足，设备的干燥效果也因此受到影响。
[0003]目前，内蒙古农业大学徐明娜研制的基于PLC的苜蓿太阳能干燥控制系统虽然运行也较稳定，但整体造价较为昂贵，并不适宜大规模推广应用。针对太阳能干燥监控系统实时性、稳定性、宜推广性的设计需求，本文开发研制了一套基于STM32和FreeRTOS的实时嵌入式太阳能干燥监测和控制系统，采用温湿度传感器AM2301对温湿度进行测量，并经RS 485通信线路传输至PC上位机，实现了对太阳能干燥室内温湿度的实时监测；采用数字PID控制鼓风机转速与继电器控制排气扇启停相配合完成对太阳能干燥室内温湿度的实时控制。上位机采用组态软件编写，具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点，监测与控制界面简洁明了易操作。经测试表明整个系统具有运行稳定、反应迅速、操作简便等特点，能够实现干燥作业中对干燥室内温湿度的实时监测与控制。
[0004] 例如申请号为“201310417662.4”的一种温湿度监控系统属于监控系统技术领域，尤其涉及一种温湿度监控系统。该发明提供一种结构简单、成本低的温湿度监控系统。该发明包括温湿度采集控制部分、远端RS232传输接口、远端数据收发部分、近端数据收发部分、近端RS232传输接口和管理控制中心主机，其结构要点温湿度采集控制部分通过远端RS232传输接口与远端数据收发部分相连，远端数据收发部分通过GSM通信网络与近端数据收发部分通信，近端数据收发部分与管理控制中心主机相连。
[0005] 又如申请号为“201410715375.6”的一种温湿度远程监控系统，属于无线测温装置领域。其特征在于包括电源模块、温湿度传感器、温湿度调节器、控制模块、显示模块、键盘模块、通信模块和控制终端；其中电源模块与控制模块相连接；温湿度传感器、温湿度调节器、键盘模块和通信模块均与控制模块相连接；通信模块与控制终端相连接；显示模块与控制终端相连接。通过智能控制芯片结合温湿度传感器，利用无线通信模块将温湿度数据实时的传送到控制终端，实现对于智能遥控飞机所处位置的温湿度实时监控，该发明所述温湿度远程监控系统结构简单，易于操作，适合推广使用。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统。
[0007] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统，包含温湿度检测模块、微控制器模块、显示模块、继电器、变频器、排风扇、鼓风机和供电模块；所述温湿度检测模块和显示模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述微控制器模块通过继电器连接排风扇，所述微控制器模块通过变频器连接鼓风机；所述供电模块包括太阳能充电装置、电池、稳压器、比较器，所述太阳能充电装置连接电池，所述电池通过稳压器连接微控制器模块，所述电池与比较器连接；
其中，温湿度检测模块，用于实时采集干燥室内的温湿度参数；
微控制器模块，用于根据温湿度检测模块采集的温湿度参数，通过调节变频器控制鼓风机的转速以及调节继电器控制排风扇的启停，进而实现对太阳能干燥室内温湿度的实时控制；
显示模块，用于实时显示干燥室内的温湿度参数；
太阳能充电装置，用于提供微控制器模块所需电能；
比较器，用于实时将电池输出电压和设定值进行对比；进而控制太阳能充电装置的开闭。
[0008] 作为本发明一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统的进一步优选方案，所述微控制器模块采用Cortex—M3处理器。
[0009] 作为本发明一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统的进一步优选方案，所述温湿度检测模块的芯片型号为AM2301。
[0010] 作为本发明一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统的进一步优选方案，所述显示模块采用IXD显示屏。
[0011] 作为本发明一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统的进一步优选方案，所述继电器采用电磁继电器。
[0012] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
1、本发明具有运行稳定、反应迅速、操作简便等特点，能够实现干燥作业中对干燥室内温湿度的实时监测与控制；
2、本发明以Cortex — M3处理器为核心，应用AM2301温湿度传感模块实现对太阳能干燥室内温湿度参数的实时监测，采用数字PID控制技术控制鼓风机的转速，保持干燥室内的温度稳定，并通过继电器控制排气扇的启停使干燥室内湿度保持在设定上限之下。实现对太阳能干燥室内温湿度的实时监测与控制。
附图说明
[0013] 图1是本发明的结构原理图；
图2是本发明的供电模块结构原理图。
具体实施方式
[0014] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
如图1所示，一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统，包含温湿度检测模块、微控制器模块、显示模块、继电器、变频器、排风扇、鼓风机和供电模块；所述温湿度检测模块和显示模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述微控制器模块通过继电器连接排风扇，所述微控制器模块通过变频器连接鼓风机；
如图2所示，所述供电模块包括太阳能充电装置、电池、稳压器、比较器，所述太阳能充电装置连接电池，所述电池通过稳压器连接微控制器模块，所述电池与比较器连接；具体:稳压器输出电压降至2.75 V。比较器比较此值于电池的电压值。当阳光充足并且电池的电压低于2.75 V时，比较器打开开关，对电池充电。否则，当电池的电压等于或大于2.75V时，开关关闭阻止充电过程。二极管用来阻止电流由电池流入太阳能电池板。采用太阳能供电，并且能够实时分析电池电压状态，达到智能化的对电池进行充电，有效地延长了电池的使用寿命。
[0015] 其中，温湿度检测模块，用于实时采集干燥室内的温湿度参数；
微控制器模块，用于根据温湿度检测模块采集的温湿度参数，通过调节变频器控制鼓风机的转速以及调节继电器控制排风扇的启停，进而实现对太阳能干燥室内温湿度的实时控制；
显示模块，用于实时显示干燥室内的温湿度参数；
太阳能充电装置，用于提供微控制器模块所需电能；
比较器，用于实时将电池输出电压和设定值进行对比；进而控制太阳能充电装置的开闭。
[0016] 本发明具有运行稳定、反应迅速、操作简便等特点，能够实现干燥作业中对干燥室内温湿度的实时监测与控制；本发明以Cortex—M3处理器为核心，应用AM2301温湿度传感模块实现对太阳能干燥室内温湿度参数的实时监测，采用数字PID控制技术控制鼓风机的转速，保持干燥室内的温度稳定，并通过继电器控制排气扇的启停使干燥室内湿度保持在设定上限之下。实现对太阳能干燥室内温湿度的实时监测与控制。
[0017] 本发明设计一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统，包含温湿度检测模块、微控制器模块、显示模块、继电器、变频器、排风扇和鼓风机；所述温湿度检测模块和显示模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述微控制器模块通过继电器连接排风扇，所述微控制器模块通过变频器连接鼓风机；具体过程:通过AM2301采集到干燥室内的实时温湿度参数，传至微控制器模块作为系统控制目标量，以干燥室内实际温度作为输入量调用PID控制算法。PID控制算法输出量作为变频器工作频率对鼓风机的转速进行实时调节，从而实时增减送入热风量以实现对干燥室的恒温控制。当监测到太阳能干燥室内的湿度高于上位机设定的上限值时，继电器触点吸合控制排气扇开启将干燥室内的过湿废气排空，达到湿度控制的目的。
[0018] 嵌入式太阳能干燥实时监测和控制系统采用AM2301湿敏电容数字温湿度模块来获取干燥室内的实时温湿度参数。AM2301包含有一个电容式感湿元件和一个高精度测温元件，与一个高性能8位单片机相连接，具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点，并且每个传感器都已在极为精确的湿度校验室中进行校准。AM2301采用标准总线接口使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20 m以上。
[0019] 嵌入式太阳能干燥实时监测和控制系统的主控处理器采用低功耗高速工业级芯片Cortex—M3处理器。Cortex—M3处理器具有专为高性能、低成本、低功耗嵌入式应用设计的Cortex — M3处理器内核，内部集成了优异的安全时钟模式、带唤醒功能的低功耗模式、内部RC振荡器、内嵌复位电路等，大大简化了外围电路设计，性能也有较大提高。Cortex—M3处理器还可便捷的实现实时操作系统的移植，能够满足本嵌入式太阳能干燥实时监测和控制系统的设计需求。
[0020] 本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0021] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统，其特征在于:包含温湿度检测模块、微控制器模块、显示模块、继电器、变频器、排风扇、鼓风机和供电模块；所述温湿度检测模块和显示模块连接在微控制器模块的相应端口上，所述微控制器模块通过继电器连接排风扇，所述微控制器模块通过变频器连接鼓风机；所述供电模块包括太阳能充电装置、电池、稳压器、比较器，所述太阳能充电装置连接电池，所述电池通过稳压器连接微控制器模块，所述电池与比较器连接； 其中，温湿度检测模块，用于实时采集干燥室内的温湿度参数； 微控制器模块，用于根据温湿度检测模块采集的温湿度参数，通过调节变频器控制鼓风机的转速以及调节继电器控制排风扇的启停，进而实现对太阳能干燥室内温湿度的实时控制； 显示模块，用于实时显示干燥室内的温湿度参数； 太阳能充电装置，用于提供微控制器模块所需电能； 比较器，用于实时将电池输出电压和设定值进行对比；进而控制太阳能充电装置的开闭。
2.根据权利要求1所述的一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统，其特征在于:所述微控制器模块采用Cortex — M3处理器。
3.根据权利要求1所述的一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统，其特征在于:所述温湿度检测模块的芯片型号为AM2301。
4.根据权利要求1所述的一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统，其特征在于:所述显示模块采用LCD显示屏。
5.根据权利要求1所述的一种具有供电优化的太阳能干燥室实时监测和控制系统，其特征在于:所述继电器采用电磁继电器。
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