CN106292791B - 一种养殖场用低干扰温度自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种养殖场用低干扰温度自动控制系统，其特征在于，主要由微控制器，分别与微控制器相连接的显示器、加热器控制电磁开关、风机控制电磁开关以及信号处理单元，与加热器控制电磁开关相连接的加热器，与风机控制电磁开关相连接的风机，与信号处理单元相连接的模数转换模块，以及与模数转换模块相连接的温度传感器组成。检测信号经过信号处理单元处理后变得更加稳定，并且可以排除干扰信号的影响，从而使微控制器可以更准确的对检测信号进行识别和比对，提高了本发明对养殖场内温度的控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及家禽饲养领域，具体是指一种养殖场用低干扰温度自动控制系统。
背景技术
猪在生长过程中以各种方式与环境之间发生联系并相互影响，其中，温度对猪的生长发育和健康有着极其密切的关系。目前，人们在养猪的过程中通常采用温度控制系统对养殖场的温度进行监测、调节，为猪创造出适宜生长的温度环境，促进猪的生长。然而，目前所使用的温度控制系统对温度控制的精度不高，无法满足养猪需求。
发明内容
本发明的目的在于克服目前所使用的温度控制系统对温度控制的精度不高的缺陷，提供一种养殖场用低干扰温度自动控制系统。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种养殖场用低干扰温度自动控制系统，主要由微控制器，分别与微控制器相连接的显示器、加热器控制电磁开关、风机控制电磁开关以及信号处理单元，与加热器控制电磁开关相连接的加热器，与风机控制电磁开关相连接的风机，与信号处理单元相连接的模数转换模块，以及与模数转换模块相连接的温度传感器组成；所述信号处理单元由处理芯片U，负极与处理芯片U的IN1+管脚相连接、正极与模数转换模块相连接的电容C1，正极接电源、负极接地的电容C4，正极与电容C4的正极相连接、负极与电容C4的负极相连接的电容C3，串接在电容C4的正极和处理芯片U的VCC管脚之间的电阻R3，N极经电阻R4后与电容C4的正极相连接、P极经电阻R5后与处理芯片U的GND管脚相连接的二极管D1，一端与二极管D1的P极相连接、另一端经电位器R1后与处理芯片U的IN-管脚相连接的电阻R2，正极与电位器R1的控制端相连接、负极与处理芯片U的OUT1管脚相连接的电容C2，与处理芯片U的OUT1管脚相连接的滤波电路，分别与滤波电路和电容C4的正极相连接的信号放大电路，以及与信号放大电路相连接的触发电路组成；所述处理芯片U的VCC管脚接电源，其GND管脚接地。
进一步的，所述滤波电路由放大器P，三极管VT5，负极经电阻R16后与放大器P的输出端相连接、正极与处理芯片U的OUT1管脚相连接的电容C12，串接在电容C12的正极和三极管VT5的基极之间的电阻R14，P极与电容C12的正极相连接、N极与放大器P的正极相连接的二极管D6，正极与电容C12的负极相连接、负极与放大器P的正极相连接的电容C13，串接在放大器P的正极和三极管VT5的集电极之间的电阻R15，正极与放大器P的负极相连接、负极与放大器P的输出端相连接的电容C14，与电容C14相并联的电阻R18，一端与放大器P的负极相连接、另一端接地的电阻R17，以及正极与放大器P的输出端相连接、负极与信号放大电路相连接的电容C15组成；所述三极管VT5的发射极接地。
所述信号放大电路由三极管VT1，三极管VT2，正极与电容C15的负极相连接、负极经电容C7后与三极管VT1的基极相连接的电容C5，P极与电容C5的负极相连接、N极接地的二极管D2，N极与电容C5的负极相连接、P极与二极管D2的N极相连接的二极管D3，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极与二极管D2的N极相连接的电容C9，与电容C9相并联的电阻R7，串接在三极管VT2的发射极和电容C9的负极之间的电阻R9，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极与电容C9的负极相连接的电容C11，N极与二极管D2的N极相连接、P极经电阻R8后与三极管VT2的集电极相连接的二极管D4，正极与三极管VT1的集电极相连接、负极与三极管VT2的基极相连接的电容C8，以及正极与电容C4的正极相连接、负极经电阻R6后与三极管VT1的集电极相连接的电容C6组成；所述三极管VT2的集电极分别与电容C6的负极和触发电路相连接、其发射极则与触发电路相连接。
所述触发电路由三极管VT3，三极管VT4，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的电容C10，串接在三极管VT3的集电极和三极管VT2的集电极之间的电阻R10，串接在三极管VT3的集电极和三极管VT4的基极之间的电阻R12，一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端经电阻R13后与三极管VT4的基极相连接的电阻R11，以及P极与三极管VT4的发射极相连接、N极与微控制器相连接的二极管D5组成；所述电阻R11和电阻R13的连接点接地；所述三极管VT4的发射极与三极管VT3的发射极相连接，其集电极则与三极管VT2的集电极相连接。
所述处理芯片U为LM324集成芯片。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明可以对检测信号进行处理，使检测信号更加稳定，从而使微控制器可以更准确的对检测信号进行识别和比对，提高了本发明对养殖场内温度的控制精度。
（2）本发明可以将检测信号中的高频干扰信号进行过滤，排除高频信号的干扰，使本发明能够更准确的对温度进行控制。
附图说明
图1为本发明的整体结构图。
图2为本发明的信号处理单元的结构图。
图3为本发明的滤波电路的结构图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例
如图1所示，本发明主要由微控制器，显示器，加热器控制电磁开关，风机控制电磁开关，加热器，风机，信号处理单元，模数转换模块以及温度传感器组成。
该温度传感器设置于养殖场内，用于采集养殖场内的温度并输出相应的模拟信号给模数转换模块，其采用湖南菲尔斯特传感器有限公司生产的FST600-101型温度传感器来实现。该模数转换模块用于将温度传感器输出的模拟信号转换为数字信号输出给信号处理单元，该模数转换模块采用AD7810模数转换芯片来实现，该AD7810模数转换芯片的VIN+管脚和VIN-管脚与温度传感器的信号输出接口相连接，其DOUT管脚则与信号处理单元的信号输入端相连接。该信号处理单元可以对数字信号进行处理，从而提高本发明对温度控制的精度。
该微控制器作为本发明的控制中心，其内部设置有养殖场所允许的最高温度值和最低温度值，该微控制器可以将检测温度与其内部设定的温度值进行比对，并输出相应的控制信号给加热器控制电磁开关或风机控制电磁开关，根据需要控制加热器或风机工作；该微控制器还可以将检测信号传输给显示器，通过显示器将养殖场的实时温度显示出来；该微控制器采用AT89S51单片机来实现，该AT89S51单片机的P1.0I/O接口与信号处理单元的输出端相连接，其P2.0I/O接口与显示器相连接，其P2.1I/O接口则与加热器控制电磁开关的输入端相连接，P2.2I/O接口则与风机控制电磁开关的输入端相连接。该加热器控制电磁开关的输出端则与加热器的电源线相连接，用于控制加热器的电源导通与关断。该风机控制电磁开关的输出端则与风机的电源线相连接，用于控制风机的电源导通与关断。
工作时，温度传感器采集养殖场内的实时温度信号，并输出相应的模拟信号给模数转换模块。该模数转换模块将模拟信号转换为数字信号后传输给信号处理单元，信号处理单元将数字信号进行处理后传输给微控制器。该微控制器对数字信号进行识别并与其内部设定的温度值进行比对，当检测的温度低于设定的最低温度值时，微控制器给加热器控制电磁开关发出信号，使加热器控制电磁开关闭合，从而使加热器工作，给养殖场供暖；当养殖场内温度处于设定温度范围之内时，加热器和风机均不工作；当养殖场内温度高于设定的最高温度值时，微控制器给风机控制电磁开关发送信号，使风机控制电磁开关闭合，从而使风机工作，给养殖场降温。
为了更好的对检测信号进行处理，如图2所示，该信号处理单元由处理芯片U，负极与处理芯片U的IN1+管脚相连接、正极与模数转换模块相连接的电容C1，正极接电源、负极接地的电容C4，正极与电容C4的正极相连接、负极与电容C4的负极相连接的电容C3，串接在电容C4的正极和处理芯片U的VCC管脚之间的电阻R3，N极经电阻R4后与电容C4的正极相连接、P极经电阻R5后与处理芯片U的GND管脚相连接的二极管D1，一端与二极管D1的P极相连接、另一端经电位器R1后与处理芯片U的IN-管脚相连接的电阻R2，正极与电位器R1的控制端相连接、负极与处理芯片U的OUT1管脚相连接的电容C2，与处理芯片U的OUT1管脚相连接的滤波电路，分别与滤波电路和电容C4的正极相连接的信号放大电路，以及与信号放大电路相连接的触发电路组成。所述处理芯片U的VCC管脚接电源，其GND管脚接地。
该处理芯片U，电容C2以及电位器R1组成一个信号跟随器，该信号跟随器可以对信号的波形进行调整，从而使信号的波形更加稳定，即提高了检测信号的稳定性，以便微控制器能够更好的对检测信号进行比对，从而更好的控制加热器或风机对养殖场内的温度进行控制，提高了温度控制的精度；调节电位器R1则可以使检测信号的波形达到最佳状态。该处理芯片U为LM324集成芯片，该电位器R1的最大阻值为50KΩ，电阻R2~R5的阻值均为10 KΩ，电容C2的容值为0.1μF，电容C1的容值为0.01μF，电容C3和电容C4的容值均为470μF，二极管D1则为1N4001型二极管。
所述信号放大电路可以对滤波电路输出的检测信号进行放大处理，其由三极管VT1，三极管VT2，电容C5，电容C6，电容C7，电容C8，电容C9，电容C11，二极管D2，二极管D3，二极管D4，电阻R6，电阻R7，电阻R8以及电阻R9组成。
连接时，电容C5的正极与滤波电路相连接，负极经电容C7后与三极管VT1的基极相连接。二极管D2的P极与电容C5的负极相连接，N极接地。二极管D3的N极与电容C5的负极相连接，P极与二极管D2的N极相连接。电容C9的正极与三极管VT1的发射极相连接，负极与二极管D2的N极相连接。电阻R7与电容C9相并联。电阻R9串接在三极管VT2的发射极和电容C9的负极之间。电容C11的正极与三极管VT2的发射极相连接，负极与电容C9的负极相连接。二极管D4的N极与二极管D2的N极相连接，P极经电阻R8后与三极管VT2的集电极相连接。电容C8的正极与三极管VT1的集电极相连接，负极与三极管VT2的基极相连接。电容C6的正极与电容C4的正极相连接，负极经电阻R6后与三极管VT1的集电极相连接。所述三极管VT2的集电极分别与电容C6的负极和触发电路相连接，其发射极则与触发电路相连接。
滤波电路输出的检测信号经二极管D2和二极管D3进行限幅后输入到由三极管VT1、三极管VT2、电容C8、电阻R9、电阻R7以及电容C9所组成的放大器进行放大处理。经过放大后的检测信号更加清晰，从而使微控制器能够更好的对检测信号进行识别、比对，从而更好的对温度进行控制。该三极管VT1的型号为3AX31，三极管VT2的型号则为2SC1815，电容C5、电容C7以及电容C8的容值均为0.01μF，电容C6、电容C9以及电容C11的容值为470μF，二极管D2和二极管D3的型号均为1N4148，二极管D4的型号则为1N4001。电阻R6的阻值为100 KΩ，电阻R8的阻值为4.7 KΩ，电阻R7和电阻R9的阻值均为470 KΩ。
另外，该触发电路可以对信号放大电路输出的检测信号进行进一步的整形处理，其由三极管VT3，三极管VT4，电容C10，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13以及二极管D5组成。
其中，电容C10的正极与三极管VT2的发射极相连接，负极与三极管VT3的基极相连接。电阻R10串接在三极管VT3的集电极和三极管VT2的集电极之间。电阻R12串接在三极管VT3的集电极和三极管VT4的基极之间。电阻R11的一端与三极管VT3的发射极相连接，另一端经电阻R13后与三极管VT4的基极相连接。二极管D5的P极与三极管VT4的发射极相连接，N极与微控制器的P1.0I/O接口相连接。所述电阻R11和电阻R13的连接点接地。所述三极管VT4的发射极与三极管VT3的发射极相连接，其集电极则与三极管VT2的集电极相连接。
该三极管VT3，三极管VT4，电阻R12，电阻R13以及电阻R11共同构成一个施密特触发器，该施密特触发器可以对检测信号的波形进行进一步的整形，避免波形出现失真，以便微控制器能够更好的对检测信号进行识别和比对，从而提高本发明对温度控制的精度。该三极管VT3和三极管VT4的型号均为3DG12C，电容C10的容值为0.1μF，电阻R10和电阻R12的阻值均为1 KΩ，电阻R11和电阻R13的阻值均为22 KΩ，二极管D5则为1N4001型二极管。
该滤波电路可以对处理芯片U输出的检测信号进行过滤，从而滤除检测信号中的高频干扰信号，其结构如图3所示，由放大器P，三极管VT5，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，二极管D6，电容C12，电容C13，电容C14以及电容C15组成。
连接时，电容C12的负极经电阻R16后与放大器P的输出端相连接，正极与处理芯片U的OUT1管脚相连接。电阻R14串接在电容C12的正极和三极管VT5的基极之间。二极管D6的P极与电容C12的正极相连接，N极与放大器P的正极相连接。电容C13的正极与电容C12的负极相连接，负极与放大器P的正极相连接。电阻R15串接在放大器P的正极和三极管VT5的集电极之间。电容C14的正极与放大器P的负极相连接，负极与放大器P的输出端相连接。电阻R18与电容C14相并联。电阻R17的一端与放大器P的负极相连接，另一端接地。电容C15的正极与放大器P的输出端相连接，负极与电容C5的正极相连接。所述三极管VT5的发射极接地。
该放大器P，三极管VT5，电容C13，电容C12，二极管D6，电阻R14以及电阻R15共同组成一个截止频率为1MHZ的高通滤波器，该高通滤波器可以将检测信号中的干扰信号进行过滤。该放大器P采用OPA603型放大器，三极管VT5的型号为3DG6，电容C12和电容C13的容值均为100PF，电容C14和电容C15的容值均为5PF，二极管D6为1N4001型二极管，电阻R14~R16的阻值均为10 KΩ，电阻R17和电阻R18的阻值均为50 KΩ。
检测信号经过信号处理单元处理后变得更加稳定，并且可以排除干扰信号的影响，从而使微控制器可以更准确的对检测信号进行识别和比对，提高了本发明对养殖场内温度的控制精度。
如上所述，便可很好的实现本发明。
Claims (5)
1.一种养殖场用低干扰温度自动控制系统，其特征在于，主要由微控制器，分别与微控制器相连接的显示器、加热器控制电磁开关、风机控制电磁开关以及信号处理单元，与加热器控制电磁开关相连接的加热器，与风机控制电磁开关相连接的风机，与信号处理单元相连接的模数转换模块，以及与模数转换模块相连接的温度传感器组成；所述信号处理单元由处理芯片U，负极与处理芯片U的IN1+管脚相连接、正极与模数转换模块相连接的电容C1，正极接电源、负极接地的电容C4，正极与电容C4的正极相连接、负极与电容C4的负极相连接的电容C3，串接在电容C4的正极和处理芯片U的VCC管脚之间的电阻R3，N极经电阻R4后与电容C4的正极相连接、P极经电阻R5后与处理芯片U的GND管脚相连接的二极管D1，一端与二极管D1的P极相连接、另一端经电位器R1后与处理芯片U的IN-管脚相连接的电阻R2，正极与电位器R1的控制端相连接、负极与处理芯片U的OUT1管脚相连接的电容C2，与处理芯片U的OUT1管脚相连接的滤波电路，分别与滤波电路和电容C4的正极相连接的信号放大电路，以及与信号放大电路相连接的触发电路组成；所述处理芯片U的VCC管脚接电源，其GND管脚接地。
2.根据权利要求1所述的一种养殖场用低干扰温度自动控制系统，其特征在于，所述滤波电路由放大器P，三极管VT5，负极经电阻R16后与放大器P的输出端相连接、正极与处理芯片U的OUT1管脚相连接的电容C12，串接在电容C12的正极和三极管VT5的基极之间的电阻R14，P极与电容C12的正极相连接、N极与放大器P的正极相连接的二极管D6，正极与电容C12的负极相连接、负极与放大器P的正极相连接的电容C13，串接在放大器P的正极和三极管VT5的集电极之间的电阻R15，正极与放大器P的负极相连接、负极与放大器P的输出端相连接的电容C14，与电容C14相并联的电阻R18，一端与放大器P的负极相连接、另一端接地的电阻R17，以及正极与放大器P的输出端相连接、负极与信号放大电路相连接的电容C15组成；所述三极管VT5的发射极接地。
3.根据权利要求2所述的一种养殖场用低干扰温度自动控制系统，其特征在于，所述信号放大电路由三极管VT1，三极管VT2，正极与电容C15的负极相连接、负极经电容C7后与三极管VT1的基极相连接的电容C5，P极与电容C5的负极相连接、N极接地的二极管D2，N极与电容C5的负极相连接、P极与二极管D2的N极相连接的二极管D3，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极与二极管D2的N极相连接的电容C9，与电容C9相并联的电阻R7，串接在三极管VT2的发射极和电容C9的负极之间的电阻R9，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极与电容C9的负极相连接的电容C11，N极与二极管D2的N极相连接、P极经电阻R8后与三极管VT2的集电极相连接的二极管D4，正极与三极管VT1的集电极相连接、负极与三极管VT2的基极相连接的电容C8，以及正极与电容C4的正极相连接、负极经电阻R6后与三极管VT1的集电极相连接的电容C6组成；所述三极管VT2的集电极分别与电容C6的负极和触发电路相连接、其发射极则与触发电路相连接。
4.根据权利要求3所述的一种养殖场用低干扰温度自动控制系统，其特征在于，所述触发电路由三极管VT3，三极管VT4，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的电容C10，串接在三极管VT3的集电极和三极管VT2的集电极之间的电阻R10，串接在三极管VT3的集电极和三极管VT4的基极之间的电阻R12，一端与三极管VT3的发射极相连接、另一端经电阻R13后与三极管VT4的基极相连接的电阻R11，以及P极与三极管VT4的发射极相连接、N极与微控制器相连接的二极管D5组成；所述电阻R11和电阻R13的连接点接地；所述三极管VT4的发射极与三极管VT3的发射极相连接，其集电极则与三极管VT2的集电极相连接。
5.根据权利要求4所述的一种养殖场用低干扰温度自动控制系统，其特征在于，所述处理芯片U为LM324集成芯片。
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| CN106292791A (zh) | 2017-01-04 |
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Legal Events
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