CN107168273B - 粮仓智能综合显控系统的控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粮仓智能综合显控系统的控制电路，包括粮食温湿度检测控制电路、气调检测控制电路、害虫检测控制电路、智能供电电路、通讯网络电路、触摸控制显示电路、网络控制电路，智能供电电路、网络控制电路均与触摸控制显示电路相连，触摸控制显示电路通过通讯网络电路与粮食温湿度检测控制电路、气调检测控制电路、害虫检测控制电路相互连接，触摸控制显示电路包括主控电路、与主控电路相连的触摸显示电路、控制柜温湿度检测控制电路，进而可通过本地智能模式、本地人工模式、网络智能模式、网络人工模式四种模式中的一种或多种方式对相应的控制系统进行调节。本发明采用模块化及模拟电路设计，营造一个较为理想的粮食存储环境。
Description
技术领域
本发明涉及粮仓监控领域，特别是涉及一种粮仓智能综合显控系统的控制电路。
背景技术
目前，大部分的粮仓存储企业或单位都具有较多的用于存放原料以及成品或半成品的库房，而在实际应用中，由于空间、设计成本限制，大部分的材料库房只是单一的在粮仓廒间内、外增加粮食温湿度、通风、杀虫测试和控制设备，根据各个传感器上的数据通过人工操作进行手动或半自动控制，以达到粮食贮存和保存的目的，这种模式不仅操作不方便、易出错、人工耗时高，而且不容易将粮仓环境控制在较理想状态，从而影响存储粮食质量。
因此亟需提供一种新型的粮仓监控系统的控制电路来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种粮仓智能综合显控系统的控制电路，能够有效调节粮仓廒间环境。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种粮仓智能综合显控系统的控制电路，包括置于粮仓廒间内的粮食温湿度检测控制电路、气调检测控制电路、害虫检测控制电路、置于粮仓外部的智能供电电路、通讯网络电路、触摸控制显示电路；
智能供电电路与触摸控制显示电路相连，粮食温湿度检测控制电路、气调检测控制电路、害虫检测控制电路均通过通讯网络电路与触摸控制显示电路相互连接；
所述触摸控制显示电路包括主控电路、与主控电路相连的触摸显示电路，用于显示粮食温湿度检测控制电路、气调检测控制电路、害虫检测控制电路上传的粮仓廒间内环境参数，以及通过本地智能模式或本地人工模式对粮仓廒间内环境进行调节。
在本发明一个较佳实施例中，还包括与主控电路相互通信的网络控制电路，用于通过网络智能模式或网络人工模式对粮仓廒间内环境进行调节，进而所述粮仓智能综合显控系统可通过本地智能模式、本地人工模式、网络智能模式、网络人工模式四种模式中的一种或多种方式对相应的控制系统进行调节。
进一步的，所述触摸控制显示电路还包括与主控电路相连的控制柜温湿度检测控制电路，用于检测与控制所述粮仓智能综合显控系统所处环境的温湿度。
在本发明一个较佳实施例中，所述粮食温湿度检测控制电路包括温湿度控制单片机、与温湿度控制单片机相连的粮仓温度传感器测量电路、粮仓温度控制单总线驱动电路、粮仓湿度传感器测量电路、通风窗控制组件、离心风机控制组件、空调控制组件；通风窗控制组件包括与通风窗电机输出端相连的通风窗光电开关、与通风窗电机输入端相连的直流无刷电机驱动板；离心风机控制组件包括与离心风机输入端相连的继电器、与离心风机输出端相连的第一交流互感器，空调控制组件包括与工业空调输入端相连的红外光电管、与工业空调输出端相连的第二交流互感器。
在本发明一个较佳实施例中，所述气调检测控制电路包括气调控制单片机、与气调控制单片机相连的若干个氮气浓度传感器、压力传感器、球阀电机组件、蝶阀电机组件，球阀电机组件包括与气调控制单片机构成回路的直流无刷电机驱动板、球阀电机、球阀电机光电开关，蝶阀电机组件包括与气调控制单片机构成回路的直流无刷电机驱动板、蝶阀电机、蝶阀电机光电开关。
在本发明一个较佳实施例中，所述害虫检测控制电路包括杀虫气调控制单片机、与杀虫气调控制单片机输入端相连的磷化氢浓度传感器、压力传感器、与杀虫气调控制单片机输出端相连的环流熏蒸蝶阀电机控制组件、电子害虫诱捕器，环流熏蒸蝶阀电机控制组件包括与环流熏蒸蝶阀电机输入端相连的直流无刷电机驱动板。
进一步的，所述直流无刷电机驱动板包括三相逆变桥电路、电机过零检测电路、电机电流信号检测电路、电机电压信号检测电路。
更进一步的，所述粮仓温度控制单总线驱动电路包括单总线信号接收电路、动态上拉电路、动态下拉电路、单总线输出电路；单总线信号接收电路包括电阻R51、三态缓冲门U8，电阻R51与U8的A引脚相连，U8的Y引脚与温湿度控制单片机的引脚相连；动态上拉电路包括三极管Q11、电阻R45、R41、R43、R35，R41与R45串联，R41的另一端与R51并联，R45的另一端与Q11的发射极相连，R35与R43串联，R43的另一端与Q11的基极相连，R35的另一端与温湿度控制单片机的引脚相连；动态下拉电路包括三极管Q13、Q15、电阻R61、R63、R65、R66，R61的一端与Q13的基极相连、另一端与Q15的集电极相连，R63的一端与Q13的发射极相连、另一端与R61、Q15的集电极并联，Q13的集电极与Q11的集电极相连，Q65的一端与Q15的基极相连，Q66的一端与Q15的发射极相连，R65与R66并联后与温湿度控制单片机的引脚相连；单总线输出电路包括三极管Q9、电阻R33、R39，R33的一端与Q9的基极相连，R39的一端与Q9的发射极相连，R33与R39并联后与温湿度控制单片机的引脚相连。
进一步的，所述通讯网络电路包括通信芯片U5、电阻R16、R20、R21、二极管D4—D6、D8、压敏电阻YM1—YM3、热敏电阻PTC1、PTC2、放电管FD1—FD3、稳压二极管Z1、Z2、接线端子J2、RS1，二极管D4—D6、D8组成桥式整流电路，Z1的负极与D4、D8的负极并联，Z2的正极与D5、D6的正极并联，R16、YM1、PTC1与YM2的一端、D4的正极并联，R21、YM3、PTC2与YM2的另一端、D8的正极并联，R16、R21的另一端连接5V电压，YM1、YM2的另一端接地，PTC1的另一端、FD1与FD2的一端并联，PTC2的另一端、FD3与FD2的另一端并联，R20的一端与U5的A引脚相连、另一端与J2的一接线端口相连，J2的另一接线端口与U5的B引脚相连，接线端子RS1连接在FD2的两端。
进一步的，所述智能供电电路包括24V转5V电压电路、5V转-5V电压电路、5V转3.3V电压电路、电源输入防反接的电路、电源控制电路。
本发明的有益效果是：本发明能根据粮仓廒间实际运行中的各个参数实现人工/智能、本地/远程调节，采用模块化及模拟电路设计，检测精确度和自动化程度高，运营成本低，检测结果准确可靠；
不仅操作简单方便，调节快速，可靠性高，而且还能达到较佳的粮仓廒间内粮堆温湿度调节、惰性气体保护和查杀害虫的效果，营造一个较为理想的粮食存储环境，具有较高的实用性以及经济效益，适合广泛推广应用。
附图说明
图1是本发明粮仓智能综合显控系统的控制电路一较佳实施例的结构框图；
图2是所述粮食温湿度检测控制电路框图；
图3是所述气调检测控制电路框图；
图4是所述害虫检测控制电路框图；
图5是所述网络控制系统工作流程图；
图6是所述触摸控制显示电路框图；
图7是所述智能供电系统的工作流程图；
图8是所述水分传感器电缆单层布置示意图；
图9是所述温湿度控制单片机的电路图；
图10是所述粮仓温度控制单总线驱动电路图；
图11是所述粮仓温度控制单总线电流检测电路图；
图12是所述粮食湿度传感器测量电路图；
图13是所述粮食温度传感器测量电路图；
图14是所述气调控制单片机的电路图；
图15是所述粮仓内气体采样点布置示意图；
图16是所述杀虫气调控制单片机的电路图；
图17是所述直流无刷电机驱动板三相逆变桥电路图；
图18是所述直流无刷电机驱动板电机过零检测电路图；
图19是所述直流无刷电机驱动板电机电流信号检测电路图；
图20是所述直流无刷电机驱动板电机电压信号检测电路图；
图21是所述有线网络模块的电路图；
图22是所述无线网络模块的电路图；
图23是所述主控单片机的电路图；
图24是所述智能供电系统24V转5V电压的电路图；
图25是所述智能供电系统5V转-5V电压的电路图；
图26是所述智能供电系统5V转3.3V电压的电路图；
图27是所述智能供电系统电源输入防反接的电路图；
图28是所述智能供电系统的电源控制电路图；
图29是所述通讯网络系统的电路图；
附图中各部件的标记如下：1、检测点，2、控制柜，3、粮仓廒间。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种粮仓智能综合显控系统的控制电路，包括置于粮仓廒间内的粮食温湿度检测控制电路、气调检测控制电路、害虫检测控制电路、置于粮仓外部的智能供电电路、通讯网络电路、触摸控制显示电路、网络控制电路，智能供电电路、网络控制电路均与触摸控制显示电路相连，触摸控制显示电路通过通讯网络电路与粮食温湿度检测控制电路、气调检测控制电路、害虫检测控制电路相互连接。所述触摸控制显示电路包括主控电路、与主控电路相连的触摸显示电路、置于控制柜2内的控制柜温湿度检测控制电路，用于显示粮食温湿度检测控制电路、气调检测控制电路、害虫检测控制电路上传的粮仓廒间3内环境参数，以及通过本地智能模式、本地人工模式、网络智能模式、网络人工模式四种模式中的一种或多种方式对相应的控制系统进行调节。
下面分别对所述粮仓智能综合显控系统的控制电路中各个模块进行具体描述：
请参阅图2，所述粮食温湿度检测控制电路用于对粮仓廒间3内的粮堆进行温湿度检测及调节粮堆温湿度，其包括以ARM M3为核心的温湿度控制单片机、与温湿度控制单片机相连的粮仓温度传感器测量电路、粮仓温度控制单总线驱动电路、粮仓湿度传感器测量电路、通风窗控制组件、离心风机控制组件、空调控制组件。结合图9，所述温湿度控制单片机采用STM32F103，体积小，功能强大。通风窗控制组件包括与通风窗电机输出端相连的通风窗光电开关、与通风窗电机输入端相连的通风窗直流无刷电机驱动板(BLDC，BrushlessDirect Current Motor)，通风窗光电开关用于检测通风窗是否打开或关闭到位，通风窗直流无刷电机驱动板用于驱动通风窗电机的开启与关闭。离心风机控制组件为开关控制组件，用于控制通风窗机构电机和离心风机电机打开和关闭，其包括与离心风机输入端相连的继电器、与离心风机输出端相连的第一交流互感器，第一交流互感器用于检测离心风机是否打开。空调控制组件为通信组件，用于设定空调模式、调节温度和开关，其包括与工业空调输入端相连的红外光电管、与工业空调输出端相连的第二交流互感器，红外光电管发射红外信号至工业空调，控制其开启或关闭，第二交流互感器用于检测空调是否打开。
所述粮食温湿度检测采用水分传感器电缆、仓内温湿度传感器，水分传感器电缆分为筒仓独立水分传感器电缆、平房仓串联水分传感器电缆，其包括温度传感器、水分传感器、信号总线、抗拉钢丝绳、护套，水分传感器电缆分层布置在粮堆内，温度传感器与水分传感器间隔布置在电缆上，用于测量粮堆不同位置的温湿度，数量根据需要扩展。结合图8，所述水分传感器电缆采用鞭状结构，内嵌抗拉钢丝绳，以增加水分传感器电缆的自身强度，电缆末端采用钢圈设计，使之能够满足使用铁钎将水分传感器电缆插入粮堆的需求，便于粮食进出仓时水分传感器电缆的悬挂固定，优选的，数字式水分传感器电缆采用三芯电缆。每个检测点1处布置有温度传感器与水分传感器，为保证检测精度以及检测效果，采用一体式保型温湿度传感器，如图中数字标示，因粮仓内有巨大的粉尘污染、磷化氢的腐蚀及粮堆内部压力，采用聚氯乙烯材料将温度传感器与水分传感器进行包封装，成为一体式保型温湿度传感器。粮仓水分传感器电缆之间也可以级联，通过水分传感器电缆的级联布网可以同时采集粮堆不同点粮食的温度场分布。仓内温湿度传感器悬置于仓内中间位置，与水分传感器电缆串接，用于测量粮堆上部空气的温湿度，其采用全密封设计能有效地防尘、防腐蚀和抗磷化氢熏蒸。
单层水分传感器电缆最大长度为200米，其单总线驱动电路请参阅图10，各元器件及连接关系如图所示。不同数量的单总线元器件组成的网络可分为轻载网络、中载网络和重载网络，所述粮仓温度控制单总线驱动电路包括单总线信号接收电路、动态上拉电路、动态下拉电路、单总线输出电路；单总线信号接收电路包括电阻R51、三态缓冲门U8，电阻R51与U8的A引脚相连，U8的Y引脚与温湿度控制单片机的引脚(BLOCK2-3)相连；Q11、R45、R41、R43、R35和单片机引脚(BLOCK2-2)组成动态上拉电路，R41与R45串联，R41的另一端与R51并联，R45的另一端与Q11的发射极相连，R35与R43串联，R43的另一端与Q11的基极相连，R35的另一端与温湿度控制单片机的引脚(BLOCK2-2)相连；Q13、Q15、R61、R63、R65、R66配合单片机引脚(BLOCK2-4)组成动态下拉电路，R61的一端与Q13的基极相连、另一端与Q15的集电极相连，R63的一端与Q13的发射极相连、另一端与R61、Q15的集电极并联，Q13的集电极与Q11的集电极相连，Q65的一端与Q15的基极相连，Q66的一端与Q15的发射极相连，R65与R66并联后与温湿度控制单片机的引脚(BLOCK2-4)相连；单总线输出电路包括三极管Q9、电阻R33、R39，R33的一端与Q9的基极相连，R39的一端与Q9的发射极相连，R33与R39并联后与温湿度控制单片机的引脚(BLOCK2-1)相连。考虑到单总线通讯基本时间单位为微秒级，因此采用开关速度较快的三极管M6(即Q11，9015三极管)和J6(即Q9，9014三极管)，其中R51、三态缓冲门U8和单片机引脚(BLOCK2-3)相连组成单总线信号接收电路，用于接收外界单总线输入信号和校验单片机发出的单总线信号。Q9、R33、R39和单片机引脚(BLOCK2-1)组成单总线输出电路。所述粮仓温度控制单总线驱动电路还包括稳压二极管D8、D10、电阻R47、电容C9、三接口的接线端子P3，D8与R47并联，D10与C9并联，D8的负极、D10的负极与R51的一端并联后与P3的一个接线端口(DQ1)相连，该部分电路具有稳压、限幅的作用。
动态上拉电路和动态下拉电路根据总线元器件数量由单片机控制使用，满足不同数量网络对输出电流的要求，其中采用单总线电流检测电路检测总线上挂载温湿度传感器的数量，用于判断是否需要使用单总线驱动电路里的动态上拉电路和下拉电路。所述单总线电流检测电路请参阅图11，各元器件及连接关系如图所示，其包括运算放大器OP1、电阻R7—R8、R24—R26、R31、电容C9，运算放大器OP1采用采用双运算放大器LM358M，运算放大器OP1的正向输入端(3)并联电阻R7、R8，反向输入端(2)并联电阻R25、R26，电阻R24并联在R8、R25之间，C9与R31串联后与R26的两端并联，R26的另一端连接在OP1的输出端，R6一端连接在OP1的输出端、另一端为单总线电流检测电路的输出端，输出AD检测电流信号，R7的一端并联在OP1的正向输入端(3)、另一端接地。
所述粮食温湿度检测采用的湿度传感器测量电路如图12所示，其利用不同水分的粮食做电介质时产生的电容不同，通过RC振荡电路输出不同频率的正弦波至温湿度控制单片机来检测粮食的湿度情况。其电路元器件及连接关系如图所示，包括RC振荡器U14、电阻R22、R47、电容C73、C74，电容C73、C74并联在U14的输入端，R47并联在U14的输出端，R22为上拉电阻，连接输入电压+3.3V。所述粮食温度传感器测量电路的元器件及连接关系如图13所示，其包括温度传感器18b20、电阻R1D，电阻R1D的一端连接3.3V电压、另一端连接温度传感器18b20的引脚DQ，输入电压为3.3V。
请参阅图3，所述气调检测控制电路用于检测粮食保存环境中氮气的压力和浓度，以及调节粮食保存环境中氮气的压力和浓度，其包括以ARM M3为核心的气调控制单片机、与气调控制单片机相连的若干个氮气浓度传感器、压力传感器、球阀电机组件、蝶阀电机组件。结合图14，所述气调控制单片机采用STM32F103，体积小，功能强大。为保证检测精度及检测效果，气调检测采用氮气浓度传感器、压力传感器、气体取样管路，具体的，气体取样管路通过选通器与氮气浓度传感器及压力传感器相连，气体取样管路分布于仓内不同位置，结合图15，仓内气体采样点共11个，其中1—9点在粮堆内部，10点和11点位于覆盖薄膜与粮面之间，通过选通器选取不同的点测量气体浓度，判断粮堆是否需要补充氮气、二氧化碳等惰性气体；压力传感器布置在粮仓内粮面与覆盖薄膜之间，用于检测薄膜与粮面之间的气体压力，以此判断薄膜是否鼓起，防止压力过大。球阀电机组件包括与气调控制单片机构成回路的直流无刷电机驱动板(BLDC)、球阀电机、球阀电机光电开关，蝶阀电机组件包括与气调控制单片机构成回路的直流无刷电机驱动板(BLDC)、蝶阀电机、蝶阀电机光电开关。球阀电机光电开关与蝶阀电机光电开关分别用于检测球阀、蝶阀是否开启/关闭到位。
请参阅图4，所述害虫检测控制电路用于测控单位粮堆的害虫数量，以及进行气体杀虫，其包括以ARM M3为核心的杀虫气调控制单片机、与杀虫气调控制单片机输入端相连的磷化氢浓度传感器、压力传感器、与杀虫气调控制单片机输出端相连的环流熏蒸蝶阀电机控制组件、电子害虫诱捕器，环流熏蒸蝶阀电机控制组件包括与环流熏蒸蝶阀电机输入端相连的直流无刷电机驱动板(BLDC)。结合图16，所述杀虫气调控制单片机采用STM32F103，体积小，功能强大。
为降低制造成本，所述粮食温湿度检测控制电路、气调检测控制电路、害虫检测控制电路中的直流无刷电机驱动板(BLDC)均为相同的电路结构，其包括三相逆变桥电路、电机过零检测电路、电机电流信号检测电路、电机电压信号检测电路。三相逆变桥电路的元器件及连接关系如图17所示，基于芯片IR2136为核心，由VB3和C7，VB2和C6，VB1和C4分别对应三相的自举电路，自举电容用来给高压侧的MOSFET提供悬浮电源，自举二极管VB1—VB3采用快速恢复二极管。由Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、D7、D9、R23、R24、R28组成的三相逆变全桥电路，将动力直流电源转换为驱动电机运行的三相交流电U、V、W。结合图18，电机过零检测电路的元器件及连接关系如图所示，在过零检测电路中，U、V、W分别接电机的A、B、C线，经过一个分压网络(由电阻R4、R6、R13组成)后，分别为PHASE_U、PHASE_V、PHASE_W，由电压比较器U7A、U7B、U9B及电阻R20—R22、电容C13—C15组成三相电压的过零检测电路，只要在AB通电期间开通PHASE_U和MITTEL的比较，AC通电期间开通PHASE_V和MITTLE的比较，BC通电期间开通PHASE_W和MITTEL的比较，就可以成功检测出各相的过零事件。电机电流信号检测电路与电机电压信号检测电路用于检测电机运行过程中的电流和电压参数，单片机根据上述参数进行下一步控制。结合图19，电机电流信号检测电路的元器件及连接关系如图所示，在电流信号检测电路中，芯片U17采用光耦合器HCNR200，运算放大器U15、U16、U18采用LM258，每个PWM周期对电流进行采样，对速度(PWM占空比)进行控制。结合图20，电机电压信号检测电路的元器件及连接关系如图所示，在电压信号检测电路中，芯片U21采用光耦合器HCNR200，运算放大器U19、U20采用LM258，通过对电压信号的检测来检测电动机的过压或者欠压状态。
为使粮食温湿度控制系统、气调控制系统具有更好的调节效果、害虫气体气调控制系统达到保障人员安全和最佳灭虫效果，上述三个控制系统均设置为能分别被触摸控制显示系统本地控制和通过网络控制系统被控制机房远程控制。
请参阅图5，所述网络控制电路包括有线网络模块(LWIP)和无线射频模块(RF)。其中，有线网络模块是以LAN8720为核心的以太网控制器，利用LWIP模式与广域网或局域网连接远程机房；无线射频模块是以si4463为核心的无线通讯器，利用特定频率的无线信号与远程机房相连。远程机房可根据库房环境选取合适的网络控制方式。结合图21，有线网络模块的电路元器件及连接关系如图所示，芯片U11采用LAN8720A，LAN8720A是低功耗的10/100M以太网PHY层芯片，支持通过RMII接口与以太网MAC层通信，内置10-BASE-T/100BASE-TX全双工传输模块，支持10Mbps和100Mbps，可以通过自协商的方式与目的主机选择最佳连接方式(速度和双工模式)，支持HPAuto-MDIX自动翻转功能，无需更换网线即可将连接更改为直连或交叉连接。网络变压器采用HR911105A。结合图22，无线网络模块的电路元器件及连接关系如图所示，射频芯片U12采用si4432，天线开关芯片U13采用uPG2214TB，其中L3为扼流电感，C60、L4、C61、L5、C62、L6组成的PI型电路为二阶低通滤波器，滤除si4432发送信号中的高频杂波，C71、L8、C72组成的PI型电路为一阶低通通滤波器，滤除经过天线开关的无线信号中的高频杂波。
请参阅图6，所述触摸控制显示电路包括主控电路、触摸显示电路、控制柜温湿度检测控制电路。其中，主控电路由ARM M4为核心的主控单片机及功能电路组成，统筹各分系统的检测与工作，智能调节本地环境，使用有线或无线网络与远程机房进行数据交换，自动选取供电方式。结合图23，所述主控单片机采用STM32F407，体积小，功能强大。触摸显示电路由ARM M3为核心的触摸显示单片机、FPGA及功能电路组成，负责显示各系统的实时状态，并利用触摸按键接收人工输入指令。仓外控制柜温湿度检测控制电路由温湿度传感器、排风扇及辅助电路组成，负责检测触摸控制显示电路所处的环境并上传给主控电路，通过调节控制柜内温湿度，达到稳定可靠的控制目标。
请参阅图7，为有利于节能环保以及节约资源，节省成本，所述智能供电电路包括太阳能供电模块、市电供电模块，在太阳能供电模块意外损坏的情况下，由市电供电模块继续给系统供电以保持系统的正常运行，保证粮仓廒间内始终处于标准贮存环境，因而有效控制产品质量。所述智能供电电路根据太阳能和市电状态智能切换，减少粮库用电对电网的供电需求，具体的电路包括24V转5V电压电路、5V转-5V电压电路、5V转3.3V电压电路、电源输入防反接电路、电源控制电路，具体电路结构图如图24至图28所示。其中电源输入防反接电路可以预防设备安装时因接线错误烧毁电路，电源控制电路可以根据任务打开、关闭各个模块电路的电源，达到节能降耗的目的。
请参阅图29，所述通信网络系统电路采用通用485通信电路，其电路结构基本为镜像结构，元器件及连接关系如图所示，包括通信芯片U5、电阻R16、R20、R21、二极管D4—D6、D8、压敏电阻YM1—YM3、热敏电阻PTC1、PTC2、放电管FD1—FD3、稳压二极管Z1、Z2、接线端子J2、RS1，二极管D4—D6、D8组成桥式整流电路，Z1的负极与D4、D8的负极并联，Z2的正极与D5、D6的正极并联，R16、YM1、PTC1与YM2的一端、D4的正极并联，R21、YM3、PTC2与YM2的另一端、D8的正极并联，R16、R21的另一端连接5V电压，YM1、YM2的另一端接地，PTC1的另一端、FD1与FD2的一端并联，PTC2的另一端、FD3与FD2的另一端并联，R20的一端与U5的A引脚相连、另一端与J2的一接线端口相连，J2的另一接线端口与U5的B引脚相连，接线端子RS1连接在FD2的两端。通信芯片U5采用MAX487EPA，FD1、FD2、FD3为放电管，当差分信号线上出现浪涌可以从该通道释放，起到过压保护的作用。Ptc1和ptc2为热敏电阻，当差分信号线上出现大电流时，电流通过线路发热，热量影响热敏电阻，热敏电阻阻值变大近似断路，起到防雷、保护线路的作用。Ym1，ym2，ym3为压敏电阻，当差分信号线上的电压发生急剧变化时，电阻短路将电流保险丝熔断，起到保护作用。压敏电阻在电路中，起到过压保护和稳压的作用。由D4，D5，D6，D8组成二极管桥式整流电路，当差分信号线上有共模干扰电压灌入时，由桥式整流电路和Z1、Z2钳制共模电压。
置有所述控制电路的粮仓智能综合显控系统的工作原理为：以粮食温湿度检测与控制为例，当测控工作由本地处理时，粮食温湿度检测系统检测粮仓廒间内粮堆的实际温湿度，并将检测到的数据信号传输到触摸控制显示系统内，经过主控模块综合转化处理后显示在触摸显示模块上，通过本地人工或本地智能的方式根据标准值设定控制指令并将控制指令信号通过主控模块传输给粮食温湿度控制系统，待粮堆温湿度达到标准值时，通过人工或智能的方式关闭粮食温湿度控制系统；当测控工作由远程处理时，粮食温湿度检测系统检测粮仓廒间内粮堆的实际温湿度，并将检测到的数据信号传输到触摸控制显示系统内，经过主控模块综合转化处理后通过网络控制系统传输给远方控制机房，通过远程人工或本地智能的方式根据标准值设定控制指令并将控制指令信号通过主控模块传输给粮食温湿度控制系统，待粮堆温湿度达到标准值时，通过人工或智能的方式关闭粮食温湿度控制系统。对所述气调检测控制系统、所述害虫检测与杀虫气体气调控制系统的本地和远程测控方式原理同上。
本发明能根据粮仓廒间实际运行中的各个参数实现人工/智能、本地/远程调节，采用模块化及模拟电路设计，检测精确度和自动化程度高，运营成本低，检测结果准确可靠；不仅操作简单方便，调节快速，可靠性高，而且还能达到较佳的粮仓廒间内粮堆温湿度调节、惰性气体保护和查杀害虫的效果，营造一个较为理想的粮食存储环境，具有较高的实用性以及经济效益，适合广泛推广应用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种粮仓智能综合显控系统的控制电路，其特征在于，包括置于粮仓廒间内的粮食温湿度检测控制电路、气调检测控制电路、害虫检测控制电路、置于粮仓外部的智能供电电路、通讯网络电路、触摸控制显示电路；
智能供电电路与触摸控制显示电路相连，粮食温湿度检测控制电路、气调检测控制电路、害虫检测控制电路均通过通讯网络电路与触摸控制显示电路相互连接；
所述触摸控制显示电路包括主控电路、与主控电路相连的触摸显示电路，用于显示粮食温湿度检测控制电路、气调检测控制电路、害虫检测控制电路上传的粮仓廒间内环境参数，以及通过本地智能模式或本地人工模式对粮仓廒间内环境进行调节；
所述粮食温湿度检测控制电路包括温湿度控制单片机、与温湿度控制单片机相连的粮仓温度控制单总线驱动电路；所述粮仓温度控制单总线驱动电路包括单总线信号接收电路、动态上拉电路、动态下拉电路、单总线输出电路；单总线信号接收电路包括电阻R51、三态缓冲门U8，电阻R51与U8的A引脚相连，U8的Y引脚与温湿度控制单片机的引脚相连；动态上拉电路包括三极管Q11、电阻R45、R41、R43、R35，R41与R45串联，R41的另一端与R51并联，R45的另一端与Q11的发射极相连，R35与R43串联，R43的另一端与Q11的基极相连，R35的另一端与温湿度控制单片机的引脚相连；动态下拉电路包括三极管Q13、Q15、电阻R61、R63、R65、R66，R61的一端与Q13的基极相连、另一端与Q15的集电极相连，R63的一端与Q13的发射极相连、另一端与R61、Q15的集电极并联，Q13的集电极与Q11的集电极相连，R65的一端与Q15的基极相连，R66的一端与Q15的发射极相连，R65与R66并联后与温湿度控制单片机的引脚相连；单总线输出电路包括三极管Q9、电阻R33、R39，R33的一端与Q9的基极相连，R39的一端与Q9的发射极相连，R33与R39并联后与温湿度控制单片机的引脚相连；
动态上拉电路和动态下拉电路根据总线元器件数量由温湿度控制单片机控制使用，满足不同数量网络对输出电流的要求，其中采用单总线电流检测电路检测总线上挂载温湿度传感器的数量，用于判断是否需要使用单总线驱动电路里的动态上拉电路和动态下拉电路；所述单总线电流检测电路包括运算放大器OP1、电阻R6—R8、R24—R26、R31、电容C9，运算放大器OP1采用双运算放大器LM358M，运算放大器OP1的正向输入端并联电阻R7、R8，反向输入端并联电阻R25、R26，电阻R24并联在R8、R25之间，C9与R31串联后与R26的两端并联，R26的另一端连接在OP1的输出端，R6一端连接在OP1的输出端、另一端为单总线电流检测电路的输出端，输出AD检测电流信号，R7的一端并联在OP1的正向输入端、另一端接地。
2.根据权利要求1所述的粮仓智能综合显控系统的控制电路，其特征在于，还包括与主控电路相互通信的网络控制电路，用于通过网络智能模式或网络人工模式对粮仓廒间内环境进行调节。
3.根据权利要求1或2所述的粮仓智能综合显控系统的控制电路，其特征在于，所述触摸控制显示电路还包括与主控电路相连的控制柜温湿度检测控制电路，用于检测与控制所述粮仓智能综合显控系统所处环境的温湿度。
4.根据权利要求1所述的粮仓智能综合显控系统的控制电路，其特征在于，所述粮食温湿度检测控制电路还包括与温湿度控制单片机相连的粮仓温度传感器测量电路、粮仓湿度传感器测量电路、通风窗控制组件、离心风机控制组件、空调控制组件；通风窗控制组件包括与通风窗电机输出端相连的通风窗光电开关、与通风窗电机输入端相连的直流无刷电机驱动板；离心风机控制组件包括与离心风机输入端相连的继电器、与离心风机输出端相连的第一交流互感器，空调控制组件包括与工业空调输入端相连的红外光电管、与工业空调输出端相连的第二交流互感器。
5.根据权利要求1所述的粮仓智能综合显控系统的控制电路，其特征在于，所述气调检测控制电路包括气调控制单片机、与气调控制单片机相连的若干个氮气浓度传感器、压力传感器、球阀电机组件、蝶阀电机组件，球阀电机组件包括与气调控制单片机构成回路的直流无刷电机驱动板、球阀电机、球阀电机光电开关，蝶阀电机组件包括与气调控制单片机构成回路的直流无刷电机驱动板、蝶阀电机、蝶阀电机光电开关。
6.根据权利要求1所述的粮仓智能综合显控系统的控制电路，其特征在于，所述害虫检测控制电路包括杀虫气调控制单片机、与杀虫气调控制单片机输入端相连的磷化氢浓度传感器、压力传感器、与杀虫气调控制单片机输出端相连的环流熏蒸蝶阀电机控制组件、电子害虫诱捕器，环流熏蒸蝶阀电机控制组件包括与环流熏蒸蝶阀电机输入端相连的直流无刷电机驱动板。
7.根据权利要求4至6任一项所述的粮仓智能综合显控系统的控制电路，其特征在于，所述直流无刷电机驱动板包括三相逆变桥电路、电机过零检测电路、电机电流信号检测电路、电机电压信号检测电路。
8.根据权利要求1或2所述的粮仓智能综合显控系统的控制电路，其特征在于，所述通讯网络电路包括通信芯片U5、电阻R16、R20、R21、二极管D4—D6、D8、压敏电阻YM1—YM3、热敏电阻PTC1、PTC2、放电管FD1—FD3、稳压二极管Z1、Z2、接线端子J2、RS1，二极管D4—D6、D8组成桥式整流电路，Z1的负极与D4、D8的负极并联，Z2的正极与D5、D6的正极并联，R16、YM1、PTC1与YM2的一端、D4的正极并联，R21、YM3、PTC2与YM2的另一端、D8的正极并联，R16、R21的另一端连接5V电压，YM1、YM2的另一端接地，PTC1的另一端、FD1与FD2的一端并联，PTC2的另一端、FD3与FD2的另一端并联，R20的一端与U5的A引脚相连、另一端与J2的一接线端口相连，J2的另一接线端口与U5的B引脚相连，接线端子RS1连接在FD2的两端。
9.根据权利要求1或2所述的粮仓智能综合显控系统的控制电路，其特征在于，所述智能供电电路包括24V转5V电压电路、5V转-5V电压电路、5V转3.3V电压电路、电源输入防反接的电路、电源控制电路。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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