CN107390595B - 智能型物理杀虫机控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能型物理杀虫机控制电路，具体包括状态显示电路、时钟产生电路、计时电路、MCU控制器、场能激发信号产生电路、功率放大电路、高压场能释放电路、比较处理电路、信号选择MUX电路、温度检测放大电路、电流检测放大电路、电压检测放大电路、基准电压产生电路，以及为物理杀虫机中高压功率模块供电的偏置电压产生电路。本发明通过检测物理杀虫机中高压功率模块工作时高压场强释放电路的温度、电流和电压是否正常来判断物理杀虫机的工作状态，并通过MCU处理器对异常情况进行实时处理和保护，可大幅提高物理杀虫机的可靠性。

Description

智能型物理杀虫机控制电路

技术领域

本发明涉及控制电路，尤其涉及一种智能型物理杀虫机控制电路。

背景技术

各种害虫一直是人类的天敌，如室内的蟑螂，白蚁，臭虫，被褥地毯中的跳蚤，螨，它们侵害人的身体，又传播疾病，如粮食仓储中谷盗，谷象，谷蛾，谷蠹，玉米象，豆象，麦蛾等，它们对稻谷，小麦，玉米，大豆及大米等成品粮造成极大的毁坏，给人们造成极大的损失。传统的杀虫方法是药物熏蒸和直接药杀，药物熏蒸和直接药杀虽然有效，但费工费时，而且在空间较大时，难以熏透，长年使用害虫已产生抗药性，特别是药物会在所用之处有残留和污染。因此，探索无任何污染的物理杀虫方法，一直是农业科技装备研发的热点。

已有专利文献公开了多种物理杀虫装置，有超声波的，有微波电磁波的。超声波技术方案利用有害虫体对特殊频率声波和强度感觉痛楚以致死亡的特点，用超声波击杀害虫。微波技术方案利用虫体富含水份又对微波敏感的介电特性，使虫子在能量的辐射下体内水分子快速振动发热，虫体灼热而死亡，微波对干燥粮食则因合水少而无损害作用。中国专利：农用光束波场综合加速杀虫装置（公开号CN1406477A），提供了一种综合应用场强和波谱光杀虫的方案。中国专利：物理杀虫机（公开号CN1339252A），提供了一种具有可在大灰尘场所可靠工作，击杀距离远范围大，空中杀飞虫效果好的方案，还能有效杀死藏在物堆或土壤中的害虫。图1所示为上述物理杀虫机的典型电路框图，包括微电脑工作控制器、场能激发信号产生电路、功率放大电路和高压场强释放电路。其中高压场强释放电路在实现方式上，均使用了高频高电压电路模块产生超声波或者电磁波，最高电压可达3000V以上，属于典型的高压功率模块，而高压功率模块的工作稳定性和工作状态对于整体物理杀虫机至关重要。因此，开发针对物理杀虫机中高压功率模块工作状态的智能型检测控制电路，进而提高物理杀虫机的可靠性和维护便利性，有很大现实意义。本发明通过检测物理杀虫机中高压功率模块工作时高压场强释放电路的温度、电流和电压是否正常来判断物理杀虫机的工作状态，并通过MCU处理器对异常情况进行实时处理和保护，可大幅提高物理杀虫机的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种智能型物理杀虫机控制电路。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种智能型物理杀虫机控制电路，包括：状态显示电路、时钟产生电路、计时电路、MCU控制器、场能激发信号产生电路、功率放大电路、高压场能释放电路、第一比较处理电路、第二比较处理电路、信号选择MUX电路、温度检测放大电路、电流检测放大电路、电压检测放大电路、基准电压产生电路，以及为物理杀虫机中高压功率模块供电的偏置电压产生电路。

所述智能型物理杀虫机控制电路的连接关系为：场能激发信号产生电路的输出端连接到功率放大电路的输入端；功率放大电路的第一输出端连接到温度检测放大电路的第一输入端，功率放大电路的第二输出端连接到电流检测放大电路的第一输入端，功率放大电路的第三输出端连接到高压场能释放电路的输入端；高压场能释放电路的第一输出端连接到温度检测放大电路的第二输入端，高压场能释放电路的第二输出端连接到电流检测放大电路的第二输入端，高压场能释放电路的第三输出端连接到电压检测放大电路的输入端；温度检测放大电路的第一和第二输出端分别连接到信号选择MUX电路的第一和第二信号输入端，电流检测放大电路的输出端连接到信号选择MUX电路的第三信号输入端，电压检测放大电路的输出端连接到信号选择MUX电路的第四信号输入端，信号选择MUX电路的输出端同时连接到第一比较处理电路和第二比较处理电路的第一输入端；基准电压产生电路的高参考电压输出端Vrh连接到第二比较处理电路的第二输入端，基准电压产生电路的低参考电压输出端Vrl连接到第一比较处理电路的第二输入端；时钟产生电路的第一输出端连接到MCU控制器的第一输入端，第一比较处理电路的输出端连接到MCU控制器的第二输入端，第二比较处理电路的输出端连接到MCU控制器的第三输入端，MCU控制器的第一输出端连接到状态显示电路，MCU控制器的第二输出端连接到时钟产生电路，MCU控制器的第三输出端连接到场能激发信号产生电路的第一输入控制端，MCU控制器的第四输出端连接到计时电路，MCU控制器的第五输出端连接到信号选择MUX电路；计时电路的输出端连接到场能激发信号产生电路的第二输入控制端，偏置电压产生电路的电压输出端分别连接到状态显示电路、时钟产生电路、计时电路、MCU控制器、场能激发信号产生电路、功率放大电路、高压场能释放电路、第一比较处理电路、第二比较处理电路、信号选择MUX电路、温度检测放大电路、电流检测放大电路、电压检测放大电路和基准电压产生电路的电源电压输入端。

所述温度检测放大电路包括两个检测放大单元和四个电阻，分别为第一检测放大单元、第二检测放大单元、热敏电阻Rt1、负载电阻Ro1、热敏电阻Rt2、负载电阻Ro2；所述第一检测放大单元的输入端连接到热敏电阻Rt1的正端和负载电阻Ro1的负端，第二检测放大单元的输入端连接到热敏电阻Rt2的正端和负载电阻Ro2的负端，热敏电阻Rt1和热敏电阻Rt2的负端同时接地，负载电阻Ro1的正端和负载电阻Ro2的正端均连接到电源电压。

所述电流检测放大电路包括第三检测放大单元和电流检测电阻Ri，所述第三检测放大单元的第一输入端连接到电流检测电阻Ri的正端和功率放大电路的第三输出端，第三检测放大单元的第二输入端连接到电流检测电阻Ri的负端和高压场能释放电路的输入端。

所述电压检测放大电路包括第四检测放大单元和两个分压电阻Rs1和Rs2，所述第四检测放大单元的输入端连接到分压电阻Rs2的正端和分压电阻Rs1的负端，分压电阻Rs1的正端连接到高压场能释放电路的高压电源，分压电阻Rs2的负端连接到地。

所述状态显示电路包括五个LED指示灯，分别为正常LED、过压LED、欠压LED、过热LED和短路LED，正常LED、过压LED、欠压LED、过热LED和短路LED的控制信号均连接到MCU控制器的第一输出端。

所述场能激发信号产生电路、功率放大电路和高压场能释放电路的实现方式可参考中国专利CN1339252A物理杀虫机。

所述MCU控制器的信号处理流程为：

MCU控制器首先启动场能激发信号产生电路，使物理杀虫机控制电路开始工作；紧接着MCU控制器开始选择温度/电压/电流检测，选择检测路径；

当进入温度检测流程时，MCU控制器控制信号通过选择MUX电路选择温度检测放大电路开始温度检测；MCU对热敏电阻Rt1或热敏电阻R2的电压变化情况进行检测处理，第一比较处理电路和第二比较处理电路开始输出脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2，MCU控制器开始读取该脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2；当MCU控制器未读到N个连续的1信号时，表明被检测热敏电阻所在电路模块的温度正常，物理杀虫机的工作状态正常，则输出控制状态显示电路显示正常，同时关闭计时电路；当MCU控制器读到N个连续的1信号时，则判断被检测热敏电阻所在电路模块的温度超标，物理杀虫机的工作状态异常，并关闭场能激发信号产生电路，然后控制状态显示电路显示过热，同时开启计时电路开始计时，物理杀虫机进入保护模式；计时电路计时时间超过设定时间t时，计时电路的输出端产生信号重新开启场能激发信号产生电路，功率放大电路和高压场强释放电路重新开始工作；MCU控制器重新开始检测热敏电阻Rt1和热敏电阻Rt2的电压状态，若判定热敏电阻Rt1和热敏电阻Rt2的正端电压均正常，则输出控制状态显示电路显示正常，否则MCU控制器控制物理杀虫机再次进入保护模式；

当进入电压检测流程时，MCU控制器控制信号通过选择MUX电路选择电压检测放大电路开始电压检测；MCU控制器开始对电压采样电阻Rs2的电压变化情况进行检测处理，第一比较处理电路和第二比较处理电路得到脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2，并交由MCU控制器处理比较处理电路开始输出脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2；当MCU控制器从脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2中均未读到N个连续的1信号时，表明高压场强释放电路的工作电压并未出现电压过高或者过低的现象，则输出控制状态显示电路显示正常；若MCU控制器从脉冲型数字信号1中读到N个连续的1信号，则表明高压场强释放电路已出现电压过低现象，MCU控制器将输出控制状态显示电路显示欠压，还将通过第三输出端关闭场能激发信号产生电路；若MCU控制器从脉冲型数字信号2中读到N个连续的1信号，则表明物理杀虫机中高压场强释放电路已出现电压过高现象，MCU控制器将输出控制状态显示电路显示过压，还将通过第三输出端关闭场能激发信号产生电路；

当进入电流检测流程时，MCU控制器控制信号通过选择MUX电路选择电流检测放大电路开始电压检测；电流检测电阻Ri开始检测物理杀虫机的工作电流，第一比较处理电路和第二比较处理电路开始输出脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2，MCU控制器开始读取脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2；当MCU控制器读到N个连续的1信号时，则判断物理杀虫机的工作电流异常太大，并关闭场能激发信号产生电路，然后控制状态显示电路显示短路；当MCU控制器未读到N个连续的1信号时，则判断物理杀虫机的工作电流正常，MCU控制器将继续检测物理杀虫机的工作电流，并控制状态显示电路显示正常；

当MCU控制器进行电流检测流程和温度检测流程时，所述基准电压产生电路的高参考电压输出端Vrh和低参考电压输出端Vrl输出相同的基准电压。当MCU控制器进行电压检测流程时，所述基准电压产生电路的高参考电压输出端Vrh和低参考电压输出端Vrl输出不同的基准电压，两个基准电压的电压差值代表了的电压保护范围。

其中，N为任意正整数，t为任意时间长度。

实际应用中，过热保护电路对于被保护物理杀虫机的工作温度的检测精度取决于比较处理电路，为避免MCU控制器的误触发，N和t的取值不能太小。热敏电阻Rt1 和热敏电阻Rt2在实际PCB电路板卡中的位置应尽量接近功率放大电路和高压场强释放电路中大电流通过器件的附近，从而更好的判断器件工作特性。电压采样电阻Rs1和电压采样电阻Rs2应选择耐高压电阻。

本发明的优点和有益效果在于：本发明具有结构简单，反应灵敏，并且成本低廉的优点。

附图说明

图1为现有物理杀虫机的电路框图。

图2为本发明智能型物理杀虫机控制电路的架构框图。

图3为本发明温度检测放大电路的示意图。

图4为本发明电流检测放大电路的示意图。

图5为本发明电压检测放大电路的示意图。

图6为本发明第一检测放大单元的示意图。

图7为本发明第三检测放大单元的示意图。

图8为本发明第四检测放大单元的示意图。

图9为本发明状态显示电路示意图。

图10为本发明MCU控制器的信号处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：

一种智能型物理杀虫机控制电路，包括：状态显示电路1、时钟产生电路2、计时电路3、MCU控制器4、场能激发信号产生电路5、功率放大电路6、高压场能释放电路7、第一比较处理电路8、第二比较处理电路9、信号选择MUX电路10、温度检测放大电路11、电流检测放大电路12、电压检测放大电路13、基准电压产生电路14，以及为物理杀虫机中高压功率模块供电的偏置电压产生电路15。

所述智能型物理杀虫机控制电路的连接关系为：场能激发信号产生电路5的输出端连接到功率放大电路6的输入端；功率放大电路6的第一输出端连接到温度检测放大电路11的第一输入端，功率放大电路6的第二输出端连接到电流检测放大电路12的第一输入端，功率放大电路6的第三输出端连接到高压场能释放电路7的输入端；高压场能释放电路7的第一输出端连接到温度检测放大电路11的第二输入端，高压场能释放电路7的第二输出端连接到电流检测放大电路12的第二输入端，高压场能释放电路7的第三输出端连接到电压检测放大电路13的输入端；温度检测放大电路11的第一和第二输出端分别连接到信号选择MUX电路10的第一和第二信号输入端，电流检测放大电路12的输出端连接到信号选择MUX电路10的第三信号输入端，电压检测放大电路13的输出端连接到信号选择MUX电路10的第四信号输入端，信号选择MUX电路10的输出端同时连接到第一比较处理电路8和第二比较处理电路9的第一输入端；基准电压产生电路14的高参考电压输出端Vrh连接到第二比较处理电路9的第二输入端，基准电压产生电路14的低参考电压输出端Vrl连接到第一比较处理电路8的第二输入端；时钟产生电路2的第一输出端连接到MCU控制器4的第一输入端，第一比较处理电路8的输出端连接到MCU控制器4的第二输入端，第二比较处理电路9的输出端连接到MCU控制器4的第三输入端，MCU控制器4的第一输出端连接到状态显示电路1，MCU控制器4的第二输出端连接到时钟产生电路2，MCU控制器4的第三输出端连接到场能激发信号产生电路5的第一输入控制端，MCU控制器4的第四输出端连接到计时电路3，MCU控制器4的第五输出端连接到信号选择MUX电路10；计时电路3的输出端连接到场能激发信号产生电路5的第二输入控制端，偏置电压产生电路15的电压输出端分别连接到状态显示电路1、时钟产生电路2、计时电路3、MCU控制器4、场能激发信号产生电路5、功率放大电路6、高压场能释放电路7、第一比较处理电路8、第二比较处理电路9、信号选择MUX电路10、温度检测放大电路11、电流检测放大电路12、电压检测放大电路13和基准电压产生电路14的电源电压输入端。

所述温度检测放大电路11包括两个检测放大单元和四个电阻，分别为第一检测放大单元11-1、第二检测放大单元11-2、热敏电阻Rt1、负载电阻Ro1、热敏电阻Rt2、负载电阻Ro2；所述第一检测放大单元11-1的输入端连接到热敏电阻Rt1的正端和负载电阻Ro1的负端，第二检测放大单元11-2的输入端连接到热敏电阻Rt2的正端和负载电阻Ro2的负端，热敏电阻Rt1和热敏电阻Rt2的负端同时接地，负载电阻Ro1的正端和负载电阻Ro2的正端均连接到电源电压。

所述电流检测放大电路12包括第三检测放大单元12-1和电流检测电阻Ri，所述第三检测放大单元12-1的第一输入端连接到电流检测电阻Ri的正端和功率放大电路6的第三输出端，第三检测放大单元12-1的第二输入端连接到电流检测电阻Ri的负端和高压场能释放电路7的输入端。

所述电压检测放大电路13包括第四检测放大单元13-1和两个分压电阻Rs1和Rs2，所述第四检测放大单元13-1的输入端连接到分压电阻Rs2的正端和分压电阻Rs1的负端，分压电阻Rs1的正端连接到高压场能释放电路7的高压电源，分压电阻Rs2的负端连接到地。

所述状态显示电路1包括五个LED指示灯，分别为正常LED1-1、过压LED1-2、欠压LED1-3、过热LED1-4和短路LED1-5，正常LED1-1、过压LED1-2、欠压LED1-3、过热LED1-4和短路LED1-5的控制信号均连接到MCU控制器4的第一输出端。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种智能型物理杀虫机控制电路，包括状态显示电路、时钟产生电路、计时电路、MCU控制器、场能激发信号产生电路、功率放大电路、高压场能释放电路、第一比较处理电路、第二比较处理电路、信号选择MUX电路、温度检测放大电路、电流检测放大电路、电压检测放大电路、基准电压产生电路，以及为物理杀虫机中高压功率模块供电的偏置电压产生电路；场能激发信号产生电路的输出端连接到功率放大电路的输入端；功率放大电路的第一输出端连接到温度检测放大电路的第一输入端，功率放大电路的第二输出端连接到电流检测放大电路的第一输入端，功率放大电路的第三输出端连接到高压场能释放电路的输入端；高压场能释放电路的第一输出端连接到温度检测放大电路的第二输入端，高压场能释放电路的第二输出端连接到电流检测放大电路的第二输入端，高压场能释放电路的第三输出端连接到电压检测放大电路的输入端；温度检测放大电路的第一和第二输出端分别连接到信号选择MUX电路的第一和第二信号输入端，电流检测放大电路的输出端连接到信号选择MUX电路的第三信号输入端，电压检测放大电路的输出端连接到信号选择MUX电路的第四信号输入端，信号选择MUX电路的输出端同时连接到第一比较处理电路和第二比较处理电路的第一输入端；基准电压产生电路的高参考电压输出端Vrh连接到第二比较处理电路的第二输入端，基准电压产生电路的低参考电压输出端Vrl连接到第一比较处理电路的第二输入端；时钟产生电路的第一输出端连接到MCU控制器的第一输入端，第一比较处理电路的输出端连接到MCU控制器的第二输入端，第二比较处理电路的输出端连接到MCU控制器的第三输入端，MCU控制器的第一输出端连接到状态显示电路，MCU控制器的第二输出端连接到时钟产生电路，MCU控制器的第三输出端连接到场能激发信号产生电路的第一输入控制端，MCU控制器的第四输出端连接到计时电路，MCU控制器的第五输出端连接到信号选择MUX电路；计时电路的输出端连接到场能激发信号产生电路的第二输入控制端，偏置电压产生电路的电压输出端分别连接到状态显示电路、时钟产生电路、计时电路、MCU控制器、场能激发信号产生电路、功率放大电路、高压场能释放电路、第一比较处理电路、第二比较处理电路、信号选择MUX电路、温度检测放大电路、电流检测放大电路、电压检测放大电路和基准电压产生电路的电源电压输入端； 其特征在于：所述MCU控制器的信号处理流程为：

MCU控制器首先启动场能激发信号产生电路，使物理杀虫机控制电路开始工作；紧接着MCU控制器开始选择温度/电压/电流检测，选择检测路径；

当进入温度检测流程时，MCU控制器控制信号通过信号选择MUX电路选择温度检测放大电路开始温度检测；MCU对热敏电阻Rt1或热敏电阻R2的电压变化情况进行检测处理，第一比较处理电路和第二比较处理电路开始输出脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2，MCU控制器开始读取该脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2；当MCU控制器未读到N个连续的1信号时，表明被检测热敏电阻所在电路模块的温度正常，物理杀虫机的工作状态正常，则输出控制状态显示电路显示正常，同时关闭计时电路；当MCU控制器读到N个连续的1信号时，则判断被检测热敏电阻所在电路模块的温度超标，物理杀虫机的工作状态异常，并关闭场能激发信号产生电路，然后控制状态显示电路显示过热，同时开启计时电路开始计时，物理杀虫机进入保护模式；计时电路计时时间超过设定时间t时，计时电路的输出端产生信号重新开启场能激发信号产生电路，功率放大电路和高压场强释放电路重新开始工作；MCU控制器重新开始检测热敏电阻Rt1和热敏电阻Rt2的电压状态，若判定热敏电阻Rt1和热敏电阻Rt2的正端电压均正常，则输出控制状态显示电路显示正常，否则MCU控制器控制物理杀虫机再次进入保护模式；

当进入电压检测流程时，MCU控制器控制信号通过信号选择MUX电路选择电压检测放大电路开始电压检测；MCU控制器开始对电压采样电阻Rs2的电压变化情况进行检测处理，第一比较处理电路和第二比较处理电路得到脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2，并交由MCU控制器处理比较处理电路开始输出脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2；当MCU控制器从脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2中均未读到N个连续的1信号时，表明高压场强释放电路的工作电压并未出现电压过高或者过低的现象，则输出控制状态显示电路显示正常；若MCU控制器从脉冲型数字信号1中读到N个连续的1信号，则表明高压场强释放电路已出现电压过低现象，MCU控制器将输出控制状态显示电路显示欠压，还将通过第三输出端关闭场能激发信号产生电路；若MCU控制器从脉冲型数字信号2中读到N个连续的1信号，则表明物理杀虫机中高压场强释放电路已出现电压过高现象，MCU控制器将输出控制状态显示电路显示过压，还将通过第三输出端关闭场能激发信号产生电路；

当进入电流检测流程时，MCU控制器控制信号通过信号选择MUX电路选择电流检测放大电路开始电压检测；电流检测电阻Ri开始检测物理杀虫机的工作电流，第一比较处理电路和第二比较处理电路开始输出脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2，MCU控制器开始读取脉冲型数字信号1和脉冲型数字信号2；当MCU控制器读到N个连续的1信号时，则判断物理杀虫机的工作电流异常太大，并关闭场能激发信号产生电路，然后控制状态显示电路显示短路；当MCU控制器未读到N个连续的1信号时，则判断物理杀虫机的工作电流正常，MCU控制器将继续检测物理杀虫机的工作电流，并控制状态显示电路显示正常；

当MCU控制器进行电流检测流程和温度检测流程时，所述基准电压产生电路的高参考电压输出端Vrh和低参考电压输出端Vrl输出相同的基准电压；

当MCU控制器进行电压检测流程时，所述基准电压产生电路的高参考电压输出端Vrh和低参考电压输出端Vrl输出不同的基准电压，两个基准电压的电压差值代表了的电压保护范围；

其中，N为任意正整数，t为任意时间长度。