CN109854120A - 一种天文圆顶雨雪天气自动关闭的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天文圆顶雨雪天气自动关闭的控制系统，包括天窗电机、天窗手控盒、连动机、电脑、电机控制盒、雨雪感应器和监控电路板；天窗电机和电机控制盒安装在天文圆顶半球内部，电机控制盒与天窗电机连接，控制圆顶的方位运动和天窗开合；雨雪感应器安装在圆顶的外部，与圆顶内部的监控电路板连接，雨雪感应器在雨雪天气时发出电平变化信号，监控电路板检测到稳定的雨雪感应器的信号之后，驱动电路板上的继电器开关信号，继电器的开关信号并联接到导电环上，在不影响电脑控制和手控盒控制的同时，实现自动关闭天窗的功能。

Description

一种天文圆顶雨雪天气自动关闭的控制系统

技术领域

本发明属于天文圆顶自动控制的技术领域，具体涉及一种天文圆顶雨雪天气自动关闭的控制系统。

背景技术

目前，为了保护天文望远镜，绝大多数的专业级天文望远镜都安装在天文圆顶内，当观测使用时再控制圆顶的打开和关闭。如图1所示，对于经典的圆顶，圆顶的位置由两个电机可以控制。一个是方位电机，它联合天窗一起做水平旋转运动，将天窗运动到指向天体的东西南北各方向上。另一个是天窗电机，在方位电机运动到指定的方位后，天窗打开，望远镜可以进行观测。

在实际操作过程中，有的望远镜带有圆顶随动，在望远镜输入天体坐标后，圆顶会跟随望远镜一起运动到指定的位置。在观测过程中，如果遇到雨雪天气，为了保护望远镜设备，需要及时将天窗关闭。这个操作一般通过人工操作天窗电机手动控制，或者在电脑上操作控制软件完成，最终还是人为的干预才能完成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种天文圆顶雨雪天气自动关闭的控制系统。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种天文圆顶雨雪天气自动关闭的控制系统，包括天窗电机、天窗手控盒、连动机、电脑、电机控制盒、雨雪感应器和监控电路板；天窗电机和电机控制盒安装在天文圆顶半球内部，电机控制盒与天窗电机连接，控制圆顶的方位运动和天窗开合；天文圆顶内部的一圈设有圆形导电环，电机控制盒的控制线通过导电环连接圆顶内的天窗手控盒，实现手控盒控制；电机控制盒的开启、关闭和公共端的信号线与连动机连接，连动机接入电脑，实现电脑控制；雨雪感应器安装在圆顶的外部，与圆顶内部的监控电路板连接，雨雪感应器在雨雪天气时发出电平变化信号，监控电路板检测到稳定的雨雪感应器的信号之后，驱动电路板上的继电器开关信号，继电器的开关信号并联接到导电环上，在不影响电脑控制和手控盒控制的同时，实现自动关闭天窗的功能。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的雨雪感应器的型号为CPR-PPS-03，感应面积为7.2cm2，电平输出为1V（潮湿）~3V（干燥）。

上述的监控电路板包括比较电路和检测及控制电路，比较电路采用LM339四路差动中的一路设计电压比较器U1，将雨感电压Rain Input作为比较器的正向输入电压，负向输入电压设定为1.5V；雨感电压Rain Input与1.5V电压比较；晴天时雨感电压Rain Input大于1.5V，正向电压大于负向电压，LM339的差动输出端输出高电平12V，经过LM7805稳压后得到5V Rain Out电压值；雨雪天时，雨感电压Rain Input小于1.5V, 正向电压小于负向电压， LM7805输出低电平，稳压电源输出低电平Rain Out。

上述的检测及控制电路采用STC89LE516AD 单片机嵌入到控制系统中，系统总的输入电源为12V，分别经过7805和LT1084-3.3稳压芯片后生成5V和3.3V，为各芯片供电电源；单片机STC89LE516AD的P1.3引脚为输入信号，检测雨雪传感器的输出Rain out；P1.3引脚在经过非门后，驱动继电器开关，继电器两端为Com1和Com2，单片机STC89LE516AD的hex程序文件通过SP3232串行通讯芯片烧写，程序采用C语言编程。

上述的电机控制盒内由两个接触器元件Contactor1和Contactor2各负责控制电机的正转和反转, 限位开关负责电机位置的限位保护；将检测及控制电路中继电器产生的Com1和Com2信号并联接到信号输入插头J3的Pin5 和Pin6上，当Com1和Com2导通时，带动接触器Contactor2吸合，使得电机运行，关闭天窗直到限位位置。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过安装雨雪感应器，在圆顶天窗的控制前段安装嵌入式检测系统，检测到雨雪感应器的信号后，触动继电器开关，开关节点并联到天窗的控制盒，在不需要人工干预的情况下达到自动关闭圆顶天窗的目的。

附图说明

图1是经典的圆顶天窗开启闭合与方位旋转示意图；

图2是本发明的控制系统示意图；

图3是本发明实施例控制流程图；

图4是本发明实施例比较电路原理图；

图5是本发明实施例检测及控制电路原理图；

图6是本发明实施例电机控制盒电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

如图2所示，本发明的一种天文圆顶雨雪天气自动关闭的控制系统，包括天窗电机、天窗手控盒、连动机、电脑、电机控制盒、雨雪感应器和监控电路板；天窗电机和电机控制盒安装在天文圆顶半球内部，电机控制盒与天窗电机连接，控制圆顶的方位运动和天窗开合；

当圆顶旋转时，天窗和控制器将会跟着旋转，所以在圆顶里面固定的设备和天窗之间的连线控制不能直接连接，否则控制线将会跟随圆顶一起旋转，造成缠绕。因此，天文圆顶内部的一圈设有圆形导电环，电机控制盒的控制线通过导电环连接圆顶内的天窗手控盒，实现手控盒控制；电机控制盒的开启、关闭和公共端的信号线与连动机连接，连动机接入电脑，实现电脑控制；雨雪感应器安装在圆顶的外部，与圆顶内部的监控电路板连接。

如图3所示，雨雪感应器在雨雪天气时发出电平变化信号，监控电路板检测到雨雪感应器的信号之后观察其信号的稳定性，在一段时间稳定过后，判断其确实是雨雪感应信号，然后驱动电路板上的继电器开关信号，继电器的开关信号并联接到导电环上，在不影响电脑控制和手控盒控制的同时，实现自动关闭天窗的功能。

雨雪传感器是检测雨雪天气，并根据天气的变化发出不同的电平信号出来。本实施例采用的是日本Climatec公司的传感器，型号为CPR-PPS-03。感应的面积为7.2cm2，电平的输出为1V（潮湿）~3V（干燥）。

如图4和图5所示，监控电路板包括比较电路和检测及控制电路，比较电路采用LM339四路差动中的一路设计电压比较器U1，将雨感电压Rain Input作为比较器的正向输入电压，负向输入电压设定为1.5V；雨感电压Rain Input与1.5V电压比较；晴天时雨感电压Rain Input大于1.5V，正向电压大于负向电压，LM339的差动输出端输出高电平12V，经过LM7805稳压后得到5V Rain Out电压值；雨雪天时，雨感电压Rain Input小于1.5V, 正向电压小于负向电压，LM7805输出低电平，稳压电源输出低电平Rain Out，这种情况下被认为是正在下雨下雪，即Rain Out为低时为雨雪天气，高电平时为无雨雪天气。

检测及控制电路采用STC89LE516AD 单片机嵌入到控制系统中，单片机STC89LE516AD的工作频率范围为0~80MHz, 64K的FLASH，内部RAM大小为1280字节，并且自身带有看门狗电路。系统总的输入电源为12V，分别经过7805和LT1084-3.3稳压芯片后生成5V和3.3V，为各芯片供电电源；单片机STC89LE516AD的P1.3引脚为输入信号，检测雨雪传感器的输出Rain out；P1.3引脚在经过非门后，驱动继电器开关，继电器两端为Com1和Com2，单片机STC89LE516AD的hex程序文件通过SP3232串行通讯芯片烧写，程序采用C语言编程，其代码如下：

////////晶振18.432M///////////

#include <stdio.h>

#include <intrins.h>

#include <reg51.h>

#include <math.h>

sbit Rain=P1^3;

sbit Close=P1^4;

unsigned char th,tl;

void delay(int delay_time) // 延时

{

int m,n;

for (m=0;m<1000;m++)

{

for(n=0;n<delay_time;n++)

;

}

}

void main ()

{

TMOD=0x21;

SCON=0x50;

th=250; tl=0;

TH0=th;TL0=tl;

TH1=0xFB;TL1=0xFB;

ET0=1;

TR1=0;

EA=1;

Close=0; //控制引脚初始化为低，继电器不吸合

Rain=1; //检测引脚初始化为高，有雨水时为低

lp:

if(Rain==0)

{

delay(2000);////延时1.2秒

if (Rain==0)

Close=1; ////继电器吸合，关闭天窗

}

else Close=0;

goto lp;

}

如图6所示，天窗电机的控制由电机控制盒负责完成。电机控制盒内主要由两个接触器元件Contactor1和Contactor2各负责控制电机的正转和反转。

当Contactor1的KM线包得到110V交流电（相当于J3插头pin4 和pin6接通或者Hand-Box 上方按键接通），电源接在公共端和运行端电机正转，圆顶打开，直到到达openlimit位置，限位开关切断电源。反之如果当Contactor2的KM线包得到110V交流电（相当于J3插头pin5 和pin6接通或者Hand-Box 下方按键接通），电源接在公共端和启动端电机反转，圆顶关闭，直到到达close limit位置，限位开关切断电源。 实际中我们采用变压器将220V的市电降压到110V，供给电机及接触器使用。

将检测控制板继电器产生的Com1和Com2信号并联接到信号输入插头J3（Pin5 和Pin6 ）上，当Com1和Com2导通时，带动接触器Contactor2吸合，使得电机运行，关闭天窗直到限位位置。并联到J3输入信号插座并不影响手控盒和电脑命令控制的功能，同样可以通过手控盒的方式或者电脑发送指令手动的关闭天窗。

本发明在无人干预的情况下，采集雨雪信号自动关闭圆顶，保障望远镜设备的安全。除了经典式结构的圆顶，其他圆顶如全天域式圆顶、菠萝式圆顶、平移式圆顶及蚌壳折叠式圆顶，所有自带电动开闭功能天窗的圆顶都可以采用这种方式，也都在本发明的保护范围。

由于雨雪天气对圆顶方位电机和方位位置没有影响，所以本发明只控制了天窗的闭合运动，没有对方位电机进行控制。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种天文圆顶雨雪天气自动关闭的控制系统，其特征在于，包括天窗电机、天窗手控盒、连动机、电脑、电机控制盒、雨雪感应器和监控电路板；所述天窗电机和电机控制盒安装在天文圆顶半球内部，所述电机控制盒与天窗电机连接，控制圆顶的方位运动和天窗开合；所述天文圆顶内部的一圈设有圆形导电环，所述电机控制盒的控制线通过导电环连接圆顶内的天窗手控盒，实现手控盒控制；所述电机控制盒的开启、关闭和公共端的信号线与连动机连接，连动机接入电脑，实现电脑控制；所述雨雪感应器安装在圆顶的外部，与圆顶内部的监控电路板连接，所述雨雪感应器在雨雪天气时发出电平变化信号，所述监控电路板检测到稳定的雨雪感应器的信号之后，驱动电路板上的继电器开关信号，继电器的开关信号并联接到导电环上，在不影响电脑控制和手控盒控制的同时，实现自动关闭天窗的功能。

2.根据权利要求1所述的一种天文圆顶雨雪天气自动关闭的控制系统，其特征在于，所述雨雪感应器的型号为CPR-PPS-03，感应面积为7.2cm2，电平输出为1V（潮湿）~3V（干燥）。

3.根据权利要求1所述的一种天文圆顶雨雪天气自动关闭的控制系统，其特征在于，所述监控电路板包括比较电路和检测及控制电路，所述比较电路采用LM339四路差动中的一路设计电压比较器U1，将雨感电压Rain Input作为比较器的正向输入电压，负向输入电压设定为1.5V；所述雨感电压Rain Input与1.5V电压比较；晴天时雨感电压Rain Input大于1.5V，正向电压大于负向电压，LM339的差动输出端输出高电平12V，经过LM7805稳压后得到5V Rain Out电压值；雨雪天时，雨感电压Rain Input小于1.5V, 正向电压小于负向电压，LM7805输出低电平，稳压电源输出低电平Rain Out。

4.根据权利要求3所述的一种天文圆顶雨雪天气自动关闭的控制系统，其特征在于，所述检测及控制电路采用STC89LE516AD 单片机嵌入到控制系统中，系统总的输入电源为12V，分别经过7805和LT1084-3.3稳压芯片后生成5V和3.3V，为各芯片供电电源；所述单片机STC89LE516AD的P1.3引脚为输入信号，检测雨雪传感器的输出Rain out；P1.3引脚在经过非门后，驱动继电器开关，所述继电器两端为Com1和Com2，所述单片机STC89LE516AD的hex程序文件通过SP3232串行通讯芯片烧写，所述程序采用C语言编程。

5.根据权利要求4所述的一种天文圆顶雨雪天气自动关闭的控制系统，其特征在于，所述电机控制盒内由两个接触器元件Contactor1和Contactor2各负责控制电机的正转和反转, 限位开关负责电机位置的限位保护；将检测及控制电路中继电器产生的Com1和Com2信号并联接到信号输入插头J3的Pin5 和Pin6上，当Com1和Com2导通时，带动接触器Contactor2吸合，使得电机运行，关闭天窗直到限位位置。