CN112327962A - 一种用于元书纸智能发酵箱的检测控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于元书纸智能发酵箱的检测控制电路。本发明包括MCU主控模块、电源模块、温度监测模块、半导体制冷模块、继电器模块；MCU主控模块与其他模块连接，实现与各个模块的控制；电源模块与其他模块连接，为各个模块供电。本发明利用温度传感器获取发酵过程中温度信息，转换成能给MCU识别的电信号，触发蜂鸣器，同时利用MCU控制继电器和制冷设备的开关，控制温度在合适范围。机器操作简单方便，能够降低元书纸发酵过程中耗费的人力。
Description
技术领域
本发明属于电子检测和控制技术领域，涉及一种用于元书纸智能发酵箱的检测控制电路。
背景技术
元书纸是一种有着悠久历史的纸品种类，拥有优异的书写性能以及极高的历史文化价值。我们需要传承、弘扬这一非物质文化遗产，同时我们应当用更加高效先进的工具来改进传统生产的流程，只有这样才能让这一文化遗产发挥出更大的价值。
传统的元书纸制造需要经过原材料发酵的流程。在发酵的过程中，需要人工感知温度并通过加水、加料等方式调节温度，以确保发酵在适宜的环境中进行。发酵的成功与否很大程度上倚赖于经验，且需要耗费大量的人力。
该款元书纸智能发酵箱检测控制电路采用了智能控制技术，能够实时监控发酵温度，通过半导体制冷技术对温度进行调整，保证发酵的环境适宜。当温度超过一定范围时，可以发出警报，提示操作者检查发酵环境，调节温度。该款检测控制电路能够减少人力的耗费，提高元书纸制造的自动化水平。
发明内容
本发明的目的就是提供一种用于元书纸智能发酵箱检测控制电路。
本发明包括MCU主控模块、电源模块、温度监测模块、半导体制冷模块、继电器模块；MCU主控模块与其他模块连接，实现与各个模块的控制；电源模块与其他模块连接，为各个模块供电；
所述的MCU主控模块包括主控芯片D1，采用意法半导体公司生产的STM32F103RC系列芯片；主控芯片D1的VDD_1脚、VDD_2脚、VDD_3脚、VDD_4脚、VDDA脚接电源模块的3.3V输出端，主控芯片D1的VSS_1脚、VSS_2脚、VSS_3脚、VSS_4脚、VSSA脚接GND；主控芯片D1的PD0脚、PD1脚并联电容C5、C6和晶振G2后接GND；主控芯片D1的NRST引脚接复位电路开关RST1端，并串联电阻R8后接电源模块的3.3V输出端，复位电路开关SW-SPST端接GND，复位电路开关两端之间并联C12电容；主控芯片D1的PA3脚串联电阻R5和二极管RUN2后接电源模块的3.3V输出端；主控芯片D1的PB2脚串联R2电阻后接GND；主控芯片D1的PB10脚接开关J4的2脚，开关J4的2脚串联电阻R9后接3.3V电源电路，开关J4的1脚接地；主控芯片D1的PB9脚电阻R6后接三极管Q2的基极，三极管Q2为NPN_8050三极管；三极管Q2的集电极接蜂鸣器JP1的一端，蜂鸣器JP1的另一端接电源模块的3.3V输出端，三极管Q2的发射极串联电阻R7后接GND；主控芯片D1的BOOT0脚串联电阻R1后接GND；主控芯片D1的PA14脚接下载器接插件J6的3脚，主控芯片D1的PA13引脚接下载器接插件J6的4脚，下载器接插件J6的1脚接电源模块的3.3V输出端，下载器接插件J6的2脚接地；主控芯片D1的PA8脚串联电阻R4、二极管RUN1后接电源模块的3.3V输出端；电容C7、C8、C9、C10、C11并联后一端接3.3V电源电路，另一端接GND，放在MCU芯片附近作为去耦电路；
温度检测模块包括温度探头接插件CON2，温度探头接插件CON2的2脚接主控芯片D1的PA5脚，温度探头接插件CON2的1脚接地；温度探头接插件CON2的2脚串接电阻R3后接电源模块的3.3V输出端，同时串接电容C19后接地；
半导体制冷模块包括风扇接插件CON3、半导体制冷接插件CON4；半导体制冷接插件CON4外接半导体制冷设备两极，半导体制冷接插件CON4的2脚接继电器K1的5脚，半导体制冷接插件CON4的1脚接地；风扇接插件CON3的1脚和4脚分别外接风扇，风扇接插件CON3的4脚和1脚接继电器K1的5脚，风扇接插件CON3的2脚、3脚接地；
继电器模块包括继电器K1和三极管Q1；继电器K1的2脚接稳压管D4的正极后三级管Q1的集电极，稳压管D4的负极接继电器K1的3脚后接电源模块的12V输出端；继电器K1的1脚接电源模块的12V输出端；三极管Q1的基极通过电阻R12接主控芯片D1的PC9脚，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极通过电阻R10接电源模块的3.3V输出端。
作为优选，所述的电源模块包括一个降压芯片和一个12V电源适配器；电源适配器提供系统总电压，降压芯片提供3.3V稳定电压。
作为优选，所述的温度检测模块采用PT1000温度传感器。
本发明电路中MCU核心模块采用STM32F103系列芯片，系统采用8M晶振，SWD调试口；各传感器模块将信号送到MCU，MCU接收信号并对这些信号进行相应的判断，给出反馈信号；反馈信号经各控制模块完成相应的操作。电源模块包括一个降压芯片和一个12V电源适配器；电源适配器提供系统总电压，降压芯片提供3.3V稳定电压。温度检测模块通过检测环境温度，来判断是否触发蜂鸣器进行报警，保证发酵过程在合适温度范围内进行。半导体制冷模块采用制冷设备和风扇，当温度低于预设值时，制冷设备打开，对元书纸智能发酵箱内部进行降温操作，保证环境温度的稳定性。继电器模块用来控制半导体制冷模块的开关，进行元书纸智能发酵箱内部的温度维持工作。
本发明利用温度传感器获取发酵过程中温度信息，转换成能给MCU识别的电信号，触发蜂鸣器，同时利用MCU控制继电器和制冷设备的开关，控制温度在合适范围。机器操作简单方便，能够降低元书纸发酵过程中耗费的人力。
附图说明
图1为本发明电路原理结构示意图；
图2为图1中MCU主控模块的电路图；
图3-1为电源模块中电源输出电路的电路图；
图3-2为电源模块中电压转换电路的电路图；
图4为图1中温度检测模块的电路图；
图5为图1中半导体制冷模块的电路图；
图6为图1中继电器模块的电路图；
具体实现方式
如图1所示，一种用于元书纸智能发酵箱的检测控制电路包括MCU主控模块1、电源模块2、温度监测模块3、半导体制冷模块4、继电器模块5；MCU主控模块1与其他模块连接，实现与各个模块的控制；电源模块2与其他模块连接，为各个模块供电。
如图2所示，MCU主控模块1包括一个主控芯片D1，采用意法半导体公司生产的STM32F103RC系列芯片，该芯片提供了丰富的外射接口，能够满足该系统的对软硬件的资源需求，芯片为工业级芯片，性能稳定可靠。MCU主控模块通过接受各个模块的信息，处理并进行判断是否需要做出相应的反馈动作。主控芯片D1的VDD_1脚、VDD_2脚、VDD_3脚、VDD_4脚、VDDA脚接电压转换电路的3.3V输出端，主控芯片D1的VSS_1脚、VSS_2脚、VSS_3脚、VSS_4脚、VSSA脚接GND；主控芯片D1的PD0脚、PD1脚并联电容C5、C6和晶振G2后接GND；主控芯片D1的NRST引脚接复位电路开关RST1端，并串联电阻R8后接电压转换电路的3.3V输出端，复位电路开关SW-SPST端接GND，复位电路开关两端之间并联C12电容；主控芯片D1的PA3脚串联电阻R5和二极管RUN2后接电压转换电路的3.3V输出端；主控芯片D1的PB2脚串联R2电阻后接GND；主控芯片D1的PB10脚接开关J4的2脚，开关J4的2脚串联电阻R9后接3.3V电源电路，开关J4的1脚接地；主控芯片D1的PB9脚电阻R6后接三极管Q2的基极，三极管Q2为NPN_8050三极管；三极管Q2的集电极接蜂鸣器JP1的一端，蜂鸣器JP1的另一端接电压转换电路的3.3V输出端，三极管Q2的发射极串联电阻R7后接GND；主控芯片D1的BOOT0脚串联电阻R1后接GND；主控芯片D1的PA14脚接下载器接插件J6的3脚，主控芯片D1的PA13引脚接下载器接插件J6的4脚，下载器接插件J6的1脚接电压转换电路的3.3V输出端，下载器接插件J6的2脚接地；主控芯片D1的PA8脚串联电阻R4、二极管RUN1后接电压转换电路的3.3V输出端。电容C7、C8、C9、C10、C11并联后一端接3.3V电源电路，另一端接GND，放在MCU芯片附近作为去耦电路。
电源模块包括电源输出电路和电压转换电路。
如图3-1所示，电源输出电路包括接插件CON1和电源开关J3，接插件CON1的2脚接电源开关J3的1脚，接插件CON1的1脚接地，电源开关J3的2脚输出12V电压。
如图3-2所示，电压转换电路包括电源转换芯片D005，电源转换芯片D005选用菲佑特公司生产的型号为TLV1117_33的电源转换芯片；电源转换芯片D005的输入引脚接入电源输出电路的12V输出端，同时并联电容C1、C2；电源转换芯片D005的一个输出引脚串联接稳压管D5，稳压管D5的负极接电源输出电路的12V输出端；电源转换芯片D005的接地脚接地；电源转换芯片D005的两个输出引脚、稳压管D5的正极连接后输出3.3V电压，同时并联电容C3、C4后接地。
如图4所示，温度检测模块包括温度探头接插件CON2，温度探头接插件CON2的2脚接主控芯片D1的PA5脚，温度探头接插件CON2的1脚接地。温度探头接插件CON2的2脚串接电阻R3后接电压转换电路的3.3V输出端，同时串接电容C19后接地；
如图5所示，半导体制冷模块包括风扇接插件CON3、半导体制冷接插件CON4。半导体制冷接插件CON4外接半导体制冷设备两极，半导体制冷接插件CON4的2脚接继电器K1的5脚，半导体制冷接插件CON4的1脚接地；风扇接插件CON3的1脚和4脚分别外接风扇，风扇接插件CON3的4脚和1脚接继电器K1的5脚，风扇接插件CON3的2脚、3脚接地。
如图6所示，继电器模块包括继电器K1和三极管Q1。继电器K1的2脚接稳压管D4的正极后三级管Q1的集电极，稳压管D4的负极接继电器K1的3脚后接电源输出电路的12V输出端；继电器K1的1脚接电源输出电路的12V输出端。三极管Q1的基极通过电阻R12接主控芯片D1的PC9脚，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极通过电阻R10接电压转换电路的3.3V输出端。
系统由外部稳压电源提供电压，通过电源转换芯片转换成需要的电压分配给系统各个模块。MCU控制模块对温度传感器信号进行采集分析、处理，通过传感接口将采集到的电平信号送入MCU的IO管脚，MCU接收接入管脚的电平信号，通过对电平信号的处理，MCU来判断是否需要对该状态做出相应的反馈。温度传感器模块的IO数字输出端口AD0与MCU的IO管脚连接通信，MCU通过AD0管脚接口得到温度信息。例如当温度过低或者过高时，IO管脚接收到温度传感器模块的电平信号，MCU通过对电平信号的判断得知温度过高，MCU通过IO管脚输出半导体制冷模块控制信号，半导体制冷模块接收到MCU的开启电平信号，打开制冷设备。同时MCU通过IO管脚输出蜂鸣器的控制信号，蜂鸣器接收到开起信号时，发出警报。
本发明工作过程如下：接通工作电源：适配器提供12V电源；将发酵所需的原料加入后启动电源按键，机器进入工作状态。温度探头检测温度，当温度高于30℃时，启动半导体制冷片，当温度低于20℃时，关闭半导体制冷片。同时温度探头检测温度，当温度低于15℃或高于40℃时，触发蜂鸣器。蜂鸣器触发后按蜂鸣器开关可以停止报警15分钟。15分钟后若温度仍低于15℃或高于40℃，则继续触发蜂鸣器。
工作流程和原理介绍：接通工作电源，MCU进入初始化状态，发酵箱中加入适量原料，机器进入发酵状态后，温度抬头时刻检测发酵箱内部温度状态，当温度低于15℃或高于40℃时，可以触发蜂鸣器，此时按下蜂鸣器开关可以停止警报15分钟，计时过程由主控芯片内部定时器控制。当温度高于30℃时，主控芯片自行启动半导体制冷片，当温度低于20℃时，关闭半导体制冷片，确保发酵箱温度维持在合适范围内。蜂鸣器触发一次之后，15分钟后若温度仍低于15℃或高于40℃，则继续触发蜂鸣器，实现一定状态下的报警功能。
Claims (3)
1.一种用于元书纸智能发酵箱的检测控制电路，其特征在于：包括MCU主控模块、电源模块、温度监测模块、半导体制冷模块、继电器模块；MCU主控模块与其他模块连接，实现与各个模块的控制；电源模块与其他模块连接，为各个模块供电；
所述的MCU主控模块包括主控芯片D1，采用意法半导体公司生产的STM32F103RC系列芯片；主控芯片D1的VDD_1脚、VDD_2脚、VDD_3脚、VDD_4脚、VDDA脚接电源模块的3.3V输出端，主控芯片D1的VSS_1脚、VSS_2脚、VSS_3脚、VSS_4脚、VSSA脚接GND；主控芯片D1的PD0脚、PD1脚并联电容C5、C6和晶振G2后接GND；主控芯片D1的NRST引脚接复位电路开关RST1端，并串联电阻R8后接电源模块的3.3V输出端，复位电路开关SW-SPST端接GND，复位电路开关两端之间并联C12电容；主控芯片D1的PA3脚串联电阻R5和二极管RUN2后接电压转换电路的3.3V输出端；主控芯片D1的PB2脚串联R2电阻后接GND；主控芯片D1的PB10脚接开关J4的2脚，开关J4的2脚串联电阻R9后接3.3V电源电路，开关J4的1脚接地；主控芯片D1的PB9脚电阻R6后接三极管Q2的基极，三极管Q2为NPN_8050三极管；三极管Q2的集电极接蜂鸣器JP1的一端，蜂鸣器JP1的另一端接电源模块的3.3V输出端，三极管Q2的发射极串联电阻R7后接GND；主控芯片D1的BOOT0脚串联电阻R1后接GND；主控芯片D1的PA14脚接下载器接插件J6的3脚，主控芯片D1的PA13引脚接下载器接插件J6的4脚，下载器接插件J6的1脚接电源模块的3.3V输出端，下载器接插件J6的2脚接地；主控芯片D1的PA8脚串联电阻R4、二极管RUN1后接电源模块的3.3V输出端；电容C7、C8、C9、C10、C11并联后一端接3.3V电源电路，另一端接GND，放在MCU芯片附近作为去耦电路；
温度检测模块包括温度探头接插件CON2，温度探头接插件CON2的2脚接主控芯片D1的PA5脚，温度探头接插件CON2的1脚接地；温度探头接插件CON2的2脚串接电阻R3后接电源模块的3.3V输出端，同时串接电容C19后接地；
半导体制冷模块包括风扇接插件CON3、半导体制冷接插件CON4；半导体制冷接插件CON4外接半导体制冷设备两极，半导体制冷接插件CON4的2脚接继电器K1的5脚，半导体制冷接插件CON4的1脚接地；风扇接插件CON3的1脚和4脚分别外接风扇，风扇接插件CON3的4脚和1脚接继电器K1的5脚，风扇接插件CON3的2脚、3脚接地；
继电器模块包括继电器K1和三极管Q1；继电器K1的2脚接稳压管D4的正极后三级管Q1的集电极，稳压管D4的负极接继电器K1的3脚后接电源模块的12V输出端；继电器K1的1脚接电源模块的12V输出端；三极管Q1的基极通过电阻R12接主控芯片D1的PC9脚，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极通过电阻R10接电源模块的3.3V输出端。
2.如权利要求1所述的用于元书纸智能发酵箱的检测控制电路，其特征在于：所述的电源模块包括一个降压芯片和一个12V电源适配器；电源适配器提供系统总电压，降压芯片提供3.3V稳定电压。
3.如权利要求1所述的用于元书纸智能发酵箱的检测控制电路，其特征在于：所述的温度检测模块采用PT1000温度传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210205 |