CN203087161U - 一种用于奶牛降温的自动喷淋装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于奶牛降温的自动喷淋装置，所述装置包含：控制电路单元和受控于控制电路的喷淋单元及风扇单元；所述控制电路单元为：温度感应单元、89S52单片机、LCD液晶显示屏和电磁继电器单元；其中，电源输入端与89S52单片机P1.0脚连接；温控感应单元与89S51单片机的P1.1脚连接；89S52单片机的P9脚与电路的复位开关连接；89S52单片机的P10-P15引脚均与微动开关连接，其中，P10和P15引脚用于实现加减操作，P11和Ｐ12用于实现温度范围的调节，P13和P14用于控制最终电压输出端开关和闭合的时间；89S52单片机P18和P19引脚与振荡电路连接；89S52单片机的P20引脚为单片机接地端；89S52单片机的P2.6、P2.7、P32-P39引脚与LCD显示屏连接；89S52单片机的P2.2和P2.3引脚分别外接两个继电器。
Description
技术领域
本实用新型涉及牧场喷淋装置，具体涉及一种用于奶牛降温的自动喷淋装置。
背景技术
黄冈地区夏季高温高湿，奶牛热应激现象十分严重，6-9月份牧场经常出现由于热应激而导致的酸度低、指标低、酒精阳性拒收等质量事故。为减轻热应激对奶牛的影响，特设计本装置，通过控制喷淋与吹风交替进行来实现对奶牛的降温。
现有技术中牧场给奶牛降温的方式有以下几种：
1、单纯的开风扇：这种方式可以增加牛舍的空气流通，可以带走牛体散发的热量，但黄冈地区高温、高湿，风扇只能促进空气流通，不能起到降温的作用，因此这种方法作用不大；
2、开风扇和开启简易喷淋：这种喷淋是持续不可调的，采用这种方式水在风扇的作用下水被吹散，不仅增加牛舍湿度，甚至会打湿饲料，加上当地气候高湿，采用这种方只能使热应激更加严重。
如果是单纯的吹风和喷淋交替进行，情况就不同了：喷淋开启的时候没有风，水可以经事先预定好的位置将牛体淋湿，然后喷淋停止，风扇开启，在风是作用下加速牛体表面水分的蒸发，蒸发是一个吸热的过程，将牛体的热量带走，起到降温的作用。
本技术方案是将牛舍喷淋、风扇有机结合，通过此项技术，使喷淋、风扇相互交替进行，有效降低奶牛热应激反应。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，为克服上述问题，本实用新型提供了一种用于奶牛降温的自动喷淋装置，所述装置包含：控制电路单元和受控于控制电路的喷淋管路单元及风扇单元；
所述控制电路单元进一步包含：温度感应单元、89S52单片机、LCD液晶显示屏和电磁继电器单元；
24伏电源输入端与89S52单片机P1.0脚连接；所述温控感应单元与89S51单片机的P1.1脚连接；89S52单片机的P9脚与电路的复位开关连接；89S52单片机的P10-P15引脚均与微动开关连接，其中，P10和P15引脚用于实现加减操作，P11和Ｐ12用于实现温度范围的调节，P13和P14用于控制最终电压输出端开关和闭合的时间；89S52单片机P18和P19引脚与振荡电路连接；89S52单片机的P20引脚为单片机接地端；89S52单片机的P2.6、P2.7、P32-P39引脚与LCD显示屏连接；89S52单片机的P2.2和P2.3引脚分别外接两个继电器，作为控制电路电压输出端；所述喷淋管路单元及风扇单元与控制电路电压输出端相连接。
上述喷淋管路上每间隔若干米设置一个与220伏交流电磁阀，所有电磁阀之间为串联关系，的一端相连，该电磁阀的另一端与一喷头相连接。
风扇单元的电源回路连接一个常闭型交流接触器，且该常闭型交流接触器的控制端与所述交流电磁阀并联，所述常闭型交流接触器与380伏电路连接；所述控制喷淋管路的电磁阀与控制风扇电路的交流接触器并联。
有益效果：通过自动喷淋装置的控制实现了喷水和吹风交替进行，例如喷淋1分钟，喷淋期间风扇停止；吹风5分钟，吹风期间喷淋停止。如此交替进行，达到给奶牛降温的作用。总是，本实用新型通过控制风扇、喷淋装置的交替使用，有效降低奶牛热应激。
附图说明
图1是本实用新型的用于奶牛降温的自动喷淋方法的流程示意图；
图2是本实用新型单片机控制电路各单元的电路图；
图3是本实用新型提供的输出端继电器组的电路图；
图4是本实用新型提供的继电器组辅助电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
本实用新型提供的装置的控制电路单元是基于AT89S52单片机的。所述控制电路分为以下几个单元组成：1、温度感应；2、89S52单片机；3、LCD液晶显示屏；4、电磁继电器单元。
上述各单元的组合达到时序控制电磁继电器的目的，电磁继电器控制外接220V市电的时序接通和闭合，进而通过继电器控制喷淋管道上电磁阀的电源和电风扇的电源（备注：电磁阀选用220V工作电压，牧场所用风扇通常是三相380V电压，所以还需要在风扇电源的回路上再增加一个交流接触器，电磁阀、交流接触器的控制端并联，均使用220V市电），从而实现控制喷淋和风扇交替进行的目的。
在电路通电后，首先给温度传感器设置一个临界值，此值的范围从-20到99之间，结合实际通常设置为32.接下来设置最终24V直流电输出和断开的时间，通常输出时间设置为2分钟，断开时间设置为6分钟。
当外界温度≥32℃时，单片机控制24V直流电按照设置的时间输出和断开
当外界温度＜32℃时，输出端无电压输出，此时喷淋始终停止，风扇连续开启，也就是在这个温度以下我们只需要给奶牛吹风扇即可，当然，在温度继续下降到人都可以接受的适宜温度时我们只需人工关闭风扇的总电源，这个时候就不需要给奶牛降温了。
控制喷淋和吹风是这样实现的，首先我们通过以上电路可以时序控制220V的市电了，我们在牛舍喷淋管道上每隔若干米装一个220交流电电磁阀所有喷淋管道上的电磁阀统称电磁阀组，再在电磁阀后面接一个喷头，当电磁阀通电时电磁阀开启，喷淋开始；当电磁阀断电后，喷淋停止。电磁阀组上的所有电磁阀之间采用串联关系，供电源为喷淋-风扇控制电压。
本实用新型在喷淋-风扇控制电压处引出一组线路，连接一个常闭型交流接触器，接触器与380V电路连接，当有220V电压时，接触器断开380V电路，风扇停止，当无220V电压时，接触器接通380V电路，风扇开启。
具体如下表所示：
图2是单片机控制电路各单元的电路图。首先，电路的外接电源是一个24V的直流电源适配器，为整改电路供电，电源输入端与89S52单片机P1.0脚连接。
温控部分选用的是数字温度传感器，感测温度范围为-20℃-99℃，温度传感器与89S51单片机的P1.1脚连接。
89S52单片机的P1.2-P1.8脚未使用。
89S52单片机的P9脚与电路的复位开关连接
89S52单片机的P10-P15均与微动开关连接，其中P10和P15实现加减，P11-Ｐ12实现温度范围的调节，P13-P14调节最终电压输出端开关和闭合的时间。
P18-P19与振荡电路连接
P20为单片机接地端
P2.6、P2.7、P32-P39与LCD显示屏连接，选用的LCD屏型号为1602，
图3是输出端继电器组的电路图，单片机的P2.2、P2.3引脚外接两组继电器，（为示区别，这两组继电器命名为继电器组），最终实现了24V直流电控制220V市电的时序接通与断开，在这里将时序开关的220V市电命名为喷淋-风扇控制电压。
图4是继电器组辅助电路图。直流继电器线圈并接二极管和电容，可以形成吸涌回路。将通断继电器时在线圈中形成的感应高压电涌给释放，缩短线圈响应时间。减少线圈误动作，同时延长线圈使用寿命。
实施例
本电路检测外界温度，当外界温度达到设定启动电路的值时，电路开始工作。最终的控制效果是：控制220V市电的周期性开关，在此输出端并联一个220V交流电磁阀和一个常闭型继电器，电磁阀控制水路，继电器控制风扇。
为了便于说明控制板在节水和电方面的影响程度，我们先建一个简单的模型。假设某牧场有1个喷淋头和1台风扇。现对相关情况做说明。喷淋单位时间内出水量为m0,风扇功率为w0。
某天需要喷淋降温的时间为t0,
①那么该天所需要的水量M=m0t0，所需要的电量W=w0t0
现在加装电路板，出水时间为t1，吹风时间为t2，在整个t0时间内电路共进行了n次出水+吹风的循环，也就是t0=n(t1+t2)
②此时的用水量M1＝n m0 t1，用电量W1=n w0 t2
①和②进行比较，节约下来的水M水节约=M-M1,节约下来的电M电节约=W-W1。
M水节约=M-M1=m0 t0-n m0 t1=m0n(t1+t2)-n m0t1=n m0 t2
W电节约=W-W1=w0 t0-n w0 t2=w0 n(t1+t2)-nw0 t2=n w0 t1
以上是一个最基本的模型，一个牧场由若干个基本模型叠加起来的，现在我们只要知道了原来的基数，就可以得出具体的节水和电的情况。
具体的就是：
节水量=原用水量X水的节省效率
节电量=原用电量X电的节省效率
注：原用水量=单个喷头原工作时间出水量之和，原用电量=单台风扇原工作时间耗电之和
比如某个牧场，有100个喷淋头，它一分钟出水0.5L，有50台风扇，功率为0.4KW/h。该天需要工作6小时。
按原来的模式工作需要水量=100X0.5L/minX6hX60min=18000L=18T
按原来的模式工作需要电量=50X0.4KW/h X6h=120KW
加装控制板，例如对出水时间设定为1min，即公式⑴中的t1，吹风时间设定为5min,即公式⑵中的t2
套用公式⑴和⑵，
水的节省效率=t2/（t1+t2）=5/(1+5)=83.33%
电的节省效率=t1/（t1+t2）=1/(1+5)=16.67%
节水量=原用水量X水的节省效率=18TX5/(1+5)=15T
节电量=原用电量X电的节省效率=120KWX1/(1+5)=20KW
就是原来需要18T水，现在只需要18TX(1-83.33%)=3T，原来需要120度电，现在只需要120度X(1-16.67%)=100度。
当然具体的情况要看实际，如果1min牛毛没有完全浸湿，我们可以把喷水时间调长一点，比如1.5min。5min牛身上的水不能吹干，那么就把吹风时间调长，比如7min。
那么现在的节水率和节电率与刚才出水时间设定为1min和吹风时间设定为5min的情况就有差异了。
出水时间1min，吹风时间设定为5min：
水的节省效率=t2/（t1+t2）=5/(1+5)=83.33%
电的节省效率=t1/（t1+t2）=1/(1+5)=16.67%
根据现在的情况，
水的节省效率=t2/（t1+t2）=7/(1.5+7)=82.35%
电的节省效率=t1/（t1+t2）=1.5/(1.5+7)=17.65%
那么现在相比不用控制板时，用水量为18TX(1-82.35%)=3.18T
用电量=120度X(1-17.65%)=98.82度
所以不论你牧场有多少台风扇，多少出水点，水的节省效率和电的节省效率只随出水时间和吹风时间的变化而变化。所以具体到可以节约水电的计算，只要知道了原来总用水和用电，再根据控制出水时间和吹风时间，就可以得出具体的节省数值。
最后需要说明的是，具体实施方式中所述算法已经经过大量实验数据验证，是真实可靠的，搭配硬件便可实现本实用新型的技术方案。所述所有实施例仅为对本实用新型进行进一步详细说明，并非绝对，可相应扩展。本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改、添加、删减或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种用于奶牛降温的自动喷淋装置，其特征在于，所述装置包含：控制电路单元、喷淋管路单元及风扇单元；
所述控制电路单元进一步包含：温度感应单元、89S52单片机、LCD液晶显示屏和电磁继电器单元；
24伏电源输入端与89S52单片机P1.0脚连接；所述温控感应单元与89S51单片机的P1.1脚连接；89S52单片机的P9脚与电路的复位开关连接；89S52单片机的P10-P15引脚均与微动开关连接，其中，P10和P15引脚用于实现加减操作，P11和Ｐ12用于实现温度范围的调节，P13和P14用于控制最终电压输出端开关和闭合的时间；89S52单片机P18和P19引脚与振荡电路连接；89S52单片机的P20引脚为单片机接地端；89S52单片机的P2.6、P2.7、P32-P39引脚与LCD液晶显示屏连接；89S52单片机的P2.2和P2.3引脚分别外接两个继电器，作为控制电路电压输出端；
所述喷淋管路单元及风扇单元与控制电路电压输出端相连接。
2.根据权利要求1所述的用于奶牛降温的自动喷淋装置，其特征在于，所述喷淋管路上每间隔若干米设置一个与220伏交流电磁阀，所有电磁阀之间为串联关系，该电磁阀的另一端与一喷头相连接。
3.根据权利要求1所述的用于奶牛降温的自动喷淋控制装置，其特征在于，风扇单元的电源回路连接一个常闭型交流接触器，且该常闭型交流接触器的控制端与所述交流电磁阀并联，所述常闭型交流接触器与380伏电路连接；所述控制喷淋管路的电磁阀与控制风扇电路的交流接触器并联。
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|---|---|---|---|---|
| CN104320618A (zh) * | 2014-10-23 | 2015-01-28 | 西北农林科技大学 | 一种基于行为特征谱联动的犊牛状态监测的装置和方法 |
| CN106797847A (zh) * | 2016-10-24 | 2017-06-06 | 中国路桥工程有限责任公司 | 一种降雨装置 |
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