CN203732970U - 组培室智能监控器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组培室智能监控器，包括有计算机、微控制器、CAN通信模块、RS485通信模块、数字量输出模块、人机交互设备和电源模块，微控制器一方面通过CAN通信模块与计算机电连接，微控制器另一方面与人机交互设备电连接，微控制器的信号输入端通过RS485通信模块分别电连接有温湿度传感器、CO₂传感器和光照传感器，微控制器的信号输出端与数字量输出模块的信号输入端电连接，数字量输出模块的信号输出端分别与设置在组培室内的多个执行机构电连接。本实用新型结构合理、高效，为组培室的智能监控器提供了可靠的硬件支持，实现了对组培室环境的智能监控。

Description

组培室智能监控器

技术领域

    本实用新型涉及植物组织培养技术领域，具体是一种组培室智能监控器。

背景技术

植物组培即植物组织培养，又叫离体培养，广义上是指从植物体分离出符合需要的组织，例如器官或细胞，原生质体等，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。狭义上是指用植物各部分组织，如形成层，例如薄壁组织、叶肉组织、胚乳等进行培养获得再生植株，也指在培养过程中从各器官上产生愈伤组织的培养，愈伤组织再经过再分化形成再生植物。

现有技术中，针对植物组织培养，没有有效的监控器，无法可靠的实现对组培室的智能监控。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构合理、高效的组培室智能监控器，以实现对组培室的智能监控。

本实用新型的技术方案如下：

一种组培室智能监控器，包括有计算机、微控制器、CAN通信模块、RS485通信模块、数字量输出模块、人机交互设备和电源模块，其特征在于：所述的微控制器一方面通过CAN通信模块与所述的计算机电连接，微控制器另一方面与所述的人机交互设备电连接，微控制器的信号输入端通过RS485通信模块分别电连接有温湿度传感器、CO₂传感器和光照传感器，微控制器的信号输出端与所述数字量输出模块的信号输入端电连接，所述数字量输出模块的信号输出端分别与设置在组培室内的多个执行机构电连接。

所述的组培室智能监控器，其特征在于：所述的人机交互设备包括有液晶屏和键盘。

本实用新型的有益效果：

本实用新型结构合理、高效，为组培室的智能监控器提供了可靠的硬件支持，实现了对组培室环境的智能监控。

附图说明

图1为本实用新型结构原理框图。

图2 为本实用新型中CAN通信模块的硬件电路原理图。

图3为本实用新型中RS485通信模块的硬件电路原理图。

图4为本实用新型中数字量输出模块的硬件电路原理图。

图5为本实用新型中人机交互设备的硬件电路原理图。

图6为本实用新型中电源模块的硬件电路原理图。

具体实施方式

参见图1，一种组培室智能监控器，包括有计算机1、微控制器2、CAN通信模块3、RS485通信模块11、数字量输出模块4、人机交互设备5和电源模块6，微控制器2一方面通过CAN通信模块3与计算机1电连接，微控制器2另一方面与人机交互设备5电连接，微控制器2的信号输入端通过RS485通信模块11分别电连接有温湿度传感器7、CO₂传感器8和光照传感器9，微控制器2的信号输出端与数字量输出模块4的信号输入端电连接，数字量输出模块4的信号输出端分别与设置在组培室内的多个执行机构10电连接。

本实用新型中，人机交互设备5包括有液晶屏和键盘。

CAN通信模块负责同客户端软件所在的计算机通信，既可以上传组培室的环境信息，以及组培室内微控制器、传感器、空调等的工作状态，也可以接收计算机下发的配置信息等。

数字量输出模块（DO模块）采用6路输出通道，其信号输出端经过放大驱动，带动继电器对组培室内的执行机构下达动作命令，如空调、日光灯、灭菌灯和除湿器等。

电源模块提供实现微控制器及其他功能模块所需的电压及功率需求。

RS485通信接口用来连接底层传感器，读取传感器数据。组培室的微控制器负责接收房间内的所有传感器信号。

人机交互接口包括有液晶屏和键盘，能在组培室内直接看到室内的环境状况，可以做用户交互设置使用。面板上还有LED状态灯来显示微控制器电源、正常运行、报警等状态。

以下结合附图2-6对本实用新型作进一步的说明：

参见图2，本实用新型中使用的微控制器集成CAN控制协议，设计部分主要包括抗干扰设计、CAN总线驱动接口设计。系统采用ADuM1201实现信号电气隔离，增强系统的稳定性，ADuM1201是采用ADI公司ICoupler技术的双通道数字隔离器，这些隔离器件将高速CMOS与单芯片变压器技术融为一体，具有优于光耦合器等替代器件的出色性能特征。CAN总线驱动部分采用TI公司的CAN收发控制器SN65HVD230，该器件能提供较高通讯速率、良好抗干扰能力和高可靠性CAN总线的串行通信。在输出端，系统做了多级保护，首先是在收发总线上，各串联有5.1Ω的电阻，这样可以防止本机出现击穿情况下使整个总线的通信受到影响，提高了这个系统的稳定性；其次加入了瞬态抑制二极管SMBJ6.5A，当CAN总线两输入端与地之间出现瞬变干扰时，通过防雷击管的放电可起到一定的保护作用；高频滤波电路中加了两个20pF陶瓷电容，可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射能力。

参见图3，RS485通信模块主要包括信号隔离、RS485总线驱动以及抗干扰三个部分。隔离部分采用与CAN总线同样的ADuM1201数字隔离芯片，实现了信号隔离，同时也实现了电平转换，即微控制器端3.3V到485驱动端5V电平的转换。RS485总线驱动部分的芯片采用美信公司MAX485ESA，它是基于RS-485标准通信的小功率收发器，使用单一+5V电源，内含一个发送器和一个接收器，其收发控制信号通过微控制器的GPIO控制，收发管脚经隔离与微控制器的UART口连接，其输出部分主要是抗干扰与保护电路的设计，总线上串联20Ω电阻，用来保证在本机被击穿后总线其他模块也可正常工作，瞬态抑制二极管SMBJ6.5CA并联在RS485总线上，来消除瞬变干扰，对雷击放电起到一定的保护作用。

参见图4，数字量输出模块主要包括继电器驱动、输出接口、放电回路以及开关指示灯几部分。采用7路集成达林顿管ULN2003A来驱动继电器，ULN2003每通道可以提供最大500mA的驱动。继电器选用欧姆龙的G5V-1型低信号继电器，高灵敏度，150mW额定功率，在5V供电时，30mA电流即可驱动，该继电器包含一常开和一常闭两路开关，系统设计为常开模式，需要的时候，有微控制器控制继电器的吸合。LED指示灯主要是用来指示当前数字量输出情况，有输出则指示灯亮。二极管1N4007是在关断继电器的时候，为继电器线圈提供一个放电回路，防止该线圈产生的感应电压击穿驱动部分电路。

参见图5，人机交互设备主要包括LCD液晶显示驱动和矩阵键盘输入接口。由于微控制器工作在3.3V电平，12864 LCD液晶模块工作在5V，故本实用新型采用电压转换芯片74HCT245D实现3.3V与5V LCD电平匹配，电路如图4所示，芯片供电电压5V，方向控制管脚接高，A进B出模式。电路图中间部分为液晶背光与液晶背光亮度控制电路，通过S8050 NPN管来控制背光的开关，通过滑动变阻器R402来调整背光亮度。最后是矩阵键盘的接口，用来连接系统的键盘输入芯片，该部分直接连接微控制器的GPIO口。

参见图6，电源模块根据系统需求，提供两种电压输出，即5V和3.3V，同时基于提高系统抗干扰能力考虑，设计了功率隔离部分，为CAN通信模块提供隔离电源。5V输出部分采用TI公司的LM2595-5开关型稳压芯片，仅需要极少外围器件即可使电路工作，输入最大可达40V，效率可达80%以上。图中输入部分1N4007作用是反接保护，Fuse可关断保险丝提供过流保护，接下来是LM2595-5工作典型电路，其输出接电源指示灯。3.3V输出部分采用线性稳压器AMS1117-3.3，外围仅需两个滤波电容即可正常工作，该电源模块在本实用新型中效率为66%。功率隔离部分采用B0505LS-1W模块，提供1:1电源隔离，功率为1W，该芯片工作要求负载功率需大于其额定功率的10%，考虑到本系统CAN通信处于空闲状态是功耗较小，故加上一510Ω功率电阻，来保证芯片的正常工作。

Claims (2)

1.一种组培室智能监控器，包括有计算机、微控制器、CAN通信模块、RS485通信模块、数字量输出模块、人机交互设备和电源模块，其特征在于：所述的微控制器一方面通过CAN通信模块与所述的计算机电连接，微控制器另一方面与所述的人机交互设备电连接，微控制器的信号输入端通过RS485通信模块分别电连接有温湿度传感器、CO₂传感器和光照传感器，微控制器的信号输出端与所述数字量输出模块的信号输入端电连接，所述数字量输出模块的信号输出端分别与设置在组培室内的多个执行机构电连接。

2.根据权利要求1所述的组培室智能监控器，其特征在于：所述的人机交互设备包括有液晶屏和键盘。