CN204086975U - 用于畜禽养殖或类似用途环境控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于畜禽养殖或类似用途环境控制装置，包括一个控制电路，通过安装在畜禽舍内的温度、湿度传感器实时采集舍内温湿度，根据用户在单片机中预先设定温度、湿度控制点，当传感器采集到的数据超过或低于设定控制点，控制仪通过继电器控制畜禽舍内的风机、通风小窗、卷帘、湿帘、加热装置的开启进行调节，使其满足在设定控制点之内，从而更好的满足畜禽成长对环境方面的要求。每个继电器均可独立控制设备装置的开启和关闭。控制仪还可通过RS485串行接口与计算机连接实现网路监控，用户可随时随地通过互联网访问畜禽内设备运行情况以及控制仪内采集到的各项环境数据，大大提高了用户的管理效率。

Description

用于畜禽养殖或类似用途环境控制装置

技术领域:

本实用新型涉及电子技术领域, 尤其涉及一种对密闭式畜禽舍的通风控制技术，特别是一种用于畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置。

背景技术:

为了提高生产效率，畜牧业广泛采用大型集中化养殖方式。现有控制仪最多接入2个温度传感器，输出控制局限性比较大，通风系统控制仅局限于较少的风机组，难以满足大型密闭式畜禽舍的通风控制要求。 

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置,所述的这种用于畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置要解决现有技术难以满足大型密闭式畜禽舍的通风控制要求的技术问题。 

本实用新型的这种畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置，包括一个控制电路，其中，所述的控制电路包括电源供电电路和1个主处理器，所述的电源供电电路连接有电源输入接口端、电源保护电路、DC24开关电源、电源滤波电路和三端正电源稳压电路，所述主处理器的IO接口连接有液晶驱动电路、CAN总线电路、RS485串行通讯总线电路、时钟电路、AD采样电路、继电器控制电路、继电器输出电路、数/模转换电路、数码管、LED指示灯驱动电路、按键驱动电路和蜂鸣器驱动电路、数字信号输入接口，所述AD采样电路连接有温度传感器接口、湿度传感器接口，所述数/模转换电路连接有模拟电压输出端接口，所述CAN总线电路连接有CAN总线接口，所述RS485串行通讯总线电路连接有RS485串行通讯总线接口，所述继电器输出电路包含有继电器，所述继电器分别与风机、湿帘、加热器、通风小窗报警器的控制端连接。

进一步的，所述的主处理器由一个单片机构成，所述的单片机连接有单片机最小系统电路。

进一步的，所述的主处理器、液晶驱动电路、继电器控制电路、模数转换电路、RS485串行通讯总线接口电路、CAN总线电路、AD采样电路、时钟电路、数码管、LED指示灯驱动电路、按键驱动电路和蜂鸣器驱动电路以及连接环境控制装置控制板的排线接口均设置在一个环境控制装置控制板上，所述的继电器输出电路、温度传感器的连接端子、湿度传感器的连接端子均设置一个环境控制装置控制板上，环境控制装置控制板上还设置有RS485串行通讯总线接口端子、CAN总线接口电路端子、模拟电压输出端接口端子、AC220V电源输入接口端子、电源保护电路、DC24开关电源、连接开关电压的IC插座以及由滤波电路和三端正电源稳压电路组成的为整个控制系统提供电源的供电电路，环境控制装置控制板上的电源供电电路、温度传感器的连接端子、湿度传感器的连接端子、RS485串行通讯总线接口端子、CAN总线接口电路端子和模拟电压输出端接口端子、数字信号输入接口端子均通过导线连接到排线接口，再通过排线与环境控制装置控制板的排线接口连接并与环境控制装置控制板上的继电器控制电路、模数转换电路、RS485串行通讯总线接口电路、CAN总线接口电路和AD采样电路分别对应连接。

进一步的，电源供电电路连接有开关电源。

进一步的，控制电路通过一个电源电路与一个开关电源连接，所述的电源电路中包括有滤波器和三端正电源稳压电路，电源电路具有二路5V电压输出、一路12V电压输出和一路24V电压输出，所述的24V电压输出连接到湿度传感器的接口端子，所述的12V电压输出分别连接到继电器控制电路、继电器输出电路和数/模转换电路，所述的5V电压输出一路连接到数模转换电路和RS485串行通讯总线接口电路，另一路5V电压输出连接到主处理器、有液晶驱动电路、时钟电路、AD采样电路、数/模转换电路、数码管、LED指示灯驱动电路、按键驱动电路、按键驱动电路和蜂鸣器驱动电路。

进一步的， 环境控制装置控制板和环境控制装置控制板设置在一个壳体中，壳体的前侧嵌设有数码管显示器和LED指示灯显示器，壳体的前侧还设置有功能按键，壳体的底侧设置有继电器输出电路的输出回路的出线孔、温度传感器、湿度传感器、模拟电压输出端、RS485串行通讯总线接口端以及CAN总线接口端的出线孔。

本实用新型的工作原理是： 通过分布在畜禽舍内的温度传感器采集实时舍内温度，用户可根据饲养经验在单片机中预先设定一个目标温度或目标温度曲线，当温度传感器采集到的实时温度超过或低于目标温度控制点时，通过继电器控制畜禽舍内的通风装置（风机、通风小窗、卷帘）、降温装置（湿帘）或加热装置（加热器）的开启来调节畜禽舍内的温湿度使其满足设定的目标温度控制点。风机中包含有横向风机和纵向风机，横向风机和纵向风机均各自由独立的继电器单独开启，单片机通过对不同继电器的输出，可单独控制各风机、湿帘、加热器的开启温度和关闭温度。分布在畜禽舍内的湿度传感器采集的舍内湿度，单片机根据用户设定的湿度上限值控制水帘装置的启动和通风除湿。

单片机可通过CAN总线同时控制通风小窗、卷帘的开启和关闭。

单片机可通过模拟电压输出端接口控制变速风机的运行速度、运行时间。在舍内湿度低于目标温度时可自动变速风机循环通风，以保证畜禽舍内空气新鲜，满足畜禽的最小呼吸量。

单片机可通过继电器输出电路的输出回路与控制报警器连接，在畜禽舍高温、低温、传感器故障以及停电时启动报警器。

单片机上连接的蜂鸣器可为按键输入提供声音反馈信号。

单片机通过还可通过RS485串行接口与GPRS数据采集器连接实现网路监控，利用当前日益普及的互联网技术，将畜禽养殖舍内的环境数据以无线的方式，准确快速地传送至物联网服务平台加以存储和处理，使得用户可随时随地通过互联网访问畜禽内设备运行情况以及环境控制装置中采集到的各项环境数据，大大提高了用户的管理效率。

本实用新型和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本实用新型利用温度传感器采集畜禽舍内的实时温度，利用单片机根据预设的目标温度通过继电器控制风机、湿帘、加热器、通风小窗和卷帘，并且将单片机通过RS485串行接口与GPRS数据采集器连接实现网络连接，利用湿度传感器检测畜禽舍内的湿度，通过单片机实现精细控制，实现了畜禽养殖整个生产过程中的自动化控制，提高了管理人员工作效率，更好地满足了畜禽成长对环境方面的要求。

附图说明： 

图1是本实用新型的畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置的外形示意图。

图2是本实用新型的畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置中的控制板原理示意图。

图3是本实用新型的畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置中的驱动板原理示意图。

图4是本实用新型的畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置中的主处理器电路原理图。

图5是本实用新型的畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置中的数码管、LED指示灯驱动电路原理图。

图6是本实用新型的畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置中的继电器控制电路的原理图。

图7是本实用新型的畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置中的时钟电路原理图。

图8是本实用新型的畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置中的按键驱动电路和蜂鸣器驱动电路原理图。

图9是本实用新型的畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置中的继电器输出电路的原理图。

具体实施方式

实施例1：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，本实用新型的畜禽养殖场地或类似用途环境控制装置，包括一个环境控制装置控制板，所述的环境控制装置控制板以一个主处理器1为控制核心，在外围分别搭建包括CAN总线电路8、RS485串行通讯总线接口电路7、时钟电路9、AD采样电路4、继电器控制电路2、数/模转换电路10、数码管34、LED指示灯驱动电路35、按键驱动电路13和蜂鸣器驱动电路21以及连接环境控制装置驱动板的排线接口43，所述的环境控制装置驱动板中包括连接环境控制装置控制板的排线接口16、9个继电器输出电路3，任意一个所述的继电器输出电路中均各自包括有一个继电器，其中8个所述的继电器输出电路的输出回路分别与8个风机的控制端连接22，其中1个继电器输出电路的输出回路与1个报警器的控制端连接23，所述驱动板包括4个温度传感器接口5、1个湿度传感器接口6，1个RS485串行通讯总线接口接口36、1个CAN总线接口37、以及2路模拟电压输出端接口10；所述驱动板包括1个AC220V电源输入接口端38、电源保护电路39、连接DC24开关电源18的IC插座40以及由滤波电路19和三端电源20组成为整个控制系统提供电源的供电电路。

主处理器由一个单片机构成，所述的单片机连接有单片机最小系统电路17。

环境控制装置主处理器1、继电器控制电路2、模数转换电路10、RS485串行通讯总线接口电路7、CAN总线接口电路8、时钟电路9、AD采样电路4、数码管34、LED指示灯驱动电路35、按键驱动电路13和蜂鸣器驱动电路21以及连接驱动板的排线接口16均设置在环境控制装置控制板上。继电器输出电路3、温度传感器的连接端子5和湿度传感器的连接端子6均设置环境控制装置驱动板上，驱动板上还设置有RS485串行通讯总线接口端子36、CAN总线接口电路端子37、2路模拟电压输出端接口端子11、AC220V电源输入接口端子38、电源保护电路39、DC24开关电源18、连接开关电压的IC插座40以及由滤波电路19和三端电源20组成为整个控制系统提供电源的供电电路，驱动板上电源供电电路、继电器输出电路3、温度传感器的接口端子5及湿度传感器的接口端子6、RS485串行通讯总线接口端子36、CAN总线接口电路端子37和模拟电压输出端接口端子11均通过导线连接到接排线接口16，再通过排线与控制板的排线接口16连接与控制板上的继电器控制电路2、模数转换电路10、RS485串行通讯总线接口电路7、CAN总线接口电路8和AD采样电路4分别对应连接。

环境控制装置AD采样电路4上可连接4个温度传感器，1个湿度传感器。

环境控制装置电源采用开关电压18设计，电路一个AC220V输入端子38通过进行一些保护39后与一个开关电源18连接，所述电源电路中包括有滤波器19和三端正电源稳压电路20组成，电源电路具有2路DC5V电压输出和1路DC12V电压输出，所述的2路DC5V电压：其中1路主要为主处理器1、AD采样电路4、数码管34、LED指示35灯电供电，另一路主要为数模转换电路10、RS485串行通讯总线接口电路7和CAN总线接口电路8供电，所述的DC12V电压主要为继电器控制电路2和继电器输出电路3提供电源。

环境控制装置控制板和驱动板设置在一个壳体24中，壳体的前侧嵌设有数码管显示器34和LED指示灯显示35，壳体的前侧还设置有4功能按键13，壳体的底侧设置有继电器输出电路的输出回路的出线孔、温度传感器、湿度传感器、模拟电压输出端、RS485串行通讯总线接口端以及CAN总线接口端的出线孔。

本实施例的工作原理是： 通过分布在畜禽舍内的温度传感器采集实时舍内温度，用户可根据饲养经验在单片机中预先设定一个目标温度或目标温度曲线，当温度传感器采集到的实时温度超过或低于目标温度控制点时，通过继电器控制畜禽舍内的通风装置（风机、通风小窗、卷帘）、降温装置（湿帘）或加热装置（加热器）的开启来调节畜禽舍内的温湿度使其满足设定的目标温度控制点。风机中包含有横向风机和纵向风机，横向风机和纵向风机均各自由独立的继电器单独开启，单片机通过对不同继电器的输出，可单独控制各风机、湿帘、加热器的开启温度和关闭温度。分布在畜禽舍内的湿度传感器采集的舍内湿度，单片机根据用户设定的湿度上限值控制水帘装置的启动和通风除湿。

单片机可通过CAN总线同时控制通风小窗、卷帘的开启和关闭。

单片机可通过模拟电压输出端接口控制变速风机的运行速度、运行时间。在舍内湿度低于目标温度时可自动变速风机循环通风，以保证畜禽舍内空气新鲜，满足畜禽的最小呼吸量。

单片机可通过继电器输出电路的输出回路与控制报警器连接，在畜禽舍高温、低温、传感器故障以及停电时启动报警器。

单片机上连接的蜂鸣器可为按键输入提供声音反馈信号。

单片机通过还可通过RS485串行接口与GPRS数据采集器连接实现网路监控，利用当前日益普及的互联网技术，将畜禽养殖舍内的环境数据以无线的方式，准确快速地传送至物联网服务平台加以存储和处理，使得用户可随时随地通过互联网访问畜禽内设备运行情况以及环境控制装置中采集到的各项环境数据，大大提高了用户的管理效率。

本实用新型和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本实用新型利用温度传感器采集畜禽舍内的实时温度，利用单片机根据预设的目标温度通过继电器控制风机、湿帘、加热器、通风小窗和卷帘，并且将单片机通过RS485串行接口与GPRS数据采集器连接实现网络连接，利用湿度传感器检测畜禽舍内的湿度，通过单片机实现精细控制，实现了畜禽养殖整个生产过程中的自动化控制，提高了管理人员工作效率，更好地满足了畜禽成长对环境方面的要求。

单片机以PIC18F4685主处理器为控制核心，在外围分别搭建包括CAN总线电路、RS485接口电路、时钟电路、AD采样电路、继电器控制电路、数/模转换电路、数码管LED驱动电路、以及4个按键和蜂鸣器。

所述CAN总线电路由高速CAN总线收发器MCP2551和隔离器件型号6N137的高速光耦组成的主处理器与物理CAN总线之间的信号通道，为了防止雷击和其他强烈的干扰，增加了防雷管和TVS作总线保护。当受到雷击时，并接在总线上的防雷管能将能量泄放掉。并在CAN H和CAN L与地之间各自接一个30 pF的瓷片电容，可以起到滤除总线上的高频干扰和防电磁辐射的作用。

所述RS485电路在该电路中，使用了一种RS-485接口芯片SN75LBC184，它采用单一电源＋5V，电压在＋3～＋5.5 V范围内都能正常工作。而6N137和TLP521光电耦合器的使用让单片机与SN75LBC184之间完全没有了电的联系，提高了工作的可靠性。RS-485输出电路部分的设计中稳压管和1N4148小型高速开关二极管的配合使用进一步提高了抗过压能力。为防止总线中其他分机的通信受到影响，在SN75LBC184的信号输出端串联了2个33 Ω的电阻，这样本机的硬件故障就不会使整个总线的通信受到影响。在应用系统工程的现场施工中，由于通信载体是双绞线，它的特性阻抗为120 Ω左右，所以线路设计时，在RS485网络传输线的始端和末端应各接1个120 Ω的匹配电阻，以减少线路上传输信号的反射。     所述时钟电路采用了美国DALLAS公司推出的DS1302时钟芯片。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。

所述AD采样电路是为模拟信号输入电路及外部温湿度传感器供电端口，模拟信号输入是由线性电阻分压然后通过八选一模拟开关CD74HC4051E配合运算放大器HA17358构成的电压跟随电路进入主处理器进行AD转换。

所述继电器控制电路主要用于控制继电器输出，共有9路继电器输出，均使用光电耦合器TLP521作为12V电平与芯片5V逻辑电平的隔离。

所述数/模转换电路在该电路中，使用了串行10数/模转换器TLC5615，电源采用＋5V。而6N137和TLP521光电耦合器的使用让单片机与TLC5615串行之间完全没有了电的联系。而输出电压作为参考电压与配合运算放大器HA17358构成的电压跟随电路可得恒流输出。为了提高稳定性TLC5615的基准输入电压采用LM336参考电压。

所述数码管LED驱动电路采用移位寄存器CD4094BE来驱动，三极管在CD4094BE输出端与数码管位之间的使用增大了输出电流。

设置参数和浏览数据控制仪配有设置键、递增键、递减键、和回车键四个按键。

驱动板包括控制仪电源部分和继电器输出电路。

所述控制仪电源部分采样了2路独立输出24V的开关电源设计，开关电源的输入电压范围AC：100-240V。次级电压将级采用更高的效率的开关型降压稳压器LM2576T-12G和LM2576T-5G分别继电器控制电路和其他器件供电。RS485电路和数/模转换电路所使用的＋5V电压是由三端线性稳压器KA7805通过LM2576T-12G降压得到。

所述继电器输出电路利用三极管饱和导通和截止的的特性，来实现接通和断开的功能，三极管为PNP型，所以采用集电极接低电平方式输出，当基极没有输入脉冲或电压时，基极为高电平，因为这是反极性三极管，所以平时是截止的，只有基极输入低电平，降低基极电压，这时三极管导通，继电器线圈得电吸合，原常闭触点断开，常开触点吸合，完成设备的接通与断开功能。二极管反向接在线圈两端，是保护线圈不受反峰电压的冲击，对继电器起到保护作用。对触点的保护采用了RC吸收电路。

壳体24采用IP65防水机箱。

Claims (6)

1.一种用于畜禽养殖或类似用途环境控制装置，包括一个控制电路，其特征在于：所述的控制电路包括电源供电电路和1个主处理器，所述的电源供电电路连接有电源输入接口端、电源保护电路、DC24开关电源、电源滤波电路和三端正电源稳压电路，所述主处理器的IO接口连接有液晶驱动电路、CAN总线电路、RS485串行通讯总线电路、时钟电路、AD采样电路、继电器控制电路、继电器输出电路、数/模转换电路、数码管、LED指示灯驱动电路、按键驱动电路和蜂鸣器驱动电路、数字信号输入接口，所述AD采样电路连接有温度传感器接口、湿度传感器接口，所述数/模转换电路连接有模拟电压输出端接口，所述CAN总线电路连接有CAN总线接口，所述RS485串行通讯总线电路连接有RS485串行通讯总线接口，所述继电器输出电路包含有继电器，所述继电器分别与风机、湿帘、加热器、通风小窗报警器的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的用于畜禽养殖或类似用途环境控制装置，其特征在于：所述的主处理器由一个单片机构成，所述的单片机连接有单片机最小系统电路。

3.根据权利要求2所述的用于畜禽养殖或类似用途环境控制装置，其特征在于：所述的主处理器、液晶驱动电路、继电器控制电路、模数转换电路、RS485串行通讯总线接口电路、CAN总线电路、AD采样电路、时钟电路、数码管、LED指示灯驱动电路、按键驱动电路和蜂鸣器驱动电路以及连接环境控制装置控制板的排线接口均设置在一个环境控制装置控制板上，所述的继电器输出电路、温度传感器的连接端子、湿度传感器的连接端子均设置一个环境控制装置控制板上，环境控制装置控制板上还设置有RS485串行通讯总线接口端子、CAN总线接口电路端子、模拟电压输出端接口端子、AC220V电源输入接口端子、电源保护电路、DC24开关电源、连接开关电压的IC插座以及由滤波电路和三端正电源稳压电路组成的为整个控制系统提供电源的供电电路，环境控制装置控制板上的电源供电电路、温度传感器的连接端子、湿度传感器的连接端子、RS485串行通讯总线接口端子、CAN总线接口电路端子和模拟电压输出端接口端子、数字信号输入接口端子均通过导线连接到排线接口，再通过排线与环境控制装置控制板的排线接口连接并与环境控制装置控制板上的继电器控制电路、模数转换电路、RS485串行通讯总线接口电路、CAN总线接口电路和AD采样电路分别对应连接。

4.根据权利要求1所述的用于畜禽养殖或类似用途环境控制装置，其特征在于：电源供电电路连接有开关电源。

5.根据权利要求4所述的用于畜禽养殖或类似用途环境控制装置，其特征在于：控制电路通过一个电源电路与一个开关电源连接，所述的电源电路中包括有滤波器和三端正电源稳压电路，电源电路具有二路5V电压输出、一路12V电压输出和一路24V电压输出，所述的24V电压输出连接到湿度传感器的接口端子，所述的12V电压输出分别连接到继电器控制电路、继电器输出电路和数/模转换电路，所述的5V电压输出一路连接到数模转换电路和RS485串行通讯总线接口电路，另一路5V电压输出连接到主处理器、有液晶驱动电路、时钟电路、AD采样电路、数/模转换电路、数码管、LED指示灯驱动电路、按键驱动电路、按键驱动电路和蜂鸣器驱动电路。

6.根据权利要求2所述的用于畜禽养殖或类似用途环境控制装置，其特征在于： 环境控制装置控制板和环境控制装置控制板设置在一个壳体中，壳体的前侧嵌设有数码管显示器和LED指示灯显示器，壳体的前侧还设置有功能按键，壳体的底侧设置有继电器输出电路的输出回路的出线孔、温度传感器、湿度传感器、模拟电压输出端、RS485串行通讯总线接口端以及CAN总线接口端的出线孔。