CN205844797U - 基于物联网的集成型收割机传感控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网的集成型收割机传感控制电路，包括主芯片、发动机参数采集模块、GPRS通讯模块、GPS定位模块、CAN总线驱动模块、界面参数显示控制电路和电源驱动模块，所述主芯片与发动机参数采集模块通过CAN总线驱动模块电连接，所述主芯片还分别与用以与上位机通讯的GPRS通讯模块电连接以及用以定位收割机位置的GPS定位模块电连接，所述主芯片与用以驱动界面参数显示的界面参数显示控制电路连接。本实用新型通过对收割机动力部件、收割部件以及外部环境中的关键部件或参量的监控，以及与上位机协调，单独或共同实现对收割机整体运行的监控和控制。

Description

基于物联网的集成型收割机传感控制电路

技术领域

本实用新型涉及技术领域农业机械仪器仪表，特别是涉及一种基于物联网的集成型收割机传感控制电路。

背景技术

我国是农业大国，但是多数农业生产基本靠人力劳动完成，如多数乡村中播种，施肥，灌溉及收割等操作，主要依靠纯人力劳动，这样不但效率低，而且影响农作物的生长和收成。即使有些地方实现了机械化播种和收割，通常也需要人力配合，而播种和收割等机械化操作彼此独立，没有合理的联系在一起，也影响了农业机械作业的效率和生产周期。另外农业灌溉的时机与浇水量基本靠人的经验进行判断，并不能准确的判断出农作物的灌溉时间与灌溉量，灌溉不当将导致农作物减产、浪费水资源等严重后果。

随着物联网技术的发展和对建设现代农业的需求，将物联网与农业机械作业有机的结合起来，对于提高农业机械作业的效率与产量具有重要意义。但是我国农业生产环境多变，农业生产过程分散，生产主体复杂，需求千变万化等困难。

现有的收割机传感控制装置并没有监控收割机发动机工作状态参数、收割机路线行程、收割参数以及环境条件参数等功能。而收割机控制电路并没有对单个农业机械作业中工作参数采集、参数显示、与上位机通讯等进行物联网监控的功能以及执行上位机控制程序的功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于物联网的集成型收割机传感控制电路，第一，选用具备收割量计数模块、作业面积计数模块、收割计时模块的主芯片，主芯片外围设置发动机参数采集模块、绞龙参数采集模块、蓄电池参数检测模块、收割机倾角检测模块、GPRS通讯模块、GPS定位模块、CAN总线驱动模块、环境参数采集模块、故障自检模块、存储器扩展模块、界面参数显示控制电路，其中发动机参数采集模块可以智能采集发动机柴油油位、发动机转速、发动机温度、发动机冷却水箱水温、发动机润滑油油水分离量。其中绞龙参数采集模块可以智能采集每个绞龙的转速、绞龙旋转工作时间。其中蓄电池参数可以检测蓄电池电压。第二，发动机参数采集模块包括发动机柴油油位检测驱动电路、发动机转速检测驱动电路、发动机温度检测驱动电路、发动机冷却水箱水温检测驱动电路、发动机润滑油油水分离量检测驱动电路，可以采集到的发动机柴油储量、柴油压力、发动机转速、发动机温度信号，并将这类模拟信号通过A/D转换成数字信号通过主芯片存储在存储器扩展模块中，并由主芯片将上述信息通过GPRS通讯模块上传至上位机。第三，蓄电池参数检测模块包括蓄电池电压检测模块和蓄电池电量检测模块。第四，环境参数采集模块包括环境温度检测驱动电路、环境湿度检测驱动电路、海拨高度检测驱动电路、雨量检测驱动电路等收割机工作状态数据的数据采集模块。第五，绞龙参数采集模块包括与收割机绞龙数量相对应的绞龙传感器检测驱动电路，可以采集每个绞龙转轴的转速。第六，故障自检模块在每次初始化时对主芯片外围的各个功能模块进行故障检测，以保证各个功能模块可以正常运行。第七，收割机倾角检测模块，检测收割机的实时倾角当出现高于阈值时，传感至主芯片作出相应的调整。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于物联网的集成型收割机传感控制电路，包括主芯片、发动机参数采集模块、GPRS通讯模块、GPS定位模块、CAN总线驱动模块、界面参数显示控制电路和电源驱动模块，所述主芯片与发动机参数采集模块通过CAN总线驱动模块电连接，所述主芯片还分别与用以与上位机通讯的GPRS通讯模块电连接以及用以定位收割机位置的GPS定位模块电连接，所述主芯片与用以驱动界面参数显示的界面参数显示控制电路连接。

还包括故障自检模块，所述主芯片与故障自检模块电连接。故障自检模块在每次初始化时对主芯片外围的各个功能模块进行故障检测，以保证各个功能模块可以正常运行。

还包括存储器扩展模块，所述主芯片与存储器扩展模块电连接。

所述主芯片包括收割量计数模块、作业面积计数模块、收割计时模块中的一种或几种。

所述发动机参数采集模块包括发动机柴油油位检测驱动电路、发动机转速检测驱动电路、发动机温度检测驱动电路、发动机励磁检测驱动电路、发动机冷却水箱水温检测驱动电路、发动机润滑油油水分离量检测驱动电路中的一种或几种。

还包括绞龙参数采集模块、蓄电池参数检测模块、收割机倾角检测模块、环境参数采集模块中的一种或几种，所述主芯片分别绞龙参数采集模块、蓄电池参数检测模块、收割机倾角检测模块和/或环境参数采集模块电连接。

所述绞龙参数采集模块包括绞龙转速检测驱动电路、绞龙旋转工作时间检测驱动电路。绞龙转速检测驱动电路检测每台绞龙的旋转速度采样信号，并通过主芯片中存储的发动机转速采样信号对比，由主芯片判定是否绞龙是否运转正常，如果两采样信号比例低于额定值，主芯片启动故障自检模块。

所述蓄电池参数检测模块包括蓄电池电压检测模块和蓄电池电量检测模块。检测到的值由主芯片控制界面参数显示控制电路予以显示，以供收割机操作者判断或由主芯片控制上传至上位机，由上位机给位于该收割机可行程范围内的移动供电设备发出指令给予该收割机充电。

所述环境参数采集模块包括环境温度检测驱动电路、环境湿度检测驱动电路、海拨高度检测驱动电路、雨量检测驱动电路，用以采集收割机作业过程中的外围环境情况，并将该数据传输给上位机，以判断该片区域是否环境温度过大需要给发动机以及绞龙降温、是否雨量过多、环境湿度过大需要采用收割时期应急备案或给予发动机、绞龙以及关键零部件定期润滑保养。

所述收割机倾角检测模块，检测收割机的实时倾角当出现高于阈值时，传感至主控制器作出相应的调整。收割机在爬坡或者坑洼的时候收割机倾角传感器检测到的倾角数据可以使主芯片实时控制发动机的启停，保证收割机高速运转不会倾翻。

所述界面参数显示控制电路包括背景灯光驱动电路、仪表步进电机驱动电路、收割机参数控制电路。所述收割机参数控制电路包括收割仓储量监控电路和励磁监控电路。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

第一，选用具备收割量计数模块、作业面积计数模块、收割计时模块的主芯片，主芯片外围设置发动机参数采集模块、绞龙参数采集模块、蓄电池参数检测模块、收割机倾角检测模块、GPRS通讯模块、GPS定位模块、CAN总线驱动模块、环境参数采集模块、故障自检模块、存储器扩展模块、界面参数显示控制电路，其中发动机参数采集模块可以智能采集发动机柴油油位、发动机转速、发动机温度、发动机冷却水箱水温、发动机润滑油油水分离量。其中绞龙参数采集模块可以智能采集每个绞龙的转速、绞龙旋转工作时间。其中蓄电池参数可以检测蓄电池电压。第二，发动机参数采集模块包括发动机柴油油位检测驱动电路、发动机转速检测驱动电路、发动机温度检测驱动电路、发动机冷却水箱水温检测驱动电路、发动机润滑油油水分离量检测驱动电路，通过外置的发动机柴油储量传感器、柴油压力传感器、发动机转速传感器、发动机温度传感器、车速传感器，可以采集到的发动机柴油储量、柴油压力、发动机转速、发动机温度信号，并将这类模拟信号通过A/D转换成数字信号通过主芯片存储在存储器扩展模块中，并由主芯片将上述信息通过GPRS通讯模块上传至上位机。第三，蓄电池参数检测模块包括蓄电池电压检测模块和蓄电池电量检测模块。第四，环境参数采集模块包括环境温度检测驱动电路、环境湿度检测驱动电路、海拨高度检测驱动电路、雨量检测驱动电路等收割机工作状态数据的数据采集模块，采集环境信息全面，有利于保证上位机对区域农耕作业统筹规划预判断准确性。第五，绞龙参数采集模块包括与收割机绞龙数量相对应的绞龙传感器检测驱动电路，可以采集每个绞龙转轴的转速，通过主芯片驱动对比绞龙转速与发动机转速，若小于额定值，主芯片判断绞龙转轴异常。第六，故障自检模块在每次初始化时对主芯片外围的各个功能模块进行故障检测，以保证各个功能模块可以正常运行。第七，收割机倾角检测模块，检测收割机的实时倾角当出现高于阈值时，传感至主芯片作出相应的调整。第八，本实用新型通过对收割机动力部件、收割部件以及外部环境中的关键部件或参量的监控，本实用新型可以单独控制收割机或者通过GPRS通讯模块与上位机协调控制，实现工作效率化、作业标准化、人机交互人性化。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例的结构框图。

图2是本实用新型的另一实施例的结构框图。

图3是本实用新型的另一实施例的结构框图。

图4是本实用新型主芯片在另一实施例中的结构框图。

图5是发动机参数采集模块的结构框图。

图6是绞龙参数采集模块的结构框图。

图7是蓄电池电压检测模块的结构框图。

图8是环境参数采集模块的结构框图。

图9是界面参数显示控制电路的结构框图。

图10是主芯片的电路示意图。

图11是背景灯光驱动电路的电路示意图。

图12是收割机参数控制电路中的收割仓储量和励磁监控电路。

图13是一实施例中绞龙参数采集模块的电路图。

图14是一实施例中发动机参数采集模块的电路图。

图15是另一实施例中发动机参数采集模块的电路图。

图16是发动机参数采集模块接口电路图。

图17是GPRS通讯模块电路示意图。

图18是GPRS通讯模块指示电源连接状态和指示网络连接状态电路图。

图19是GPS定位模块的电路图。

在图中：1-主芯片；11-收割量计数模块；12-作业面积计数模块；13-收割计时模块；2-发动机参数采集模块；21-发动机柴油油位检测驱动电路，22-发动机转速检测驱动电路、23-发动机温度检测驱动电路、24-发动机冷却水箱水温检测驱动电路、25-发动机润滑油油水分离量检测驱动电路；3-GPRS通讯模块；4-GPS定位模块；5-CAN总线驱动模块；6-界面参数显示控制电路；61-背景灯光驱动电路、62-仪表步进电机驱动电路、63-收割机参数控制电路；7-绞龙参数采集模块、71-绞龙转速检测驱动电路、72-绞龙旋转工作时间检测驱动电路；8-蓄电池参数检测模块、81-蓄电池电压检测模块，82-蓄电池电量检测模块，9-收割机倾角检测模块、10-环境参数采集模块；101-环境温度检测驱动电路、102-环境湿度检测驱动电路、103-海拨高度检测驱动电路、104-雨量检测驱动电路；1001-故障自检模块；1002-存储器扩展模块；1003-电源驱动模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型的实施方式：

参见图1~图19，基于物联网的集成型收割机传感控制电路，包括主芯片、发动机参数采集模块、GPRS通讯模块、GPS定位模块、CAN总线驱动模块、界面参数显示控制电路和电源驱动模块，所述主芯片与发动机参数采集模块通过CAN总线驱动模块电连接，所述主芯片还分别与用以与上位机通讯的GPRS通讯模块电连接以及用以定位收割机位置的GPS定位模块电连接，所述主芯片与用以驱动界面参数显示的界面参数显示控制电路连接。参见图17~图18，其中GPRS通讯模块包括指示电源连接状态电路和指示网络连接状态电路，其中指示电源连接状态电路包括基极电阻R17、发射极和基极之间的电阻R19、三极管Q6、集电极电阻R15、LED灯D1。其中指示网络连接状态电路包括极电阻R18、发射极和基极之间的电阻R20、三极管Q7、集电极电阻R16、LED灯D2。LED灯D1和LED灯D2分别用以显示电源连接状态和网络连接状态通断。所述GPRS通讯模块采用A8500型号为主芯片，采用TXS0102DCUR型号的电平转换芯片，其中A8500型号的主芯片配备阻抗匹配网络。参见图19，所述GPS定位模块采用SE868-AS为主芯片，采用TXS0102DCUR为电平转换芯片，还包括旁路电容C92、C93、电感L1、电阻R117。所述GPRS通讯模块和GPS定位模块均包括抗干扰模块。所述CAN总线驱动模块采用TJA1050T型号的芯片，其7引脚和6引脚通过共模电感F1输入ECU控制单元采集的发动机参数，并通过1脚和4脚输入PCB线路板2。（图中未示出）

作为优选实施例，还包括故障自检模块，所述主芯片与故障自检模块电连接。故障自检模块在每次初始化时对主芯片外围的各个功能模块进行故障检测，以保证各个功能模块可以正常运行。

参见图10，作为优选实施例，还包括存储器扩展模块，所述主芯片与存储器扩展模块电连接。

作为优选实施例，所述主芯片包括收割量计数模块、作业面积计数模块、收割计时模块中的一种或几种。

作为优选实施例，所述发动机参数采集模块包括发动机柴油油位检测驱动电路、发动机转速检测驱动电路、发动机温度检测驱动电路、发动机励磁检测驱动电路（其包括限流电阻R39、光耦U4C、双向稳压二极管E6、电容C19、分压电阻R34，光耦U4C的INput3脚输入励磁信号）、发动机冷却水箱水温检测驱动电路、发动机润滑油油水分离量检测驱动电路中的一种或几种。还包括绞龙参数采集模块、蓄电池参数检测模块、收割机倾角检测模块、环境参数采集模块中的一种或几种，所述主芯片分别绞龙参数采集模块、蓄电池参数检测模块、收割机倾角检测模块和/或环境参数采集模块电连接。所述绞龙参数采集模块包括绞龙转速检测驱动电路、绞龙旋转工作时间检测驱动电路。绞龙转速检测驱动电路检测每台绞龙的旋转速度采样信号，并通过主芯片中存储的发动机转速采样信号对比，由主芯片判定是否绞龙是否运转正常，如果两采样信号比例低于额定值，主芯片启动故障自检模块。在图14~图15实施例中的发动机转速检测驱动电路，其中包括一个发动机转速检测驱动电路和三个绞龙转速检测驱动电路。发动机转速检测驱动电路包括限流电阻R23、R25、R35、R37，下拉电阻R32、R33、R44、R45，采样电容C14、C17、C21、C24，稳压二极管Z1、Z2、Z3、Z4，双向稳压二极管E3、E4、E8、E9，图15为单一发动机的发动机转速检测驱动电路，图14为四个发动机的发动机转速检测驱动电路。参见图14，绞龙转速检测驱动电路与发动机转速检测驱动电路相同，包括TLP281-4型号的光耦和SMAJ18CA型号的双向稳压二极管以及SW-DIP2型号的绞龙控制开关。

作为优选实施例，所述蓄电池参数检测模块包括蓄电池电压检测模块和蓄电池电量检测模块。检测到的值由主芯片控制界面参数显示控制电路予以显示，以供收割机操作者判断或由主芯片控制上传至上位机，由上位机给位于该收割机可行程范围内的移动供电设备发出指令给予该收割机充电。

作为优选实施例，所述环境参数采集模块包括环境温度检测驱动电路、环境湿度检测驱动电路、海拨高度检测驱动电路，海拨高度检测驱动电路包括芯片U7和芯片U22，芯片U7的3脚接下电容C26,7脚接地，芯片U22的7脚接电阻R110和电阻R109，B1脚接电阻R47，B2脚接R46。（图中未示出）、雨量检测驱动电路，用以采集收割机作业过程中的外围环境情况，并将该数据传输给上位机，以判断该片区域是否环境温度过大需要给发动机以及绞龙降温、是否雨量过多、环境湿度过大需要采用收割时期应急备案或给予发动机、绞龙以及关键零部件定期润滑保养。

作为优选实施例，所述收割机倾角检测模块，检测收割机的实时倾角当出现高于阈值时，传感至主控制器作出相应的调整。收割机在爬坡或者坑洼的时候收割机倾角传感器检测到的倾角数据可以使主芯片实时控制发动机的启停，保证收割机高速运转不会倾翻。

作为优选实施例，所述界面参数显示控制电路包括背景灯光驱动电路、仪表步进电机驱动电路、收割机参数控制电路。如图12所示，其中收割机参数控制电路包括收割仓储量监控电路和励磁监控电路。参见图12，收割仓储量监控电路包括限流电阻R27、光耦U4A、双向稳压二极管E2、电容C12、分压电阻R22，光耦U4A的INput1脚输入收割机储量信号，励磁监控电路其包括限流电阻R39、光耦U4C、双向稳压二极管E6、电容C19、分压电阻R34，光耦U4C的INput3脚输入励磁信号。

Claims (9)

1.基于物联网的集成型收割机传感控制电路，其特征在于，包括主芯片、发动机参数采集模块、GPRS通讯模块、GPS定位模块、CAN总线驱动模块、界面参数显示控制电路和电源驱动模块，所述主芯片与发动机参数采集模块通过CAN总线驱动模块电连接，所述主芯片还分别与用以与上位机通讯的GPRS通讯模块电连接以及用以定位收割机位置的GPS定位模块电连接，所述主芯片与用以驱动界面参数显示的界面参数显示控制电路连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的集成型收割机传感控制电路，其特征在于，还包括故障自检模块，所述主芯片与故障自检模块电连接。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的集成型收割机传感控制电路，其特征在于，所述发动机参数采集模块包括发动机柴油油位检测驱动电路、发动机转速检测驱动电路、发动机温度检测驱动电路、发动机励磁检测驱动电路、发动机冷却水箱水温检测驱动电路、发动机润滑油油水分离量检测驱动电路中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的集成型收割机传感控制电路，其特征在于，还包括绞龙参数采集模块、蓄电池参数检测模块、收割机倾角检测模块、环境参数采集模块中的一种或几种，所述主芯片分别绞龙参数采集模块、蓄电池参数检测模块、收割机倾角检测模块和/或环境参数采集模块电连接。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的集成型收割机传感控制电路，其特征在于，所述环境参数采集模块包括环境温度检测驱动电路、环境湿度检测驱动电路、海拨高度检测驱动电路、雨量检测驱动电路。

6.根据权利要求4所述的基于物联网的集成型收割机传感控制电路，其特征在于，所述收割机倾角检测模块，用于检测收割机的实时倾角是否高于阈值。

7.根据权利要求1所述的基于物联网的集成型收割机传感控制电路，其特征在于，所述界面参数显示控制电路包括背景灯光驱动电路、仪表步进电机驱动电路、收割机参数控制电路。

8.根据权利要求1所述的基于物联网的集成型收割机传感控制电路，其特征在于，还包括存储器扩展模块，所述主芯片与存储器扩展模块电连接。

9.根据权利要求7所述的基于物联网的集成型收割机传感控制电路，其特征在于，所述收割机参数控制电路包括收割仓储量监控电路和励磁监控电路。