CN207148596U - 精确比例施肥机控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种精确比例施肥机控制器。旨在解决操作复杂、控制能力不足、成本高的问题。本实用新型包括单片机最小系统电路、电源电路、数码管显示电路、按键电路、模拟量输入电路、流量计输入电路、水泵电机驱动电路和485信号输入电路。本实用新型的有益效果在于：结构简单，操作方便，成本低且对环境造成的负担小。
Description
技术领域
本实用新型涉及田间作物水肥灌溉领域，特别是一种能够应用于水肥一体化自动控制系统中的精确比例施肥机控制器。
背景技术
在农业生产中，为保障作物生长营养元素，必须按时按量进行施肥。目前我国主要采取人工施肥的方式，这种方式人力消耗大而且肥料施于地表利用率低造成资源的浪费和环境的污染。
有相关技术人员设计了比例施肥系统，但是其通常技术复杂、机器庞大、价格昂贵且操作困难，这种设备通常只适用在各种大型的农、林业种植园，普通农、林生产者一般使用的是文丘里施肥器，然而，单单使用文丘里施肥器进行施肥，其浓度极度模糊，根本无法做到精确比例施肥。
再者，滴灌技术已广泛使用于农田林地，对节约农田用水起到重要的作用，但施肥盲目性是我国肥料利用率低的瓶颈，为了提高肥料利用率，提供广大科研人员研究的针对性，迫切需要一种既简便操作且价格低廉的水肥一体化比例施肥设备，以满足广大农林生产者的实际需要。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决现有技术中操作复杂、控制能力不足、成本高的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型的具体方案是：
设计一种精确比例施肥机控制器，包括单片机最小系统电路、电源电路、数码管显示电路、按键电路、模拟量输入电路、流量计输入电路、水泵电机驱动电路和485信号输入电路；按键电路、模拟量输入电路、流量计输入电路和485信号输入电路分别与单片机最小系统电路的输入端相连，数码管显示电路、水泵电机驱动电路与单片机最小系统电路的输出端相连，电源电路分别与其余电路输入端相连以提供稳定电源；其中，最小系统电路包括STM32F103RCT6芯片以及串行输入电路、复位电路、滤波电路、震荡电路以及LED显示电路。
优选的，电源电路包括稳压芯片LM2576和低压差电压调节芯片LM1117。
优选的，数码管显示电路采用两种驱动方式，1种是通过3-8译码器74HC238和3态输出的8路驱动器74LV244配合驱动16个位码，剩余的3个位码是直接用PNP型三极管S8550驱动的。数码管显示的有水源流速/流量、施肥流速/流量、定时/定量、比例施肥水：肥、速度等级共19位。
优选的，按键电路使用的是外接行列式薄膜按键，电路简单。
优选的，模拟量输入电路包括并联接地的电容C12电阻R7，其另一端与电阻（R6）相连并且都连于ADC123_10IN通道，电阻R6的另一端与传感器输入V_SENSOR以及地线与P3接口电路相连，模拟量输入电路的信号输入端采集外部模拟信号，将模拟信号经过隔离、信号处理和A/D转换后，输入到单片机最小系统电路，模拟量输入电路主要是用作外部水源的电流型流量计输入。
优选的，流量计输入电路的输入端采集外部施肥流量信号，将外部施肥流量信号经过隔离、信号处理和A/D转换后，输入到单片机最小系统电路。
优选的，水泵电机驱动电路包括L298N专用驱动芯片和过流保护以及电机接口，水泵电机驱动电路的输入端连接单片机最小系统电路的PWM输出端，水泵电机驱动电路的输出端连接水泵电机；
优选的，485信号输入电路采用低功耗半半双工收发器芯片SP3485，485信号输入电路的电源输入端连接电源电路的输出端，485信号输入电路的输出端连接到单片机最小系统电路的输入端，485信号输入电路（8）主要是用作外部水源的485型流量计输入。
本实用新型的有益技术效果在于：
（1）功能多样，本实用新型可实现调速、定时、定量、水泵开关控制、数据通讯等功能；
（2）施肥均匀，可靠性高，本实用新型实现水泵电机的PWM调速控制和按比例施肥的PID控制功能，施肥更均匀精确；
（3）结构简单，本实用新型在满足所需功能的前提下，最大程度的简化电路；
（4）节约人力资源，本实用新型通过数据传输实现远程操控，大大减少了人力成本的投入；
（5）保护环境，本实用新型通过合理的调控避免出现多于的肥料对环境造成污染；
（6）节约成本，本实用新型本身就经过简化降低成本的设计，而且使用过程中节约水和肥料，生产成本也随之减少，便于推广使用。
附图说明
图1是本实用新型原理框图；
图2是本实用新型单片机最小系统外围电路图；
图3是本实用新型电源电路图；
图4是本实用新型数码管显示电路图；
图5是本实用新型按键电路图；
图6是本实用新型模拟量输入电路图；
图7是本实用新型流量计输入电路图；
图8是本实用新型水泵电机驱动电路图；
图9是本实用新型485信号输入电路图。
具体实施方式
以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本技术领域的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。以下实施例中所涉及的电路结构或传感器等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。
实施例：一种比例施肥机控制器，参见图 1，包括单片机最小系统电路、电源电路、数码管显示电路、按键电路、模拟量输入电路、流量计输入电路、水泵电机驱动电路和485信号输入电路；按键电路、模拟量输入电路、流量计输入电路和485信号输入电路分别与所述单片机最小系统电路的输入端相连，数码管显示电路、水泵电机驱动电路与单片机最小系统电路的输出端相连，电源电路分别与其余电路输入端相连为其提供稳定电源；
如图2，最小系统电路中STM32F103RCT6芯片连接有串行输入电路、复位电路、滤波电路、震荡电路以及LED显示电路，串行输入电路接收输入信号，通过复位电路、滤波电路以及振荡电路的处理输出到外部器件，再此过程中，LED显示电路用来显示系统的工作状态；
如图3，电源电路采用稳压芯片LM2576以及低压差电压调节芯片LM1117；
如图4，数码管显示电路采用两种驱动方式，驱动16个位码的3-8译码器74HC238和3态输出的8路驱动器74LV244，驱动3个位码的PNP型三极管S8550，数码管显示的有水源流速/流量、施肥流速/流量、定时/定量、比例施肥水：肥、速度等级共19位；
如图5按键电路使用的是外接行列式薄膜按键，电路结构简单；
如图6，模拟量输入电路包括并联接地的电容（C12）电阻（R7），其另一端与电阻（R6）相连并且都连于ADC123_10IN通道，电阻（R6）的另一端与传感器输入V_SENSOR以及地线与P3接口电路相连，将外部采集到的模拟信号经过隔离、信号处理和A/D转换后，输入到单片机最小系统电路，模拟量输入电路主要是用作外部水源的电流型流量计输入；
如图7，流量计输入电路的电源输入端连接电源电路的输出端，流量计输入电路的输出端连接到单片机最小系统电路的输入端；流量计输入电路的信号输入端采集外部施肥流量信号，将外部施肥流量信号经过隔离、信号处理和A/D转换后，输入到单片机最小系统电路；
如图8，水泵电机驱动电路包括L298N专用驱动芯片和外围电路，水泵电机驱动电路的输入端连接单片机最小系统电路的PWM输出端，水泵电机驱动电路的输出端连接水泵电机；
如图9，485信号输入电路采用低功耗半半双工收发器芯片SP3485，主要用作外部水源的485型流量计输入。
最后需说明的是，以上者仅系本实用新型部分实施例，并非用以限制本发明，依据本实用新型的结构及特征，稍加变化修饰而成者，亦应包括在本实用新型范围之内。
Claims (8)
1.一种精确比例施肥机控制器，包括单片机最小系统电路、电源电路、数码管显示电路、按键电路、模拟量输入电路、流量计输入电路、水泵电机驱动电路和485信号输入电路；其特征在于：所述按键电路、模拟量输入电路、流量计输入电路和485信号输入电路分别与所述单片机最小系统电路的输入端相连，所述数码管显示电路、水泵电机驱动电路与所述单片机最小系统电路的输出端相连，所述电源电路分别与所述其余电路输入端相连；
所述最小系统电路包括STM32F103RCT6芯片及其外部电路，所述外部电路包括串行输入电路、复位电路、滤波电路、震荡电路以及LED显示电路。
2.如权利要求1所述的精确比例施肥机控制器，其特征在于：所述电源电路包括稳压部分和低压差电压调节部分。
3.如权利要求1所述的精确比例施肥机控制器，其特征在于：所述数码管显示电路包括驱动16个位码的3-8译码器74HC238和3态输出的8路驱动器74LV244，驱动3个位码的PNP型三极管S8550。
4.如权利要求1所述的精确比例施肥机控制器，其特征在于：所述按键电路包括外接行列式薄膜按键。
5.如权利要求1所述的精确比例施肥机控制器，其特征在于：所述模拟量输入电路包括并联接地的电容C12电阻R7，其另一端与电阻R6相连并且都连于ADC123_10IN通道，电阻R6的另一端与传感器输入V_SENSOR以及地线与P3接口电路相连。
6.如权利要求1所述的精确比例施肥机控制器，其特征在于：所述模拟量输入电路和流量计输入电路分别包括各自的信号隔离部分，信号处理部分以及AD转换部分。
7.如权利要求1所述的精确比例施肥机控制器，其特征在于：所述水泵电机驱动电路包括L298N专用驱动芯片和外围电路，所述外围电路包括过流保护电路以及电机接口电路。
8.如权利要求1所述的精确比例施肥机控制器，其特征在于：所述485信号输入电路包括低功耗半双工收发器芯片SP3485。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108710331A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-10-26 | 中国烟草总公司河南省公司 | 一种物联网豆浆灌根施肥机控制器 |
| CN110161912A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-23 | 上海交通大学 | 用于大型变量喷灌机的单阀脉宽调制控制器 |
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2017
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