CN209120702U - 一种粮仓多功能通风系统控制器 - Google Patents
一种粮仓多功能通风系统控制器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及粮仓多功能通风系统控制器,技术方案是,包括壳体和装在壳体内的电路板,电路板上装有控制电路,所述的控制电路包括:CPU模块、RTC时钟管理模块、Flash存储模块、多点测温模块、反馈输入模块、输出控制模块、LCD接口模块、RS485通信模块、电源管理模块,CPU模块分别与RTC时钟管理模块、Flash存储模块、多点测温模块、反馈输入模块、输出控制模块、LCD接口模块、RS485通信模块和电源管理模块相连,本实用新型一体化多功能,一台控制器包括多点测温、输入输出控制、参数检测、远程控制、液晶屏控制等多种功能,体积小,功能全,输出控制有多种方式可选,兼容性好,适应性强。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种粮仓多功能通风系统控制器。
背景技术
为了保证粮食品质,需要对粮仓进行智能通风、氮气气调等控制。不同粮仓的机械设备 (通风窗、通风口、环流风机、离心风机等)配置各异(数量、参数),既需要检测也需要控制,既需要现场控制也需要远程集中控制,现场和远程都需要直观查看。
目前市场上的控制系统方案大多采用PLC加各种扩展模块,存在以下不足:
(1)开环控制,目前的系统无粮温数据采集功能,不能根据粮温数据来自动控制通风设备的运行状态,无法达到较好的保粮效果;
(2)多种模块的拼接,为了实现上述功能要求,方案由PLC、多个IO模块、通讯模块、显示驱动模块等拼接组成。模块数量多,价格昂贵,且有些模块的功能实际只用了一小部分,造成模块资源浪费;
(3)兼容性差、适应性差,为了控制或对接各种现场设备,需要更换不同的模块。例如现场LCD有的是485通信,有的是TTL控制,无法做到同一模块对不同接口设备的兼容;
(4)成本高,由多种模块组成,总体成本很高,另外很多模块仅用了其中一小部分功能,功能浪费严重,整体体积偏大,造成其它相关的成本也增加。
因此,其改进和创新势在必行。
实用新型内容
针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本实用新型之目的就是提供一种粮仓多功能通风系统控制器,可有效解决粮仓电机开环控制,同时提高兼容性、适应性,降低成本的问题。
本实用新型解决的技术方案是:一种粮仓多功能通风系统控制器,包括壳体和装在壳体内的电路板,电路板上装有控制电路,所述的控制电路包括:
CPU模块:为主控制器,用于实现远程通信、显示驱动、数据采集和输出控制;
RTC时钟管理模块:用于为系统提供准确的时间;
Flash存储模块:用于存储系统运行参数、记录粮温历史数据、设备运行状态;
多点测温模块:用于检测粮堆温度;
反馈输入模块:用于检测通风系统中各个风机的运行状态;如电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机、离心风机等设备的运行状态;
输出控制模块:用于根据CPU模块输出的控制信号来驱动继电器动作,达到控制电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机、离心风机等设备运行控制的目的;
LCD接口模块:用于连接人机界面;
RS485通信模块:用于进行远程通信、功能扩展;
电源管理模块:用于给系统提供稳定可靠的供电电源;
CPU模块分别与RTC时钟管理模块、Flash存储模块、多点测温模块、反馈输入模块、输出控制模块、LCD接口模块、RS485通信模块和电源管理模块相连。
所述的CPU模块包括芯片U1、拨码开关S1和排电阻R25A,芯片U1的5脚分别接电容C2的一端和晶振M1的一端,晶振M1的另一端分别接芯片U1的6脚和电容C3的一端,电容C3的另一端与电容C2的另一端相连,共端接地,芯片U1的7脚分别接电阻R3的一端和电容C9的一端,电容C9的另一端接地,电阻R3的另一端与电源模块的输出端相连,排电阻R25A包括四个并联的电阻,拨码开关S1的1脚接芯片U1的22脚,拨码开关S1的 2脚分别接芯片U1的21脚和排电阻R25A第一个电阻的一端,拨码开关S1的3脚分别接芯片U1的20脚和排电阻R25A第二个电阻的一端,拨码开关S1的4脚分别接芯片U1的2脚和排电阻R25A第三个电阻的一端,拨码开关S1的5脚分别接芯片U1的53脚和排电阻R25A 第四个电阻的一端,排电阻R25A四个电阻的另一端并联接电源模块的输出端,拨码开关S1 的6脚、7脚、8脚、9脚、10脚并联接地,芯片U1的55脚与Flash存储模块相连,芯片 U1的15脚、16脚、17脚、29脚、30脚、35脚、51脚、52脚、23脚均与RS485通信模块相连,芯片U1的61脚、62脚、8脚、9脚、10脚、11脚、14脚均与输出控制模块相连,芯片U1的54脚、45脚、44脚、41脚、38脚、37脚、36脚均与反馈输入模块相连,芯片 U1的1脚接电容C6的一端,共端与电源模块相连,电容C6的另一端接地,芯片U1的32脚分别与芯片U1的48脚、64脚、19脚、13脚相连,共端与电源模块相连,芯片U1的31 脚、47脚、63脚、18脚、12脚并联接地。
本实用新型结构新颖独特,电路简单合理,易生产,易操作,成本低,体积小巧,一体化多功能,一台控制器包括多点测温、输入输出控制、参数检测、远程控制、液晶屏控制等多种功能,体积小,功能全,输出控制有多种方式可选,兼容性好,适应性强;可通过RS485级联扩展IO的控制点数,可接气体检测系统、压力检测系统等;具备粮温数据采集功能,从而可以根据粮温数据来自动控制通风设备的运行状态,实现开环控制,达到较好的保粮效果;功能集成到一块电路板,功能可共用电路,体积小巧,成本低,使用方便,效果好,是粮仓通风电机控制上的创新,有良好的社会和经济效益。
附图说明
图1为本实用新型的电路框式原理图。
图2为本实用新型CPU模块的电路原理图。
图3为本实用新型接口模块的电路原理图。
图4为本实用新型反馈输入模块的电路原理图。
图5为本实用新型RS485通信模块的电路原理图。
图6为本实用新型多点测温模块的电路原理图。
图7为本实用新型输出控制模块的电路原理图。
图8为本实用新型使用状态的框式示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1-8给出,本实用新型一种粮仓多功能通风系统控制器,包括壳体和装在壳体内的电路板,电路板上装有控制电路,所述的控制电路包括:
CPU模块:为主控制器,用于实现远程通信、显示驱动、数据采集和输出控制;
RTC时钟管理模块:用于为系统提供准确的时间;该模块为现有技术,如NXP(恩智浦半导体)公司生产的实时日历时钟芯片PCF8563芯片;
Flash存储模块:用于存储系统运行参数、记录粮温历史数据、设备运行状态;该模块为现有技术,如华邦电子股份有限公司生产的W25Q32FVSIG芯片;
多点测温模块:用于检测粮堆温度;
反馈输入模块:用于检测通风系统中各个风机的运行状态;如电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机、离心风机等设备的运行状态;各个风机是否开关到位;轴流风机、离心风机是否出现过载、短路、缺项等故障;
输出控制模块:用于根据CPU模块输出的控制信号来驱动继电器动作,达到控制电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机、离心风机等设备运行控制的目的;
LCD接口模块:用于连接人机界面;人机界面置于控制器附近,可以显示控制器运行状态、粮温检测结果、粮温曲线、通风效果等,人机界面为现有产品,如北京迪文科技有限公司生产的10寸人机界面DMT10600T102_03W;
RS485通信模块:用于进行远程通信、功能扩展;该模块由3路RS485组成,其中1路用于远程通信,另外2路用于功能扩展;
电源管理模块:用于给系统提供稳定可靠的供电电源;该模块为现有技术,如广东三敏电子科技有限公司生产的型号为SM-PLF12A的电源模块;
CPU模块分别与RTC时钟管理模块、Flash存储模块、多点测温模块、反馈输入模块、输出控制模块、LCD接口模块、RS485通信模块和电源管理模块相连。
为保证使用效果,所述的CPU模块包括芯片U1、拨码开关S1和排电阻R25A,芯片U1的5脚分别接电容C2的一端和晶振M1的一端,晶振M1的另一端分别接芯片U1的6 脚和电容C3的一端,电容C3的另一端与电容C2的另一端相连,共端接地,芯片U1的7 脚分别接电阻R3的一端和电容C9的一端,电容C9的另一端接地,电阻R3的另一端与电源模块的输出端(3.3V电压输出端VCC3.3V)相连,排电阻R25A包括四个并联的电阻,拨码开关S1的1脚接芯片U1的22脚,拨码开关S1的2脚分别接芯片U1的21脚和排电阻 R25A第一个电阻的一端(排电阻R25A的4脚),拨码开关S1的3脚分别接芯片U1的20 脚和排电阻R25A第二个电阻的一端(排电阻R25A的3脚),拨码开关S1的4脚分别接芯片U1的2脚和排电阻R25A第三个电阻的一端(排电阻R25A的2脚),拨码开关S1的5 脚分别接芯片U1的53脚和排电阻R25A第四个电阻的一端(排电阻R25A的1脚),排电阻 R25A四个电阻的另一端并联接电源模块的输出端(3.3V电压输出端VCC3.3V),拨码开关 S1的6脚、7脚、8脚、9脚、10脚并联接地,芯片U1的55脚与Flash存储模块相连,芯片U1的15脚、16脚、17脚、29脚、30脚、35脚、51脚、52脚、23脚均与RS485通信模块相连,芯片U1的61脚、62脚、8脚、9脚、10脚、11脚、14脚(YO[7..1])均与输出控制模块相连,芯片U1的54脚、45脚、44脚、41脚、38脚、37脚、36脚(XI[7..1])均与反馈输入模块相连,芯片U1的1脚接电容C6的一端,共端与电源模块相连,电容C6的另一端接地,芯片U1的32脚分别与芯片U1的48脚、64脚、19脚、13脚相连,共端与电源模块相连,芯片U1的31脚、47脚、63脚、18脚、12脚并联接地。
如图2所示,CPU模块具有信号采集、数据处理、设备动作决策和控制输出的功能;
所述的芯片U1为的型号为STM32F103RCT6;
拨码开关S1的作用是进行设备通信站号设置;
电阻R3、电容C9组成了CPU模块上电复位电路,保证了CPU模块上电时可靠复位;
电容C2、C3和晶振M1构成了系统时钟电路,为CPU提供可靠的外部时钟输入。
所述的CPU模块还包括接口模块,接口模块包括接线端子P3、P4,接线端子P3分别与输出控制模块和RS485通信模块相连,接线端子P4分别与反馈输入模块、电源管理模块和芯片U1相连。
如图3所示,接线端子P3的1-8脚分别输出控制模块相连,接线端子P3的9-15脚分别与RS485通信模块相连;
接线端子P4的1脚为火线接口,2脚为零线接口,3脚分别稳压二极管D8的负极和熔断器F2的一端,熔断器F2的另一端与电源管理模块相连,接线端子P4的4脚分别接稳压二极管D8的负极和熔断器F3的一端,熔断器的另一端与电源管理模块相连,接线端子P4 的5脚接地,保护器T4有相同的2个,接线端子P4的6脚与第一个保护器T4的一端相连,共端接芯片U1的42脚,接线端子P4的7脚与第二个保护器T4的一端相连,共端接芯片 U1的43脚,两个保护器T4的另一端分别接稳压二极管D8的正极和稳压二极管D6的正极,共端接地,接线端子P4的8-15脚分别与反馈输入模块相连。
所述保护器T4型号为PESD5V0L2BT。
所述的反馈输入模块包括芯片U2、U3,芯片U2的1脚分别接二极管D22的负极、电阻R10D的一端、电容C10的一端和电阻R9的一端,电阻R9的另一端接接线端子P4的14 脚,芯片U2的2脚分别接电阻R10D的另一端、电容C10的另一端、电容C11的一端、电阻R10C的一端、芯片U2的4脚、电容C12的一端、电阻R10B的一端、芯片U2的6脚、电容C13的一端、电阻R10A的一端、芯片U2的8脚、二极管D1、D11、D2、D22的正极、电容C14的一端、电阻R15D的一端、芯片U3的2脚、电容C15的一端、电阻R15C的一端、芯片U3的4脚、电容C16的一端、电阻R15B的一端、芯片U3的6脚、电阻R15A的一端、二极管D3、D33、D4、D44的正极,共端与接线端子P4的15脚相连,芯片U2的3 脚分别接二极管D2的负极、电阻R10C的另一端、电容C11的另一端和电阻R11的一端,电阻R11的另一端接接线端子P4的13脚,芯片U2的5脚分别接二极管D1的负极、电阻R10B的另一端、电容C12的另一端和电阻R12的一端,电阻R12的另一端接接线端子P4 的12脚,芯片U2的7脚分别接二极管D1的负极、电阻R10A的另一端、电容C13的另一端和电阻R13的一端,电阻R13的另一端接接线端子P4的12脚,芯片U2的9脚分别接芯片U2的10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚、芯片U3的9脚、10脚、11脚、12脚、 13脚、14脚、15脚,共端接地,芯片U2的16脚接芯片U1的54脚,芯片U2的14脚接芯片U1的45脚,芯片U2的12脚接芯片U1的44脚,芯片U2的10脚接芯片U1的41脚,芯片U3的16脚接芯片U1的38脚,芯片U3的14脚接芯片U1的37脚,芯片U3的12脚接芯片U1的36脚,芯片U3的1脚分别接二极管D44的负极、电阻R15D的另一端、电容 C14的另一端和电阻R14的一端,电阻R14的另一端接接线端子P4的10脚,芯片U3的3 脚分别接二极管D4的负极、电阻R15C的另一端、电容C15的另一端和电阻R16的一端,电阻R16的另一端接接线端子P4的9脚,芯片U3的5脚分别接二极管D33的负极、电阻 R15C的另一端、电容C16的另一端和电阻R17的一端,电阻R17的另一端接接线端子P4 的8脚,芯片U3的7脚接二极管D3的负极。
如图4所示,反馈输入模块是带隔离功能的反馈信号采集电路,由7通道相同功能电路组成;以第1通道为例,电阻R9、电容C10、电阻R10D组成了信号输入限流、滤波功能电路;当外接信号由于误操作而接反时,二极管D2、D22会将芯片U2光耦输入端的反向电压钳位的-0.2V左右,防止反向输入电压损坏光耦。
端口X[7..1]分别与接线端子P4的8-14脚对应,通过接线端子与电机反馈端相连,XCOM 端口与接线端子P4的15脚对应,通过接电机反馈的公共端相连,用于检测电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机、离心风机等设备的运行状态,如电动窗、轴流窗、通风口是否开关到位;轴流风机、离心风机是否出现过载、短路、缺项等故障。
所述的RS485通信模块包括芯片U8、U9、U13,芯片U8的1脚接发光二极管DS4的负极,共端与CPU模块中芯片U1的17脚相连,芯片U8的2脚与3脚相连,共端接CPU 模块中芯片U1的15脚,芯片U8的4脚与发光二极管DS3的负极相连,共端与CPU模块中芯片U1的16脚相连,发光二极管DS3的正极分别接发光二极管DS4的正极和电阻R27 的一端,电阻R27的另一端分别接芯片U8的8脚、电容C25的一端和电阻R28的一端,共端与电源模块的输出端(3.3V电压输出端VCC3.3V)相连,芯片U8的5脚分别接电容C25 的另一端、电阻R31的一端、保护器T6的一端和保护器T7的一端,共端接地,芯片U8的 6脚经电阻R29分别接电阻R28的另一端和保护器T6的另一端,共端与接线端子P3的12 脚相连,芯片U8的7脚经电阻R30分别接电阻R31的另一端和保护器T7的另一端,共端与接线端子P3的13脚相连;
芯片U13的1脚接发光二极管DS8的负极,共端与CPU模块中芯片U1的52脚相连,芯片U13的2脚与3脚相连,共端接CPU模块中芯片U1的23脚,芯片U13的4脚与发光二极管DS7的负极相连,共端与CPU模块中芯片U1的51脚相连,发光二极管DS7的正极分别接发光二极管DS8的正极和电阻R2的一端,电阻R2的另一端分别接芯片U13的8脚、电容C23的一端和电阻R33的一端,共端与电源模块的输出端(3.3V电压输出端VCC3.3V) 相连,芯片U13的5脚分别接电容C23的另一端、电阻R42的一端、保护器T3的一端和保护器T8的一端,共端接地,芯片U13的6脚经电阻R40分别接电阻R33的另一端和保护器 T4的另一端,共端与接线端子P3的14脚相连,芯片U13的7脚经电阻R41分别接电阻R42 的另一端和保护器T8的另一端,共端与接线端子P3的15脚相连。
芯片U9的1脚与电容C26的一端相连,共端与电源模块的输出端(5V电压输出端VCC5V)相连,芯片U9的2脚与电容C26的另一端相连,共端接地,芯片U9的3脚接发光二极管DS5的负极,共端与CPU模块中芯片U1的29脚相连,芯片U9的4脚接发光二极管DS6的负极,共端与CPU模块中芯片U1的30脚相连,芯片U9的5脚与CPU模块中芯片U1的35脚相连,发光二极管DS5的正极分别接电阻R32的一端和发光二极管DS6的正极,电阻R32的另一端与电源模块的输出端(3.3V电压输出端VCC3.3V)相连,芯片U9 的8脚分别接保护器T2的一端和保护器T5的一端,共端与接线端子P3的10脚相连,芯片 U9的9脚分别接保护器T5的另一端和保护器T1的一端,共端与接线端子P3的9脚相连,芯片U9的10脚分别接保护器T1的另一端和保护器T2的另一端,共端与接线端子P3的11 脚相连;
如图5所示,共有3个RS485接口,其中2个是非隔离接口,用于进行设备的扩展,比如气体检测系统、IO模块、气压传感器、气体浓度传感器、温湿度传感器、RS485接口的 LCD触摸屏等,扩展设置可通过两种方式进行灵活设置,第一种方式是通过控制器连接的 LCD触摸屏设置,第二种方式是通过远程PC端软件设置;1个隔离接口,用于远程通信,方便远程监控。
电阻R27、发光二极管DS3、DS4、芯片U8、电容C25、电阻R29、R30、R28、R31、保护器T6、T7组成了其中一个非隔离RS485通信电路,具备通信状态切换、通信状态指示、阻抗匹配和干扰抑制等功能,可容纳256个节点;
电阻R2、发光二极管DS7、DS8、芯片U13、电容C23、电阻R40、R41、R33、R42、保护器T3、T8组成了另一个非隔离RS485通信电路,具备通信状态切换、通信状态指示、阻抗匹配和干扰抑制等功能,可容纳256个节点;
电阻R32、发光二极管DS5、DS6、芯片U9、电容C26、保护器T1、T2、T5组成了隔离RS485通信电路,具备通信状态切换、通信状态指示和干扰抑制等功能,
所述的芯片U9为广州金升阳科技有限公司生产的型号为TD501D485H的一体化隔离通信模块;包含了隔离电源、信号隔离、通信总线阻抗匹配等功能,使通信距离可达到1200米,可容纳256个节点;
所述的芯片U8、U13为Exar公司生产的型号为SP3485EN的RS485通信芯片;
所述的多点测温模块包括场效应管U12A、U12B,场效应管U12A的栅极与电阻R36的一端相连,共端与CPU模块中芯片U1的51脚相连,电阻R36的另一端分别接熔断器F4 的一端、电阻R38的一端、场效应管U12B的源极、电阻R39的一端、场效应管U12A的源极和电阻R37的一端,熔断器F4的另一端与电源模块相连,电阻R37的另一端分别接场效应管U12A的漏极、电容C32的一端,共端分别与CPU模块中芯片U1的40脚和接线端子 P3的14脚相连,电阻R38的另一端与场效应管U12A的栅极相连,共端与CPU模块中芯片 U1的23脚相连,电阻R39的另一端分别接场效应管U12A的漏极和电容C33的一端,共端分别与CPU模块中芯片U1的39脚和接线端子P3的15脚相连,电容C33的另一端与电容 C32的另一端相连,共端接地。
如图6所示,多点测温电路共有2个通道,每个通道可连接至少120个测温点(数字温度传感器DS18B20),用于检测粮堆温度,控制器内置智能通风算法,可根据粮堆温度和系统配置进行自主通风,为粮堆降温,使粮堆温度维持在最佳保存温度,提高粮食的品质。
熔断器F4为过流保护器件,防止输出电流过高而造成系统故障;
电阻R36、场效应管U12A、电阻R37组成了第1个检测通道,其中电阻R32和场效应管U12A是为通信线提供强上拉,并在适当时机为信号线供电,为测温点转换温度时提供足够的电流;电阻R37提供弱上拉,用于和测温点通信。该接口即支持两线制的测温点,也支持三线制的测温点,并可通过配置来设置系统连接测温点的类型;剩余元件组成了第2个检测通道,其功能和第1通道相同。
所述的输出控制模块包括芯片U4,芯片U4的1脚与CPU模块中芯片U1的61脚相连,芯片U4的2脚与CPU模块中芯片U1的63脚相连,芯片U4的3脚与CPU模块中芯片U1 的8脚相连,芯片U4的4脚与CPU模块中芯片U1的9脚相连,芯片U4的5脚与CPU模块中芯片U1的10脚相连,芯片U4的6脚与CPU模块中芯片U1的11脚相连,芯片U4的 7脚与CPU模块中芯片U1的14脚相连,芯片U4的8脚接地,芯片U4的9脚与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连;
芯片U4的10脚与第七继电器线圈的一端相连,第七继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连,第七继电器开关K7的动触点与电阻R24的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R24的另一端分别接第七继电器开关K7的静触点和接线端子P3的8脚;
芯片U4的11脚与第六继电器线圈的一端相连,第六继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连,第六继电器开关K6的动触点与电阻R23的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R23的另一端分别接第六继电器开关K6的静触点和接线端子P3的7脚;
芯片U4的12脚与第五继电器线圈的一端相连,第五继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连,第五继电器开关K5的动触点与电阻R22的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R22的另一端分别接第五继电器开关K5的静触点和接线端子P3的6脚;
芯片U4的13脚与第四继电器线圈的一端相连,第四继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连,第四继电器开关K4的动触点与电阻R21的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R21的另一端分别接第四继电器开关K4的静触点和接线端子P3的5脚;
芯片U4的14脚与第三继电器线圈的一端相连,第三继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连,第三继电器开关K3的动触点与电阻R20的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R20的另一端分别接第三继电器开关K3的静触点和接线端子P3的4脚;
芯片U4的15脚与第二继电器线圈的一端相连,第二继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连,第二继电器开关K2的动触点与电阻R19的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R19的另一端分别接第二继电器开关K2的静触点和接线端子P3的3脚;
芯片U4的16脚与第一继电器线圈的一端相连,第一继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连,第一继电器开关K1的动触点与电阻R18的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R18的另一端分别接第一继电器开关K1的静触点和接线端子P3的2脚。
如图7所示,所述的芯片U4为TI(德州仪器)生产的型号为ULN2003ADR的达林顿晶体管阵列驱动芯片;
输出控制模块接收CPU模块传送来的控制信号(YO[7..0]端口)来控制每个继电器的吸合或断开,继电器通过本设备的接线端子连接到外部电动窗、风机等设备控制回路中的中间继电器等电气控制元件上,继电器的动作会转换为中间继电器等电气控制元件的动作,从而达到控制电动窗、风机等设备运行状态的目的。
工作原理:
CPU模块输出的控制信号经YO[7..0]端口传送到芯片U4,芯片U4为达林顿晶体管阵列驱动芯片,对CPU模块输出的小信号进行功率放大,放大后的信号可以直接驱动继电器动作。每个继电器的输出端并联有压敏电阻(R18-R24),在继电器驱动感性负载时(例如单向电机),继电器触点断开瞬间设备会产生较高的感应电动势,会引起触点间的电弧放电,导致触电加速老化,甚至粘连。压敏电阻的作用就是在触点间电压上升到电弧放电之前,吸收掉电机感应所产生的能量,保护了继电器触点,延长了继电器寿命。
其中关键元件继电器为厦门宏发开关设备有限公司生产的型号为HF46F/12-HS1的继电器,压每电阻为深圳市瑞隆源电子有限公司生产的型号为10D471K的压敏电阻。
本实用新型使用时,控制器通过RS485通信模块接收PC机发来的配置信息,设置系统运行参数,CPU模块通过多点测温模块定时采集粮堆温度,并将粮堆温度数据存储在Flash 存储模块中,在Flash存储模块中会存储至少1个月的粮温数据,CPU模块从Flash存储模块读取历史粮温数据,并通过扩展接口读取仓温湿度、气温湿度,根据系统运行参数对采集到的数据进行处理,判断当前状态是否满足通风条件,如果满足条件,则控制输出模块,打开电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机和离心风机进行通风降温,在开启电动窗或风机设备过程中,系统实时检测设备反馈信号,一旦发现设备运行故障,则发出报警信号,并停止设备运行,有效保护设备,PC机通过远程通信模块可实时采集到报警信息,并对报警信息做出处理。在通风过程中,系统实时采集粮温、仓温、仓湿、气温和气湿,并对数据进行处理,当满足停止通风条件时,系统关闭离心风机和轴流风机,再关闭电机窗、轴流窗和通风口,对仓房进行密闭,达到保持低温的效果。与现有技术相比,本实用新型具有以下优点:
(1)一体化多功能,一台控制器包括多点测温、输入输出控制、参数检测、远程控制、液晶屏控制等多种功能,体积小,功能全,输出控制有多种方式可选,兼容性好,适应性强;
(2)可扩展性,可通过RS485级联扩展IO的控制点数,可接气体检测系统、压力检测系统等;
(3)具备粮温数据采集功能,从而可以根据粮温数据来自动控制通风设备的运行状态,实现开环控制,达到较好的保粮效果;
(4)成本低,功能集成到一块电路板,功能可共用电路,体积小巧,成本低。
Claims (7)
1.一种粮仓多功能通风系统控制器,包括壳体和装在壳体内的电路板,电路板上装有控制电路,其特征在于,所述的控制电路包括:CPU模块、RTC时钟管理模块、Flash存储模块、多点测温模块、反馈输入模块、输出控制模块、LCD接口模块、RS485通信模块、电源管理模块,CPU模块分别与RTC时钟管理模块、Flash存储模块、多点测温模块、反馈输入模块、输出控制模块、LCD接口模块、RS485通信模块和电源管理模块相连。
2.根据权利要求1所述的粮仓多功能通风系统控制器,其特征在于,所述的CPU模块包括芯片U1、拨码开关S1和排电阻R25A,芯片U1的5脚分别接电容C2的一端和晶振M1的一端,晶振M1的另一端分别接芯片U1的6脚和电容C3的一端,电容C3的另一端与电容C2的另一端相连,共端接地,芯片U1的7脚分别接电阻R3的一端和电容C9的一端,电容C9的另一端接地,电阻R3的另一端与电源模块的输出端相连,排电阻R25A包括四个并联的电阻,拨码开关S1的1脚接芯片U1的22脚,拨码开关S1的2脚分别接芯片U1的21脚和排电阻R25A第一个电阻的一端,拨码开关S1的3脚分别接芯片U1的20脚和排电阻R25A第二个电阻的一端,拨码开关S1的4脚分别接芯片U1的2脚和排电阻R25A第三个电阻的一端,拨码开关S1的5脚分别接芯片U1的53脚和排电阻R25A第四个电阻的一端,排电阻R25A四个电阻的另一端并联接电源模块的输出端,拨码开关S1的6脚、7脚、8脚、9脚、10脚并联接地,芯片U1的55脚与Flash存储模块相连,芯片U1的15脚、16脚、17脚、29脚、30脚、35脚、51脚、52脚、23脚均与RS485通信模块相连,芯片U1的61脚、62脚、8脚、9脚、10脚、11脚、14脚均与输出控制模块相连,芯片U1的54脚、45脚、44脚、41脚、38脚、37脚、36脚均与反馈输入模块相连,芯片U1的1脚接电容C6的一端,共端与电源模块相连,电容C6的另一端接地,芯片U1的32脚分别与芯片U1的48脚、64脚、19脚、13脚相连,共端与电源模块相连,芯片U1的31脚、47脚、63脚、18脚、12脚并联接地。
3.根据权利要求1所述的粮仓多功能通风系统控制器,其特征在于,所述的CPU模块还包括接口模块,接口模块包括接线端子P3、P4,接线端子P3分别与输出控制模块和RS485通信模块相连,接线端子P4分别与反馈输入模块、电源管理模块和芯片U1相连。
4.根据权利要求3所述的粮仓多功能通风系统控制器,其特征在于,所述的反馈输入模块包括芯片U2、U3,芯片U2的1脚分别接二极管D22的负极、电阻R10D的一端、电容C10的一端和电阻R9的一端,电阻R9的另一端接接线端子P4的14脚,芯片U2的2脚分别接电阻R10D的另一端、电容C10的另一端、电容C11的一端、电阻R10C的一端、芯片U2的4脚、电容C12的一端、电阻R10B的一端、芯片U2的6脚、电容C13的一端、电阻R10A的一端、芯片U2的8脚、二极管D1、D11、D2、D22的正极、电容C14的一端、电阻R15D的一端、芯片U3的2脚、电容C15的一端、电阻R15C的一端、芯片U3的4脚、电容C16的一端、电阻R15B的一端、芯片U3的6脚、电阻R15A的一端、二极管D3、D33、D4、D44的正极,共端与接线端子P4的15脚相连,芯片U2的3脚分别接二极管D2的负极、电阻R10C的另一端、电容C11的另一端和电阻R11的一端,电阻R11的另一端接接线端子P4的13脚,芯片U2的5脚分别接二极管D1的负极、电阻R10B的另一端、电容C12的另一端和电阻R12的一端,电阻R12的另一端接接线端子P4的12脚,芯片U2的7脚分别接二极管D1的负极、电阻R10A的另一端、电容C13的另一端和电阻R13的一端,电阻R13的另一端接接线端子P4的12脚,芯片U2的9脚分别接芯片U2的10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚、芯片U3的9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚,共端接地,芯片U2的16脚接芯片U1的54脚,芯片U2的14脚接芯片U1的45脚,芯片U2的12脚接芯片U1的44脚,芯片U2的10脚接芯片U1的41脚,芯片U3的16脚接芯片U1的38脚,芯片U3的14脚接芯片U1的37脚,芯片U3的12脚接芯片U1的36脚,芯片U3的1脚分别接二极管D44的负极、电阻R15D的另一端、电容C14的另一端和电阻R14的一端,电阻R14的另一端接接线端子P4的10脚,芯片U3的3脚分别接二极管D4的负极、电阻R15C的另一端、电容C15的另一端和电阻R16的一端,电阻R16的另一端接接线端子P4的9脚,芯片U3的5脚分别接二极管D33的负极、电阻R15C的另一端、电容C16的另一端和电阻R17的一端,电阻R17的另一端接接线端子P4的8脚,芯片U3的7脚接二极管D3的负极。
5.根据权利要求3所述的粮仓多功能通风系统控制器,其特征在于,所述的RS485通信模块包括芯片U8、U9、U13,芯片U8的1脚接发光二极管DS4的负极,共端与CPU模块中芯片U1的17脚相连,芯片U8的2脚与3脚相连,共端接CPU模块中芯片U1的15脚,芯片U8的4脚与发光二极管DS3的负极相连,共端与CPU模块中芯片U1的16脚相连,发光二极管DS3的正极分别接发光二极管DS4的正极和电阻R27的一端,电阻R27的另一端分别接芯片U8的8脚、电容C25的一端和电阻R28的一端,共端与电源模块的输出端相连,芯片U8的5脚分别接电容C25的另一端、电阻R31的一端、保护器T6的一端和保护器T7的一端,共端接地,芯片U8的6脚经电阻R29分别接电阻R28的另一端和保护器T6的另一端,共端与接线端子P3的12脚相连,芯片U8的7脚经电阻R30分别接电阻R31的另一端和保护器T7的另一端,共端与接线端子P3的13脚相连;
芯片U13的1脚接发光二极管DS8的负极,共端与CPU模块中芯片U1的52脚相连,芯片U13的2脚与3脚相连,共端接CPU模块中芯片U1的23脚,芯片U13的4脚与发光二极管DS7的负极相连,共端与CPU模块中芯片U1的51脚相连,发光二极管DS7的正极分别接发光二极管DS8的正极和电阻R2的一端,电阻R2的另一端分别接芯片U13的8脚、电容C23的一端和电阻R33的一端,共端与电源模块的输出端相连,芯片U13的5脚分别接电容C23的另一端、电阻R42的一端、保护器T3的一端和保护器T8的一端,共端接地,芯片U13的6脚经电阻R40分别接电阻R33的另一端和保护器T4的另一端,共端与接线端子P3的14脚相连,芯片U13的7脚经电阻R41分别接电阻R42的另一端和保护器T8的另一端,共端与接线端子P3的15脚相连;
芯片U9的1脚与电容C26的一端相连,共端与电源模块的输出端相连,芯片U9的2脚与电容C26的另一端相连,共端接地,芯片U9的3脚接发光二极管DS5的负极,共端与CPU模块中芯片U1的29脚相连,芯片U9的4脚接发光二极管DS6的负极,共端与CPU模块中芯片U1的30脚相连,芯片U9的5脚与CPU模块中芯片U1的35脚相连,发光二极管DS5的正极分别接电阻R32的一端和发光二极管DS6的正极,电阻R32的另一端与电源模块的输出端相连,芯片U9的8脚分别接保护器T2的一端和保护器T5的一端,共端与接线端子P3的10脚相连,芯片U9的9脚分别接保护器T5的另一端和保护器T1的一端,共端与接线端子P3的9脚相连,芯片U9的10脚分别接保护器T1的另一端和保护器T2的另一端,共端与接线端子P3的11脚相连。
6.根据权利要求3所述的粮仓多功能通风系统控制器,其特征在于,所述的多点测温模块包括场效应管U12A、U12B,场效应管U12A的栅极与电阻R36的一端相连,共端与CPU模块中芯片U1的51脚相连,电阻R36的另一端分别接熔断器F4的一端、电阻R38的一端、场效应管U12B的源极、电阻R39的一端、场效应管U12A的源极和电阻R37的一端,熔断器F4的另一端与电源模块相连,电阻R37的另一端分别接场效应管U12A的漏极、电容C32的一端,共端分别与CPU模块中芯片U1的40脚和接线端子P3的14脚相连,电阻R38的另一端与场效应管U12A的栅极相连,共端与CPU模块中芯片U1的23脚相连,电阻R39的另一端分别接场效应管U12A的漏极和电容C33的一端,共端分别与CPU模块中芯片U1的39脚和接线端子P3的15脚相连,电容C33的另一端与电容C32的另一端相连,共端接地。
7.根据权利要求3所述的粮仓多功能通风系统控制器,其特征在于,所述的输出控制模块包括芯片U4,芯片U4的1脚与CPU模块中芯片U1的61脚相连,芯片U4的2脚与CPU模块中芯片U1的63脚相连,芯片U4的3脚与CPU模块中芯片U1的8脚相连,芯片U4的4脚与CPU模块中芯片U1的9脚相连,芯片U4的5脚与CPU模块中芯片U1的10脚相连,芯片U4的6脚与CPU模块中芯片U1的11脚相连,芯片U4的7脚与CPU模块中芯片U1的14脚相连,芯片U4的8脚接地,芯片U4的9脚与电源模块的输出端相连;
芯片U4的10脚与第七继电器线圈的一端相连,第七继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连,第七继电器开关K7的动触点与电阻R24的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R24的另一端分别接第七继电器开关K7的静触点和接线端子P3的8脚;
芯片U4的11脚与第六继电器线圈的一端相连,第六继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连,第六继电器开关K6的动触点与电阻R23的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R23的另一端分别接第六继电器开关K6的静触点和接线端子P3的7脚;
芯片U4的12脚与第五继电器线圈的一端相连,第五继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连,第五继电器开关K5的动触点与电阻R22的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R22的另一端分别接第五继电器开关K5的静触点和接线端子P3的6脚;
芯片U4的13脚与第四继电器线圈的一端相连,第四继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连,第四继电器开关K4的动触点与电阻R21的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R21的另一端分别接第四继电器开关K4的静触点和接线端子P3的5脚;
芯片U4的14脚与第三继电器线圈的一端相连,第三继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连,第三继电器开关K3的动触点与电阻R20的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R20的另一端分别接第三继电器开关K3的静触点和接线端子P3的4脚;
芯片U4的15脚与第二继电器线圈的一端相连,第二继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连,第二继电器开关K2的动触点与电阻R19的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R19的另一端分别接第二继电器开关K2的静触点和接线端子P3的3脚;
芯片U4的16脚与第一继电器线圈的一端相连,第一继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连,第一继电器开关K1的动触点与电阻R18的一端相连,共端接接线端子P3的1脚,电阻R18的另一端分别接第一继电器开关K1的静触点和接线端子P3的2脚。
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