CN209525584U - 用于畜牧养殖的风机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于畜牧养殖行业的风机控制器，其包括风机、温度传感器和控制器。控制器包括壳体、单片机、信号处理电路以及可控硅驱动单元，信号处理电路、单片机、可控硅驱动单元分别设置于壳体内部，所述壳体的面板上设有与单片机连接的按键、指示灯、蜂鸣器、显示屏，所述按键、指示灯、蜂鸣器和显示屏分别与作为底板的PCB板上所预留的8针串口通过排线进行连接，壳体的底板上设有与单片机连接的串口、接线端子以及可控硅驱动单元。本实用新型采用强弱电一体化设计，小巧精致，功能强大，风机控制器结构设计能适应现场恶劣的环境，并且成本比EDM风机低廉，适合于大、中、小型养殖场的自动环境控制。

Description

用于畜牧养殖的风机控制器

技术领域

本实用新型涉及畜牧风机技术领域，特别涉及一种用于畜牧养殖的智能风机控制器。

背景技术

畜牧业作为农业基础产业的一个重要组成部分，其发展水平的高低直接关系到农业生产水平的高低，其是衡量国家国民生活水平高低的重要标志。

畜牧业中风机控制是一个关键工作，需要对不同的动物的不同阶段，提供不同的饲喂环境。因此，如何做到智能、安全、低耗以及低成本、高效率是养殖行业利润获得的重要因素。

在传统的环控系统中，一旦主控制器发生故障，风机停止运行，可能会给猪场带来无法承受的重大损失。并且传统的控制器加配电柜的方式会导致猪场在电控建设方面的成本增加 20％以上。并且传统的环控系统中，风机的状态、故障以及能耗等均无法获取。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提出一种用于畜牧养殖的智能风机控制器，其能够控制风机的启停，以解决传统的环控系统施工成本高，例如，需要大量的电缆和桥架；风险高，例如，无二次保护功能。

具体地，本实用新型提供一种用于畜牧养殖的风机控制器，其包括壳体、温度传感器、电源转换模块、单片机、信号处理电路、传感器采集电路、信号采集电路、可控硅驱动单元、 PCB板、按键、指示灯、报警单元、显示屏以及防水盖，每一个风机控制器连接有一个风机，

其中所述信号处理电路、单片机、可控硅驱动单元、信号采集电路、传感器采集电路均设置在所述PCB板上，所述PCB板位于壳体的内部，所述单片机分别与信号处理电路的输出端和可控硅驱动单元的输入端相连接，所述信号处理电路的输入端分别与传感器采集电路和信号采集电路的输出端相连接，

所述壳体的面板上设有按键、指示灯、报警单元、显示屏和开关，所述按键、指示灯、报警单元和显示屏通过排线与PCB板上的串口相连，

所述温度传感器设置在所述风机外部，所述温度传感器的配置用于采集风机的环境温度，所述温度传感器的输出端与所述传感器采集电路的输入端相连接，

所述温度传感器包括热敏电阻探头，所述热敏电阻探头用于获取环境温度，所述温度传感器的输出端连接所述传感器采集电路的输入端，所述传感器采集电路将所述温度传感器采集温度信号转换为数字信号，传输至所述信号处理电路，

所述电源转换模块的输入端连接高压直流电，所述电源转换模块的输出端为单片机、显示屏、温度传感器、信号处理电路、传感器采集电路、信号采集电路以及可控硅驱动单元供电，所述电源转换模块包括保护降压电路和稳压电路，所述降压电路采用开关电源芯片用于将高压直流电转为低压直流电，所述稳压电路采用线性稳压电源用于将经过降压模块降压输出的低压直流电进一步降压稳流，

所述可控硅驱动单元包括断路器、接触器及可控硅驱动电路，正常情况下，所述接触器的常闭触点断开，常开触点闭合，所述单片机内部设置有第一输入信号阈值、第二输入信号阈值以及第三输入信号阈值，所述单片机的输出端连接所述报警单元的输入端，所述可控硅驱动电路用于驱动风机的电机。

优选地，当所述温度传感器采集的当前时刻t_i的风机的实时温度值超过第一输入信号阈值和/或风机的工作电流超过第二输入信号阈值和/或风机的工作电压超过第三输入信号阈值时，所述单片机控制所述断路器断开使接触器的常开触点断开，从而断开所述可控硅驱动单元。

优选地，所述PCB板上还设置有多个接口，多个接口包括有电源输出接口、RS485接口、模拟量输入接口、数字量输入接口以及继电器输出接口。

优选地，所述风机控制器设置有多个，多个风机控制器连接一个环控器，环控器与各个风机控制器之间通过PCB板上的RS485接口进行连接，每个控制器控制一个风机。

优选地，所述显示屏为断码屏或触摸屏。

优选地，所述壳体为空心结构，所述信号处理电路、单片机以及可控硅驱动单元分别设置在壳体的内部。

优选地，所述单片机为ARM单片机。

优选地，所述壳体的面板上设置有手动模式和自动模式切换按钮，在自动模式下，单片机通过无缘IO或RS485通讯实现设备开启和关闭，在手动模式下，通过壳体的面板上的按键实现设备开启和关闭。

优选地，所述继电器输出接口包括第一继电器输出接口、第二继电器输出接口、第三继电器输出接口和第四继电器输出接口，其中第一继电器输出接口与风机连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的用于畜牧养殖的智能风机控制器，其采用强弱电一体化设计，小巧精致，功能强大，精确的制作工艺能适应现场恶劣的环境，并且成本比EDM风机低廉，非常适合于大、中、小型养殖场的自动环境控制；智能风机控制器操作简单，一般操作人员既可以操作，节省了人力成本，对提高养殖养殖场的整体效率有很大的帮助；采用嵌入式ARM单片机，性能稳定，功耗低，降低了运行成本，具有报警、时间控制，线性调节、数据储存与查询等功能。

进一步地，畜牧养殖行业的智能风机控制器可以控制风机的启停、相序检测、电压/电流检测等，采集风机系统中各个设备和传感器的数据；还具有参数设定功能，可以设定报警数值等参数。例：电流超过设定值，相序乱相，电压超过设定值时，通过DO输出无源信号，报警器检测到断电，实现报警。

附图说明

为了更加清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单地介绍。

图1是本实用新型的结构示意框图；

图2是本实用新型的壳体的结构示意图；

图3是本实用新型的PCB板的结构示意图；

图4是根据本实用新型的用于畜牧养殖的智能风机控制器的组网结构示意图；

图5是根据本实用新型的用于畜牧养殖的智能风机控制器的电源转换电路的示意图；

图6是根据本实用新型的用于畜牧养殖的智能风机控制器的PWM驱动电路电路的示意图；

图7是根据本实用新型的用于畜牧养殖的智能风机控制器的断码屏电平转换电路的示意图；以及

图8是根据本实用新型的用于畜牧养殖的智能风机控制器的过零检测电路的示意图。

具体实施方式

下面结合实用新型的具体实施方案，对本实用新型的技术方案清楚、完整地描述，显然，所描述的实例仅仅是本实用新型一部分实例，而不是全部。给予本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创新性劳动前提下所获得的所有实例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种用于畜牧养殖的风机控制器，其包括壳体1、温度传感器2、电源转换模块3、单片机4、信号处理电路5、传感器采集电路6、信号采集电路7、可控硅驱动单元8、PCB板9、按键10、指示灯11、报警单元12、显示屏13以及防水盖14，每一个风机控制器连接有一个风机。

其中信号处理电路5、单片机4、可控硅驱动单元8、信号采集电路7、传感器采集电路 6均设置在PCB板9上，PCB板9位于壳体1的内部，单片机4分别与信号处理电路5的输出端和可控硅驱动单元8的输入端相连接，信号处理电路5的输入端分别与传感器采集电路6 和信号采集电路7的输出端相连接。

壳体1的面板上设有按键10、指示灯11、报警单元12、显示屏13和开关15，按键10、指示灯11、报警单元12和显示屏13通过排线与PCB板上的串口相连。

温度传感器2设置在风机100外部，温度传感器2的配置用于采集风机100的环境温度，温度传感器的输出端与传感器采集电路的输入端相连接。

温度传感器2包括热敏电阻探头，热敏电阻探头用于获取环境温度，温度传感器的输出端连接传感器采集电路的输入端，传感器采集电路将温度传感器采集温度信号转换为数字信号，传输至信号处理电路。

电源转换模块3的输入端连接高压直流电，电源转换模块3的输出端为单片机4、显示屏43、温度传感器2、信号处理电路、传感器采集电路、信号采集电路以及可控硅驱动单元供电，电源转换模块包括保护降压电路和稳压电路，降压电路采用开关电源芯片用于将高压直流电转为低压直流电，稳压电路采用线性稳压电源用于将经过降压模块降压输出的低压直流电进一步降压稳流。

可控硅驱动单元8包括断路器、接触器及可控硅驱动电路，正常情况下，接触器的常闭触点断开，常开触点闭合，单片机内部设置有第一输入信号阈值、第二输入信号阈值以及第三输入信号阈值，单片机的输出端连接报警单元的输入端，可控硅驱动电路用于驱动风机的电机。

可控硅驱动单元8还包括交流过零检测单元及可控硅驱动电路，交流过零检测单元用于检测驱动电机的交流电的过零点，单片机根据过零点输出符合要求的控制信号，控制可控硅电路的输出功率，防止过零点造成冲击电流。

根据本实用新型实施例的用于畜牧养殖的智能风机控制器，如图2至图4所示，风机控制器与风机相连接用于控制风机的运行。

壳体1的面板上设有按键、指示灯、报警单元、显示屏和开关，报警单元为蜂鸣器，按键、指示灯、蜂鸣器和显示屏通过排线与PCB板上所预留的串口相连，实现与单片机相连接。温度传感器位于风机附近，用于采集风机环境系统的温度，温度传感器与智能风机控制器中的温度传感器相连接。具体地，温度传感器采集当前时刻t_i的环境系统的温度值，并将当前时刻t_i的风机环境系统的温度值实时传输至智能风机控制器的传感器采集电路，作为智能风机控制器的第一输入信号。风机的工作电流作为第二输入信号，将风机的工作电压作为第三输入信号通过信号采集电路与智能风机控制器的信号处理电路相连接。

可控硅驱动单元8包括断路器和接触器，断路器正常工作，接触器的常闭触点断开，常开触点闭合，常闭触点和常开触点两者是联动的。当第一输入信号、第二输入信号或第三输入信号的其中一项或多项超过预设值时，单片机控制断路器使接触器过电流脱扣器的衔铁释放，与主电路串联的线圈产生较强的电磁吸力把衔铁往下吸引而顶开锁钩，从而使使主触点断开，切断电极输出电路，风机停止运转。同时，单片机控制蜂鸣器进行报警，并在显示屏上显示报警原因。

优选地，PCB板9上还设置有多个接口，接口包括有电源输出的正、负极，RS485接口，模拟量输入，数字量输入AI，以及继电器输出DO等。智能风机控制器通过接线引脚与智能风机控制器的外部设备相连接。

优选地，根据本实用新型实施例的用于畜牧养殖的智能风机控制器，还能够进行组网，多个智能风机控制器连接一个环控器，环控器与各个智能风机控制器之间通过PCB板上的 RS485接口进行连接，每个智能风机控制器用来控制一个风机100。

优选地，显示屏13为断码屏或触摸屏。

优选地，壳体1为空心结构，信号处理电路、单片机以及可控硅驱动单元分别设置在壳体的内部。

下面对本实用新型的工作原理进行进一步叙述：

当风机正常工作时，控制器的断路器正常工作，接触器的常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。

当温度传感器采集的当前时刻t_i的风机的实时温度值超过第一输入信号阈值和/或风机的工作电流超过第二输入信号阈值和/或风机的工作电压超过第三输入信号阈值时，单片机控制断路器断开使接触器的常开触点断开，从而断开可控硅驱动单元。此时线路发生短路或严重过载电流时，单片机控制断路器断开，与主电路串联的线圈产生较强的电磁吸力把衔铁往下吸引而顶开锁钩，使主触点断开，切断电极输出电路，风机停止运转。用于断路器事故的报警触头从原来的常开位置转换成闭合位置，接通辅助线路中电流报警器，例如，铃或蜂鸣器等，显示或提醒断路器的故障脱扣状态。

智能风机控制器与电源装置连接，电源装置可以是24v供电或380v供电。

图5示出了根据本实用新型的用于畜牧养殖的智能风机控制器的各个电源转换电路。本实用新型采用嵌入式M3单片机作为主控芯片。电源转换电路通过第一电源电源芯片，例如， DC电源芯片，将24V输入电源转换成5V，通过第二电源芯片，例如，Ido电源芯片，将5V电源转换成3.3V电源，其中5V电源给断码屏供电，3.3V电源给其他电路供电，例如，给单片机供电。

断码屏通过串行接口与单片机进行通讯，单片机的电平为3.3V，断码屏的电平为5V，所以串行之间增加了电平转换电路。单片机通过IO驱动继电器。单片机通过光耦监测220C交流信号的过零点。优选地，采用工业级光耦TLP620进行过零检测，其中过零检测电路如图6 所示。单片机通过PWM占空比的方式驱动可控硅电路，优选地，其采用专用的可控硅驱动芯片MOC3023。

单片机通过IO检测外部无源输入信号的导通和关断。采用单片机SD通道与温度传感器相连，优选地，温度传感器为NTC热敏温度探头，将电阻信号转换为电压信号，实时获取环境温度。

具体地，壳体的面板上设有与按键、指示灯、蜂鸣器、显示屏，其中按键、指示灯、蜂鸣器和显示屏分别与单片机连接。壳体的面板上设置防水盖，优选地，防水盖为透明层。

壳体的面板上还设置断路器和接触器，断路器和接触器分别与可控硅驱动单元相连。优选地，显示屏为液晶显示屏触摸屏。

按键包括参数选择按钮、参数数值设置按钮、确定键。调节按钮设置在显示屏的左侧，风机手动启动按钮和风机手动停止按钮设置在显示屏的下侧，风机手动启动按钮和风机手动停止按钮分别与可控硅驱动单元中的相应的开关连接。

可控硅驱动单元设置在壳体内的底板上；壳体的底板上还设有与单片机连接的串口和接线端子。接线端子包括电源接线端子、开关信号输入接线端子和继电器输出端子。

电源接线端子包括直流电源接线端子和交流电源接线端子，直流电源接线端子接直流电源，例如，24V；交流电源接线端子与三相电源进行连接。

优选地，所述接线端子还包括触摸屏接线端子,以进行RS485通信；优选地，所述触摸屏接线端子包括第一触摸屏接线端子和第二触摸屏接线端子，其中第一触摸屏接线端子接液晶显示屏触摸屏。第二触摸屏接线端子为预留的RS485端子。

所述接线端子还包括模拟量输入端子和数字量输入端子，其中，模拟量输入端子作为预留。所述数字量接触端子包括第一数字量接触端子，第二数字量接触端子、第三数字量接触端子和第四数字量接触端子，其中第一数字量接触端子与开关IO进行连接，所述第二数字量接触端子、第三数字量接触端子和第四数字量接触端子作为预留。

所述面板上设置有手动模式和自动模式切换按钮，在自动模式下，通过无缘IO或RS485 通讯，例如，通过预留的RS485端子，实现设备开启和关闭。在手动模式下，通过风机控制装置的壳体的面板上的“启动”和“停止”按键，对风机进行开启和停止。按下“启动”按键，IO闭合，开启风机；按下“停止”按键，IO断开时，关闭风机。

所述继电器输出端子包括第一继电器输出端子、第二继电器输出端子、第三继电器输出端子和第四继电器输出端子，其中第一继电器输出端子与风机进行连接，第二继电器输出端子、第三继电器输出端子和第四继电器输出端子作为预留，在第一继电器输出端子出现故障时，启用第二继电器输出端子连接风机，当在第二继电器输出端子出现故障时，启用第三继电器输出端子连接风机，在第三继电器输出端子出现故障时，启用第四继电器输出端子连接风机。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于畜牧养殖的风机控制器，其特征在于：其包括壳体、温度传感器、电源转换模块、单片机、信号处理电路、传感器采集电路、信号采集电路、可控硅驱动单元、PCB板、按键、指示灯、报警单元、显示屏以及防水盖，每一个风机控制器连接有一个风机，

其中所述信号处理电路、单片机、可控硅驱动单元、信号采集电路、传感器采集电路均设置在所述PCB板上，所述PCB板位于壳体的内部，所述单片机分别与信号处理电路的输出端和可控硅驱动单元的输入端相连接，所述信号处理电路的输入端分别与传感器采集电路和信号采集电路的输出端相连接，

所述壳体的面板上设有按键、指示灯、报警单元、显示屏和开关，所述按键、指示灯、报警单元和显示屏通过排线与PCB板上的串口相连，

所述温度传感器设置在所述风机外部，所述温度传感器的配置用于采集风机的环境温度，所述温度传感器的输出端与所述传感器采集电路的输入端相连接，

所述温度传感器包括热敏电阻探头，所述热敏电阻探头用于获取环境温度，所述温度传感器的输出端连接所述传感器采集电路的输入端，所述传感器采集电路将所述温度传感器采集温度信号转换为数字信号，传输至所述信号处理电路，

所述电源转换模块的输入端连接高压直流电，所述电源转换模块的输出端为单片机、显示屏、温度传感器、信号处理电路、传感器采集电路、信号采集电路以及可控硅驱动单元供电，所述电源转换模块包括保护降压电路和稳压电路，所述降压电路采用开关电源芯片用于将高压直流电转为低压直流电，所述稳压电路采用线性稳压电源用于将经过降压模块降压输出的低压直流电进一步降压稳流，

所述可控硅驱动单元包括断路器、接触器及可控硅驱动电路，正常情况下，所述接触器的常闭触点断开，常开触点闭合，所述单片机内部设置有第一输入信号阈值、第二输入信号阈值以及第三输入信号阈值，所述单片机的输出端连接所述报警单元的输入端，所述可控硅驱动电路用于驱动风机的电机。

2.根据权利要求1所述的用于畜牧养殖的风机控制器，其特征在于：当所述温度传感器采集的当前时刻t_i的风机的实时温度值超过第一输入信号阈值和/或风机的工作电流超过第二输入信号阈值和/或风机的工作电压超过第三输入信号阈值时，所述单片机控制所述断路器断开使接触器的常开触点断开，从而断开所述可控硅驱动单元。

3.根据权利要求1或者2所述的用于畜牧养殖的风机控制器，其特征在于：所述PCB板上还设置有多个接口，多个接口包括电源输出接口、RS485接口、模拟量输入接口、数字量输入接口以及继电器输出接口。

4.根据权利要求3所述的用于畜牧养殖的风机控制器，其特征在于：所述风机控制器设置有多个，多个风机控制器连接一个环控器，所述环控器与所述多个风机控制器之间通过PCB板上的RS485接口进行连接。

5.根据权利要求1所述的用于畜牧养殖的风机控制器，其特征在于：所述显示屏为断码屏或触摸屏。

6.根据权利要求3所述的用于畜牧养殖的风机控制器，其特征在于：所述壳体为空心结构，所述信号处理电路、单片机以及可控硅驱动单元分别设置在壳体的内部。

7.根据权利要求4所述的用于畜牧养殖的风机控制器，其特征在于：所述单片机为ARM单片机。

8.根据权利要求4所述的用于畜牧养殖的风机控制器，其特征在于：所述壳体的面板上设置有手动模式和自动模式切换按钮，在自动模式下，单片机通过无缘IO或RS485通讯实现设备开启和关闭，在手动模式下，通过壳体的面板上的按键实现设备开启和关闭。

9.根据权利要求4所述的用于畜牧养殖的风机控制器，其特征在于：所述继电器输出接口包括第一继电器输出接口、第二继电器输出接口、第三继电器输出接口和第四继电器输出接口，其中第一继电器输出接口与风机连接。