CN2417698Y - 温室大棚电控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温室大棚电控装置。它包括灯光显示板、数码显示板、主令开关、转换开关、外壳、控制箱、数据采样电路、模/数转换电路、单片机电路、输出驱动电器,它是在单片机电路的输出端还连有由语言存储集成块、三极管、电容器、扬声器、稳压器构成的语言报警电路,转换开关设置有自动、半自动及手动三个位置,具有操作转换方便报警直观等特点。

Description

温室大棚电控装置

本实用新型涉及一种用于控制温室大棚内环境参数的温室大棚电控装置。

近年来，随着我国高效农业开发进程的不断深入，一大批日光温室正在全国各地迅速兴建，其中高档温室塑料大棚也已开始建造。在温室中种植高档蔬菜、培育作物良种、种植名贵鲜花等，能极大地增加农业收入。为了保证大棚内的环境条件满足植物生长要求，需要对大棚内环境进行控制与调整。目前的温室大棚电控装置基本有两种：第一种是利用人工手动方式控制温室大棚内各种执行机构动作，完成大棚内几种环境参数的调整来满足作物生长条件，这种装置费时费力，控制精度很低；第二种是利用单片机进行控制，其控制装置主要是由采样电路采集棚内外的环境参数，经模/数转换电路，将模拟环境参数信号变为数字信号，送到单片机电路中进行分析、比较、处理，并根据所设置的参数，由单片机电路输出端去驱动执行电路来完成对室内外的环境参数的监测和调整。由于这些装置的控制功能尚欠完善，特别是在温、湿度超限与执行机构有故障时也不能及时地进行报警去提醒人们去调整和处理。

本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、操作转换方便、动作可靠、报警直观、并能打印记录的温室大棚电控装置。

为了实现上述目的，本实用新型包括：灯光显示板、数码显示板、主令开关、转换开关、外壳、控制箱、元件固定板、数据采样电路、单片机电路、输出驱动电路，数据采样电路的输出端与模/数转换电路的输入端相接，单片机电路的输入端接到模/数转换电路的输出端，单片机电路的输出端与输出驱动电路相连，其中单片机电路的输出端还连有由语言存储集成块、三极管、电容器、扬声器和稳压器构成的语言报警电路，转换开关设置为自动、半自动及手动三个位置。本实用新型具有如下优点：

1、结构紧凑，将弱电控制与强电驱动装在一个柜中，接线简单。

2、对室内作物按春、夏、秋、冬、早春、初冬、上午、下午、前半夜、后半夜等不同时段进行变温管理；可现场编程修改参数。

3、具有在早春、初冬季节进行地中热交换功能的控制，可达到充分利用能源与节约能源的目的。

4、当温、湿度超限或执行机构有故障时，能进行语言报警，故障代码指示，提醒维修人员处理问题。

5、配有微型打印机，能随机或定时打印采样的数据。

6、具有自动、半自动和手动三种控制方式供用户任意选择。

7、具有与上位机进行数据通讯的功能。

下面结合附图对本实用新型进行详细描述：

图1是本实用新型外观结构图

图2是本实用新型内部结构图

图3是本实用新型数据采样及模/数转换电路原理图

图4，图5是本实用新型单片机电路原理图

图6是本实用新型继电器输出驱动电路原理图

图7是本实用新型灯光、数据显示电路原理图

图8是本实用新型通讯、语言报警电路原理图

由图1知电流表1，用来指示负载的相电流；电压表2，测量输入线电压；灯光显示板3，共有32个运行状态指示灯用来指示当前电机是否运转、正转或反转；微型打印机4，可打印月、日、采样数据；数码显示板5，上有8位数码管、14个显示类别指示灯(控制电源，作物日龄，停电累计，当前时钟，累计光照，累计温度，温度上限，温度下限，湿度上限，湿度下限，瞬时风速，瞬时温度，瞬时光照，瞬时湿度)、十段光柱(指示电动三向阀的阀门位置)、8个按键(口令，方式，打印，累计，输数，移位，设定，复位)；主令开关6，可分别用来控制五台天窗电机联动与手动，拨向联动时5台天窗受程序控制同时开、闭，拨向手动时该台脱离程序控制，只能人工对其正、反转控制；转换开关7，共有30个，分别说明如下：(设上排左起编号为1-10，中排左起为11-20，下排左起为21-30)，1号：‘方式转换’，具有自动、半自动与手动三个位置供用户选择；2号：‘湿帘水泵’，可同时控制两台水泵开、停；3号：‘风机一组’，同时控制4台降温风机开、停；4号：‘风机二组’，同时控制4台降温风机开、停；5号：‘天窗开、停；6号：‘天窗反开’，5台天窗同时受控关、停；7号：‘侧窗充气’，控制两台充气电机开、停；8号：‘侧窗电磁阀’，同时开、停2个阀；9号：‘遮阳网正’，控制拉网；10号：‘遮阳网反’，控制收网；11号：‘天窗充气’，控制两台充气电机开、停；12号：‘采暖泵一’，控制开、停；13号：‘采暖泵二’，控制开、停；14号：‘三向阀正’，控制开、停；15号：‘三向阀反’，控制关、停；16号：‘地热正开’，控制7台地热交换风机正转；17号：‘地热反开’，控制7台地热交换风机反转；18号：‘天窗一正开’；19号：‘天窗一反开’；20号：‘天窗二正开’；21号：‘天窗二反开’；22号：‘天窗三正开’；23号：‘天窗三反开’；24号：‘天窗四正开’；25号：‘天窗四反开’；26号：‘天窗五正开’；27号：‘天窗五反开’；28号：‘控制电源’；29，30号作为备用。

上述2号-17号每个开关均有‘自动、停、手动’三个位置，拨向‘自动’时受程序控制，拨向‘手动’时人工开启，在‘停’位置时不受控。18-27号每个开关均有‘开、停’两个位置，用与单台控制天窗。8是外壳，9是门锁。

由图2知，控制箱10，内有开关电源、电路板、接线端子、支架等；继电器板11，它有继电器、光电耦合器、电阻、三极管及接线端子组成；元件固定板12；交流接触器13，共有24个；电动机保护开关14，共有5个；自动空气开关15；隔离变压器16；电流互感器17；熔断器18，共有10个。

由图3知，IC101～IC104是16选一电子开关，各温度信号均是采用铂电阻传感器按三线制接法顺序接到电子开关的0～15通道上。IC105，IC106及其外围电阻、电位器、二极管等组成恒流源电路，输出约1mA左右的直流电流送往热电阻的引线上，铂电阻随温度变化而阻值变化，并在其引入端产生一微小电压，单片机选通后将这一电压送到IC107精密放大，再经IC108二次放大到0～5伏后，送到IC110的0通道。IC110也是16选一电子开关，输入通道可接标准信号。IC110的8脚接室内光照，7脚接室外光照，16脚接基准电压信号。单片机定时选通各信号由1脚输出的电压经IC111放大到0～8伏送往后级进行压/频转换。IC112及其外围电阻、电容组成0～10KHz的模/数转换器。由3脚输出的频率值送入单片机T1口供计数用；风速传感器输出频率值送入单片机T0口供计数用；IC114及其外围电阻、电容组成两个比较器是检测电动三向阀的位置信号，当是0mA时，电磁阀下限到位，IC114的1脚有0信号输出送到IC214的32脚；当是10mA时，电磁阀上限到位，IC114的2脚有0信号输出送到IC214的31脚。同时该0～10mA信号还送往显示板上作棒图显示用。

由图4，图5知，该电路由IC200～IC220及一些电阻、电容、二极管、轻触开关等组成。IC200是单片机；1，2脚接打印机；3，4，5脚控制数字显示；6，10，11脚控制通信；7脚控制扬声器；8脚送出‘看门狗’清零脉冲；12脚接掉电检测；13脚接按键设定中断；14，15脚接频率信号；32～39，21～25脚作外扩展地址口；26～28脚接IC212；IC201，IC211作总线驱动用；IC202作地址锁存用；IC203，IC204是程序存储器；IC205～IC208是数据存储器用来存放各种采样数据、设定参数等。IC213～IC215作外扩I/O口用，其中IC213的29～32脚控制IC101～IC104，33～36脚控制IC113，21～28脚连接微型打印机A1的输入端；37～39，1，2，5脚接IC307；IC214的21～24连接语言报警电路；25～28脚接IC303，29～36脚是到位开关输入口；37～39，1，2，5脚是按键输入口；IC215的21～28，29～36及37～39，1，2，5脚均作为开关信号输出口用。单片机定时采样各通道的值，按一定的算法计算出温度、湿度、光照与风速值，再与设定参数比较、判断，决定是否控制各机构动作。

由图6知该电路由光电耦合器、三极管、继电器、二极管及电阻组成继电器输出驱动电路；由JC1～JC23交流接触器的常开触点及28个发光二极管组成交流接触器工作状态指示灯板安装于控制柜的前门上方。由主控板的IC216～IC218及霍尔传感器输出的开关信号通过相应的光电藕合器隔离去驱动相应的继电器与交流接触器，其中JC1交流接触器所接负载便是湿帘水泵。

由图7知IC304，IC305是静态显示芯片，每片可驱动4位数码管；IC307是反相驱动器，可驱动7个发光二极管；IC308能驱动10个发光二极管，作棒图显示用。8位数码管采用共阴极接法，最大显示99999999，且能显示部分代码。

由图8知，数据通讯电路部分由IC401，IC402及其外围三极管、电容、光电藕合器及电阻组成，完成单片机与PC机的数据通讯，该电路能以1Mbps的波特率传送数据，通讯距离大于1Km以上。总线采用双绞线共模输出，比RS-232C具有更高的抗干扰能力。IC401，IC402是通讯专用的双绞线收发器。

由图8知，语言报警电路由IC403，IC404及其外围三极管、电容、扬声器及稳压管组成。完成语言报警功能。IC403是专用语言存储集成电路，采用模拟静态存储方式，具有音质良好、外围简单、录放方便、多段录放及掉电能永久保存等优点。本电路设计为10段语言录放电路，各管脚的功能如下：5，6，9，10为选段编码控制端，编码为二进制，送入不同内容可以录放设定段内容，14脚为语言输出端。通过R417，R418，R419加到本机功放输入端，R419，R421为分压电路，起衰减信号作用，R419用于提高交流线阻抗，C402为耦合电容，23脚为低电平时录放音有效，高电平时停止。25脚输出一个脉冲，通过R421加到三极管基极，三极管导通一次，24脚为低脉冲触发端，放音时触发一次，即把这段内容播放完后停止。27脚为录音控制端，低电平有效。IC200的7脚控制该三极管导通与截止，为0时导通。为1时截止。

为方便用户操作，装置中设计了自动、手动、半自动三种控制方式，在每种方式下所完成的功能如下表：

控制方式	完成功能
		手动	巡回采样、定时存贮、显示、报警、打印
半自动	巡回采样、定时存贮、显示、报警、打印天、侧窗定时充气
		自动	巡回采样、定时存贮、显示、报警、打印天、侧窗定时充气、并对天窗、遮阳网、地热交换、湿帘水泵、湿帘风机、热水采暖水泵、电动三向阀控制及光柱显示

装置中采用光电隔离、继电器输出、交流接触器驱动负载，避免了起停电机时干扰主机。应用微型打印机可定时与随机打印采样数据；使用8位数码管作瞬时与累计显示数据，可为农业科技人员提供大量的现场资料；硬件电路及外部传感器出了故障时，装置能准确检测出来并有故障代码指示与语言报警，这些都大大方便了用户使用与维修。为便于多个连栋温室大棚集中监控，装置中设计了数据通讯功能；采用软膜按键、密码进入设定参数，确保系统安全运行。

Claims (1)

1、一种温室大棚电控装置，包括：灯光显示板(3)、数码显示板(5)、主令开关(6)、转换开关(7)、外壳(8)、控制箱(10)、元件固定板(12)、数据采样电路、横/数转换电路、单片机电路、输出驱动电路、数据采样电路的输出端与横/数转换电路的输入端相接，单片机电路的输入端接到横/数转换电路的输出端，单片机电路的输出端与输出驱动电路相连，其特征是单片机电路的输出端还有由语言存储集成块、三极管、电容器、扬声器、稳压器构成的语言报警电路，转换开关设置为自动、半自动及手动三个位置。

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