一種日光溫室電動卷膜機綜合控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種日光溫室電動卷膜機綜合控制器，包括自動控制單元、遙控單元、手動操作單元及互鎖聯動保護單元。自動控制單元部分采用數碼管顯示并結合按鍵進行參數設置，根據溫濕度傳感器檢測開、閉通風口。遙控單元采用帶編碼無線遙控模塊。手動操作單元采用雙刀三檔開關，可實現卷膜、放膜和停止操作。互鎖聯動保護單元保證在任何時刻系統只有一種控制方式起作用，自動切斷其它兩個單元回路。本實用新型的自動控制模式充分考慮了用戶的生產管理經驗，溫度及時間參數的可設置提高了卷膜通風的合理性和科學性。遙控和手動方式的加入給用戶提供了更多選擇，滿足了用戶在不同季節、不同作物生長階段的個性化需求。
【專利說明】
一種日光溫室電動卷膜機綜合控制器
技術領域
[0001]本實用新型涉及農業種植機械技術領域，具體涉及一種日光溫室電動卷膜機綜合控制器及控制方法，特別適用于對通風卷膜控制方式有不同要求的日光溫室用戶使用。
【背景技術】
[0002]溫室通風促進了室內外環境之間的質熱交換，在溫室栽培中，通風控制是控制栽培環境的一個關鍵性問題，特別是對溫室這種小環境下的溫濕度有重要影響。常用的自然通風是通過打開天窗(通風口)或側窗依靠風壓或熱壓作用進行通風，由于其維護方便、不需消耗額外的能源，已成為溫室環境調控的首選方式。
[0003]隨著物聯網、現代測控等技術的廣泛應用，采用各種傳感器、報警器等組成的溫室內溫濕度監控系統不斷出現，對溫室內的各個測點進行巡回檢測與調控，其速度、精度有了很大的提高。但這些應用主要針對大型連棟溫室及示范型日光溫室，受成本、實用性、可靠性等因素影響，在農戶經營的普通日光溫室中未形成普及應用。長期以來，日光溫室用戶仍采用溫度計和濕度計等傳統方法采集溫室中溫度和濕度，通風是降溫除濕的主要手段，并且這些操作都是通過人工操作來完成的。由于溫度計、濕度計精度較低，人工讀數不準確，手動通風等操作勞動強度大，影響了溫室生產效率。因此，有必要對日光溫室環境中的溫度和濕度進行監控，并實現基于自動卷膜的溫濕度調節。
[0004]經對現有技術文獻檢索，中國實用新型專利“日光溫室溫濕度智能控制系統(CN201320429281.3)”公開了一種基于日光溫室溫濕度檢測的溫室溫濕度控制，沒有提及其它控制方式及策略。中國實用新型專利“溫室大棚用溫濕度自動控制系統(CN201220494362.7)”公開了一種溫室大棚溫濕度控制方法，實現了基于溫濕度檢測、手動及遙控方式的卷簾機、卷膜機控制，但本實用新型沒有實現基于時間點控制的控制方式，更沒有對可能存在的不同控制方式的同時動作提供保護，如自動檢測方式正轉，手動方式反正，將形成電源的正負極短接。中國實用新型專利“一種用于日光溫室的智能控制柜(CN201320293268.X)”公開了一種日光溫室的智能控制柜，可根據土壤濕度及空氣溫濕度實現對卷簾機、卷膜機及電磁閥的控制，過多的檢測及驅動裝置提高了系統的成本，使其并不適用于僅對通風控制有要求的日光溫室。
[0005]這些已有的公開技術，沒有充分考慮普通日光溫室應用中成本控制這個敏感因素，也不能滿足農戶對不同生產情況的多樣化操作要求，在可靠性設計方面也存在一定不足，因此影響了它們在日光溫室卷膜通風中的推廣應用。
【發明內容】
[0006]針對以上提到的日光溫室通風控制系統在使用和推廣中存在的問題，本實用新型提供一種溫室電動卷膜機綜合控制器及控制方法，目的在于更好地降低日光溫室用戶生產成本，滿足用戶多操作方式的要求，同時提高系統工作的可靠性，改善日光溫室溫濕度環境。
[0007]為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0008]—種溫室電動卷膜機綜合控制器，本控制器由自動控制單元、遙控單元、手動操作單元以及互鎖聯動保護單元構成；自動控制單元、遙控單元、手動操作單元的輸出端在互鎖聯動保護單元的控制下連接電動卷膜機；
[0009]所述的自動控制單元由上、下兩層線路板，兩線路板通過排針與排母插接而成，包括處理器，與處理器連接有傳感器、存儲器、輸入按鍵、顯示器、兩個輸出繼電器；
[0010]遙控單元采用帶編碼無線遙控模塊，自帶兩個繼電器；
[0011]所述互鎖聯動保護單元包括四個雙刀雙擲中間繼電器；四個雙刀雙擲繼電器獨立設置，且每個繼電器對應一個續流二極管配合形成控制電路，每個雙刀雙擲繼電器有兩個對應輸出端；
[0012]互鎖聯動單元的輸出端設有開關電路，開關電路包括兩路，其中一路經直流電源串聯四個雙刀雙擲中間繼電器的一輸出端后再與手動開關串聯后連接電動卷膜機的兩連接端;雙刀雙擲中間繼電器的另一輸出端分別連接電動卷膜機的兩連接端；
[0013]自動控制單元的兩個輸出繼電器、遙控單元的兩個輸出繼電器分別對應并控制上述的四個雙刀雙擲中間繼電器；
[0014]當需要卷膜或者放膜時，遙控模塊或者自動控制單元的繼電器將接通聯動保護單元里的雙刀雙擲中間繼電器線圈接通，中間繼電器常開接點閉合，電動卷膜機得電正轉或反轉。
[0015]優選的，顯示器采用六位LED數碼管，用來顯示溫度值和濕度值，在溫濕度設置條件下顯示設置值，在時間設置時則用來顯示正在設置的時、分、秒;六位數碼管分為上、下兩組，每組三位，上面一組顯示溫度，下面一組顯示濕度；四個發光二極管中兩個做溫度、濕度的單位背光指示。
[0016]優選的，存儲器采用EEPROM AT24C04存儲器，每當設置溫度上、下限值及時間參數時，修改后的值被存入存儲器，系統每次上電先從EEPROM讀取設置參數；由于存儲器數據掉電不丟失，因此在系統斷電重新上電后，不需要重新設置相關參數。
[0017]優選的，手動操作單元采用六腳三檔船型開關，有卷膜、停止和放膜三個檔位。
[0018]一種溫室電動卷膜機綜合控制方法，在自動控制通風狀態時，卷膜和放膜過程采用分段執行模式，具體過程為:當檢測到需要卷膜或放膜時，并非采用一次全開或全關的方法，而是每次只開關三分之一，且每次開、關完成一次后，間隔一段時間后再進行第二次檢測，若溫度范圍不符合要求，再進行下一次動作，直至通風口全部打開或關閉；
[0019]自動控制正轉時，自動控制單元的第一輸出繼電器控制第一雙刀雙擲繼電器的輸出端直接接通電動卷膜機的兩連接端，同時將與下一級的串聯電路斷開；
[0020]自動控制反轉時，自動控制單元的第一輸出繼電器斷電，此輸出繼電器控制第一雙刀雙擲繼電器的輸出端與電動卷膜機的兩連接端斷開;同時第二輸出繼電器控制第二雙刀雙擲繼電器的輸出端直接接通電動卷膜機的兩連接端，同時將與下一級的串聯電路斷開；
[0021]遙控正轉時，遙控單元的第一輸出繼電器控制第三雙刀雙擲繼電器的輸出端直接接通電動卷膜機的兩連接端，同時將與下一級的串聯電路斷開；
[0022]遙控反轉時，遙控單元的第一輸出繼電器斷電，此輸出繼電器控制第三雙刀雙擲繼電器的輸出端與電動卷膜機的兩連接端斷開;同時遙控單元第二輸出繼電器控制第四雙刀雙擲繼電器的輸出端直接接通電動卷膜機的兩連接端，同時將與下一級的串聯電路斷開。
[0023]本實用新型的組成工作原理如下:
[0024]所述溫室電動卷膜機綜合控制器由自動控制單元、遙控單元、手動操作單元及互鎖聯動保護單元構成。
[0025]建立基于遙控、手動及溫濕度檢測自動運行的三種不同卷膜控制方式，實現不同工作方式下的卷膜機正反轉聯動保護，避免正反轉回路同時閉合的現象，防止電源短路。基于溫濕度的分段反饋式卷膜控制方法使調控過程更平穩，調控更準確。
[0026]利用獨立式按鍵及LED顯示器實現人機界面設計，完成基于遙控、手動及溫濕度檢測自動運行的三種不同控制方式，建立不同工作方式下的卷膜機正反轉聯動保護電路，保證在任何時刻不能出現正反轉回路同時閉合的現象，防止電源短路。
[0027]所述自動控制單元部分由上、下兩層線路板插接而成，包括六位LED數碼管顯示器、四個LED發光二極管、四個獨立式按鍵、兩個輸出繼電器、溫濕度傳感器、數據存儲器及32位處理器。
[0028]所述六位LED數碼管用來顯示溫度值和濕度值，在溫濕度設置條件下顯示設置值，在時間設置時則用來顯示正在設置的時、分、秒。為了便于區分，六位數碼管分為上、下兩組，每組三位，上面一組顯示溫度，下面一組顯示濕度。四個發光二極管中兩個做溫度、濕度的單位背光指示;另外兩個在控制單元正常工作時處于熄滅狀態，當進入溫度上、下限設置狀態時，分別進入閃爍狀態，以與正常工作狀態相區別。
[0029]兩個輸出繼電器分別控制卷膜機的卷膜和放膜，繼電器的常開接點在需要卷膜和放膜時，接通聯動保護單元里的12V雙刀雙擲中間繼電器線圈，中間繼電器常開接點閉合，卷膜機得電正轉或反轉，完成卷膜或放膜動作。
[0030]遙控單元采用帶編碼無線遙控模塊實現，遙控模塊應用廣泛，技術成熟，工作穩定，具有較好的性價比。電機24V電源經降壓后生成12V電壓，給遙控模塊供電，模塊自帶繼電器輸出與聯動保護單元相連。當需要卷膜或者放膜時，遙控模塊的繼電器輸出接通聯動保護單元里的12V雙刀雙擲中間繼電器線圈，中間繼電器常開接點閉合，卷膜機得電正轉或反轉。
[0031]手動操作單元采用雙刀三檔開關，可實現卷膜、放膜和停止操作。
[0032]互鎖聯動保護單元由四個12V中間繼電器及四個續流二極管組成，主要功能為防止不同操作方式的意外同時動作而造成電源短路，保證在任何時刻系統只有一種控制方式起作用，起作用的單元自動切斷其它兩個單元回路。
[0033]所述控制器處在自動控制通風狀態時，在卷膜和放膜時采用了分段執行模式，具體過程為:當檢測到需要卷膜或放膜時，不像常用控制系統采用一次全開或全關的方法，而是每次只開關三分之一，且每次開、關完成一次后，間隔五分鐘后再進行第二次檢測，若溫度范圍不符合要求，再進行下一次動作，同一個方向動作三次，通風口將全部打開或關閉。
[0034]所述控制器安裝分自動控制單元和小型配電柜兩部分，自動控制單元采用防水塑料外殼，外接電源總開關，在長時間不需要自動控制方式時，可關閉整個自動控制單元。小型配電柜用來放置產生系統24V直流電的AC/DC變換器、24V轉12V的DC/DC轉換器、斷路器及形成聯動保護電路的中間繼電器。配電柜外殼上表面安裝急停按鈕，用來在發生緊急事故時給整個控制器斷電。
[0035]本實用新型具有的有益效果如下:
[0036]1、本發明的自動控制模式實現了基于溫度、時間的自動卷膜通風控制，既提高了溫室溫濕度控制的科學合理性，又解決了傳統人工方式費時費力的問題。
[0037]2、遙控、手動方式的加入，滿足了用戶在不同季節、不同生產階段的多樣化操作要求。當不需要卷膜機每天動作時，可關閉自動控制部分電源，在需要時，選擇遙控或手動操作。
[0038]3、互鎖聯動保護單元實現了系統的聯鎖保護，保證在任何時刻只有一種方式工作，避免了不同方式同時工作時產生的電源短路問題。
[0039]4、自動控制時的分段執行模式，避免了溫室內溫度的大起大落，及由此引起的卷膜機的頻繁動作，既達到了溫濕度控制過程平滑的目的，又延長了卷膜機、通風膜的使用壽命O
【附圖說明】
[0040]圖1是綜合控制器原理示意圖；
[0041]圖2是自動控制單元示意圖；
[0042]圖3是自動控制單元外觀圖；
[0043]圖4是繼電器互鎖聯動保護電路原理圖；
[0044]圖5是手動開關連接結構示意圖。
【具體實施方式】
[0045]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0046]參見圖1，一種溫室電動卷膜機綜合控制器，其由自動控制單元11、遙控單元12、手動操作單元13、互鎖聯動保護單元14構成；自動控制單元11、遙控單元12、手動操作單元13經互鎖聯動保護單元14連接電動卷膜機。
[0047]圖2為自動控制單元11的示意圖:包括輸出繼電器26，溫濕度傳感器23，數據存儲器25及32位處理器24。
[0048]所述溫濕度傳感器23采用AM2320，通信接口采用標準IIC總線，應用時引出線的長度可在5-15米間可靠工作。溫度測量范圍為-40 °C至+80°C，濕度測量范圍為O至99.9%RH;精度分別為± 0.5 °C和± 3 % RH;分辨率分別為0.1°C和0.1 % RH;供電電壓為直流3.1V至5.5V。傳感器單獨加裝外殼，為防止棚上水滴滴在外殼上后滲入內部引起傳感器短路，在外殼上部加裝密封膠。
[0049]所述數據存儲器25采用EEPROM AT24C04存儲器，每當設置溫度上、下限值及時間參數時，修改后的值被存入存儲器，系統每次上電先從EEPROM讀取設置參數。由于存儲器數據掉電不丟失，因此在系統斷電重新上電后，不需要重新設置相關參數。
[0050]如圖3為自動控制單元的外觀圖，自動控制單元11外觀共包括六位LED數碼管顯示器35、36，五個LED發光二極管31、32、33、37、38，四個獨立式按，以及兩個繼電器43、44(輸出繼電器26包括繼電器43以及繼電器44)。
[0051]所述六位LED數碼管用來顯示溫度值和濕度值，在溫濕度設置條件下顯示設置值，在時間設置時則用來顯示正在設置的時、分、秒。為了便于區分，六位數碼管分為上、下兩組，每組三位，上面一組顯示溫度35，下面一組顯示濕度36。五個發光二極管中31用來指示是否處在設置狀態，設置時點亮，否則熄滅;37、38兩個做溫度和濕度的單位背光指示;另外兩個32、33在控制單元正常工作時處于熄滅狀態，當進入溫度上、下限設置狀態時，分別進入閃爍狀態，以與正常工作狀態相區別。
[0052]所述四個獨立式按鍵分別為設置鍵34、移位鍵39、加減鍵3a及確認鍵3b。當需要對參數進行設置時，按設置鍵34—次進入溫度設置模式，上面三位顯示器35顯示上限設置值，下面三位36顯示下限設置值，同時上限設置指示LED 二極管32閃爍，上限溫度顯示數碼管最高位閃爍;按設置鍵34兩次進入溫度下限設置模式，同時下限設置指示LED 二極管33閃爍；按設置鍵34三次進入動作時間設置模式，兩位LED 二極管32、33同時閃爍。按移位鍵39可以改變要設置的數據位，每按一次移位鍵，設置位右移一位，在時間設置時，當第四次按移位鍵時，設置位從上面一組轉到下面一組的左邊第一位。
[0053]圖4是繼電器互鎖聯動保護電路原理圖；所述互鎖聯動保護單元14由四個12V雙刀雙擲中間繼電器45、46、47、48及四個續流二極管50、51、52、53組成，主要功能為防止不同操作方式的意外同時動作而造成電源短路;每個雙刀雙擲繼電器與一個續流二極管形成一個電路。
[0054]四個雙刀雙擲繼電器獨立設置，且每個繼電器對應一個續流二極管配合形成控制電路，每個雙刀雙擲繼電器有兩個對應輸出端；
[0055]互鎖聯動單元的輸出端設有開關電路，開關電路包括兩路，其中一路經雙向電源串聯四個雙刀雙擲中間繼電器的一輸出端后再與手動開關串聯后連接電動卷膜機的兩連接端;雙刀雙擲中間繼電器的另一輸出端分別連接電動卷膜機的兩連接端；
[0056]自動控制單元的兩個輸出繼電器、遙控單元的兩個輸出繼電器分別對應并控制上述的四個雙刀雙擲中間繼電器。
[0057]遙控單元或者自動控制單元的繼電器控制本電路，保證在任何時刻系統只有一種控制方式起作用，起作用的單元自動切斷其它兩個單元回路;舉例說明:比如自動控制時，繼電器44吸合開關K8時，回路導通雙刀雙擲繼電器48吸合Kl，控制卷膜機轉動，而其他處于鎖定狀態;若此時遙控單元作用，雙刀雙擲繼電器45動作，則切斷了變壓器與雙刀雙擲繼電器48的連接線，從而達到自動互鎖的目的。
[0058]所述兩個輸出繼電器43、44分別控制卷膜機的卷膜和放膜，繼電器的常開接點在需要卷膜和放膜時，接通聯動保護單元里的12V雙刀雙擲中間繼電器47、48的線圈，中間繼電器常開接點閉合，卷膜機15得電正轉或反轉，完成卷膜或放膜動作。
[0059]所述遙控單元12采用315M帶編碼無線遙控模塊實現。電機24V電源經降壓后生成12V電壓，給遙控模塊供電，模塊自帶繼電器41、42輸出與聯動保護單元相連。當需要卷膜或者放膜時，遙控模塊的繼電器41、42輸出接通聯動保護單元里的12V雙刀雙擲中間繼電器45、46的線圈，中間繼電器常開接點閉合，卷膜機15得電正轉或反轉。
[0060]所述手動操作單元采用雙刀三檔開關49，可實現卷膜、放膜和停止操作。圖5為6腳雙刀三擋開關的接線示意圖，其中正接線端I接電機電源的正極，負接線端2接電源的負極，第一接線柱3接卷膜機的其中一端，第二接線柱4接卷膜機的另一端。[0061 ]所述控制器處在自動控制通風狀態時，在卷膜和放膜時采用了分段執行模式，具體過程為:當檢測到需要卷膜或放膜時，不像常用控制系統采用一次全開或全關的方法，而是每次只開關三分之一，且每次開、關完成一次后，間隔五分鐘后再進行第二次檢測，若溫度范圍不符合要求，再進行下一次動作，同一個方向動作三次，通風口將全部打開或關閉。
[0062]自動控制正轉時，自動控制單元的第一輸出繼電器控制第一雙刀雙擲繼電器的輸出端直接接通電動卷膜機的兩連接端，同時將與下一級的串聯電路斷開。
[0063]自動控制反轉時，自動控制單元的第一輸出繼電器斷電，此輸出繼電器控制第一雙刀雙擲繼電器的輸出端與電動卷膜機的兩連接端斷開;同時第二輸出繼電器控制第二雙刀雙擲繼電器的輸出端直接接通電動卷膜機的兩連接端，同時將與下一級的串聯電路斷開。
[0064]遙控正轉時，遙控單元的第一輸出繼電器控制第三雙刀雙擲繼電器的輸出端直接接通電動卷膜機的兩連接端，同時將與下一級的串聯電路斷開。
[0065]遙控反轉時，遙控單元的第一輸出繼電器斷電，此輸出繼電器控制第三雙刀雙擲繼電器的輸出端與電動卷膜機的兩連接端斷開;同時遙控單元第二輸出繼電器控制第四雙刀雙擲繼電器的輸出端直接接通電動卷膜機的兩連接端，同時將與下一級的串聯電路斷開。
[0066]所述控制器安裝分自動控制單元和小型配電柜兩部分，自動控制單元采用防水塑料外殼，外接電源總開關，在長時間不需要自動控制方式時，可關閉整個自動控制單元。小型配電柜用來放置產生系統24V直流電的AC/DC變換器、24V轉12V的DC/DC轉換器、斷路器及形成聯動保護電路的中間繼電器。配電柜外殼上表面安裝急停按鈕，用來在發生緊急事故時給整個控制器斷電。
【主權項】
1.一種溫室電動卷膜機綜合控制器，其特征在于:本控制器由自動控制單元、遙控單元、手動操作單元以及互鎖聯動保護單元構成；自動控制單元、遙控單元、手動操作單元的輸出端在互鎖聯動保護單元的控制下連接電動卷膜機； 所述的自動控制單元由上、下兩層線路板，兩線路板通過排針與排母插接而成，包括處理器，與處理器連接有傳感器、存儲器、輸入按鍵、顯示器、兩個輸出繼電器； 遙控單元采用帶編碼無線遙控模塊，自帶兩個繼電器； 所述互鎖聯動保護單元包括四個雙刀雙擲中間繼電器；四個雙刀雙擲繼電器獨立設置，且每個繼電器對應一個續流二極管配合形成控制電路，每個雙刀雙擲繼電器有兩個對應輸出端； 互鎖聯動單元的輸出端設有開關電路，開關電路包括兩路，其中一路經直流電源串聯四個雙刀雙擲中間繼電器的一輸出端后再與手動開關串聯后連接電動卷膜機的兩連接端；雙刀雙擲中間繼電器的另一輸出端分別連接電動卷膜機的兩連接端； 自動控制單元的兩個輸出繼電器、遙控單元的兩個輸出繼電器分別對應并控制上述的四個雙刀雙擲中間繼電器； 當需要卷膜或者放膜時，遙控模塊或者自動控制單元的繼電器將接通聯動保護單元里的雙刀雙擲中間繼電器線圈接通，中間繼電器常開接點閉合，電動卷膜機得電正轉或反轉。2.根據權利要求1所述的溫室電動卷膜機綜合控制器，其特征在于:顯示器采用六位LED數碼管，用來顯示溫度值和濕度值，在溫濕度設置條件下顯示設置值，在時間設置時則用來顯示正在設置的時、分、秒;六位數碼管分為上、下兩組，每組三位，上面一組顯示溫度，下面一組顯示濕度；四個發光二極管中兩個做溫度、濕度的單位背光指示。3.根據權利要求1所述的溫室電動卷膜機綜合控制器，其特征在于:存儲器采用EEPROMAT24C04存儲器，每當設置溫度上、下限值及時間參數時，修改后的值被存入存儲器，系統每次上電先從EEPROM讀取設置參數；由于存儲器數據掉電不丟失，因此在系統斷電重新上電后，不需要重新設置相關參數。4.根據權利要求1所述的溫室電動卷膜機綜合控制器，其特征在于:手動操作單元采用六腳三檔船型開關，有卷膜、停止和放膜三個檔位。
【文檔編號】A01G9/24GK205671106SQ201620572409
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日 公開號201620572409.5, CN 201620572409, CN 205671106 U, CN 205671106U, CN-U-205671106, CN201620572409, CN201620572409.5, CN205671106 U, CN205671106U
【發明人】李天華, 魏珉, 侯加林, 李清明, 施國英, 劉付浩, 仲崇哲
【申請人】山東農業大學