一种打包设备控制电路及装置的制作方法

1.本实用新型涉及物料打包技术领域，特别涉及一种打包设备控制电路及装置。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，自动化设备逐渐增多。如今，在垃圾回收领域，基于环保理念和垃圾分类的普及，对分类后垃圾的处理已成为人们关注的话题之一，尤其是一些旧衣服、纸屑、塑料瓶等可回收垃圾的处理。
3.目前，为了方便后续处理和利用，一般会通过专门的运载车将收集到的可回收垃圾运输至回收厂，需要运载就需要进行打包。但目前很多垃圾回收设备都不具备打包功能，而专门的打包设备需要人为确定垃圾回收设备装满后，再对收集到的物料进行打包，无法实现自动化打包功能。因此，现有的打包设备并不适用随时可能有新增物料的可回收垃圾收集与打包。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于：提供一种打包设备控制电路及装置，旨在解决现有技术中可回收垃圾的收集与打包无法实现自动化控制的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.第一方面，本实用新型提出一种打包设备控制电路，所述打包设备上设置有状态传感器、检测传感器和电机；
7.所述控制电路包括开关信号采集模块、信号转换模块、模拟信号采集模块、信号处理模块、控制模块和电机驱动模块；所述开关信号采集模块通过所述信号转换模块与所述控制模块连接，所述模拟信号采集模块通过所述信号处理模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述电机驱动模块连接；
8.所述开关信号采集模块，用于采集所述状态传感器的状态信号；
9.所述信号转换模块，用于对所述状态信号进行电压转换，发送转换后的状态信号至所述控制模块；
10.所述模拟信号采集模块，用于采集所述检测传感器的检测数据；
11.所述信号处理模块，用于对所述检测数据进行运算放大和模数转换处理，发送处理后的检测数据至所述控制模块；
12.所述控制模块，用于根据所述转换后的状态信号和所述处理后的检测数据生成电机驱动信号，并将所述电机驱动信号发送至所述电机驱动模块；
13.所述电机驱动模块，用于根据所述电机驱动信号控制所述电机工作。
14.可选地，上述打包设备控制电路中，所述状态传感器包括门开关感应器、物料感应器和人体感应器；
15.所述门开关感应器用于采集所述打包设备上设置的仓门的开关状态信号；
16.所述物料感应器用于在所述打包设备仓内的预设高度感应物料，采集物料感应状
态信号；
17.所述人体感应器用于感应靠近所述打包设备的人体，采集人体感应状态信号。
18.可选地，上述打包设备控制电路中，所述检测传感器包括重量传感器和压力传感器；
19.所述重量传感器用于对所述打包设备的物料进行称重，采集重量数据；
20.所述压力传感器用于在所述打包设备对物料进行压缩时，采集压力数据。
21.可选地，上述打包设备控制电路中，所述控制电路与上位机通信，所述控制电路还包括与所述上位机连接的串口通信模块，所述串口通信模块与所述控制模块连接；
22.所述串口通信模块，用于实现所述控制模块与所述上位机之间的通信。
23.可选地，上述打包设备控制电路中，所述串口通信模块包括rs232串口芯片，所述rs232串口芯片分别与所述开关信号采集模块和所述控制模块连接。
24.可选地，上述打包设备控制电路中，所述信号处理模块包括依次连接的运算放大单元、模数转换单元和数据传输单元；
25.所述运算放大单元，用于对所述检测数据进行运算放大，输出运算放大后的检测数据；
26.所述模数转换单元，用于对所述检测数据进行模拟信号到数字信号的转换，输出模数转换后的检测数据；
27.所述数据传输单元，用于将所述模数转换后的检测数据发送至所述控制模块。
28.可选地，上述打包设备控制电路中，所述数据传输单元包括rs485串口芯片，所述rs485串口芯片分别与所述模数转换单元和所述控制模块连接。
29.可选地，上述打包设备控制电路中，所述电机为直流电机，所述电机驱动模块包括依次连接的电机驱动芯片、多个隔离器和多个连接器，所述电机驱动芯片与所述控制模块连接，所述连接器与所述电机连接；
30.所述电机驱动芯片根据接收到的所述电机驱动信号，驱动所述电机工作。
31.可选地，上述打包设备控制电路中，所述控制模块包括单片机及其外围器件，所述单片机为stm32系列单片机。
32.第二方面，本实用新型还提出一种打包设备控制装置，所述装置包括设置在所述打包设备上的电路板，以及设置在所述电路板上的如上述的打包设备控制电路。
33.本实用新型提供的上述一个或多个技术方案，可以具有如下优点或至少实现了如下技术效果：
34.本实用新型提出的一种打包设备控制电路及装置，通过开关信号采集模块采集打包设备上状态传感器的状态信号，进行电压转换后发送给控制模块，确定仓门开关状态、物料是否溢满、是否有人靠近等状态信息，并通过模拟信号采集模块采集打包设备上检测传感器的检测数据，进行运算放大和模数转换处理后发送给控制模块，获取物料重量和打包压缩物料时的压力状况等检测信息，再通过控制模块根据预设程序进行处理，生成相应的电机驱动信号，由电机驱动模块控制对应的电机工作，实现了在收集物料的同时自动进行打包的目的。本实用新型可以对多种传感器发送的开关量信号或模拟量信号进行处理，兼容性较高，具有较强的信号采集与分析能力，还可以分别驱动多个电机工作，进而实现自动开关仓门、自动压缩和打包物料等功能，提高了打包设备在可回收垃圾处理方面的适用性
和实用性。
附图说明
35.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
36.图1为本实用新型打包设备控制电路第一实施例的连接示意图；
37.图2为本实用新型打包设备控制电路第一实施例中信号转换模块的电路原理图；
38.图3为本实用新型打包设备控制电路第一实施例中数据传输单元的电路原理图；
39.图4为本实用新型打包设备控制电路第一实施例中电机驱动模块的电路原理图；
40.图5为本实用新型打包设备控制电路第二实施例中串口通信模块的电路原理图。
41.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
42.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.需要说明，在本实用新型中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的装置或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种装置或者系统所固有的要素。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通，也可以是两个元件的相互作用关系。
44.在本实用新型中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
45.鉴于现有技术中可回收垃圾的收集与打包无法实现自动化控制的技术问题，本实用新型提供了一种打包设备控制电路，总体思路如下：
46.所述打包设备上设置有状态传感器、检测传感器和电机，所述状态传感器包括仓门开关感应器、物料感应器和人体感应器，所述检测传感器包括重量传感器和压力传感器；所述控制电路包括开关信号采集模块、信号转换模块、模拟信号采集模块、信号处理模块、控制模块和电机驱动模块；所述开关信号采集模块通过所述信号转换模块与所述控制模块
连接，所述模拟信号采集模块通过所述信号处理模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述电机驱动模块连接；所述开关信号采集模块，用于采集所述状态传感器的状态信号；所述信号转换模块，用于对所述状态信号进行电压转换，发送转换后的状态信号至所述控制模块；所述模拟信号采集模块，用于采集所述检测传感器的检测数据；所述信号处理模块，用于对所述检测数据进行运算放大和模数转换处理，发送处理后的检测数据至所述控制模块；所述控制模块，用于根据所述转换后的状态信号和所述处理后的检测数据生成电机驱动信号，并将所述电机驱动信号发送至所述电机驱动模块；所述电机驱动模块，用于根据所述电机驱动信号控制所述电机工作。
47.通过上述技术方案，开关信号采集模块采集打包设备上状态传感器的状态信号，进行电压转换后发送给控制模块，确定仓门开关状态、物料是否溢满、是否有人靠近等状态信息，并通过模拟信号采集模块采集打包设备上检测传感器的检测数据，进行运算放大和模数转换处理后发送给控制模块，获取物料重量和打包压缩物料时的压力状况等检测信息，再通过控制模块根据预设程序进行处理，生成相应的电机驱动信号，由电机驱动模块控制对应的电机工作，实现了在收集物料的同时自动进行打包的目的。本实用新型可以对多种传感器发送的开关量信号或模拟量信号进行处理，兼容性较高，具有较强的信号采集与分析能力，还可以分别驱动多个电机工作，进而实现自动开关仓门、自动压缩和打包物料等功能，提高了打包设备在可回收垃圾处理方面的适用性和实用性。
48.实施例一
49.参照图1，图1为本实用新型打包设备控制电路第一实施例的连接示意图；本实施例提出一种打包设备控制电路。所述打包设备上设置有状态传感器、检测传感器和电机；
50.所述控制电路包括开关信号采集模块、信号转换模块、模拟信号采集模块、信号处理模块、控制模块和电机驱动模块；
51.所述开关信号采集模块通过所述信号转换模块与所述控制模块连接，所述模拟信号采集模块通过所述信号处理模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述电机驱动模块连接；
52.所述开关信号采集模块，用于采集所述状态传感器的状态信号；
53.所述信号转换模块，用于对所述状态信号进行电压转换，发送转换后的状态信号至所述控制模块；
54.所述模拟信号采集模块，用于采集所述检测传感器的检测数据；
55.所述信号处理模块，用于对所述检测数据进行运算放大和模数转换处理，发送处理后的检测数据至所述控制模块；
56.所述控制模块，用于根据所述转换后的状态信号和所述处理后的检测数据生成电机驱动信号，并将所述电机驱动信号发送至所述电机驱动模块；
57.所述电机驱动模块，用于根据所述电机驱动信号控制所述电机工作。
58.本实施例中，打包设备用于收集可回收垃圾等物料，并对物料自动进行压缩打包处理。所述打包设备可以包括壳体，所述壳体内可以依次设置投料仓、压缩仓和卸料仓，所述投料仓和所述卸料仓均设置有仓门，所述投料仓与所述压缩仓之间、所述压缩仓与所述卸料仓之间均设置有隔离门，所述仓门和所述隔离门上均设置有门控电机，所述压缩仓内设置有压缩电机；
59.所述投料仓可以设置在压缩仓上面，当打开投料仓与压缩仓之间的隔离门时，投料仓中的物料可直接掉落压缩仓，通过压缩仓内的压缩电机工作，对物料进行压缩；所述投料仓也可以设置在压缩仓的一侧，投料仓与压缩仓之间可以设置传送带，该传送带包括驱动电机，当打开投料仓与压缩仓之间的隔离门时，可通过传送带的驱动电机工作，将投料仓中的物料传送到压缩仓中进行压缩。当投料仓设置在压缩仓上面时，卸料仓可以设置在压缩仓的任意一侧，当投料仓设置在压缩仓的一侧时，卸料仓可以设置在压缩仓的另一侧，压缩仓与卸料仓之间也可以设置包括驱动电机的传送带，当打开压缩仓与卸料仓之间的隔离门时，可通过传送带的驱动电机工作，将压缩仓中压缩好的物料垛传送到卸料仓，对物料进行压缩，方便后续运载车进行传输，而不会导致物料到处散落。
60.因此，所述电机可以包括门控电机、压缩电机和驱动电机，上述门控电机、压缩电机和驱动电机的数量可以根据实际情况设定，所述电机的工作与停止均可以通过本实施例控制电路中的电机驱动芯片进行控制。
61.具体的，所述状态传感器包括门开关感应器、物料感应器和人体感应器；
62.所述门开关感应器用于采集所述打包设备上设置的仓门的开关状态信号；
63.所述物料感应器用于在所述打包设备仓内的预设高度感应物料，采集物料感应状态信号；
64.所述人体感应器用于感应靠近所述打包设备的人体，采集人体感应状态信号。
65.本实施例中，所述仓门和隔离门上还设置有门开关感应器，感应对应的仓门或隔离门的开关状态，产生开关状态信号；所述投料仓、所述压缩仓和所述卸料仓内壁的预设高度处设置有物料感应器，各个仓内的高度可以不一样，当物料堆积到此高度时，产生对应的物料感应状态信号；所述壳体外表面上设置有人体感应器，产生是否有人靠近的人体感应状态信号，当有人靠近该打包设备时，可通过本实施例的控制电路自动控制打开仓门。然后，由开关信号采集模块采集上述开关状态信号、物料感应状态信号和人体感应状态信号，即获得各种状态信号并将状态信号发送至控制模块。
66.具体的，所述检测传感器包括重量传感器和压力传感器；
67.所述重量传感器用于对所述打包设备的物料进行称重，采集重量数据；
68.所述压力传感器用于在所述打包设备对物料进行压缩时，采集压力数据。
69.本实施例中，所述投料仓底部设置有重量传感器，由该重量传感器对投料仓中不断堆积的物料进行称重，采集重量数据；所述压缩仓内设置有压力传感器，可以在控制电路的电机驱动模块控制压缩电机工作时，采集压力数据。然后，由模拟信号采集模块采集上述重量数据和压力数据，即获得检测数据，并将该检测数据发送至控制模块。
70.本实施例中，由于开关状态信号、物料感应状态信号和人体感应状态信号一般为0v、12v、24v的电压信号，在输入控制模块之前，需要对这些信号进行电压转换。如图2所示为信号转换模块的电路原理图，信号转换模块包括信号转换芯片q1、分别与信号转换芯片q1连接的led5～led11，以及与led5～led11连接的r1～r7，其中，信号转换芯片q1采用uln2003型号的达林顿晶体管阵列芯片，将开关信号采集模块采集到的24v状态信号转换为3.3v状态信号，然后将转换后的状态信号发送给控制模块。
71.进一步地，所述信号处理模块包括依次连接的运算放大单元、模数转换单元和数据传输单元；
72.所述运算放大单元，用于对所述检测数据进行运算放大，输出运算放大后的检测数据；
73.所述模数转换单元，用于对所述检测数据进行模拟信号到数字信号的转换，输出模数转换后的检测数据；
74.所述数据传输单元，用于将所述模数转换后的检测数据发送至所述控制模块。
75.本实施例中，由于重量数据和压力数据等检测数据为mv(毫伏)、ma(毫安)级的电流电压信号，因此在输入控制模块之前，需要对这些信号进行运算放大和模数转换。其中，运算放大单元采用常规的运算放大电路，模数转换单元采用常规的ad转换电路，运算放大电路和ad转换电路均为现有技术，此处不再赘述。
76.更进一步地，所述数据传输单元包括rs485串口芯片，所述rs485串口芯片分别与所述模数转换单元和所述控制模块连接。
77.本实施例中，经模数转换单元转换后的数字信号，通过rs485串口芯片与控制模块通讯，该rs485串口芯片可以采用modbus协议。如图3所示为数据传输单元的电路原理图，rs485串口芯片u4具体采用sp3485een串口芯片，rs485串口芯片u4的第1引脚和第4引脚分别与控制模块连接，第2引脚分别与第3引脚和所述模数转换单元的输出端连接，第5引脚接地，第6引脚通过电阻r54与第7引脚连接，第7引脚通过电阻r56接地，第8引脚连接3.3v工作电压，通过电阻r55与第6引脚连接，并通过电容c14接地。rs485串口芯片u4还可以通过连接器cn2与外部接口连接，接收外部数据，输入给控制模块。本实施例的rs485串口芯片采用平衡发送和差分接收方式实现通信，将串行口的ttl电平信号转换成差分信号，再经过线缆传输将差分信号还原成ttl电平信号，由于rs485串口芯片采用半双工工作方式，支持多点通讯，因此，本实施例中采用rs485通讯方式对检测传感器的数据进行采集后传输，有强大的抗共模干扰的能力，接收灵敏度高，可支持打包设备用于可回收垃圾时的恶劣环境，且rs485通讯方式支持多点通讯，采用modbus协议，方便后续扩展。
78.进一步地，所述控制模块包括单片机及其外围器件，所述单片机为stm32系列单片机。
79.本实施例中，单片机采用arm内核、cortex-m3系列32位的stm32系列主控芯片，该芯片具有低电压、低功耗的特点，工作温度范围在-10/ 85℃，尤其适用于打包设备在户外定点回收垃圾时的恶劣工作环境。本实施例的单片机包括晶振电路和复位电路，晶振电路可以使用外部晶振来做振荡源，为单片机提供更稳定的时钟周期；单片机内部集成了定时器，用于定时采集数据时进行计时，单片机还可以通过异步串口与上位机进行数据交互，不定时通过上位机来获取网络时间，以更新控制电路的时间，不断校准，进而保证单片机定时的准确性。
80.具体的，所述电机可以是步进电机，也可以是直流电机，以实际需要控制的装置对应选择电机即可。
81.进一步地，所述电机为直流电机，所述电机驱动模块包括依次连接的电机驱动芯片、多个隔离器和多个连接器，所述电机驱动芯片与所述控制模块连接，所述连接器与所述电机连接；
82.所述电机驱动芯片根据接收到的所述电机驱动信号，驱动所述电机工作。
83.本实施例中，电机包括门控电机、压缩电机和驱动电机，在使用时，可根据单片机
基于预设程序产生对应的电机驱动信号，驱动对应的电机工作，达到自动开关仓门、自动压缩物料、自动打包物料或传送物料等功能。如图4所示为电机驱动模块的电路原理图，本实施例的电机驱动芯片u27采用l298n驱动芯片，该芯片可对电机驱动信号进行信号转换，电机驱动芯片u27的输入输出引脚分别与四个隔离器连接，使能引脚enablea和引脚enableb与控制模块的单片机连接，隔离器具体采用ps2505光电耦合器来进行隔离，防止电机告诉转动时，对控制电路造成损坏。四个隔离器分别是u22～u25，隔离器u22～u25的第一输入端分别与电机驱动芯片u27连接，第二输入端分别通过电阻r28、r30、r32、r33连接 5v工作电压，第一输出端分别通过电阻r27、r29、r31、r34连接 5v工作电压，隔离器u22和u25的第二输出端分别与连接器u11连接，隔离器u23和u24的第二输出端分别与连接器u10连接，连接器u10和u11采用282880接线板，可以与电机负载连接。
84.本实施例的打包设备控制电路，通过开关信号采集模块采集打包设备上状态传感器的状态信号，进行电压转换后发送给控制模块，确定仓门开关状态、物料是否溢满、是否有人靠近等状态信息，并通过模拟信号采集模块采集打包设备上检测传感器的检测数据，进行运算放大和模数转换处理后发送给控制模块，获取物料重量和打包压缩物料时的压力状况等检测信息，再通过控制模块根据预设程序进行处理，生成相应的电机驱动信号，由电机驱动模块控制对应的电机工作，实现了在收集物料的同时自动进行打包的目的。本实用新型可以对多种传感器发送的开关量信号或模拟量信号进行处理，兼容性较高，具有较强的信号采集与分析能力，还可以分别驱动多个电机工作，进而实现自动开关仓门、自动压缩和打包物料等功能，提高了打包设备在可回收垃圾处理方面的适用性和实用性。
85.实施例二
86.在实施例一的基础上，本实施例继续提出一种打包设备控制电路。
87.进一步地，所述控制电路与上位机通信，所述控制电路还包括与所述上位机连接的串口通信模块，所述串口通信模块与所述控制模块连接；
88.所述串口通信模块，用于实现所述控制模块与所述上位机之间的通信。
89.具体的，上位机可以是嵌入式控制系统的控制面板，也可以是远程的后台控制中心。当控制模块接收到重量传感器采集的重量数据后，通过串口通信模块上传给上位机，也可以通过串口通信模块将上位机下发的指令发送给控制模块，使控制模块发送电机驱动信号至电机驱动模块，从而控制电机工作。
90.更进一步地，所述串口通信模块包括rs232串口芯片，所述rs232串口芯片分别与所述开关信号采集模块和所述控制模块连接。
91.本实施例中，由于控制模块的单片机工作电压范围为2.0～3.6v，串口电平为ttl电平，ttl电平的电平标准为：0v为逻辑负，3.3v为逻辑正，而rs232的电平标准为： 12v为逻辑负，-12为逻辑正；因此，需要rs232串口芯片来进行电平转换。如图5所示为串口通信模块的电路原理图，rs232串口芯片u1的第1引脚通过电容c19与第3引脚连接，第4引脚通过电容c22与第5引脚连接，第16引脚通过电容c20与第2引脚连接，第6引脚通过电容c23与第15引脚连接，第16引脚通过电容c21与第15引脚连接，第13引脚和第14引脚与上位机接口dsub1连接，第11引脚和12引脚与控制模块的usart1_rx引脚和usart1_tx引脚连接。其中，rs232串口芯片u1采用sp3232een型号的rs232接收器。
92.本实施例的打包设备控制电路，通过串口通信模块使控制模块与上位机通信，即
可接收上位机的数据，也可将实时采集的数据上传到上位机进行备份或展示给用户。
93.实施例三
94.本实施例提出一种打包设备控制装置，该打包设备控制装置包括
95.设置在所述打包设备上的电路板；以及
96.设置在所述电路板上的如上述的打包设备控制电路。
97.其中，打包设备控制电路的具体结构参照上述实施例，由于本实施例采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
98.需要说明，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。