通用型智能放风机控制器的制作方法

1.本实用新型属于农业设备自动化技术领域，涉及一种通用型智能放风机控制器。


背景技术：

2.目前国内市场上放风机种类繁多、功能各样，但很大部分的放风机都是基于2g网络的，随着国家政策的不断更新，2g网络逐渐被取消，4g、5g和nb逐渐成为主流，使用2g网络存在运输速度响应较慢、兼容性差等问题。
3.控制器控制的卷膜器，使用交流220v供电或直流12v/24v供电，使用交流供电时，一般都需要对卷膜器进行特殊处理，再配套使用相应的放风机控制器，放风机控制器的通用性差，且220v交流供电存在安全隐患；使用直流供电时，安全性较好，但放风机控制器相应存在一些问题，如：1，没有卷膜器供电保护时，使用24v直流供电，电机驱动接口会输出24v直流，若用作启动额定电压为12v的卷膜器，会直接损坏卷膜器；2，某些放风机控制器在电机驱动接口断电，并不是真正意义上的断开，只是将相应的控制口在内部接地，若用户误将两个接口连接电源，会导致电源短路，造成电源或控制器损坏；3、放风机控制器不能在卷膜器“卡住”、电机无法正常转动时，及时断开电机电源。
4.而且从操作层面来看，放风机控制器面向的用户是农户，应尽量设置地直观、间洁、操作方便，现有的放风机控制器有一部分智能化程度很高，但其上按键较多，设置和操作较为复杂，需要使用者具备一定的基础，对农户来说具有一定的使用难度。


技术实现要素：

5.为了达到上述目的，本实用新型提供一种通用型智能放风机控制器，其结构简洁，操作、使用方便，电机控制接口真正意义上实现断电，不会因误接产生设备损毁，具有有供电检测和运行状态检测电路，能实时检测各器件的运行状况，在卷膜器、电机等运行异常时能及时断电。
6.本实用新型所采用的技术方案是，通用型智能放风机控制器，包括
7.mcu模块，用于控制电机控制模块供电的通断和正反，其中包括gd32f103ret6芯片，以及
8.电机控制模块，用于实时检测供电电源电压和电机运行状态，并将检测结果反馈至mcu模块，其中包括电机接口供电控制电路、供电电源检测电路和电机运行状态检测电路，以及
9.电源模块，用于给mcu模块、电机控制模块供电；
10.所述供电电源检测电路包括集成运算放大器pala，pala的正电源与5v电源连接，负电源接地，同相输入端与电阻r18一端连接，电阻r18另一端分别与电阻r17一端、电阻r21一端、瞬态抑制二极管d6的负极、电容c17一端连接，电阻r17另一端与电源模块连接，电阻r21另一端、瞬态抑制二极管d6的正极、电容c17另一端均接地，pala的反相输入端分别与电阻r11一端、电阻r12一端连接，电阻r11另一端接地，电阻r12另一端、pala的输出端均与
gd32f103ret6芯片的pc2采样引脚连接，gd32f103ret6芯片的pc2采样引脚还与电容c14串联后接地。
11.进一步的，还包括
12.传感器模块，用于采集实时空气温度、空气湿度、雨雪天气数据，并将其发送至mcu模块，以及
13.按键模块，用于采集用户输入的信息，并将其发送至mcu模块，以及
14.显示模块，用于显示空气温度、空气湿度、雨雪天气数据，进行控制模式切换和控制参数设置，并将设置的参数发送至mcu模块，其中
15.电源模块，用于为传感器模块、按键模块和显示模块供电。
16.进一步的，还包括
17.无线通信模块，用于实现mcu模块与服务器的无线通信。
18.进一步的，还包括
19.指示灯模块，用于对电源模块、按键模块和/或无线通信模块的工作状态进行指示。
20.进一步的，所述传感器模块包括温湿度传感器和/或雨雪传感器，所述温湿度传感器的型号为ry-ws301，所述雨雪传感器的型号为ry-cyx。
21.进一步的，所述按键模块包括六个轻触按钮，其分别与gd32f103ret6芯片的pc7接口、pc8接口、pa8接口、pc4接口、pc5接口、pa7接口连接。
22.进一步的，所述电机运行状态检测电路包括集成运算放大器palb，palb的正电源与5v电源连接，负电源接地，同相输入端与电阻r19一端连接，电阻r19另一端分别与电容c15一端、电容c16一端、取样电阻r40一端连接，电容c15另一端、电容c16另一端、取样电阻r40另一端均接地，palb的反相输入端分别与电阻r13一端、电阻r14一端连接，所述电阻r13另一端接地，电阻r14另一端、palb的输出端均与gd32f103ret6芯片的pc3采样引脚连接，gd32f103ret6芯片的pc3采样引脚还与电容c13串联后接地。
23.进一步的，电机接口供电控制电路包括继电器sw1、继电器sw2、继电器sw3、继电器sw4；
24.所述继电器sw1的触点2与npn三极管q2的集电极连接，所述npn三极管q2的集电极还与二极管d5的正极连接，所述二极管d5的负极与继电器sw1的触点1连接，所述继电器sw1的触点1还与5v电源连接，所述继电器sw1的触点4与供电电源vm连接，触点3与电机的m1接口连接，所述npn三极管q2的基极分别与电阻r15一端、电阻r16一端连接，所述电阻r15另一端与gd32f103ret6芯片的pb12接口连接，所述电阻r16另一端与npn三极管q2的发射极连接后接地；
25.所述继电器sw2的触点2与npn三极管q3的集电极连接，所述npn三极管q3的集电极还与二极管d7的正极连接，所述二极管d7的负极与继电器sw2的触点1连接，所述继电器sw2的触点1还与5v电源连接，所述继电器sw2的触点4与取样电阻r40串联后接地，触点3与电机的m1接口连接，所述npn三极管q3的基极分别与电阻r23一端、电阻r25一端连接，所述电阻r23另一端与gd32f103ret6芯片的pb13接口连接，所述电阻r25另一端与npn三极管q3的发射极连接后接地；
26.所述继电器sw3的触点2与npn三极管q4的集电极连接，所述npn三极管q4的集电极
还与二极管d8的正极连接，所述二极管d8的负极与继电器sw3的触点1连接，所述继电器sw3的触点1还与5v电源连接，所述继电器sw1的触点4与供电电源vm连接，触点3与电机的m2接口连接，所述npn三极管q4的基极分别与电阻r28一端、电阻r29一端连接，所述电阻r28另一端与gd32f103ret6芯片的pb14接口连接，所述电阻r29另一端与npn三极管q4的发射极连接后接地；
27.所述继电器sw4的触点2与npn三极管q5的集电极连接，所述npn三极管q5的集电极还与二极管d13的正极连接，所述二极管d13的负极与继电器sw4的触点1连接，所述继电器sw4的触点1还与5v电源连接，所述继电器sw4的触点4与取样电阻r40串联后接地，触点3与电机的m2接口连接，所述npn三极管q5的基极分别与电阻r30一端、电阻r32一端连接，所述电阻r30另一端与gd32f103ret6芯片的pb15接口连接，所述电阻r32另一端与npn三极管q5的发射极连接后接地。
28.本实用新型的有益效果是：本实用新型控制模式多样，按键清晰明了，操作简便，能够实现电机控制接口真正断电，避免了误接电源导致的电机损毁，能通过供电电源实时检测、电机运行电流实时检测对电机等的运行状态进行监控，在运行异常时能及时断电，避免了电机或卷膜器损毁。
附图说明
29.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获得其他的附图。
30.图1是本实用新型的结构图。
31.图2是电源模块的结构图。
32.图3是mcu模块的结构图。
33.图4是电机控制模块的结构图。
具体实施方式
34.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做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。
35.通用型智能放风机控制器，结构如图1所示，包括电源模块、mcu模块、传感器模块、指示灯模块、按键模块、显示模块、电机控制模块和无线通信模块，所述电源模块的结构如图2所示，其与外部直流电源导线连接，所述外部直流电源为12v或24v，电源模块将直流电压转变为5v或3.3v供放风机控制器内其他模块使用，传感器模块包括温湿度传感器和/或雨雪传感器，其实时采集当前大棚内的空气湿度、空气温度和/或雨雪天气信息，并将采集的信息发送至mcu模块进行存储，mcu模块将存储数据发送至显示模块进行显示，以便用户查看大棚内的温度、湿度情况。
36.所述温湿度传感器的型号为ry-ws301，雨雪传感器的型号为ry-cyx。
37.所述mcu模块结构如图3所示，其主要包括gd32f103ret6芯片，按键模块包括六个轻触按钮，各按键均与mcu模块中gd32f103ret6芯片的pc7接口、pc8接口、pa8接口、pc4接口、pc5接口、pa7接口连接，其功能分别为：菜单/返回、确定、选择、收拢/-、停止和展开/ ，具有两种功能的为复用按键，默认为当前功能，在设置放风机参数时为复用功能，本实用新型为了控制简单明了，将收拢、停止、展开分别使用三个独立按键来实现，mcu模块的输出与电机控制模块连接，用于控制电机供电的通断与正反，进而控制电机的正反转，调整卷膜器的工作状态。
38.所述指示灯模块包括3个led指示灯，所示指示灯为蓝色2.54mm的发光二极管，三个指示灯的一端均与3.3v电源连接，其中一个led指示灯另一端接地，另两个指示灯另一端分别与gd32f103ret6芯片的pa11接口、pa12接口连接，三个指示灯分别指示电源模块、无线通信模块和按键模块的状态，电源模块正常，电源指示灯常亮，无线通信模块与服务器连接正常，指示灯常亮，有数据通信时，指示灯闪烁，按键有效时按键指示灯会闪亮一下。
39.mcu模块还通过无线通信模块与服务器连接，实现服务器与放风机控制器间的通信，可以进行数据上传、远程控制、远程设置、rtc校时等功能。
40.电机控制模块结构如图4所示，包括电机接口供电控制电路、供电电源检测电路和电机运行状态检测电路，所述供电电源检测电路包括集成运算放大器pala，pala的正电源与5v电源连接，负电源接地，同相输入端与电阻r18一端连接，电阻r18另一端分别与电阻r17一端、电阻r21一端、瞬态抑制二极管d6的负极、电容c17一端连接，电阻r17另一端与电源模块连接，电阻r21另一端、瞬态抑制二极管d6的正极、电容c17另一端均接地，pala的反相输入端分别与电阻r11一端、电阻r12一端连接，电阻r11另一端接地，电阻r12另一端、pala的输出端均与gd32f103ret6芯片的pc2采样引脚连接，gd32f103ret6芯片的pc2采样引脚还与电容c14串联后接地；供电电源检测电路用于对供电电源的电压异常进行检测，mcu模块每隔20ms对pc2采样引脚采样一次，获得供电电源电压检测结果，当检测结果显示电压异常，mcu模块会禁止对电机控制模块的操作，gd32f103ret6芯片的pb12接口、pb13接口、pb14接口和pb15接口一直保持低电平，继电器sw1、sw2、sw3、和sw4的工作端均断开，电机的m1接口、m2接口均悬空，以便保护电机，防止电机损毁，同时控制显示模块显示电压过高或电压过低。
41.所述电机运行状态检测电路包括集成运算放大器palb，palb的正电源与5v电源连接，负电源接地，同相输入端与电阻r19一端连接，电阻r19另一端分别与电容c15一端、电容c16一端、取样电阻r40一端连接，电容c15另一端、电容c16另一端、取样电阻r40另一端均接地，palb的反相输入端分别与电阻r13一端、电阻r14一端连接，所述电阻r13另一端接地，电阻r14另一端、palb的输出端均与gd32f103ret6芯片的pc3采样引脚连接，gd32f103ret6芯片的pc3采样引脚还与电容c13串联后接地；电机运行状态检测电路用于对电机运行时的电压进行检测，在电机运行过程中mcu模块每隔20ms对pc3采样引脚采样一次，当检测到pc3接口的电压处于非正常范围内时，会立即将pb12接口、pb13接口、pb14接口和pb15接口置低电平，从而使电机的m1接口、m2接口悬空，不会与任何电路电气连接，即使误接电源或其他信号线也不会产生任何问题，还会控制显示模块显示卷膜器异常。
42.图4中m1、m2为电机控制接口，电机控制模块的控制对象为130w以下的直流卷膜器，电机接口供电控制电路包括继电器sw1、继电器sw2、继电器sw3和继电器sw4，所述继电
器sw1的触点2与npn三极管q2的集电极连接，npn三极管q2的集电极还与二极管d5的正极连接，二极管d5的负极与继电器sw1的触点1连接，继电器sw1的触点1还与5v电源连接，所述继电器sw1的触点4与供电电源vm连接，触点3与电机的m1接口连接，所述npn三极管q2的基极分别与电阻r15一端、电阻r16一端连接，所述电阻r15另一端与gd32f103ret6芯片的pb12接口连接，所述电阻r16另一端与npn三极管q2的发射极连接后接地。
43.所述继电器sw2的触点2与npn三极管q3的集电极连接，npn三极管q3的集电极还与二极管d7的正极连接，二极管d7的负极与继电器sw2的触点1连接，继电器sw2的触点1还与5v电源连接，所述继电器sw2的触点3与电机的m1接口连接，触点4与取样电阻r40串联后接地，所述npn三极管q3的基极分别与电阻r23一端、电阻r25一端连接，所述电阻r23另一端与gd32f103ret6芯片的pb13接口连接，所述电阻r25另一端与npn三极管q3的发射极连接后接地。
44.所述继电器sw3的触点2与npn三极管q4的集电极连接，npn三极管q4的集电极还与二极管d8的正极连接，二极管d8的负极与继电器sw3的触点1连接，继电器sw3的触点1还与5v电源连接，触点4与供电电源vm连接，触点3与电机的m2接口连接，所述npn三极管q4的基极分别与电阻r28一端、电阻r29一端连接，所述电阻r28另一端与gd32f103ret6芯片的pb14接口连接，所述电阻r29另一端与npn三极管q4的发射极连接后接地。
45.所述继电器sw4的触点2与npn三极管q5的集电极连接，npn三极管q5的集电极还与二极管d13的正极连接，二极管d13的负极与继电器sw4的触点1连接，继电器sw4的触点1还与5v电源连接，所述继电器sw4的触点3与电机的m2接口连接，触点4与取样电阻r40串联后接地，所述npn三极管q5的基极分别与电阻r30一端、电阻r32一端连接，所述电阻r30另一端与gd32f103ret6芯片的pb15接口连接，所述电阻r32另一端与npn三极管q5的发射极连接后接地。
46.所述电机接口m1还与电阻r31一端、电容c32一端、瞬态抑制二极管dp2的负极连接，所述电阻r31另一端、瞬态抑制二极管dp2的正极均与电机接口m2连接，所述电容c32另一端与电容c33串联后与电机接口m2连接；所述继电器sw1、继电器sw2、继电器sw3和继电器sw4均为动合型继电器，当需要电机正转时，gd32f103ret6芯片的pb12接口、pb15接口为高电平，pb13接口、pb14接口为低电平，npn三极管q2和npn三极管q5控制继电器sw1、继电器sw4的工作端闭合，使接口m1为正极、接口m2为负极，带动电机正转；需要电机反转时，gd32f103ret6芯片的pb12接口、pb15接口为低电平，pb13接口、pb14接口为高电平，npn三极管q3和npn三极管q4控制继电器sw2、继电器sw3的工作端闭合，使接口m1为负极、接口m2为正极，带动电机反转，进而控制卷膜器正向或反向转动，对大棚膜进行收起或展开，实现大棚内的通风及温湿度的调节。
47.本实用新型通过上述过程控制电机，在电机驱动接口断电时，mcu模块控制四个继电器的工作端均断开，电机驱动接口悬空，避免了误接电源导致的电源短路、电源或放风机控制器损坏，同时使用本实用新型方便控制电机进行正反转，进而调整大棚膜的收起与展开，更灵活的调整大棚内的温湿度和通风，使用本实用新型还能实时检测供电电源的电压和电机的运行电流，以便在电机等运行异常时及时关断电源，避免对电机、卷膜器等造成损毁。
48.本实用新型在使用时可以通过显示模块和按键模块选择三种控制模式，分别是手
动控制模式、简单分段控制模式和智能温度控制模式，其中简单分段控制模式和智能温度控制模式划分为三段式或五段式，在使用时可通过“菜单”按键进入显示模块的一级设置菜单界面，该界面显示控制模式切换、简单分段模式设置、智能温控模式设置、一键除湿设置、高低温雨雪设置和系统设置，按“确定”按键进入控制模式切换后，用户可使用“选择”按键移动光标，选择手动模式、简单分段3段、简单分段5段、智能温控3段、智能温控5段或一键除湿，然后按“确定”按键设置成功，返回一级设置菜单界面，选择简单分段模式设置或智能温控模式设置，设置分段时间、目标风口大小或目标温度，并将其设置的参数输送至mcu模块，mcu模块在到达预设的分段时间时，自动控制电机控制模块，带动电机正反转，使大棚膜展开或收起，风口开度或棚内温度达到预设的目标风口大小或目标温度，实现大棚温湿度的自动调节控制。
49.选择一键除湿设置，确定除湿时长和风口大小，并将设置的参数输送至mcu模块，mcu模块控制电机控制模块，使电机带动大棚膜展开或收起至预设的风口大小，并保持该风口大小到预设的时长，以实现大棚内的除湿。
50.选择高低温雨雪设置，确定最高温度、最低温度、预警自动控制开关、雨雪天气自动控制开关，打开预警自动控制和雨雪天气自动控制时，mcu模块会根据天气情况自行展开和收取大棚膜，避免雨雪毁坏棚内作物，mcu模块还会比较传感器模块检测的空气温度与预设最高温度、最低温度的大小，当实时温度大于最高温度或小于最低温度时，控制电机转动带动大棚膜展开或收起对棚内温度进行调节。
51.选择系统设置对系统时间和搭边进行设置，并对风口进行自动校准。
52.显示模块在运行状态下为主显示界面，用于显示当前时间、当前棚内空气温度、空气湿度、当前控制模式、当前风口展开情况和搭边信息，以便用户查看；当控制模式为手动控制时，用户可以根据显示模块显示的空气湿度、空气温度、风口情况和搭边信息，通过收拢、展开、停止按键输入卷膜器动作信息，按键模块将用户输入的信息发送至mcu模块转为相应的电信号，发送至电机控制模块，控制电机的正反转，进而控制卷膜器实现风口大小的调整。
53.本实用新型的操作过程简单，通过三种控制模式、两种分段方法可以根据作物的生长情况和当季的天气情况对大棚膜进行适应性调节，控制结果更加精准，同时使用“收拢”、“展开”、“停止”按键实现对电机控制模块动作过程的操控，按键功能与大棚膜的作用结果相对应，方便用户理解使用，使用“菜单/返回”、“确定”和“选择”按键实现控制模式和工作模式的切换，使用复用按钮的“ ”、
“‑”
实现各控制模式下参数的设置，智能化程度适中，方便用户按照指示进行操作。
54.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
55.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。