一種溫室執行機構控制器制造技術

一種溫室執行機構控制器，包括電源模塊，五路磁保持繼電器，繼電器驅動單元，過零檢測單元，互感器，采樣檢測單元，通信單元，數據存儲模塊和微控制器；電源模塊與三相電源連接；微控制器的IO接口與繼電器驅動單元連接后與五路磁保持繼電器的線圈連接，五路磁保持繼電器的觸點分別連接三相電源的某一相和電機的某一相；互感器的一次側與電機的三相線連接、二次側分別與過零檢測單元、采樣檢測單元連接；過零檢測單元與微控制器外部中斷口INT連接，采樣檢測單元與微控制器的SPI接口連接，數據存儲模塊、通信單元均與微控制器連接。本發明專利技術實現執行機構電流過零點切斷，避免觸頭產生電弧現象，提高整個控制器的穩定性和延長使用壽命。

【技術實現步驟摘要】
一種溫室執行機構控制器
本專利技術涉及智能溫室領域，具體涉及一種溫室執行機構控制器。
技術介紹
智能溫室也稱自動化溫室，是通過計算機控制系統綜合控制多種溫室執行機構，以調控溫室環境參數來滿足作物生長發育的需求。現代溫室的執行機構主要有天窗、側窗、風機、水泵、內外遮陽網等，其中大部分設備由三相電機的正反轉來驅動。目前，普遍的控制方法是根據溫室執行機構的種類和數量配備相應的電力控制柜，其原理是通過熔斷器、接觸器以及繼電器按照一定的接線方式連接來驅動電機運轉，再通過電力控制柜的外部開關來手動控制執彳了機構。隨著溫室環境控制技術的發展，溫室自動控制和遠程網絡控制已逐漸應用于現代智能溫室領域。現有的控制方式是在原有的電力控制柜基礎上，配備相應的弱電-強電轉換接口，計算機再通過相應的弱電-強電轉換接口控制溫室執行機構。現有的執行機構控制裝置雖具有一定自動化程度，但是也存在著諸多缺點:1、模擬開關器件容易損壞，可靠性低；當執行機構需要啟停或正反轉切換時，由于電動機容量較大、頻繁啟停操作，容易導致接觸器的主觸頭產生電弧，電弧是高溫高導電率的游離氣體，它不僅對觸頭有很大的破壞作用，而且使電路斷開的時間延長，從而嚴重影響整個控制設備的穩定性和使用壽命；2、控制裝置的弱電-強電轉換功能模塊器件多，各功能模塊器件之間的連接比較復雜，因此涉及對原有配電柜改造的工作量大，接線復雜，可靠性低。因而，傳統的主要依靠模擬開關器件的控制方式已不能適應現代溫室智能化、數字化的發展需求。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是，針對現有溫室控制系統存在的上述不足，提供一種溫室執行機構控制器，實現執行機構電流過零點切斷，避免觸頭產生電弧現象，提高整個控制器的穩定性和延長使用壽命。本專利技術為解決上述技術問題所采用的技術方案是:一種溫室執行機構控制器，包括電源模塊，五路磁保持繼電器K1、K2、K3、K4、K5，繼電器驅動單元，過零檢測單元，互感器，采樣檢測單元，通信單元，數據存儲模塊和微控制器MCU ;所述電源模塊與三相電源連接；繼電器驅動單元、過零檢測單元、采樣檢測單元、通信單元、數據存儲模塊和微控制器MCU均與電源模塊連接；微控制器MCU的IO接口與繼電器驅動單元連接，繼電器驅動單元分別與五路磁保持繼電器K1、K2、K3、K4、K5的線圈連接，五路磁保持繼電器的觸點S1、S2、S3、S4、S5分別相應連接三相電源的某一相和電機的某一相；所述互感器的一次側與電機的三相線連接，互感器的二次側分別與過零檢測單元、采樣檢測單元連接；所述過零檢測單元與微控制器MCU外部中斷口 INT連接，采樣檢測單元與微控制器MCU的SPI接口連接，數據存儲模塊通過I2C接口與微控制器MCU連接，通信單元通過USART接口與微控制器MCU連接。按上述方案，所述磁保持繼電器Kl的觸點SI連接三相電源的U相和電機U相，磁保持繼電器K2的觸點S2連接三相電源的V相和電機V相，磁保持繼電器K3的觸點S3連接三相電源的W相和電機W相，磁保持繼電器K4的觸點S4連接三相電源的W相和電機V相，磁保持繼電器K5的觸點S5連接三相電源的V相和電機W相。按上述方案，所述電源模塊包括電源保護接口、AC-DC電源模塊、DC-DC電源模塊，從三相電源任意一根相線與零線間取相電壓作為電源模塊的輸入，電源保護接口用于對輸入電源進行過流、過壓保護，電源保護接口的輸出作為AC-DC電源模塊的輸入，實現將220V交流電轉換為12V直流電；12V直流電一方面用于驅動五路磁保持繼電器，另一方面作為DC-DC電源模塊的輸入，DC-DC電源模塊用于將12V直流電轉化成3.3V直流電給微控制器MCU、采樣檢測單元、過零檢測單元、通信單元、數據存儲模塊供電。按上述方案，所述AC-DC電源模塊采用金升陽公司的LH10-10B12電源模塊，DC-DC電源模塊采用金升陽公司的B_S-2W電源模塊。按上述方案，所述五路磁保持繼電器K1、K2、K3、K4、K5采用上海萬佳的WJ31F型繼電器。按上述方案，所述繼電器驅動單元包括五路H橋驅動電路，用于分別驅動對應的五路磁保持繼電器K1、K2、K3、K4、K5的閉合與斷開，每路H橋驅動電路由光電耦合器Op 11、0pt2，三極管Q1、Q2、Q3、Q4，電阻R1、R2組成，三極管Q1、Q2、Q3、Q4與電阻R1、R2構成H橋電路，微控制器MCU通過Ι0_Α、Ι0_Β兩個IO接口分別與光電耦合器Optl、0pt2連接，光電耦合器Optl、0pt2的輸出端再分別連接至H橋電路的兩路控制端。按上述方案，所述互感器包括電流互感器CT、電壓互感器PT，所述電流互感器CT的一次側與電機的三相線連接，其二次側與過零檢測單元、采樣檢測單元連接，電流互感器CT采集電機交流電流信號后接取樣負載RL，將電機交流電流信號轉換成電機交流電壓信號，電機交流電壓信號一路連接至過零檢測單元，另一路連接至采樣檢測單元；所述電壓互感器PT的一次側與電機的三相線連接，其二次測與采樣檢測單元連接，電壓互感器PT采集電機交流電壓信號后連接至采樣檢測單元；所述過零檢測單元包括依次連接的儀表放大電路、鉗位濾波電路、電壓比較電路，所述儀表放大電路包括儀表放大器AD623，鉗位濾波電路由兩個穩壓二極管D2.1、D2.2鉗位連接，電壓比較電路包括電壓比較器LM339 ；所述采樣檢測單元包括電壓差分濾波電路、電流差分濾波電路、采樣芯片，電機交流電流信號經電流互感器CT取樣后送至電流差分濾波電路，輸出的濾波信號再送至采樣芯片；電機交流電壓信號經過電壓互感器PT取樣后送至電壓差分濾波電路，輸出的濾波信號再送至采樣芯片；采樣芯片輸出的采樣數據通過SPI接口與微控制器MCU連接。按上述方案，所述采樣芯片采用電度計量芯片ATT7022。按上述方案，所述微控制器MCU采用32位ARM7內核處理器，型號為STM32F103VET6。按上述方案，所述數據存儲模塊采用存儲容量為512M的存儲芯片；所述通信單元包括RS485通信模塊、無線通信模塊，RS485通信模塊和無線通信模塊通過USART接口與微控制器MCU連接。本專利技術的工作原理:電源模塊為整個控制器提供穩定的直流12V電源和直流3.3V電源，數據存儲模塊用來存儲本控制器的地址、電機消耗的電能、以及用于判斷和計算電能參數等；微控制器MCU接收通信單元發來的控制命令，根據運行參數控制和協調繼電器驅動單元、過零檢測單元、采樣檢測單元、通信單元的通信模塊(RS485通信模塊、無線通信模塊)、數據存儲模塊運行。微控制器MCU通過通信模塊接收電機正轉啟動、反轉啟動、停止等指令。如需電機正轉啟動，微控制器MCU通過繼電器驅動單元按一定邏輯閉合K1、K2、K3三路磁保持繼電器；如需電機反轉啟動，則控制Κ1、Κ4、Κ5三路磁保持繼電器閉合，通過顛倒相序實現電機反轉；如需停止電機運行，微控制器MCU通過過零檢測單元檢測相線電流過零點時刻，然后立即斷開相應的磁保持繼電器，實現電路無弧切斷；微控制器MCU通過讀取采樣芯片ΑΤΤ7022采樣值能夠實時測量電機的三相電流和三相電壓，并通過計算判斷是否存在欠壓、過壓、缺相、過流等現象。如果出現以上異常狀況，則微控制器MCU將立即執行繼電器切斷操作，對電機進行保護本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種溫室執行機構控制器，其特征在于：包括電源模塊，五路磁保持繼電器K1、K2、K3、K4、K5，繼電器驅動單元，過零檢測單元，互感器，采樣檢測單元，通信單元，數據存儲模塊和微控制器MCU；所述電源模塊與三相電源連接；繼電器驅動單元、過零檢測單元、采樣檢測單元、通信單元、數據存儲模塊和微控制器MCU均與電源模塊連接；微控制器MCU的IO接口與繼電器驅動單元連接，繼電器驅動單元分別與五路磁保持繼電器K1、K2、K3、K4、K5的線圈連接，五路磁保持繼電器的觸點S1、S2、S3、S4、S5分別相應連接三相電源的某一相和電機的某一相；所述互感器的一次側與電機的三相線連接，互感器的二次側分別與過零檢測單元、采樣檢測單元連接；所述過零檢測單元與微控制器MCU外部中斷口INT連接，采樣檢測單元與微控制器MCU的SPI接口連接，數據存儲模塊通過I2C接口與微控制器MCU連接，通信單元通過USART接口與微控制器MCU連接。

【技術特征摘要】
1.一種溫室執行機構控制器，其特征在于:包括電源模塊，五路磁保持繼電器K1、K2、K3、K4、K5，繼電器驅動單元，過零檢測單元，互感器，采樣檢測單元，通信單元，數據存儲模塊和微控制器MCU ;所述電源模塊與三相電源連接；繼電器驅動單元、過零檢測單元、采樣檢測單元、通信單元、數據存儲模塊和微控制器MCU均與電源模塊連接；微控制器MCU的IO接口與繼電器驅動單元連接，繼電器驅動單元分別與五路磁保持繼電器K1、K2、K3、K4、K5的線圈連接，五路磁保持繼電器的觸點S1、S2、S3、S4、S5分別相應連接三相電源的某一相和電機的某一相；所述互感器的一次側與電機的三相線連接，互感器的二次側分別與過零檢測單元、采樣檢測單元連接；所述過零檢測單元與微控制器MCU外部中斷口 INT連接，采樣檢測單元與微控制器MCU的SPI接口連接，數據存儲模塊通過I2C接口與微控制器MCU連接，通信單元通過USART接口與微控制器MCU連接。2.根據權利要求1所述的溫室執行機構控制器，其特征在于:所述磁保持繼電器Kl的觸點SI連接三相電源的U相和電機U相，磁保持繼電器K2的觸點S2連接三相電源的V相和電機V相，磁保持繼電器K3的觸點S3連接三相電源的W相和電機W相，磁保持繼電器K4的觸點S4連接三相電源的W相和電機V相，磁保持繼電器K5的觸點S5連接三相電源的V相和電機W相。3.根據權利要求1所述的溫室執行機構控制器，其特征在于:所述電源模塊包括電源保護接口、AC-DC電源模塊、DC-DC電源模塊，從三相電源任意一根相線與零線間取相電壓作為電源模塊的輸入，電源保護接口用于對輸入電源進行過流、過壓保護，電源保護接口的輸出作為AC-DC電源模塊的輸入，實現將220V交流電轉換為12V直流電；12V直流電一方面用于驅動五路磁保持繼電器，另一方面作為DC-DC電源模塊的輸入，DC-DC電源模塊用于將12V直流電轉化成3.3V直流電給微控制器MCU、采樣檢測單元、過零檢測單元、通信單元、數據存儲模塊供電。4.根據權利要求 3所述的溫室執行機構控制器，其特征在于:所述AC-DC電源模塊采用金升陽公司的LH10-10B12電源模塊，DC-DC電源模塊采用金升陽公司的B_S_2W電源模塊。5.根據權利要求1所述的溫室執行機構控制器，其特征在于:所述五路磁保持繼電器Kl、K2、K3、K4、K5采用...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高一川，陳鴻，萬勇，周朝，柳競林，
申請(專利權)人：武漢市農業機械化科學研究所，
類型：發明
國別省市：湖北;42