一种日光温室电动卷膜机综合控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种日光温室电动卷膜机综合控制器，包括自动控制单元、遥控单元、手动操作单元及互锁联动保护单元。自动控制单元部分采用数码管显示并结合按键进行参数设置，根据温湿度传感器检测开、闭通风口。遥控单元采用带编码无线遥控模块。手动操作单元采用双刀三档开关，可实现卷膜、放膜和停止操作。互锁联动保护单元保证在任何时刻系统只有一种控制方式起作用，自动切断其它两个单元回路。本实用新型的自动控制模式充分考虑了用户的生产管理经验，温度及时间参数的可设置提高了卷膜通风的合理性和科学性。遥控和手动方式的加入给用户提供了更多选择，满足了用户在不同季节、不同作物生长阶段的个性化需求。
【专利说明】
一种日光温室电动卷膜机综合控制器
技术领域
[0001]本实用新型涉及农业种植机械技术领域，具体涉及一种日光温室电动卷膜机综合控制器及控制方法，特别适用于对通风卷膜控制方式有不同要求的日光温室用户使用。
【背景技术】
[0002]温室通风促进了室内外环境之间的质热交换，在温室栽培中，通风控制是控制栽培环境的一个关键性问题，特别是对温室这种小环境下的温湿度有重要影响。常用的自然通风是通过打开天窗(通风口)或侧窗依靠风压或热压作用进行通风，由于其维护方便、不需消耗额外的能源，已成为温室环境调控的首选方式。
[0003]随着物联网、现代测控等技术的广泛应用，采用各种传感器、报警器等组成的温室内温湿度监控系统不断出现，对温室内的各个测点进行巡回检测与调控，其速度、精度有了很大的提高。但这些应用主要针对大型连栋温室及示范型日光温室，受成本、实用性、可靠性等因素影响，在农户经营的普通日光温室中未形成普及应用。长期以来，日光温室用户仍采用温度计和湿度计等传统方法采集温室中温度和湿度，通风是降温除湿的主要手段，并且这些操作都是通过人工操作来完成的。由于温度计、湿度计精度较低，人工读数不准确，手动通风等操作劳动强度大，影响了温室生产效率。因此，有必要对日光温室环境中的温度和湿度进行监控，并实现基于自动卷膜的温湿度调节。
[0004]经对现有技术文献检索，中国实用新型专利“日光温室温湿度智能控制系统(CN201320429281.3)”公开了一种基于日光温室温湿度检测的温室温湿度控制，没有提及其它控制方式及策略。中国实用新型专利“温室大棚用温湿度自动控制系统(CN201220494362.7)”公开了一种温室大棚温湿度控制方法，实现了基于温湿度检测、手动及遥控方式的卷帘机、卷膜机控制，但本实用新型没有实现基于时间点控制的控制方式，更没有对可能存在的不同控制方式的同时动作提供保护，如自动检测方式正转，手动方式反正，将形成电源的正负极短接。中国实用新型专利“一种用于日光温室的智能控制柜(CN201320293268.X)”公开了一种日光温室的智能控制柜，可根据土壤湿度及空气温湿度实现对卷帘机、卷膜机及电磁阀的控制，过多的检测及驱动装置提高了系统的成本，使其并不适用于仅对通风控制有要求的日光温室。
[0005]这些已有的公开技术，没有充分考虑普通日光温室应用中成本控制这个敏感因素，也不能满足农户对不同生产情况的多样化操作要求，在可靠性设计方面也存在一定不足，因此影响了它们在日光温室卷膜通风中的推广应用。
【发明内容】
[0006]针对以上提到的日光温室通风控制系统在使用和推广中存在的问题，本实用新型提供一种温室电动卷膜机综合控制器及控制方法，目的在于更好地降低日光温室用户生产成本，满足用户多操作方式的要求，同时提高系统工作的可靠性，改善日光温室温湿度环境。
[0007]为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0008]—种温室电动卷膜机综合控制器，本控制器由自动控制单元、遥控单元、手动操作单元以及互锁联动保护单元构成；自动控制单元、遥控单元、手动操作单元的输出端在互锁联动保护单元的控制下连接电动卷膜机；
[0009]所述的自动控制单元由上、下两层线路板，两线路板通过排针与排母插接而成，包括处理器，与处理器连接有传感器、存储器、输入按键、显示器、两个输出继电器；
[0010]遥控单元采用带编码无线遥控模块，自带两个继电器；
[0011]所述互锁联动保护单元包括四个双刀双掷中间继电器；四个双刀双掷继电器独立设置，且每个继电器对应一个续流二极管配合形成控制电路，每个双刀双掷继电器有两个对应输出端；
[0012]互锁联动单元的输出端设有开关电路，开关电路包括两路，其中一路经直流电源串联四个双刀双掷中间继电器的一输出端后再与手动开关串联后连接电动卷膜机的两连接端;双刀双掷中间继电器的另一输出端分别连接电动卷膜机的两连接端；
[0013]自动控制单元的两个输出继电器、遥控单元的两个输出继电器分别对应并控制上述的四个双刀双掷中间继电器；
[0014]当需要卷膜或者放膜时，遥控模块或者自动控制单元的继电器将接通联动保护单元里的双刀双掷中间继电器线圈接通，中间继电器常开接点闭合，电动卷膜机得电正转或反转。
[0015]优选的，显示器采用六位LED数码管，用来显示温度值和湿度值，在温湿度设置条件下显示设置值，在时间设置时则用来显示正在设置的时、分、秒;六位数码管分为上、下两组，每组三位，上面一组显示温度，下面一组显示湿度；四个发光二极管中两个做温度、湿度的单位背光指示。
[0016]优选的，存储器采用EEPROM AT24C04存储器，每当设置温度上、下限值及时间参数时，修改后的值被存入存储器，系统每次上电先从EEPROM读取设置参数；由于存储器数据掉电不丢失，因此在系统断电重新上电后，不需要重新设置相关参数。
[0017]优选的，手动操作单元采用六脚三档船型开关，有卷膜、停止和放膜三个档位。
[0018]一种温室电动卷膜机综合控制方法，在自动控制通风状态时，卷膜和放膜过程采用分段执行模式，具体过程为:当检测到需要卷膜或放膜时，并非采用一次全开或全关的方法，而是每次只开关三分之一，且每次开、关完成一次后，间隔一段时间后再进行第二次检测，若温度范围不符合要求，再进行下一次动作，直至通风口全部打开或关闭；
[0019]自动控制正转时，自动控制单元的第一输出继电器控制第一双刀双掷继电器的输出端直接接通电动卷膜机的两连接端，同时将与下一级的串联电路断开；
[0020]自动控制反转时，自动控制单元的第一输出继电器断电，此输出继电器控制第一双刀双掷继电器的输出端与电动卷膜机的两连接端断开;同时第二输出继电器控制第二双刀双掷继电器的输出端直接接通电动卷膜机的两连接端，同时将与下一级的串联电路断开；
[0021]遥控正转时，遥控单元的第一输出继电器控制第三双刀双掷继电器的输出端直接接通电动卷膜机的两连接端，同时将与下一级的串联电路断开；
[0022]遥控反转时，遥控单元的第一输出继电器断电，此输出继电器控制第三双刀双掷继电器的输出端与电动卷膜机的两连接端断开;同时遥控单元第二输出继电器控制第四双刀双掷继电器的输出端直接接通电动卷膜机的两连接端，同时将与下一级的串联电路断开。
[0023]本实用新型的组成工作原理如下:
[0024]所述温室电动卷膜机综合控制器由自动控制单元、遥控单元、手动操作单元及互锁联动保护单元构成。
[0025]建立基于遥控、手动及温湿度检测自动运行的三种不同卷膜控制方式，实现不同工作方式下的卷膜机正反转联动保护，避免正反转回路同时闭合的现象，防止电源短路。基于温湿度的分段反馈式卷膜控制方法使调控过程更平稳，调控更准确。
[0026]利用独立式按键及LED显示器实现人机界面设计，完成基于遥控、手动及温湿度检测自动运行的三种不同控制方式，建立不同工作方式下的卷膜机正反转联动保护电路，保证在任何时刻不能出现正反转回路同时闭合的现象，防止电源短路。
[0027]所述自动控制单元部分由上、下两层线路板插接而成，包括六位LED数码管显示器、四个LED发光二极管、四个独立式按键、两个输出继电器、温湿度传感器、数据存储器及32位处理器。
[0028]所述六位LED数码管用来显示温度值和湿度值，在温湿度设置条件下显示设置值，在时间设置时则用来显示正在设置的时、分、秒。为了便于区分，六位数码管分为上、下两组，每组三位，上面一组显示温度，下面一组显示湿度。四个发光二极管中两个做温度、湿度的单位背光指示;另外两个在控制单元正常工作时处于熄灭状态，当进入温度上、下限设置状态时，分别进入闪烁状态，以与正常工作状态相区别。
[0029]两个输出继电器分别控制卷膜机的卷膜和放膜，继电器的常开接点在需要卷膜和放膜时，接通联动保护单元里的12V双刀双掷中间继电器线圈，中间继电器常开接点闭合，卷膜机得电正转或反转，完成卷膜或放膜动作。
[0030]遥控单元采用带编码无线遥控模块实现，遥控模块应用广泛，技术成熟，工作稳定，具有较好的性价比。电机24V电源经降压后生成12V电压，给遥控模块供电，模块自带继电器输出与联动保护单元相连。当需要卷膜或者放膜时，遥控模块的继电器输出接通联动保护单元里的12V双刀双掷中间继电器线圈，中间继电器常开接点闭合，卷膜机得电正转或反转。
[0031]手动操作单元采用双刀三档开关，可实现卷膜、放膜和停止操作。
[0032]互锁联动保护单元由四个12V中间继电器及四个续流二极管组成，主要功能为防止不同操作方式的意外同时动作而造成电源短路，保证在任何时刻系统只有一种控制方式起作用，起作用的单元自动切断其它两个单元回路。
[0033]所述控制器处在自动控制通风状态时，在卷膜和放膜时采用了分段执行模式，具体过程为:当检测到需要卷膜或放膜时，不像常用控制系统采用一次全开或全关的方法，而是每次只开关三分之一，且每次开、关完成一次后，间隔五分钟后再进行第二次检测，若温度范围不符合要求，再进行下一次动作，同一个方向动作三次，通风口将全部打开或关闭。
[0034]所述控制器安装分自动控制单元和小型配电柜两部分，自动控制单元采用防水塑料外壳，外接电源总开关，在长时间不需要自动控制方式时，可关闭整个自动控制单元。小型配电柜用来放置产生系统24V直流电的AC/DC变换器、24V转12V的DC/DC转换器、断路器及形成联动保护电路的中间继电器。配电柜外壳上表面安装急停按钮，用来在发生紧急事故时给整个控制器断电。
[0035]本实用新型具有的有益效果如下:
[0036]1、本发明的自动控制模式实现了基于温度、时间的自动卷膜通风控制，既提高了温室温湿度控制的科学合理性，又解决了传统人工方式费时费力的问题。
[0037]2、遥控、手动方式的加入，满足了用户在不同季节、不同生产阶段的多样化操作要求。当不需要卷膜机每天动作时，可关闭自动控制部分电源，在需要时，选择遥控或手动操作。
[0038]3、互锁联动保护单元实现了系统的联锁保护，保证在任何时刻只有一种方式工作，避免了不同方式同时工作时产生的电源短路问题。
[0039]4、自动控制时的分段执行模式，避免了温室内温度的大起大落，及由此引起的卷膜机的频繁动作，既达到了温湿度控制过程平滑的目的，又延长了卷膜机、通风膜的使用寿命O
【附图说明】
[0040]图1是综合控制器原理示意图；
[0041]图2是自动控制单元示意图；
[0042]图3是自动控制单元外观图；
[0043]图4是继电器互锁联动保护电路原理图；
[0044]图5是手动开关连接结构示意图。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0046]参见图1，一种温室电动卷膜机综合控制器，其由自动控制单元11、遥控单元12、手动操作单元13、互锁联动保护单元14构成；自动控制单元11、遥控单元12、手动操作单元13经互锁联动保护单元14连接电动卷膜机。
[0047]图2为自动控制单元11的示意图:包括输出继电器26，温湿度传感器23，数据存储器25及32位处理器24。
[0048]所述温湿度传感器23采用AM2320，通信接口采用标准IIC总线，应用时引出线的长度可在5-15米间可靠工作。温度测量范围为-40 °C至+80°C，湿度测量范围为O至99.9%RH;精度分别为± 0.5 °C和± 3 % RH;分辨率分别为0.1°C和0.1 % RH;供电电压为直流3.1V至5.5V。传感器单独加装外壳，为防止棚上水滴滴在外壳上后渗入内部引起传感器短路，在外壳上部加装密封胶。
[0049]所述数据存储器25采用EEPROM AT24C04存储器，每当设置温度上、下限值及时间参数时，修改后的值被存入存储器，系统每次上电先从EEPROM读取设置参数。由于存储器数据掉电不丢失，因此在系统断电重新上电后，不需要重新设置相关参数。
[0050]如图3为自动控制单元的外观图，自动控制单元11外观共包括六位LED数码管显示器35、36，五个LED发光二极管31、32、33、37、38，四个独立式按，以及两个继电器43、44(输出继电器26包括继电器43以及继电器44)。
[0051]所述六位LED数码管用来显示温度值和湿度值，在温湿度设置条件下显示设置值，在时间设置时则用来显示正在设置的时、分、秒。为了便于区分，六位数码管分为上、下两组，每组三位，上面一组显示温度35，下面一组显示湿度36。五个发光二极管中31用来指示是否处在设置状态，设置时点亮，否则熄灭;37、38两个做温度和湿度的单位背光指示;另外两个32、33在控制单元正常工作时处于熄灭状态，当进入温度上、下限设置状态时，分别进入闪烁状态，以与正常工作状态相区别。
[0052]所述四个独立式按键分别为设置键34、移位键39、加减键3a及确认键3b。当需要对参数进行设置时，按设置键34—次进入温度设置模式，上面三位显示器35显示上限设置值，下面三位36显示下限设置值，同时上限设置指示LED 二极管32闪烁，上限温度显示数码管最高位闪烁;按设置键34两次进入温度下限设置模式，同时下限设置指示LED 二极管33闪烁；按设置键34三次进入动作时间设置模式，两位LED 二极管32、33同时闪烁。按移位键39可以改变要设置的数据位，每按一次移位键，设置位右移一位，在时间设置时，当第四次按移位键时，设置位从上面一组转到下面一组的左边第一位。
[0053]图4是继电器互锁联动保护电路原理图；所述互锁联动保护单元14由四个12V双刀双掷中间继电器45、46、47、48及四个续流二极管50、51、52、53组成，主要功能为防止不同操作方式的意外同时动作而造成电源短路;每个双刀双掷继电器与一个续流二极管形成一个电路。
[0054]四个双刀双掷继电器独立设置，且每个继电器对应一个续流二极管配合形成控制电路，每个双刀双掷继电器有两个对应输出端；
[0055]互锁联动单元的输出端设有开关电路，开关电路包括两路，其中一路经双向电源串联四个双刀双掷中间继电器的一输出端后再与手动开关串联后连接电动卷膜机的两连接端;双刀双掷中间继电器的另一输出端分别连接电动卷膜机的两连接端；
[0056]自动控制单元的两个输出继电器、遥控单元的两个输出继电器分别对应并控制上述的四个双刀双掷中间继电器。
[0057]遥控单元或者自动控制单元的继电器控制本电路，保证在任何时刻系统只有一种控制方式起作用，起作用的单元自动切断其它两个单元回路;举例说明:比如自动控制时，继电器44吸合开关K8时，回路导通双刀双掷继电器48吸合Kl，控制卷膜机转动，而其他处于锁定状态;若此时遥控单元作用，双刀双掷继电器45动作，则切断了变压器与双刀双掷继电器48的连接线，从而达到自动互锁的目的。
[0058]所述两个输出继电器43、44分别控制卷膜机的卷膜和放膜，继电器的常开接点在需要卷膜和放膜时，接通联动保护单元里的12V双刀双掷中间继电器47、48的线圈，中间继电器常开接点闭合，卷膜机15得电正转或反转，完成卷膜或放膜动作。
[0059]所述遥控单元12采用315M带编码无线遥控模块实现。电机24V电源经降压后生成12V电压，给遥控模块供电，模块自带继电器41、42输出与联动保护单元相连。当需要卷膜或者放膜时，遥控模块的继电器41、42输出接通联动保护单元里的12V双刀双掷中间继电器45、46的线圈，中间继电器常开接点闭合，卷膜机15得电正转或反转。
[0060]所述手动操作单元采用双刀三档开关49，可实现卷膜、放膜和停止操作。图5为6脚双刀三挡开关的接线示意图，其中正接线端I接电机电源的正极，负接线端2接电源的负极，第一接线柱3接卷膜机的其中一端，第二接线柱4接卷膜机的另一端。[0061 ]所述控制器处在自动控制通风状态时，在卷膜和放膜时采用了分段执行模式，具体过程为:当检测到需要卷膜或放膜时，不像常用控制系统采用一次全开或全关的方法，而是每次只开关三分之一，且每次开、关完成一次后，间隔五分钟后再进行第二次检测，若温度范围不符合要求，再进行下一次动作，同一个方向动作三次，通风口将全部打开或关闭。
[0062]自动控制正转时，自动控制单元的第一输出继电器控制第一双刀双掷继电器的输出端直接接通电动卷膜机的两连接端，同时将与下一级的串联电路断开。
[0063]自动控制反转时，自动控制单元的第一输出继电器断电，此输出继电器控制第一双刀双掷继电器的输出端与电动卷膜机的两连接端断开;同时第二输出继电器控制第二双刀双掷继电器的输出端直接接通电动卷膜机的两连接端，同时将与下一级的串联电路断开。
[0064]遥控正转时，遥控单元的第一输出继电器控制第三双刀双掷继电器的输出端直接接通电动卷膜机的两连接端，同时将与下一级的串联电路断开。
[0065]遥控反转时，遥控单元的第一输出继电器断电，此输出继电器控制第三双刀双掷继电器的输出端与电动卷膜机的两连接端断开;同时遥控单元第二输出继电器控制第四双刀双掷继电器的输出端直接接通电动卷膜机的两连接端，同时将与下一级的串联电路断开。
[0066]所述控制器安装分自动控制单元和小型配电柜两部分，自动控制单元采用防水塑料外壳，外接电源总开关，在长时间不需要自动控制方式时，可关闭整个自动控制单元。小型配电柜用来放置产生系统24V直流电的AC/DC变换器、24V转12V的DC/DC转换器、断路器及形成联动保护电路的中间继电器。配电柜外壳上表面安装急停按钮，用来在发生紧急事故时给整个控制器断电。
【主权项】
1.一种温室电动卷膜机综合控制器，其特征在于:本控制器由自动控制单元、遥控单元、手动操作单元以及互锁联动保护单元构成；自动控制单元、遥控单元、手动操作单元的输出端在互锁联动保护单元的控制下连接电动卷膜机； 所述的自动控制单元由上、下两层线路板，两线路板通过排针与排母插接而成，包括处理器，与处理器连接有传感器、存储器、输入按键、显示器、两个输出继电器； 遥控单元采用带编码无线遥控模块，自带两个继电器； 所述互锁联动保护单元包括四个双刀双掷中间继电器；四个双刀双掷继电器独立设置，且每个继电器对应一个续流二极管配合形成控制电路，每个双刀双掷继电器有两个对应输出端； 互锁联动单元的输出端设有开关电路，开关电路包括两路，其中一路经直流电源串联四个双刀双掷中间继电器的一输出端后再与手动开关串联后连接电动卷膜机的两连接端；双刀双掷中间继电器的另一输出端分别连接电动卷膜机的两连接端； 自动控制单元的两个输出继电器、遥控单元的两个输出继电器分别对应并控制上述的四个双刀双掷中间继电器； 当需要卷膜或者放膜时，遥控模块或者自动控制单元的继电器将接通联动保护单元里的双刀双掷中间继电器线圈接通，中间继电器常开接点闭合，电动卷膜机得电正转或反转。2.根据权利要求1所述的温室电动卷膜机综合控制器，其特征在于:显示器采用六位LED数码管，用来显示温度值和湿度值，在温湿度设置条件下显示设置值，在时间设置时则用来显示正在设置的时、分、秒;六位数码管分为上、下两组，每组三位，上面一组显示温度，下面一组显示湿度；四个发光二极管中两个做温度、湿度的单位背光指示。3.根据权利要求1所述的温室电动卷膜机综合控制器，其特征在于:存储器采用EEPROMAT24C04存储器，每当设置温度上、下限值及时间参数时，修改后的值被存入存储器，系统每次上电先从EEPROM读取设置参数；由于存储器数据掉电不丢失，因此在系统断电重新上电后，不需要重新设置相关参数。4.根据权利要求1所述的温室电动卷膜机综合控制器，其特征在于:手动操作单元采用六脚三档船型开关，有卷膜、停止和放膜三个档位。
【文档编号】A01G9/24GK205671106SQ201620572409
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月15日 公开号201620572409.5, CN 201620572409, CN 205671106 U, CN 205671106U, CN-U-205671106, CN201620572409, CN201620572409.5, CN205671106 U, CN205671106U
【发明人】李天华, 魏珉, 侯加林, 李清明, 施国英, 刘付浩, 仲崇哲
【申请人】山东农业大学