专利名称：烤房温湿度自动控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种烤房中使用的温湿度自动控制系统，特别涉及一种烟叶烤房中所使用的温湿度自动控制系统。
背景技术：
目前，全国烟农在烟叶烘烤过程中使用的仍然是传统的玻璃式“干湿球温度计”，这种落后的技术长期以来严重阻碍着我国烤烟质量的提高。90年代以来曾有技术人员使用模拟电子技术或数字电子技术设计出一些用于烟叶烘烤中的温湿度检测报警设备，例如公告号CN2577592U实用新型专利“干湿球三温限烤烟报警温度计”、公告号CN2102010U实用新型专利“烤烟房温度测量报警仪”等，它们均不具备智能化的特点，使用不方便。为此，本申请人申请了公告号为CN2482809Y的实用新型专利，该专利公开了一种以单片机为核心的智能烟叶烘烤监控报警装置，它可以检测烤房中的温度及湿度并用数码管显示出来，并且在检测值满足一定条件时送出报警信号，虽然在一定程度上解决了烘烤过程中出现的一些问题，但其也仅仅是提供报警信号，仍未能实现烤房全自动控制，仍然有较大的局限性。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种适合农村供电环境、使用方便的烟叶烤房温湿度自动控制系统，使其能对烟叶烘烤过程中烤房的温度和湿度按要求进行实时自动控制，并能在出现异常情况时及时报警。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种烤房温湿度自动控制系统，它具有干湿温检测探头，干湿温检测探头的输出端与温湿度测量电路的输入端连接，温湿度测量电路的输出端与微处理器输入端相连接，在微处理器的输入端还接有键盘电路，微处理器的显示信号输出端与显示电路相连接，微处理器的输出端还接有报警电路，电源电路连接到上述各电路为其提供电源，所述的干湿温检测探头有多个，所有的检测探头一端并联后与温湿度测量电路的输入端相连接，另一端分别与循检电路的相应通道端相连接，循检电路的地址选择端与微处理器的循检控制端连接，微处理器的输出端还接有鼓风机和换气扇转速控制电路。
所述的鼓风机和换气扇转速控制电路由晶闸管、晶闸管触发电路和交流电相位同步电路组成，晶闸管触发电路的输入端与微处理器的输出端相连接，晶闸管触发电路的输出端与晶闸管的控制极相连接，相位同步电路的输出端接微处理器。
所述的循检电路为多路模拟开关，单片机的输出端与多路模拟开关的地址选择端连接，多路模拟开关的各通道端接相应的干湿温检测探头。
微处理器还连接有监控电路，监控电路的喂狗信号输入端与微处理器的喂狗信号输出端连接，其复位输出端与微处理器的复位端连接。
电源电路为交直流两用开关电源，在电源电路中设有电压检测电路。
微处理器接有非易失性存储器。
本实用新型用干湿温检测探头探测烤房内多点的温度和湿度，微处理器对这些测温点进行循检并根据检测结果进行计算，当检测值偏离设定值时，由微处理器自动控制对鼓风机或排气扇转速进行调整，使烤房内的温度和湿度回复至设定值，从而实现对烟叶烘烤过程中烤房的温度和湿度的自动控制。本实用新型在微处理器上接有键盘，可根据实际情况对控制参数进行设置，方便了使用。本实用新型针对农村供电实际情况采用了交直流双用开关电源，交流电源和直流电源可自动平滑切换，解决了本实用新型的供电问题。
图1是本实用新型的整体电路原理示意图；图2是显示电路原理示意图；图3是干湿球温度检测电路的原理示意图；图4是鼓风机、换气扇控制电路的原理示意图；图5是系统电源及电源电压检测电路原理示意图；具体实施方式
烤房温湿度自控系统包括单片机、干湿球温度测量电路2、鼓风机GFJ和换气扇HQS转速控制电路3、键盘扫描及数码管显示电路、驱动扬声器的报警电路、系统电源电路4及电源电压检测电路等。电源电路设计为交直流双用开关电源，系统的核心是89C52单片机，它通过干湿球温度测量电路实时检测烤房内的温度和湿度，将检测到的温湿度值通过显示电路显示给用户，同时和设定的烤房温湿度值进行比较，根据比较结果实时的调整鼓风机GFJ和换气扇HQS的转速，使烤房实际的温湿度值始终稳定在设定的温湿度值上。在系统控制异常或电网停电时单片机将通过报警电路送出声光报警信号。系统设有键盘电路供用户操作设备。电源电压检测电路在电源电压过低时将适时进入省电工作模式以有效延长电池的使用寿命。
以下结合附图进行详细说明。
如图1所示，单片机89C52接有系统监控芯片MAX813及串行EEPROM芯片AT24C02。89C52的P3.5端连接至MAX813的“看门狗”输入引脚WDI端提供喂狗信号，MAX813的复位输出端连到单片机的复位端，在系统上电、系统电源电压低于复位门限及单片机程序飞出时，MAX813都将向CPU发出复位信号。89C52的P1.5、P1.6脚分别连接到AT24C02的串行时钟、串行数据引脚，同AT24C02进行数据交换。
如图3所示，干湿球温度测量电路采用电阻频率转换电路，并以循检方式对各探头处的干湿温进行检测。系统所携带的5个干湿温检测探头均为热敏电阻器，循检电路使用4051多路模拟开关，阻频转换电路以555定时器为核心。单片机的P1.0、P1.1、P1.2引脚分别连接到模拟开关4051的地址输入端A、B、C，4051模拟开关的公共端X接到系统地，通道端X0、X1、X2、X3、X4则分别连接到5个热敏探头的一端，5个热敏电阻器的另一端连到一起后经限流电阻R31连接至分压电阻R30，R30的另一端接到5V电源，电阻R30、R31的公共端所形成的分压接到555定时器的“控制”脚Cvolt。C4为滤波电容。555定时器的“触发”端TRIG和“阈值”端THR连到一起后经充放电电容C5接到系统地，C5应选用频率特性较好的CBB电容。555定时器的复位端R连接到5V电源。电阻WR1、R8、R9共同组成了555定时器的充放电电组，R9接在555定时器的放电端DIS和阈值端THR之间。R13和WR1串联后接到5V电源和555定时器的放电端DIS之间，WR1为可调电位器以矫正测量电路其它元器件造成的误差，提高测量精度。555定时器的输出端Q产生的频率信号CHPL接到单片机89C52的P3.2脚。干湿温测量电路的工作原理是单片机首先通过多路模拟开关4051选通某一探头的热敏电阻，热敏电阻的阻值随着外界温度的变化而变化，导致555定时器的控制端电压随温度变化而变化，外界温度高时，热敏电阻阻值低，所形成的控制电压低，555定时器的充放电时间变短，输出频率升高，反之输出频率将降低，该频率信号由89C52进行检测，并根据频率值经相应公式计算后得到外界的温度值。
如图1所示，交流电相位同步电路使用LM339电压比较器，比较器的一个输入端经电阻R2连接到工频变压器的一个输出端，比较器的另一个输入端连接到系统地，同时经电阻R7连接到工频变压器的另一个输出端，比较器的两个输入端之间接有两个反向并联的二极管D1、D2进行限幅限压，比较器的输出端接有上拉电阻R3上拉后连接到89C52的P3.3脚，电压比较器输出一个与电网电压同步的方波信号，在交流电压过零时向89C52产生中断信号，89C52据此控制晶闸管的触发角。
鼓风机GFJ和换气扇HQS驱动电路的电路结构及工作原理完全一样，均根据调压调速原理工作，现以鼓风机GFJ的控制电路为例进行说明。如图4所示，电阻R10为光耦可控硅OP1的输入端限流电阻，89C52的P1.3端为鼓风机GFJ的触发控制端，该端输出的触发脉冲经电阻R11连接到三极管N9的基极，经放大后驱动光耦可控硅OP1。电阻R16与电容C7串联后接到晶闸管TR1的两极之间，其作用在于吸收交流电网的尖峰高压保护晶闸管，晶闸管的一个电极经电阻R15、R14后连接到光耦可控硅OP1的一个输出端，光耦可控硅的另一个输出端则直接连到晶闸管的控制极，R14、R15串联起来所形成的公共端经电容C6后连接到晶闸管的另一电极，R14起限流电阻作用，R15、C6则对光耦可控硅OP1的输出端进行保护。220V的交流电经晶闸管TR1控制后连接到鼓风机GFJ。驱动电路的工作原理是需要触发晶闸管时，89C52的P1.3脚送出一个负脉冲，光耦可控硅OP1的输入端瞬时导通，输出端也瞬时导通，这样电网的交流电压经R14、R15后同晶闸管的控制极形成一个导通回路，晶闸管控制极便出现一个正的或负的脉冲电压，触发晶闸管开始一个导通周期。换气扇HQS驱动电路与鼓风机GFJ驱动电路相同。
如图2所示，显示电路由两个HC273锁存器、12只共阴数码管V1～V12、六个发光二极管LED1～LED6、六个三极管N3～N8及其它相关电阻组成。锁存器U5、U6的数据输入端连接到89C52的P0端口，锁存器U5的数据输出端经限流电阻后连接到数码管V1、V3、V5、V7、V9、V11各发光段的输入端，锁存器U6的数据输出端经限流电阻后连接到数码管V2、V4、V6、V8、V10、V12各发光段的输入端，其中LED1～LED6分别取代V3、V4、V7、V9、V10、V12的dp显示段。89C52的P2口为显示电路提供锁存信号及动态扫描线，P2.6连接到U5的CLK脚为U5提供锁存信号，P2.7连接到U6的CLK脚为U6提供锁存信号，P2.0～P2.5则经限流电阻后分别连接到N3～N8六个三极管的基极形成六条行扫描线，N3的发射极连接数码管V1、V2共阴端形成第一扫描行，N4的发射极连接数码管V3、V4共阴端形成第二扫描行，N5的发射极连接数码管V5、V6共阴端形成第三扫描行，N6的发射极连接数码管V7、V8共阴端形成第四扫描行，N7的发射极连接数码管V9、V10共阴端形成第五扫描行，N8的发射极连接数码管V11、V12共阴端形成第六扫描行。P2.0～P2.5同时也分别连接到6个按键的一端，六个按键的另一端则接到一起经电阻R1上拉后接到CPU的P3.6脚，形成一个6×1的键盘供用户操作设备。显示及键盘电路的工作原理是采用动态扫描工作原理，共六个扫描行，每次扫描两个数码管，扫描第一组数码管V1、V2时则将P1.0脚置低电平，P1.1～1.5脚置高电平，同时通过P0口分别送出V1、V2的显示数据并锁存入U5、U6，扫描其它行时则送出其它行的选通信号及显示数据。89C52在扫描显示的同时也通过P3.6脚完成对键盘的扫描。
如图5所示，电源电路为交直流双用开关电源，220V的交流电经工频变压器降压后连接到整流桥BRIDGE，整流桥输出的脉动直流电经电容C10滤波后与继电器RL1的常开输入端和线圈控制端相连接，后备直流电池组的正极则连接到继电器RL1的常闭输入端，继电器的输出端经开关SW后连接到DC/DC升降压电路的输入端。DC/DC变换电路由功率管N12、耦合变压器T1、启动电路、DC/DC变换芯片U9组成，U9为VFM型DC/DC变换芯片RH5RI503B。启动电路的作用是为U9提供启动电压，由三极管N11、稳压管D5和电阻R21组成，电阻R21接在三极管N11的集电极和基极之间，三极管的集电极连接到升降压转换电路的输入端，三极管N11的发射极与控制芯片U9的输出端OUT相连接，稳压管D5接在三极管N11的基极与系统地之间。控制芯片U9的外部三极管驱动端EXT通过并联连接的电阻R20、电容C12与功率管N12的基极连接，功率管N12的集电极接耦合变压器T1的初级一端，T1初级的另一端接DC/DC升降压电路的输入端，耦合变压器T1的次级通过整流管D4后与控制芯片U9的输出端OUT连接。整个电源电路输出一个稳定的工作电压供系统其它部分使用。在没有交流电输入的情况下，继电器RL1释放，后备电池则连接到升降压转换电路的输入端为系统供电，如果有交流电输入，则继电器立即吸合将升降压转换电路的输入切换到交流电源。
电源电路中还设有电源电压检测电路，该电压检测电路由两个分压电路及按施密特比较器方式连接的电压比较器LM339组成。电源电路的输出电压经电阻R22、R23分压后通过电阻R24连接到电压比较器的正向输入端，升降压转换电路的输入电压经电阻R25、R27分压后通过电阻R26连接到电压比较器的反向输入端，电阻R28跨接在电压比较器LM339的正向输入端和输出端之间，比较器的输出端经电阻R29上拉后连接到89C52的P3.7脚。工作原理是当升降压转换电路的输入电压高于设定电压时，比较器输出低电平，反之则输出高电平。89C52检测到该信号后根据电源状况适时使系统转入省电工作模式。
如图1所示，报警电路由电容C3、电阻R4、R5、R6，三极管N1、N2及扬声器SPK组成。电容C3起隔离直流作用，正端连接89C52的报警信号输出端P1.7，负端经电阻R4后连接到三极管N2的基极，电阻R5连接在电容C3的负极和系统地之间供C3放电，三极管N2的发射极接系统地，集电极经电阻R6接三极管N1的基极，扬声器接在三极管N1的集电极和系统地之间，三极管N1的发射极接未稳压的直流电源S-DC。报警电路的工作原理是单片机输出的音频信号经C3耦合后使三极管N2也以同样的频率导通或关断，N2同样的控制N1的导通关断，这样一个脉动的电压便施加在扬声器SPK的两端使其发声。
设备提供有功能扩充端口J7以方便系统与其它功能设备的连接。单片机89C52的串行口P3.0、P3.1及P3.4引脚都连接到J7端口，同时也将系统的输出电源连接到该端口。
权利要求1.一种烤房温湿度自动控制系统，它具有干湿温检测探头，干湿温检测探头的输出端与温湿度测量电路的输入端连接，温湿度测量电路的输出端与微处理器输入端相连接，在微处理器的输入端还接有键盘电路，微处理器的显示信号输出端与显示电路相连接，微处理器的输出端还接有报警电路，电源电路连接到上述各电路为其提供电源，其特征在于，所述的干湿温检测探头有多个，所有的检测探头一端并联后与温湿度测量电路的输入端相连接，另一端分别与循检电路的相应通道端相连接，循检电路的地址选择端与微处理器的循检控制端连接，微处理器的输出端还接有鼓风机和换气扇转速控制电路。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的鼓风机和换气扇转速控制电路由晶闸管、晶闸管触发电路和交流电相位同步电路组成，晶闸管触发电路的输入端与微处理器的输出端相连接，晶闸管触发电路的输出端与晶闸管的控制极相连接，相位同步电路的输出端接微处理器。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述的循检电路为多路模拟开关，单片机的输出端与多路模拟开关的地址选择端连接，多路模拟开关的各通道端接相应的干湿温检测探头。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，微处理器还连接有监控电路，监控电路的喂狗信号输入端与微处理器的喂狗信号输出端连接，其复位输出端与微处理器的复位端连接。
5.如权利要求1、2或4所述的系统，其特征在于，电源电路为交直流两用开关电源，在电源电路中设有电压检测电路。
6.如权利要求1、2或4所述的系统，其特征在于，微处理器接有非易失性存储器。
专利摘要本实用新型涉及一种烤房温湿度自动控制系统，它具有干湿温检测探头，干湿温检测探头的输出端与温湿度测量电路的输入端连接，温湿度测量电路的输出端与微处理器输入端相连接，在微处理器的输入端还接有键盘电路，微处理器的显示信号输出端与显示电路相连接，微处理器的输出端还接有报警电路，干湿温检测探头有多个，所有的检测探头一端并联后与温湿度测量电路的输入端相连接，另一端分别与循检电路的相应通道端相连接，循检电路的地址选择端与微处理器的循检控制端连接，微处理器的输出端还接有鼓风机和换气扇转速控制电路。本实用新型能对烟叶烘烤过程中烤房的温度和湿度按要求进行实时自动控制，并能在出现异常情况时及时报警。
文档编号F26B21/08GK2636175SQ0324574
公开日2004年8月25日 申请日期2003年4月30日 优先权日2003年4月30日
发明者张中伟 申请人:郑州智联自动化设备有限公司