一种谷物在线监测装置的制作方法

本发明涉及谷物在线监测技术领域，特别涉及一种谷物在线监测装置。

背景技术：

谷物在线监测设备是用来在线、进行实时的检测通过电机传送过来的谷物的目标参数的设备，其工作原理是：通过传感器捕捉到目标谷物，并通过预设类型的传感器获得目标谷物的目标数据，将目标数据传输至显示屏幕以及通过处理器根据采集到目标数据控制电机等的工作，整个过程为自动化进行。

具体的，目标谷物可以为：玉米、大豆、花生、小麦等农作物，而目标数据可以是目标谷物的温度、湿度、水分等数据。针对每一类的谷物可以设置不同的目标数据参数。例如设置玉米的水分含量为10％-20％之间，如果超出这个范围，谷物在线监测设备会进行报警。

因此，通过传感器采集到的数据，在通过处理器进行控制电机是谷物在线监测装置的重要技术。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种谷物在线监测装置，通过电机控制模块能够实现对电机的自动控制，可以将采集到的传感器数据通过传输至处理器达到，进而根据传感器的数据进行控制电机。

为解决现有技术问题，本发明实施例提供一种谷物在线监测装置，包括：显示模块、信号采集模块、电压控制模块、电机控制模块、处理器，所述显示模块、所述信号采集模块、所述电机控制模块分别与所述处理器相连，所述电压控制模块分别用于为所述显示模块、所述信号采集模块、所述电机控制模块和所述处理器提供工作电压；

所述信号采集模块包括用于进行目标信号采集的目标传感器，所述目标传感器包括以下的至少一种：温度传感器、湿度传感器、水分传感器；

所述电压控制模块与输入电压相连，用于进行交流电压和直流电压的转换，且具有电路过压保护功能，所述电压控制模块分别为所述显示模块、所述信号采集模块以及所述处理器提供工作电压；

所述电机控制模块包括：继电器控制模块、电机通讯模块、电机驱动模块以及电机控制信号转化模块。

可选的，所述显示模块的显示数据引脚分别与所述处理器的数据端相连，且所述显示模块的所述显示数据引脚通过排阻与第一工作电压相连。

可选的，所述电机驱动模块包括电机驱动芯片，所述电机驱动芯片通过接收所述处理器发送的电机驱动信号进行电机驱动。

可选的，所述继电器控制模块采用继电器驱动芯片与待控制继电器连接，所述继电器驱动芯片的输入端分别与所述处理器的数据端口相连；所述继电器驱动芯片的输出端通过稳压二极管控制所述待控制继电器的动作。

可选的，所述电机通讯模块采用通信芯片与受控电机通信，所述单片机的数据端口与所述通信芯片相连，所述通信芯片的输出端与所述受控电机相连。

可选的，所述电机控制信号转化模块包括：电机控制信号转化模块接收到的输入信号中的第一输入信号和第二输入信号与第一运算放大器的反向输入端和正向输入端相连，所述第一运算放大器的反向输入端与所述第一运算放大器的输出端相连，且通过电阻与第二运算放大器的反向输入端相连；所述第二运算放大器的正向输入端通过可变电阻接地，所述第二运算放大器的正向输入端通过并联的电阻、电容与所述第二运算放大器的输出端相连，所述第二运算放大器的输出端通过电阻输出第一控制信号；所述第一运算放大器的输出端通过电阻与第三运算放大器的正向输入端相连；所述第第三运算放大器的反向输入端通过可变电阻接地，所述第三运算放大器的输出端通过电阻输出第二控制信号；所述第一运算放大器的反向输入端通过可变电阻连接至第四运算放大器的正向输入端，所述第四运算放弃的反向输入端与所述输入信号中的第三输入信号相连，所述第四运算放大器的输出端与所述第四运算放大器的反向输入端相连，且所述第四运算放大器的输出端通过电阻和滤波电容输出第三控制信号。

可选的，所述电压控制模块包括：整流模块、交直流转化模块、稳压模块以及短路保护模块；

所述整流模块用于将接收到的电压信号进行整流并输出；

所述交直流转化模块接收所述整流模块的输出电压，并转化为至少一种直流输出电压；

所述稳压模块通过电阻与第二输出电压相连，该电阻的另一端与tl431的k端相连，所述tl431的a端接地，g端通过分别连接两个电阻，且经过电阻分压后与所述电压电路的所述第二输出电压相连；

所述短路保护模块采用降压芯片mc3406，第三输出电压与所述mc3406的引脚6相连，且所述引脚6通过电阻分别与所述mc3406的引脚7、引脚8相连，且所述引脚7、所述引脚8与引脚1相连；引脚2通过电感接地，且通过反向二极管、滤波电路与所述第三输出电压相连；引脚3通过电容与引脚4相连，所述引脚4通过电阻与引脚5相连，且所述引脚4与所述反向二极管的阳极相连。

可选的，所述处理器的型号为：stc12c5a。

可选的，所述处理器的数据端口通过光电耦合器与所述继电器驱动芯片的输入端相连。

与现有技术相比，本发明的一种谷物在线监测装置具备如下优点：

1、本发明的一种谷物在线监测装置，通过电机控制模块能够实现对电机的自动控制，可以将采集到的传感器数据通过传输至处理器达到，进而根据传感器的数据进行控制电机。利用发明提供的实施例，能够很好的进行电机的控制。

2、本发明的一种谷物在线监测装置，稳定性强，反应灵敏度高，抗干扰性强，使用操作上更符合国内用户，一键式操作简单方便快捷，便于用户使用。

3、本发明的一种谷物在线监测装置，具有自动温度补偿功能，可快速、正确、的对稻谷、麦子、玉米进行检测，操作简单。

附图说明

图1是本发明的一种谷物在线监测装置结构图。

图2为本发明实施例提供的谷物在线监测装置的第一种电路图。

图3为本发明实施例提供的谷物在线监测装置的第二种电路图。

图4为本发明实施例提供的谷物在线监测装置的第三种电路图。

图5为本发明实施例提供的谷物在线监测装置的第四种电路图。

图6为本发明实施例提供的谷物在线监测装置的第五种电路图。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明技术方案进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明技术方案，并不用于限制本发明技术方案的范围。

参见图1，图1是本发明的一种谷物在线监测装置结构图，包括：显示模块1、信号采集模块2、电压控制模块3、电机控制模块4、处理器5，所述显示模块1、所述信号采集模块2、所述电机控制模块4分别与所述处理器5相连，所述电压控制模块3分别用于为所述显示模块1、所述信号采集模块2、所述电机控制模块4和所述处理器5提供工作电压；

具体的，所述信号采集模块2包括用于进行目标信号采集的目标传感器，所述目标传感器包括以下的至少一种：温度传感器、湿度传感器、水分传感器；

所述电压控制模块3与输入电压相连，用于进行交流电压和直流电压的转换，且具有电路过压保护功能，所述电压控制模块分别为所述显示模块1、所述信号采集模块2以及所述处理器5提供工作电压；

所述电机控制模块4包括：继电器控制模块401、电机通讯模块402、电机驱动模块403以及电机控制信号转化模块404。

需要说明的是，谷物在线监测装置实时获取待检测谷物的数据，可以通过温度传感器、湿度传感器、水分传感器中的一种或者多种获得目标数据。可以理解的是，如果传感器采集到的为模拟量则需要通过a/d转换电路将模拟量转化为数字量传输至处理器5；如果采集到的数据由传感器发送至处理器5的时候为数字量，则不需要进行ad转换，目前常用的温度传感器、湿度传感器、水分传感器等传感器中以模拟传感器居多。具体实现方式为现有技术，本发明在此不对其进行赘述。示例性的，目标数据为玉米的温度和水分，通过模拟量的温度传感器获得玉米的温度数据，以及通过模拟量的水分传感器获得玉米的含水量，然后分别通过ad770506转换成数字量，并发送至处理器5。

本发明实施例中，处理器接收到信号采集模块采集到的数据后，通过显示模块1进行显示，这样用户可以通过显示模块1获得玉米的温度和水分数据。具体的，显示模块为液晶显示，处理器与液晶显示的连接为现有技术，本发明实施例在此不对其进行赘述。显示模块1的显示数据引脚分别与所述处理器5的数据端相连，示例性的，处理器5的vcc、p0.0-0.6、p1.0-p1.2分别与显示模块1的引脚相连，且处理器5的vcc、p0.0-0.6、p1.0-p1.2分别通过排阻与第一工作电压vcc相连。本发明实施例中，通过排阻将处理器5的各个引脚连接到vcc，处理器5通常是集成在电路板上，通过排阻将各个引脚的信号引出至处理器5以外的线路上，便于测量信号，能够及时发现问题。可以将粮食的实时温度湿度通过计算将信号传输到显示面板上读出数据，同时以数字化传输最大程度避免了外界干扰因素，保证在使用下的准确度和稳定性，可靠性

具体的，电压控制模块3在将输入电压进行转换后，在通过电压转换芯片和/或稳压器进行电压的输出，从而为本发明实施例中的各个模块提供工作电压。

本发明实施例中，电压控制模块3可以包括：整流模块301、交直流转化模块302、稳压模块303以及短路保护模块304，具体的可以包括整流模块301、交直流转化模块302、稳压模块303以及短路保护模块304中的一种也可以是多种；

所述整流模块301用于将接收到的电压信号进行整流并输出，例如输入的电压信号为220v、50hz的民用电，通过整流桥等构成的整理电路将整流后的电压进行输出，具体的过程为现有技术，本发明实施例在此不对其进行赘述。

所述交直流转化模块302接收所述整流模块的输出电压，并转化为至少一种直流输出电压。具体的，可以通过交直流转化芯片，将接收到的交流电压转化为直流电压，如，转化后的直流电压可以为3.3v、5v、12v、24v等等。另外，经过交直流转化芯片输出后的直流电压还可以通过稳压器进行稳压后输出，具体的，稳压器可以为7805。参见图2，图2为本发明实施例提供的谷物在线监测装置的第一种电路图，具体的，输入电压vi通过交直流转化芯片u10后输出直流电压v1，直流电压v1通过电解电容与7805的输入端相连，7805的输出端输出稳压后电压。实现整个电路的供电电压的稳定性，以保证电路安全。

参见图3，图3为本发明实施例提供的谷物在线监测装置的第二种电路图，具体的，为稳压模块303的具体实现电路，所述稳压模块303通过电阻r27与第二输出电压相连，示例性的，第二输出电压为12v，r27的另一端与tl431的k端相连，所述tl431的a端接地，g端通过分别连接两个电阻r28、r29，且经过电阻分压后与所述电压电路的所述第二输出电压相连；具体的，第二输出电压通过r28、r29、r30、r31四个电阻分压后，在r29上的分压作为d1的参考电压，从而实现对整个电路的稳压。

参见图4，图4为本发明实施例提供的谷物在线监测装置的第三种电路图，具体为短路保护模块304的一种实现方式，所述短路保护模块304采用降压芯片mc3406，第三输出电压与所述mc3406的引脚6相连，且所述引脚6通过电阻分别与所述mc3406的引脚7、引脚8相连，且所述引脚7、所述引脚8与引脚1相连；引脚2通过电感接地，且通过反向二极管、滤波电路与所述第三输出电压相连；引脚3通过电容与引脚4相连，所述引脚4通过电阻与引脚5相连，且所述引脚4与所述反向二极管的阳极相连。

mc3406具有低静态电流特性，具体可以体现在低静态电流、短路电流限制，以及可实现升压或降压电源变换器。mc34063的基本结构及引脚介绍如下：

1脚：开关管t1集电极引出端；2脚：开关管t1发射极引出端；3脚：定时电容ct接线端；调节ct可使工作频率在100—100khz范围内变化；4脚：电源地；5脚：电压比较器反相输入端，同时也是输出电压取样端；使用时应外接两个精度不低于1％的精密电阻；6脚：电源端；7脚：负载峰值电流(ipk)取样端；6，7脚之间电压超过300mv时，芯片将启动内部过流保护功能；8脚：驱动管t2集电极引出端。

通过本发明图4所示的实施例，由于mc34063光电偶合作用，对本发明的电路能够起到短路保护作用。

需要说明的是，电机控制模块4用于根据处理器5的指令进行电机的控制，例如，处理器根据接收到传感器采集的数据来确定电机是否工作，以及转速的调整，进而可以通过电机控制模块4进行电机的启动或者停止、转速的调整等。本发明实施例中，电机控制模块4可以包括：继电器控制模块401、电机通讯模块402、电机驱动模块403以及电机控制信号转化模块404

可选的，所述电机驱动模块403包括电机驱动芯片，所述电机驱动芯片通过接收所述处理器发送的电机驱动信号进行电机驱动。具体的电机驱动芯片可以为l298，l298与处理器5连接，包括中断引脚、以及用于电机工作的pwm信号，用于驱动电机工作，具体的控制技术为现有技术，本发明在此不对其进行赘述。

图5为本发明实施例提供的谷物在线监测装置的第四种电路图，具体的，为继电器控制模块401的一种实现电路，继电器控制模块401采用继电器驱动芯片与待控制继电器连接，所述继电器驱动芯片的输入端分别与所述处理器的数据端口相连；所述继电器驱动芯片的输出端通过稳压二极管控制所述待控制继电器的动作。可选的，所述处理器的数据端口通过光电耦合器与所述继电器驱动芯片的输入端相连。

所述继电器驱动芯片u19为uln2004，所述处理器的p0.0至p0.3数据端口分别与光电耦合器的输入端相连，每一个光电耦合器的输出端连接至所述uln2004的一个数据输入端，与所述uln2004的每一个数据输入端对应的输出端分别与所述继电器相连。

具体的，所述uln2004的输入端i1至i4分别与处理器的数据端口p0.0至p0.3相连；所述uln2004的输出端通过稳压二极管控制所述继电器jk5、jk7、jk8的动作，具体的，可以通过继电器jk5、jk7、jk8来控制与开关k1至k6的连通情况，以实现电路的连通选择。

在一种实现方式中，所述处理器的每一个数据端口可以通过光电耦合器与所述继电器驱动芯片u19连接，如图2所示，p0.1与光电耦合器u4的第一输入端相连，u4的第二输入端与5v的工作电压相连，u4的第一输出端与u19的输入端i1相连，u4的第二输出端与vdd相连。同理，可以得到图2中u7至u9的连接电路。采用u4、u7-u9的光电耦合器，能够进一步保护u19。

在本发明的一种实现方式中，所述电机通讯模块402采用通信芯片与受控电机通信，所述单片机的数据端口与所述通信芯片相连，所述通信芯片的输出端与所述受控电机相连。所述通信芯片为max485，所述单片机的数据端口与所述max485相连，所述max485的输出端与电机相连。处理器的p3.0、p3.1、p3.2分别用于作为max485的片选以及数据输入，max485的a、b为数据输出端人别通过电阻r38和r37进行数据输出。

进一步的，所述处理器的数据端口p3.2与pnp型三极管q2的基极相连，所述三极管的集电极分别于所述max485的使能接收和使能输出引脚相连，所述max485的引脚a和引脚b之间并接阻值为220欧姆的电阻。在引脚a和引脚b之间并接阻值为220欧姆的电阻，可以提高rs485通信的抗干扰能力。

图6为本发明实施例提供的谷物在线监测装置的第五种电路图，所述电机控制信号转化模块404包括：电机控制信号转化模块接收到的输入信号中的第一输入信号和第二输入信号与第一运算放大器u7的反向输入端和正向输入端相连，所述第一运算放大器u7的反向输入端与所述第一运算放大器u7的输出端相连，且通过电阻与第一运算放大器u9的反向输入端相连；所述第一运算放大器u9的正向输入端通过可变电阻接地，所述第一运算放大器u9的正向输入端通过并联的电阻、电容与所述第一运算放大器u9的输出端相连，所述第一运算放大器u9的输出端通过电阻输出第一控制信号；所述第一运算放大器u7的输出端通过电阻与第一运算放大器u8的正向输入端相连；所述第第一运算放大器u8的反向输入端通过可变电阻接地，所述第一运算放大器u8的输出端通过电阻输出第二控制信号；所述第一运算放大器u7的反向输入端通过可变电阻连接至第一运算放大器u6的正向输入端，所述第四运算放弃的反向输入端与所述输入信号中的第三输入信号相连，所述第一运算放大器u6的输出端与所述第一运算放大器u6的反向输入端相连，且所述第一运算放大器u6的输出端通过电阻和滤波电容输出第三控制信号。

在本发明的实施例中，所述处理器5的型号可以为：stc12c5a，高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成max810专用复位电路,2路pwm,8路高速10位a/d转换(250k/s),针对电机控制，强干扰场合。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。