水稻自动化种植太阳能供电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水稻自动化种植领域，尤其涉及水稻自动种植设备的太阳能供电系统。
【背景技术】
[0002]中国是自古以来种植水稻的农业大国，水稻种植范围广阔，目前水稻生产已经从传统的人工劳动方式发展到了现在机械化、自动化种植方式，无线通讯和远程计算机控制使得水稻生产自动化水平进一步提高。当前的水稻自动化种植主要包括了自动化灌溉施月巴、田间照明、视频监控等，这些自动化设备都需要稳定的电力供应，而传统的供电方式多为使用电网电力进入田间供电，这样需要铺专用的供电线路，造成成本的增加，并且220V供电有一定的漏电危险性。而且自动化种植所需的设备其对电源的要求仅为24V左右电压，并且所需功率较小，没有必要使用电网供电。根据水稻自动化种植设备的供电需求，可以设计出一种分布式低电压、小功率的太阳能发电系统为水稻的自动化种植设备提供电力，并且该系统可以远程监控工作状态，在故障时及时维护。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了水稻自动化种植太阳能供电系统，采用了太阳能发电模块、解决了传统供电系统需要铺设专用电缆的问题，采用单片机控制解决了供电设备输入输出电压监测和过压过流保护的问题，采用了蓄电池太阳能电池板两种供电方式解决了太阳能受光照条件影响大的问题，采用了无线通信模块构成无限通信网络的方法解决了远程监控供电系统工作状态的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:包括太阳能电池板、DC-DC变换器主电路、控制模块、蓄电池充电电路、蓄电池、无线通信模块、串口转USB接口模块、PC终端;太阳能电池板为DC-DC变换器主电路、控制模块提供最大48V电压;控制模块连接DC-DC变换器主电路监测其输入输出电压，产生PWM信号驱动主电路MOS管，将DC-DC主电路工作状态通过串口传送给无线通信模块;DC-DC变换器主电路产生24V及12V输出连接用电设备，同时通过蓄电池充电电路给蓄电池充电；蓄电池连接用电设备提供24V或12V电压;无线通信模块通过无线通信相连，通过串口转USB接口模块将系统工作状态用USB口传送给PC终端。
[0005]DC-DC变换器主电路包括输入端口P1、输入滤波电容C14、RCD吸收网络、MOS管Ql、高频变压器T、原端电流采样电阻、24V输出整流电路、12V输出整流电路。输入滤波电容C14并联在输入端口，由C15、R21、D3组成的RCD吸收网络与高频变压器T的原端并联，一端接在输入端口的正极一端接在MOS管Ql的漏极，MOS管的源级连接原端电流采样电阻，高频变压器的两个副端分别连接24V输出整流电路和12V输出整流电路，MOS管的栅极通过R1、R7、C1连接控制模块以控制MOS管Ql的通断。
[0006]控制模块包括辅助电源、单片机、M0S管驱动电路、输入电压采样、24V输出电压采样、12V输出电压采样、工作指示LED灯;辅助电源一端连接太阳能电池板，一端输出15V及3.3V为单片机、MOS管驱动电路、无线通信模块供电；辅助电源的输入端与地之间串联R10、R13组成输入电压采样通过R13连接单片机的PAO 口，DC-DC变换器主电路的24V输出与地之间串联R4、R16，组成24V输出电压采样通过R8与单片机PAl 口连接;DC-DC变换器主电路的12 V输出与地之间串联R5、Rl 7，组成12 V输出电压采样通过R9与单片机PA2 口连接，PA3 口连接DC-DC变换器主电路上的原端电流采样电阻，PA8 口连接MOS管驱动电路，PB6和PB7串口引脚连接无线通信模块，PB9连接工作指示LED灯。
[0007]进一步优化本技术方案，所述的太阳能电池板为输出电压为最大48V功率100W的太阳能电池组。
[0008]进一步优化本技术方案，所述的DC-DC变换器主电路采用反激式拓扑结构，48V输入，24V/1A 及 12V/3A 输出。
[0009]进一步优化本技术方案，所述的蓄电池为12V蓄电池;无线通信模块为APC220-43。
[0010]进一步优化本技术方案，所述的控制模块控制模块中的辅助电源为LM5017芯片搭建的降压稳压电路，48V输入通过输入滤波电容C7、C6接到LM5017的VIN引脚，输入与地之间串联R13、R19作为低压锁定采样接在低压锁定UVLO引脚，SW引脚接平波电感LI，L1的另一端为15V输出，输出与地之间串联Rl2和Rl8作为输出电压反馈接到FB引脚D2阳极接15V输出，阴极接VCC引脚在启动后为LM5017供电，15V输出为MOS管驱动电路中的NCP5181芯片供电，15V输出连接LM1117-3.3的输入端，在LMl 117的输出端产生3.3V电压为单片机供电；单片机为STM32R)51C单片机;MOS管驱动电路为采用NCP5181芯片的MOS管驱动电路，输入输出电压采样为精密电阻分压采样。
[0011]进一步优化本技术方案，蓄电池充电电路由DC-DC变换器主电路的24V输出通过R28、Q2、R33为蓄电池充电同时通过R36、R37分压连接到比较器LM339的反相输入端，D6、D7串联接在24V输出与Q2基级间，通过R30与Q3接到地，7812输入端与24V相接，输出端提供精准的12V基准，通过R32和R35连接到比较器LM339的正向输入端，比较器LM339的输出端通过R34与Q3基级连接。
[0012]进一步优化本技术方案，所述的USB转串口模块，其特征在于:采用FT232RL芯片将串口信号转为USB信号。
[0013]与现有技术相比，本发明具有以下优点:1、使用太阳能电池板供电具有节能环保的特点；2、通过分布式的结构使得对自动化种植系统区域化供电，供电系统区域化管理，省去了铺设专门供电电缆的成本;3、蓄电池和太阳能电池板双重供电，保证供电的连续性，在太阳光照不良好时也能持续供电；4、采用单片机STM32F051C对变换器进行控制，精确且可以实时检测输入输出电压电流，进行过压过流保护;5、通过无线通信模块所有系统向PC终端传输工作状态，可以随时检测系统工作状态是否正常，方便维修和管理。
【附图说明】
[0014]图1是系统结构框图；
图2是DC-DC变换器主电路图；
图3是控制电路电路图；
图4是无线通讯模块电路图；
图5是蓄电池充电模块电路图； 图6是串口转USB接口电路图。
[0015]图中，1、太阳能电池板;2、DC_DC变换器主电路;3、控制模块;4、蓄电池充电电路；
5、蓄电池;6、无线通信模块;7、串口转USB接口模块;8、PC终端;9、R⑶吸收网络；10、原端电流采样电阻；11、24V输出整流电路；12、12V输出整流电路；13、辅助电源；14、单片机；15、M0S管驱动电路；16、输入电压采样；17、24V输出电压采样；18、12V输出电压采样；19、工作指示LED 灯。
【具体实施方式】
[0016]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0017]【具体实施方式】一:如图1所示，包括太阳能电池板1、DC-DC变换器主电路2、控制模块3、蓄电池充电电路4、蓄电池5、无线通信模块6、串口转USB接口模块7、PC终端8;太阳能电池板I为DC-DC变换器主电路2、控制模块3提供最大48V电压;控制模块3连接DC-DC变换器主电路2监测其输入输出电压，产生PffM信号驱动主电路MOS管，将DC-DC主电路2工作状态通过串口传送给无线通信模块6;DC-DC变换器主电路2产生24V及12V输出连接用电设备，同时通过蓄电池充电电路4给蓄电池5充电；蓄电池5连接用电设备提供24V或12V电压;无线通信模块6通过无线通信相连，通过串口转USB接口模块7将系统工作状态用USB口传送给PC终端8。太阳能电池板为输出电压为最大48V功率100W的太阳能电池组;DC-DC变换器主电路2采用反激式拓扑结构，48V输入，24V/1A及12V/3A输出。蓄电池5为12V蓄电池;无线通信模块6为APC220-43。
[0018]如图2所示DC-DC变换器主电路包括输入端口 P1、输入滤波电容C14、RCD吸收网络
9、MOS管Q1、高频变压器T、原端电流采样电阻1、24V输出整流电路11、12V输出整流电路12。输入滤波电容C14并联在输入端口，由C15、R21、D3组成的R⑶吸收网络9与高频变压器T的原端并联，一端接在输入端口 Pl的正极接在MOS管Ql的漏极，MOS管的源级连接原端电流采样电阻1，高频变压器的两个副端分别连接24V输出整流电路11和12V输出整流电路12，MOS管的栅极通过R1、R7、C1连接控制模块3。工作时48V输入经C14滤波到达变压器的原端，通过103管叭的通断，会在在变压器副端产生交变电压，经04、05整流和(:17、(:16、021、022的滤波得到24V和12V的稳定输出，Cl 5、R21、D3组成的RCD吸收网络9可以有效的防止MOS管QI关断瞬间变压器T原端电流过大导致的MOS管Ql损坏;R24、