牲畜饲料车载配料控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种牲畜饲料车载配料控制器，所述牲畜饲料车载配料装置包括进料装置、出料装置、混合饲料储料搅拌罐及搅拌装置，所述牲畜饲料车载配料控制器包括DC/DC隔离电源模块、微控制器模块、与微控制器模块相连的传感器信号调理和AD转换模块、键盘显示器模块、继电器控制模块、GPRS无线模块、串行通信接口模块及数据存储模块，所述传感器信号调理和AD转换模块与若干个相互并联的安装在储料搅拌罐底部的传感器相连，所述继电器控制模块与进料装置、出料装置及搅拌装置相连。通过上述方式，本实用新型实现了牲畜饲料自动配料，大大减轻饲养人员的工作量，并可实现养殖场现场与异地远程管理部门的数据交互传输。
【专利说明】
牲畜饲料车载配料控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及移动式车载牲畜饲料自动配料领域，特别是涉及一种牲畜饲料车载配料控制器。
【背景技术】
[0002]在一般的牲畜养殖场，牲畜的饲料包括两种，一种为天然饲料如养殖场的天然草场，另一种，为了牲畜的健康及畜产品的营养结构，需要为牲畜提供一定营养结构的人工饲料，尤其在内蒙古等地域广阔的养殖场，畜业养殖的流动性较大，一般采用专用的大型车辆配置并装载人工饲料，便于及时给牲畜提供一定营养结构的人工饲料。
[0003]目前，流动性较强的车载饲料配方基本靠饲养人员按照一定的重量比例事先分配好各种饲料成分，然后再将各种配料放在搅拌罐中搅拌，整个过程需要大量的人工参与，工作量大、工作效率较低，同时由于大型的养殖场，畜牧养殖的流动性较大，在固定场所的养殖场管理人员不能及时获取相关的配方数据，从而不便于远程及时监控和管理配料。
[0004]因此亟需提供一种新型的牲畜饲料车载配料装置来解决上述问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种牲畜饲料车载配料控制器，能够实现牲畜饲料自动配料及远程监控和管理配方等数据信息。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种牲畜饲料车载配料控制器，所述牲畜饲料车载配料装置包括进料装置、出料装置、混合饲料储料搅拌罐及置于混合饲料储料搅拌罐中的搅拌装置，进料装置与出料装置均与混合饲料储料搅拌罐相连，所述牲畜饲料车载配料控制器包括DC/DC隔离电源模块、微控制器模块、与微控制器模块相连的传感器信号调理和AD转换模块、键盘显示器模块、继电器控制模块、GPRS无线模块、串行通信接口模块及数据存储模块，所述传感器信号调理和AD转换模块与若干个相互并联的传感器相连，所述传感器安装在混合饲料储料搅拌罐的底部，所述继电器控制模块与进料装置、出料装置及搅拌装置相连。
[0007]在本实用新型一个较佳实施例中，所述DC/DC隔离电源模块的输入为直流24V的车载电瓶电源，输出为数字电路电源和模拟电路电源，数字电路电源与微控制器模块相连，模拟电路电源与传感器信号调理和AD转换模块、键盘显示器模块、继电器输出模块相连，分别为所述牲畜饲料车载配料控制器的数字电路部分与模拟电路部分供电。
[0008]在本实用新型一个较佳实施例中，所述传感器信号调理和AD转换模块、键盘显示器模块、继电器控制模块均通过一电平转换芯片74HCT541与微控制器模块相连。由于微控制器模块为3.3V电源供电，传感器信号调理和AD转换模块、键盘显示器模块、继电器控制模块由5V电源供电，为实现正确的数据交互，两者间需通过逻辑电平转换，即通过电平转换芯片74HCT541完成不同电平转换。
[0009]在本实用新型一个较佳实施例中，所述微控制器模块采用32位ARM Cortex M3内核的嵌入式微控制器，内部资源丰富，作为车载配料控制器的控制核心。
[0010]在本实用新型一个较佳实施例中，所述键盘显示器模块中的键盘采用4X4全数字键盘，包括0-9数字键、小数点、五个功能键，便于实现数据录入。
[0011]在本实用新型一个较佳实施例中，所述键盘显示器模块中的显示器采用0.8英寸数码管显示器，便于实现数据显示。
[0012]本实用新型的有益效果是:本实用新型一方面可以实现牲畜饲料自动配料，大大减轻饲养人员的工作量及人为因素造成的配料误差，提高了饲养工作效率；另一方面，通过无线GPRS无线模块实现养殖场现场与异地远程管理部门的数据交互传输，便于对流动性较强的畜牧养殖进行集中管理。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型牲畜饲料车载配料控制器一较佳实施例的系统结构示意图。
[0014]图2是所述牲畜饲料车载配料控制器的结构框图。
[0015]图3是所述DC/DC隔离电源模块电路图。
[0016]图4是所述微控制器模块电路图。
[0017]图5是所述传感器信号调理与AD转换模块电路图。
[0018]图6是所述键盘显示器模块电路图。
[0019]图7是所述继电器控制模块电路图。
[0020]图8是所述GPRS无线模块电路图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0022]请参阅图1和图2，本实用新型实施例包括:
[0023]一种牲畜饲料车载配料控制器，所述牲畜饲料车载配料装置包括进料装置、出料装置、混合饲料储料搅拌罐及置于混合饲料储料搅拌罐中的搅拌装置，进料装置与出料装置均与混合饲料储料搅拌罐相连；所述牲畜饲料车载配料控制器包括DC/DC隔离电源模块、微控制器模块、与微控制器模块相连的传感器信号调理和AD转换模块、键盘显不器模块、继电器控制模块、GPRS无线模块、串行通信接口模块及数据存储模块；所述传感器信号调理和AD转换模块与若干个相互并联的传感器相连，所述传感器安装在混合饲料储料搅拌罐的底部，用于对混合饲料储料搅拌罐及罐内的饲料进行称重；所述继电器控制模块与进料装置、出料装置及搅拌装置相连。在图1中，在混合饲料储料搅拌罐的底部装有三个传感器，所述传感器为力敏传感器。所述牲畜饲料车载配料控制器可提供多种饲料成分的配方，饲料各种成分依次由进料装置送入混合饲料储料搅拌罐中，饲料各成分的重量由饲料配方决定。进料装置、出料装置、搅拌装置的启动与停止由继电器控制模块输出的开关信号控制。
[0024]所述牲畜饲料车载配料控制器由微控制器模块为核心，传感器信号调理和AD转换模块、GPRS无线模块、串行通信接口模块、数据存储模块与微控制器模块之间相互通信，微控制器模块分别向继电器控制模块、键盘显示器模块传输信号。其中的传感器信号调理和AD转换模块主要实现对传感器微弱信号的滤波、放大及数模转换；键盘显示器模块实现数据显示和数据录入；继电器控制模块为牲畜饲料车载配料控制器提供开关控制信号，最大可输出八路开关控制信号；串行通信接口电路为预留功能，以备车载配料控制器与电脑连接或进行相关的打印控制；GPRS无线模块主要为实现现场与远程的数据交互，便于远程监控和管理；数据存储模块提供系统参数及配方数据等的保存；DC/DC隔离电源模块的输入为车载24V的电瓶电源，其输出为整个车载配料控制器提供电源。
[0025]下面具体介绍所述牲畜饲料车载配料控制器各部分的电路结构:
[0026]请参阅图3，所述DC/DC隔离电源模块的输入为直流24V的车载电瓶电源，输出为数字电路电源和模拟电路电源，数字电路电源与微控制器模块相连，模拟电路电源与传感器信号调理和AD转换模块、键盘显示器模块、继电器输出模块相连，分别为所述牲畜饲料车载配料控制器的数字电路部分与模拟电路部分供电。D9为防反二极管，VDl为瞬态抑制二极管，可以在一定程度上抑制因雷击造成的浪涌对后续电路的破坏；D11-D13为超快恢复二极管，主要实现对高频脉动电压的整流。U15为集成的基于PWM技术的电源管理芯片，Tl为EFD20骨架的高频变压器，U16为线性光电隔离耦合器，可以为U15提供反馈电压，同时可以实现输入24V直流电源与输出电源之间的电气隔离。U17为2.5V的电压基准，VCC为数字电路5V电源，为供电为5V的数字电路供电，5VA为5V的模拟电路电源，为三只传感器及AD转换模块提供电源及参考电压。4.2V电源为GPRS无线模块供电，并采用低压转换芯片U18产生3.3V的电源，为微控制器STM32F103及相关的3.3V工作电压的芯片供电。通过DC/DC隔离电源模块产生5V电源、4.2V的GPRS电源及3.3V的数字电路电源，所有的由DC/DC隔离电源模块产生的电源都与车载电瓶24V电源隔离。
[0027]请参阅图4，所述微控制器模块采用32位ARM Cortex M3内核的嵌入式微控制器U14，内部资源丰富，作为车载配料控制器的控制核心。JP5为U14的JTAG调试接口，用于对U14进行在线调试和下载程序。Yl及C21、C23为U14提供低频信号，Y2、C24、C25、R27组成的晶振电路为U14提供高频信号。由Keyl、C32和R28组成复位电路，为U14提供上电复位和手动复位。Key2、R32及JP6组成U14启动区的选择。U20为16Mbit的SPI存储器，用于配方等数据的存储。U21为EEPROM芯片，可存储传感器标定等小容量的系统参数。JP2为提供主控板与键盘数码管显示器电路板的连接接口。图中的无极性电容C38 — C46用于旁路和高频滤波，有极性电容C58用于低频滤波。
[0028]请参阅图5，所述传感器信号调理和AD转换模块主要实现对传感器微弱信号的滤波、放大及数模转换。图中的JP7和JP8为两路传感器接口，实际使用时只用到其中的一路，三只传感器在使用时通过接线盒实现并联连接到JP7或JP8接口，S1-S4为磁珠，可部分抑制高频干扰信号，U19为双路差动信号输入24bit的ADC，内部有可程控增益电路，放大倍数可以通过20脚和19脚的电平组合实现I倍、2倍、64倍或128倍差动信号放大。AD转换的数据由单片机控制U19的23、24管脚获得。U19的参考电源为模拟5V电源，由El和C35对模拟5V电源提供高频及低频滤波。由于微控制器为3.3V电源供电，而U19为5V电源供电，两者间的逻辑电平转换可以由电平转换芯片UlO实现。
[0029]请参阅图6，所述键盘显示器模块单独设计为一个电路板，其与微控制器模块的主控板的连接通过JPl接插件实现。U2-U7为高亮度的0.8英寸共阴数码管，由U8芯片CH452驱动。由于CH452为5V电源供电,为实现其与3.3V电源供电的嵌入式微控制器之间正确的数据交互，利用Ul芯片实现3.3V到5V逻辑电平的转换。DS1-DS8为发光二极管，分别显示对应8个继电器的通断状态。Keyl_Keyl6为4X4全数字键盘，除了 0_9的数字外，还有小数点及5个功能键，便于实现数据录入。
[0030]请参阅图7，所述继电器控制模块为牲畜饲料车载配料控制器提供开关控制信号，最大可输出八路开关控制信号。图中的U1-U8为光电稱合器,用于对小型中间继电器的驱动，JD1-JD8为小型中间继电器，其开关输出用于控制车载饲料配料系统的进料装置、出料装置及搅拌装置等。C1、C3-C8及Cll为安规电容，用于对继电器接点开关时的电噪声吸收；D1-D8为继电器线圈反向电势提供续流通道。JP3为对外的八路继电器输出接点接口。U9可以实现微控制器模块3.3V供电电源到5V电平的转换。
[0031]请参阅图8，所述GPRS无线模块主要为实现现场与远程的数据交互，便于远程监控和管理。图中JP4为GPRS无线模块的接口，GPRS无线模块采用GTM900-C系列的无线模块，支持两频段GSM/GPRS。Ull为SM卡接口电路，通过Ull安装SIM卡实现养殖场现场与异地远程管理部门的数据交互传输，实现覆盖面广的远程数据通信。GPRS无线模块支持TTL逻辑电平的异步串口通信，将相关的控制引脚与微控制器的I/O及串口连接。U12为TTL与RS232逻辑电平转换芯片。
[0032]本实用新型所述牲畜饲料车载配料控制器的工作原理如下:
[0033]由车载配料控制器的继电器控制模块输出信号控制进料装置，将饲料的各种配料成分送入混合饲料储料搅拌罐中，在混合饲料储料搅拌罐的底部安装的三个力敏传感器实时将获取加入到储料搅拌罐的饲料重量转换为毫伏级电压信号，由传感器信号调理和AD转换模块实现模数转换，嵌入式微控制器通过读取ADC转换数据后得到实际的饲料重量，各种饲料成分严格按配方数据依次加入到混合饲料储料搅拌罐中。各种饲料成分添加完成后，由车载配料控制器启动搅拌器对混合饲料储料搅拌罐内的混合饲料进行搅拌。在车载配料控制器内部保存有事先编制好的配方数据，如果配方数据库中的配方数据不满足实际需要，可以通过操作键盘实时修改或由异地的管理人员将实际需要的配方数据通过GPRS无线模块传送给车载配料控制器。车载配料控制器的全数字键盘可以方便现场操作人员进行各种操作，车载配料控制器的高亮度数码管显示器可以实时显示各种配料的重量及混合料的总重量，便于现场操作人员的实时监控。GPRS无线模块除了传送配方数据外，还可以实现养殖场现场与异地监控室的多种类型的数据传输，从而实现远程监控与管理。
[0034]本实用新型一方面可以实现牲畜饲料自动配料，大大减轻饲养人员的工作量及人为因素造成的配料误差，提高了饲养工作效率；另一方面，通过无线GPRS无线模块实现养殖场现场与异地远程管理部门的数据交互传输，便于对流动性较强的畜牧养殖进行集中管理。
[0035]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种牲畜饲料车载配料控制器，所述牲畜饲料车载配料装置包括进料装置、出料装置、混合饲料储料搅拌罐及置于混合饲料储料搅拌罐中的搅拌装置，进料装置与出料装置均与混合饲料储料搅拌罐相连，其特征在于，所述牲畜饲料车载配料控制器包括DC/DC隔离电源模块、微控制器模块、与微控制器模块相连的传感器信号调理和AD转换模块、键盘显示器模块、继电器控制模块、GPRS无线模块、串行通信接口模块及数据存储模块，所述传感器信号调理和AD转换模块与若干个相互并联的传感器相连，所述传感器安装在混合饲料储料搅拌罐的底部，所述继电器控制模块与进料装置、出料装置及搅拌装置相连。
2.根据权利要求1所述的牲畜饲料车载配料控制器，其特征在于，所述DC/DC隔离电源模块的输入为直流24V的车载电瓶电源，输出为数字电路电源和模拟电路电源，数字电路电源与微控制器模块相连，模拟电路电源与传感器信号调理和AD转换模块、键盘显不器模块、继电器输出模块相连。
3.根据权利要求1或2任一项所述的牲畜饲料车载配料控制器，其特征在于，所述传感器信号调理和AD转换模块、键盘显示器模块、继电器控制模块均通过一电平转换芯片74HCT541与微控制器模块相连。
4.根据权利要求1所述的牲畜饲料车载配料控制器，其特征在于，所述微控制器模块采用32位ARM Cortex M3内核的嵌入式微控制器。
5.根据权利要求1所述的牲畜饲料车载配料控制器，其特征在于，所述键盘显示器模块中的键盘采用4X4全数字键盘，包括0-9数字键、小数点、五个功能键。
6.根据权利要求1所述的牲畜饲料车载配料控制器，其特征在于，所述键盘显示器模块中的显示器采用0.8英寸数码管显示器。
【文档编号】A23N17/00GK204146285SQ201420580768
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】乔爱民, 王艳春, 罗少轩, 黄迎辉, 顾井飞 申请人:蚌埠学院