专利名称：一种智能烟叶烘烤监控报警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种烟叶烘烤过程中所使用的控制装置，特别涉及一种烟叶烘烤监控报警装置。
目前全国烟农烘烤烟叶时使用的基本上都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年代初期曾有一些技术人员使用模拟电子技术设计出一些类似的产品，例如公告号CN2577592U实用新型专利“干湿温三温限烤烟报警温度计”、公告号CN2102010U“烤烟房温度测量报警仪”等，这些产品的技术特征如下电源部分采用降压、整流、稳压电路组成线性电源；温度测量部分使用热电阻传感器电路、模拟测量放大电路，将温度信号转化为模拟电压信号；显示部分一般是使用电流表指示报警电路一般通过预制取样电路，模拟电压比较器和音频震荡电路等实现，这些产品使用的大都是些传统的技术方案，技术落后使用起来不太方便，局限性较大，所以这些技术未在实践中推广开。最近也有技术人员使用现代微电子技术设计出类似产品，例如公告号CN2331178U实用新型专利“优质烟叶导烤仪”，其特征是线性电源、传统热电阻探头及测量放大电路，A/D转换技术，LCD显示，该产品虽然是一个含有CPU的智能电子产品，但是由于其造价较高，不适合在农村推广使用。
本实用新型的目的是提供一种适合农村供电环境、使用方便的的烟叶烘烤监控报警装置，使其能对烟叶烘烤过程中的温度、湿度进行实时监控，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这种智能烟叶烘烤监控报警装置，包括处理电路、温度测量电路、报警电路、显示电路以及为上述电路提供电源的电源电路，其特征在于，处理电路采用单片机，温度测量电路由干球温度测量电路和湿球温度测量电路组成，其输出端与单片机相连接，单片机通过串并转换电路与显示电路相连接，单片机还接有译码器，该译码器输出端通过驱动电路与显示电路相连接，译码器输出端还接有键盘电路，单片机报警信号输出端与报警电路相连接。
上述电源电路为交直流双用开关电源，它包括整流滤波电路、继电器、DC/DC升降压转换电路，交流电源输入端经过整流滤波电路后与继电器常开输入端和线圈控制端相连接，直流输入端直接与继电器常闭输入端相连接，继电器输出端经过一开关后接DC/DC升降压转换电路输入端，该转换电路由功率管、耦合变压器、启动电路、保护电路和升降压转换控制集成块组成，启动电路一端与开关连接，另一端与升降压转换控制集成块输出端相接，升降压转换控制集成块的外部三极管驱动端通过并联的电阻电容与功率管基极相连接，功率管的集电极与保护电路和耦合变压器相连接，保护电路另一端与开关相连接。
启动电路由三极管、稳压和电阻组成，电阻接在三极管集电极和基极之间，三极管集电极与开关相接，其发射极与升降转换控制集成块的输出端相接，稳压管接在三极管的基极和地之间。
保护电路由电容、电阻并联后与二极管串联组成，保护电路一端与开关相接，另一端接于功率管发射极。
电源电路中还设有电压检测电路，该电压检测电路是由开关的输出端和电源电路的电压输出端分别经分压电路接于单片机内置模拟比较器的同相、反相输入端实现的。
干球和湿球温度测量电路均采用电阻—频率转换电路，由555定时器及其外围电阻电容组成，在定时器的两输入脚之间接有感温热敏电阻，定时器的一脚接有充电电容，由电阻和电位器组成的分压电路接于定时器一脚用来控制定时器的阀值电压，定时器的频率信号输出端接单片机。
报警电路的语音报警集成块通过三极管接于单片机的报警信号输出端，报警集成块输出端通过音量调节电位器和放大三极管后接报警喇叭。
显示电路由串并转换集成块、共阴数码管、发光二极管、译码器和驱动三极管组成，串并转换集成块输入端接单片机的串行输出端，串并转换集成块并行输出端接数码管和发光二极管，译码器输入端接单片机，译码器输出端通过驱动三极管接数码管和发光二极管，译码器输出端同时与键盘行线相连接，键盘列线与单片机相连接。
单片机接有掉电保护存储集成块。
单片机上还接有发射机接口。
由于采用了上述方案，使得本实用新型具有以下积极效果(1)在单片机的控制下，本实用新型可以对烟叶烘烤过程中的温度和湿度进行实时监控，从而确保烟炕内的温度和湿度得到有效控制。(2)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，使得电源的转换效率大大提高，输入电压容许的波动范围很宽，并且不用接任何稳压设备。交流电源和直流电源可自动平滑切换，彻底解决监控装置的供电问题。电源电路还设有电压检测电路，在电压低于设定值时可自动进入省电工作模式。(3)本实用新型采用电阻—频率转换电路，直接将温度信号转换为频率信号，然后通过单片机控制进行矫正和补偿，取代了传统的信号放大电路和A/D转换电路，使得电路成本大大降低。(4)本实用新型采用数码管、指示灯和键盘组成的人机操作界面，操作起来简单方便。
以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型
图1是实施例的电路原理示意图；图2是电源电路的电路原理示意图；图3是干球温度测量电路的电路原理示意图；是4是湿球温度测量电路的电路原理示意图。
实施例智能烟叶烘烤监控报警装置包括处理电路、温度测量电路、报警电路、显示电路以及为上述电路提供电源的电源电路，处理电路采用89C2051单片机，温度测量电路由干球温度测量电路和湿球温度测量电路组成，其输出端与单片机输入端相连接，单片机通过串并转换电路与显示电路相连接，单片机还接有译码器，该译码器输出端通过驱动电路与显示电路相连接，译码器输出端还接有键盘电路，单片机报警信号输出端与报警电路相连接。
以下结合附图进行详细说明。
电源电路3为交直流双用开关电源，交流电源输入端J4经整流电路D1-D4和滤波电容C14与继电器SW常开输入端和线圈控制端相连接，直流输入端J5直接与继电器常闭输入端相连接，继电器输出端经过开关J6后接DC/DC升降压转换电路输入端，该转换电路由功率管N10、1∶1耦合变压器T1、启动电路、保护电路和升降压转换控制集成块RH5RH332B组成，启动电路由三极管N11、稳压管D9和电阻R29组成，电阻R29接在三极管N11集电极和基极之间，三极管集电极与开关J6相接，其发射极与升降转换控制集成块RH5RH332B的输出端OUT相接，稳压管D9接在三极管N11的基极和地G1之间，升降压转换控制集成块的外部三极管驱动端EXT通过由并联的电阻R28和电容C10与功率管N10基极相接，功率管N10集电极接耦合变压器T1的初级一端，初级另一端接开关J6，耦合变压器T1次级通过二极管D8与三极管N11发射极和升降压转换控制集成块的输出端OUT相接，保护电路由电容C9、电阻R27并联后与二极管D7串联组成，保护电路一端与开关J6相接，另一端接于功率管N10发射极。整个电源电路输出一个稳定工作电压供装置其它各部分使用。在没有交流输入的情况下，继电器SW释放，直流输入接到升降压转换电路为装置供电。如果有交流电压输入，则继电器马上吸合，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压检测电路，该电压检测电路是由两个分压电路及单片机89C2051内置模拟比较器组成的。具体地说是，电源电路的电压输出端E1经由电阻R30、R31组成的分压电路接到89C2051的P1.1脚(模拟比较器的反相输入端)，开关J6的输出端经由电阻R32、R33、稳压管D6和电容C13组成的分压滤波限压电路后接到89C2051的P1.0脚(模拟比较器的同相输入端)。这样当升降压转换电路的输入电压高于设定电压值时，模拟比较器的输出端(89C2051的P3.6脚)为“1”，反之为“0”。单片机对电压进行检测后，如果P36脚输出为“0”，表示电路电压较低，由单片机控制整个装置适时的进入省电工作模式，在省电工作模式状态下，装置的显示电路不进行显示，在用户查询时方显示。
干球和湿球温度测量电路均采用电阻-频率转换电路，由555定时器及其外围电阻电容组成。干球温度测量电路2由7555定时器为核心及其外围电阻电容组成，感温元件采用热敏电阻Rct，由Rct、R21、R22共同组成定时器的充电电阻，Rct通过电阻R22接于7555定时器的DIS脚和THR脚之间。C5为滤波电容，C6为决定充电时间的定时电容，选用频率特性较好的CBB电容，由电阻R19、R20和电位器WR1组成的分压电路接于7555定时器的CVolt脚，控制定时器的阀值电压，目的在于矫正定时电容C6的容量误差。干球温度测量电路的频率信号CTPL输出端Q脚接单片机89C2051的P3.4脚。其测温原理是热敏电阻的阻值随着外界温度的变化而变化，外界温度高时，阻值低，充电电流大，充电时间短，输出频率高，反之输出频率低，该频率信号由89C2051进行检测，由其根据该频率值经过相应的公式计算出外界的温度值。湿球温度测量电路1中由R25、R26和Rht组成定时器的充电电阻，Rht通过电阻R26接于7555定时器的DIS、THR脚之间。C7为滤波电容，C8为定时电容，控制定时器阀值电压的分压电路由电阻R23、R24和电位器WR2组成。其频率信号HTPL输出端Q脚接单片机89C2051的P3.3脚。其测温原理与干球温度测量电路相同。
报警电路的语音报警集成块Y1通过三极管N8接于单片机的报警信号输出端P1.3脚，报警集成块输出端通过音量调节电位器WR3和放大三极管N9后接报警喇叭J1。在温度和湿度超出设定范围时，由单片机向报警电路输出报警信号，启动报警，提醒烤烟工作人员及时处理。
显示电路由串并转换集成块74HC595、六只共阴数码管V1～V6、四只发光二极管LED1～LED4、译码器74HC138和CS9012驱动三极管N1～N7组成，串并转换集成块74HC595输入端接单片机89C2051的串行输出端P3.0、P3.1脚，串并转换电路并行输出端Q0～Q7接数码管和发光二极管。译码器74HC138输入端A、B、C接单片机P1.5、P1.6、P1.7脚，译码器输出端Y0～Y7通过驱动三极管N1～N6对应接数码管V1～V6，通过驱动三极管N7接发光二极管LED1～LED4，译码器输出端同时与键盘J3的8根行线相连接，键盘的1根列线与单片机相连接。74HC595从单片机89C2051的串行输出端接收显示数据，然后通过并行口加载到各数码管及LED，译码器74HC138接受单片机的译码输入，输出端接到各数码管和LED共阴端，形成动态扫描的选择信号进行显示。在扫描数码管的同时对键盘也进行扫描，据此对用户按键进行检测。用户可以通过按键输入温度湿度的相应报警参数和定时报警参数。在显示电路中，数码管用来显示烟炕内的温度值和湿度值。LED1用于指示整个装置是否处在省电工作模式状态，LED2和LED3分别用于指示温度和湿度的报警状态，LED4用于定时报警状态指示。
为防止突然断电造成数据丢失，单片机89C2051的P3.5、P3.7脚接有掉电保护存储集成块AT24C02。为了使用户在远离烟炕时能够得知烟炕内的情况，在单片机的P3.2脚还接有发射机接口J2，根据用户需要可在此接口上可以接上发射机，由单片机以串行输出方式通过该发射机将各种检测到的数据进行发射，由用户随身携带的接收机进行接收并显示报警。
权利要求1.一种智能烟叶烘烤监控报警装置，包括处理电路、温度测量电路、报警电路、显示电路以及为上述电路提供电源的电源电路，其特征在于，处理电路采用单片机，温度测量电路由干球温度测量电路和湿球温度测量电路组成，其输出端与单片机相连接，单片机通过串并转换电路与显示电路相连接，单片机还接有译码器，该译码器输出端通过驱动电路与显示电路相连接，译码器输出端还接有键盘电路，单片机报警信号输出端与报警电路相连接。
2.如权利要求1所述的烟叶烘烤监控报警装置，其特征在于，上述电源电路为交直流双用开关电源，它包括整流滤波电路、继电器、DC/DC升降压转换电路，交流电源输入端经过整流滤波电路后与继电器常开输入端和线圈控制端相连接，直流输入端直接与继电器常闭输入端相连接，继电器输出端经过一开关后接DC/DC升降压转换电路输入端，该转换电路由功率管、耦合变压器、启动电路、保护电路和升降压转换控制集成块组成，启动电路一端与开关连接，另一端与升降压转换控制集成块输出端相接，升降压转换控制集成块的外部三极管驱动端通过并联的电阻电容与功率管基极相连接，功率管的集电极与保护电路和耦合变压器相连接，保护电路另一端与开关相连接。
3.如权利要求2所述的烟叶烘烤监控报警装置，其特征在于，启动电路由三极管、稳压和电阻组成，电阻接在三极管集电极和基极之间，三极管集电极与开关相接，其发射极与升降转换控制集成块的输出端相接，稳压管接在三极管的基极和地之间。
4.如权利要求2所述的烟叶烘烤监控报警装置，其特征在于，保护电路由电容、电阻并联后与二极管串联组成，保护电路一端与开关相接，另一端接于功率管发射极。
5.如权利要求2或3或4所述的烟叶烘烤监控报警装置，其特征在于，电源电路中还设有电压检测电路，该电压检测电路是由开关的输出端和电源电路的电压输出端分别经分压电路接于单片机内置模拟比较器的同相、反相输入端实现的。
6.如权利要求1所述的烟叶烘烤监控报警装置，其特征在于，干球和湿球温度测量电路均采用电阻-频率转换电路，由555定时器及其外围电阻电容组成，在定时器的两输入脚之间接有感温热敏电阻，定时器的一脚接有充电电容，由电阻和电位器组成的分压电路接于定时器一脚用来控制定时器的阀值电压，定时器的频率信号输出端接单片机。
7.如权利要求1所述的烟叶烘烤监控报警装置，其特征在于，报警电路的语音报警集成块通过三极管接于单片机的报警信号输出端，报警集成块输出端通过音量调节电位器和放大三极管后接报警喇叭。
8.如权利要求1所述的烟叶烘烤监控报警装置，其特征在于，显示电路由串并转换集成块、共阴数码管、发光二极管、译码器和驱动三极管组成，串并转换集成块输入端接单片机的串行输出端，串并转换集成块并行输出端接数码管和发光二极管，译码器输入端接单片机，译码器输出端通过驱动三极管接数码管和发光二极管，译码器输出端同时与键盘行线相连接，键盘列线与单片机相连接。
9.如权利要求1所述的烟叶烘烤监控报警装置，其特征在于，单片机接有掉电保护存储集成块。
10.如权利要求1所述的烟叶烘烤监控报警装置，其特征在于，单片机上还接有发射机接口。
专利摘要本实用新型涉及一种智能烟叶烘烤监控报警装置,其处理电路采用单片机,电源采用交直流双用开关电源,温度测量电路由以555集成块为核心的干球温度测量电路和湿球温度测量电路组成,其输出端与单片机相连接,单片机通过串并转换电路与显示电路相连接,单片机报警信号输出端与报警电路相连接。本实用新型适合农村供电环境,使用方便,能对烟叶烘烤过程中的温度、湿度进行实时监控,并能在出现异常情况时及时报警,为烤烟质量的提高提供了可靠保障。
文档编号A24B3/00GK2482809SQ0123649
公开日2002年3月27日 申请日期2001年4月11日 优先权日2001年4月11日
发明者张中伟 申请人:张中伟