一种模块化果园运输车控制装置

1.本实用新型涉及自动控制领域，更具体的说是涉及一种模块化果园运输车控制装置。


背景技术：

2.南方山地果园由于坡度较大，相关物资运输的劳动强度大，成本高。为减轻劳动强度，提高生产效率，在农业部的支持下，有轨运输车在果园中得到广泛应用。山地果园运输车工作负载较大，一般采用交流接触器进行输出控制，此时需要通过交流接触器与辅助触头配合实现电气联锁，以防止电源短路。在实践中，基于交流接触器的果园运输车控制电路，难免出现设备故障、螺丝未拧紧、人兽或自然灾害意外破坏等，故障率比较高。由于接线复杂，当电路部分出现故障时，在附近几乎找不到技术人员进行维修，而设备提供商派人到现场维修成本也比较高，在成本非常敏感的农业领域，这些问题严重阻碍了山地果园运输车的推广。
3.如何降低控制系统成本，简化接线，便于维修成为山地果园运输车的推广的一个关键问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种模块化果园运输车控制装置。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种模块化果园运输车控制装置，包括：电源模块，主控制器，行程开关接口电路，三相电实时功率和电压检测模块，三相交流电机；所述电源模块为所述主控制器，所述行程开关接口电路，所述三相电实时功率和所述电压检测模块以及所述三相交流电机供电；所述主控制器分别与所述行程开关接口电路，所述三相交流电机以及所述三相电实时功率和电压检测模块电性连接；所述三相电实时功率和电压检测模块与所述三相交流电机电性连接。
7.可选的，还包括与非门芯片，五路隔离控制电路；所述主控制器依次连接所述与非门芯片、五路隔离控制电路和三相交流电机。
8.可选的，还包括存储芯片，所述存储芯片与所述主控制器电性连接。
9.可选的，还包括安全认证芯片，所述安全认证芯片与所述主控制器电性连接。
10.可选的，还包括安全认证芯片，所述安全认证芯片与所述主控制器电性连接，所述安全认证芯片与存储芯片共用一个所述主控制的接口。
11.可选的，所述主控制器上设置有上位机串口。
12.可选的，所述三相交流电机接口包含三条线。
13.可选的，还包括遥控模块，所述遥控模块与所述主控制器电性连接，所述遥控模块用于控制果园运输车。
14.一种模块化果园运输车控制方法，包括：
15.主控制器程序启动时，在每次向三相交流电机发出控制指令前，均读取控制器自身的id号，并向安全认证芯片发起认证，如果认证通过，则三相交流电机控制指令正常执行，否则不发送电机控制信号；
16.存储器芯片用于设备掉电存储设备设置和状态信息，所述状态信息包括运输车的位置信息，三相交流电机实时电压和功率；
17.主控制器通过检测模块实时检测三相交流电机的状态，当输出功率超出阈值或低于阈值时，及时切断电机电源，并将控制器的程序切换到停机状态。
18.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种模块化果园运输车控制装置，可以大大降低模块成本、维修成本和维修效率。在成本控制方面，以极低成本的单片机或低端控制器代替plc，通过逻辑推理的方法设计出以通用的逻辑门电路代替辅助触点实现互锁逻辑，逻辑输出通过光耦和可控硅实现对交流电的开关控制，在一块印刷电路板(pcb)上通过元器件实现三相交流电机驱动的山地果园运输车所有电控部分功能，且接线时无需区分相序。优化后的硬件成本不到原来的十分之一，且安装简单，厂家甚至可以不用派技术员到现场安装，当地电工或农户就可以按照说明书安装完成。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型的结构示意图；
21.图2为本实用新型的三相电机相序逻辑控制框图；
22.图3为本实用新型的五路隔离控制电路图。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.本实用新型大幅度降低设备成本，模块化的形式简化设备外围接线，即将复杂的逻辑控制和复杂接线全部集成到一块电路板上，可以大大降低模块成本、维修成本和维修效率。同时，集成后模块体积大幅度减小，更方便采用密封盒实现较高级别的户外防水等级，安装更加便捷，安装位置也更灵活。
25.在成本控制方面，以极低成本的单片机或低端控制器代替plc，通过逻辑推理的方法设计出以通用的逻辑门电路代替辅助触点实现互锁逻辑，逻辑输出通过光耦和可控硅实现对交流电的开关控制，在一块印刷电路板(pcb)上通过元器件实现三相交流电机驱动的山地果园运输车所有电控部分功能，且接线时无需区分相序。优化后的硬件成本不到原来的十分之一，且安装简单，厂家甚至可以不用派技术员到现场安装，当地电工或农户就可以按照说明书安装完成。
26.控制系统有故障的话，可以叫用户拆下来通过快递寄回厂家，这样可以大量的到现场维修的成本，效率更高。
27.具体的，本实用新型的实施例公开了一种模块化果园运输车控制装置，如图1-3所示。
28.一种模块化果园运输车控制装置，包括：电源模块，主控制器，行程开关接口电路，三相电实时功率和电压检测模块，三相交流电机；电源模块为主控制器，行程开关接口电路，三相电实时功率和电压检测模块以及三相交流电机供电；主控制器分别与行程开关接口电路，三相交流电机以及三相电实时功率和电压检测模块电性连接；三相电实时功率和电压检测模块与三相交流电机电性连接。
29.在本实施例中，还包括与非门芯片，五路隔离控制电路；主控制器依次连接与非门芯片、五路隔离控制电路和三相交流电机；存储芯片，存储芯片与主控制器电性连接；安全认证芯片，安全认证芯片与主控制器电性连接；安全认证芯片，安全认证芯片与主控制器电性连接，安全认证芯片与存储芯片共用一个主控制的接口。
30.在本实施例中，主控制器上设置有上位机串口；三相交流电机接口包含三条线。
31.在本实施例中，还包括遥控模块，遥控模块与主控制器电性连接，遥控模块用于控制果园运输车。
32.一种模块化果园运输车控制方法，包括：
33.存储器芯片与安全认证芯片共享与主控制器的接口。主控制器程序启动时，在每次向三相交流电机发出控制指令前，均读取控制器自身的id号，并向安全认证芯片发起认证，如果认证通过，则电机控制指令正常执行，否则不发送电机控制信号。
34.存储器芯片用于设备掉电存储设备设置和状态信息，这些信息主要包括运输车的位置信息，三相电机实时电压和功率等。
35.主控制器通过检测模块实时检测三相交流电机的状态，当输出功率超出阈值或低于阈值时，及时切断电机电源，并将控制器的程序切换到停机状态。
36.其中，输入信号有停车(s)、前进(f)和后退(b)。三相交流电机接口u、v和w三根线，任意调换二根线接法，三相交流电机反转。假设通过调换u和v线来实现电机正反转，逻辑输出一个uv信号表示三相交流电机正转，则输出vu信号表示电机反转。其中三相电机相序逻辑控制框图如图2所示。
37.图3中u、v和w分别三相交流的三根相线，m1、m2和m3是三相电机的电源输出端口。当程序跑飞时，在逻辑电路的保护下，来自cpu的任意的输入控制信号也不能使u和v线短路。图3中的可控硅(q1～q5)输出端通过阻容滤波电路抑制可控硅通断时产生的较强的电磁干扰。
38.主控制器和遥控模块连接。将成品的遥控接收模块采用焊接或插入的方式与控制板相连。dirtog为相序切换开关，当随机接入的相序与车上和遥控器上方向相反时，通过切换此开关来实现正方向的切换。program为编程接口，程序需要升级时通过此接口实现程序升级。
39.存储芯片和安全芯片接口电路，两款芯片外围接口一致，通过地址引脚a0区分。存储芯片实现掉电存储，但如果主控制器自身flash可以实现掉电存储，则不需要此芯片。安全芯片用于软件系统加密，根据需要焊接。
40.行程开关输入接口，保留原有的24v以保留原来的较好的抗干扰能力。通过上述电路限制输入信号的电压和电流，以保护主控制器。
41.ac220v转dc24v和dc5v电路，为系统各部分提供相应的电压。板载电源模块代替独立的电源适配器，可以提高系统集成度。
42.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。