本发明涉及家畜饲喂技术领域，特别是涉及一种家畜饲喂检测电路、检测方法以及检测系统。
背景技术：
家畜饲喂需要遵循一定的规则，对不同品种、年龄、用途的家畜，以及同一家畜的不同时期(如哺乳期的母猪等)要有区别饲喂，以取得预期的饲喂效果。
在实现对哺乳母猪的饲喂过程中，传统技术是采用定量杯的方式进行，饲料通过料线打入定量杯后，通过人工提起下料球或者由电机传动统一提起下料球进行下料。母猪产后需要多吃饲料才能保证产后泌乳的充足以及体况的恢复，发明人发现传统采用定量杯饲喂哺乳母猪的方式，一天最多定量饲喂2次，饲喂次数有限，使得产后母猪进食不足，从而导致母猪泌乳不够。传统技术无法充分利用家畜的能动性，不能准确预知家畜的进食需求，只是单纯依靠人工或者电机传动进行定时定量下料，这样导致饲喂效率低，且人工量大。
技术实现要素：
基于此，有必要针对现有技术无法准确预知家畜的进食需求导致家畜饲喂效率低的问题，提供一种家畜饲喂检测电路、检测方法以及检测系统。
为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种家畜饲喂检测电路，包括有源检测电路和家畜饲喂信号采集端口；有源检测电路通过家畜饲喂信号采集端口连接外部饲喂信号开关；
有源检测电路通过家畜饲喂信号采集端口、采集获取所述外部饲喂信号开关输出的外部无源信号，并根据外部无源信号、输出用于显示家畜饲喂检测结果的可视信号。
其中一个实施例中，有源检测电路包括依次连接的消抖模块、限流模块、光耦隔离模块、反馈模块，以及输入端连接在所述光耦隔离模块和所述反馈模块之间的信号输出模块；
家畜饲喂信号采集端口的一端连接在消抖模块和限流模块之间，另一端连接外部饲喂信号开关。
其中一个实施例中，消抖模块包括消抖电容、第三电阻和第四电阻；限流模块包括第一电阻和第六电阻；光耦隔离模块包括光电隔离器；反馈模块包括第二电阻；信号输出模块包括发光二极管和第五电阻；
第一电阻的第一端连接家畜饲喂信号采集端口的第一接口；消抖电容的正极、第三电阻的第一端、第四电阻的第一端连接在第一电阻的第一端与家畜饲喂信号采集端口的第一接口之间；
第六电阻的第一端连接家畜饲喂信号采集端口的第二接口；消抖电容的负极、第三电阻的第二端、第四电阻的第二端连接在第六电阻的第一端与家畜饲喂信号采集端口的第二接口之间；
光电隔离器的输入阳极端连接第一电阻的第二端，输入阴极端连接第六电阻的第二端，输出端连接第二电阻的第一端，接地端接地；发光二极管的阴极连接在光电隔离器的输出第一端与第二电阻的第一端之间，阳极连接第五电阻的第一端。
其中一个实施例中，消抖电容为钽电容。
其中一个实施例中，第一电阻、第二电阻、第三电组、第四电阻、第五电阻和第六电阻均为贴片电阻1206。
其中一个实施例中，信号输出模块为led电路。
其中一个实施例中，光耦隔离模块为816d3型光电隔离器。
其中一个实施例中，外部饲喂信号开关包括以下器件中的任意一个或任意组合：触发杆、触发按钮和活动门。
另一方面，本发明还提供了一种基于上述的家畜饲喂检测电路的检测方法，包括以下步骤：
获取外部饲喂信号开关输出的外部无源信号；
根据外部无源信号、输出用于显示家畜饲喂检测结果的可视信号。
另一方面，本发明还提供了一种家畜饲喂检测系统，包括上述的家畜饲喂检测电路、连接所述家畜饲喂检测电路的控制芯片以及连接所述控制芯片的饲喂器。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
本发明家畜饲喂检测电路、检测方法以及检测系统，家畜饲喂检测电路包括有源检测电路和家畜饲喂信号采集端口，通过家畜饲喂信号采集端口采集获取外部饲喂信号开关输出的外部无源信号，外部无源信号实质为家畜的进食需求，充分利用了动物能动性来获取外部无源信号，确保了信号触发的安全性、免维护及经济性。本发明实施例有源检测电路检测外部无源信号、输出用于显示家畜饲喂检测结果的可视信号，能够保证电路的稳定性和可靠性，获取家畜的饲喂检测结果，进而根据家畜饲喂检测结果预知家畜的进食需求，根据家畜检测饲喂结果对家畜进行下料饲喂，能有效控制饲喂器的下料，提高家畜的饲喂效率并降低人工劳动量。
附图说明
图1为本发明家畜饲喂检测电路实施例1的电路结构示意图；
图2为本发明家畜检测饲喂电路实施例中有源检测电路结构示意图；
图3为本发明家畜检测饲喂电路实施例中有源检测电路的电路结构图；
图4为本发明家畜检测饲喂电路实施例中光耦隔离模块结构示意图；
图5为本发明家畜检测饲喂电路实施例中有源检测电路的电路图；
图6为本发明家畜饲喂检测方法实施例1流程示意图；
图7为本发明家畜饲喂检测系统实施例1的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“第一端”、“第二端”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明家畜饲喂检测电路、检测方法及检测系统一应用场景说明：
家畜的年生产力，以母猪为例，包括一头母猪一年可提供断奶仔猪的数量，受母猪的繁殖周期和仔猪成活率影响，提高家畜的年生产力不仅需要精细化管理家畜幼崽的成活率，更需要提升对家畜自身的饲喂管理科学和合理化，对不同阶段的家畜进行有效的饲喂管理尤其重要。如妊娠母猪阶段，过多的能量摄取使血液中的胰岛素水平提高，降低子宫内能量的利用率，导致受精卵的存活率降低，然而当母猪体型太瘦时，首先维护体型来维持母猪的体况和皮下脂肪。而在哺乳阶段，母猪的饲喂需要保证最大的采食量，分娩后每天需要逐步增加饲喂量以防止母猪缺乏营养导致泌乳不足，并提高母乳的质量。针对不同阶段的喂养，传统的饲喂方法无疑存在很多弊端，比如人工量大，对家畜的需求不能准确控制，不能充分考虑家畜的自身实际需求，而只是按时按量的进行饲喂。
为了准确预知家畜的进食需求，解决家畜饲喂存在的效率低的问题，本发明提供了一种家畜饲喂检测电路实施例1，图1为本发明家畜饲喂检测电路实施例1的电路结构示意图：
如图1所示，家畜饲喂检测电路可以包括有源检测电路100和家畜饲喂信号采集端口200；有源检测电路100通过家畜饲喂信号采集端口200连接外部饲喂信号开关300；
有源检测电路100通过家畜饲喂信号采集端口200、采集获取外部饲喂信号开关300输出的外部无源信号，并根据外部无源信号、输出用于显示家畜饲喂检测结果的可视信号。
具体而言，有源检测电路可以采用直接信号传递也可以采用隔离信号传递，为保证信号稳定，本实施例选用的是隔离信号传递的方式传递信号。使用隔离信号传递可以降低信号在传输过程中遇到的各种干扰，隔离信号传递既不影响信号的正常传输，又保证嵌入式控制器信号不受外部电源环境的影响。有源检测电路采用隔离信号传递方式传输的外部无源信号，将不会对电路内部系统产生影响，使得有源检测电路能够实时检测到外部无源信号而不受影响。家畜饲喂信号采集端口的第一端接入有源检测电路输入端，第二端连接外部饲喂信号开关，外部信号开关可以是触发杆、触发按钮以及活动门中的任意一个或任意组合。
当家畜具有进食需求时，家畜通过身体部位触发外部信号开关产生外部无源信号，其实质为家畜的进食需求，外部无源信号的生成方式保证了家畜触发外部饲喂信号开关的安全性、免维护性以及经济性。外部无源信号通过家畜饲喂信号采集端口处理为电信号并传输至有源检测电路，电信号使得有源检测电路通路工作，并在有源检测电路的输出端输出用于显示家畜饲喂检测结果的可视信号。进行家畜饲喂检测时，本发明充分利用了家畜的能动性，采用有源检测电路实现家畜饲喂检测，保证检测的可靠性和准确性。根据饲喂检测结果的可视信号准确预知家畜进食需求，能有效降低人工劳动量并提高饲喂效率。
其中一个实施例中，本发明的家畜检测饲喂电路中有源检测电路结构示意图如图2所示，有源检测电路包括依次连接的消抖模块、限流模块、光耦隔离模块、反馈模块以及输入端连接在光耦隔离模块和反馈模块之间的信号输出模块；
家畜饲喂信号采集端口的第一端连接在消抖模块和限流模块之间，第二端连接外部饲喂信号开关。
具体而言，有源检测电路可以包括输入部分电路和输出部分电路，本实施例是利用光耦隔离模块实现有源检测电路的隔离信号传递。光耦隔离模块是采用光电隔离器进行隔离，光电隔离器的结构是把发光二极管和三极(光敏)管封装在一起，发光二极管把输入的电信号转换为光信号传给三极(光敏)转换为电信号输出，由于没有直接的电气连接，这样既耦合传输了信号，又有隔离作用。
输入部分电路包括消抖模块、限流模块和光耦隔离模块的二极管部分；输出部分电路包括光耦隔离模块中的三极管部分和反馈模块，输入部分电路和输出部分电路分别有独立的电源。输入部分电路的独立电源为第一独立电源，正极连接在消抖模块和限流模块之间，负极接地；输出部分电路的独立电源为第二独立电源，正极连接在反馈模块和显示输出模块之间，负极接地。
家畜饲喂信号采集端口的第一端连接在消抖模块和限流模块之间，第二端连接外部饲喂信号开关，家畜触发外部饲喂开关产生的外部无源信号通过家畜饲喂信号采集端口传输至输入部分电路、并生成电信号，电信号通过消抖模块和限流模块传输至光耦隔离模块，在光耦隔离模块中完成电信号-光信号-电信号的转换，再将电信号传输至输出部分电路。显示输出模块还包括led电路，在光耦隔离模块中完成信号转换并将电信号传输至led电路，通过led电路输出用于显示家畜饲喂检测结果的可视信号。基于此，led电路可以对外部饲喂信号开关状态进行实时显示，能够实时获取家畜的进食需求情况，提升家畜饲喂检测的实时性和准确性。
在一个具体实施例中，图3为本发明家畜检测饲喂电路实施例中有源检测电路的电路结构图:
如图3所示，有源检测电路的消抖模块包括消抖电容、第三电阻和第四电阻；限流模块包括第一电阻和第六电阻；光耦隔离模块包括光电隔离器；反馈模块包括第二电阻；信号输出模块包括发光二极管和第五电阻；
第一电阻的第一端连接家畜饲喂信号采集端口的第一接口；消抖电容的正极、第三电阻的第一端、第四电阻的第一端连接在第一电阻的第一端与家畜饲喂信号采集端口的第一接口之间；
第六电阻的第一端连接家畜饲喂信号采集端口的第二接口；消抖电容的负极、第三电阻的第二端、第四电阻的第二端连接在第六电阻的第一端与家畜饲喂信号采集端口的第二接口之间；
光电隔离器的输入阳极端连接第一电阻的第二端，输入阴极端连接第六电阻的第二端，输出端连接第二电阻的第一端，接地端接地；发光二极管的阴极连接在光电隔离器的输出端与第二电阻的第一端之间，阳极连接所述第五电阻的第一端。
具体而言，有源检测电路输入部分电路的独立电源的正极连接在家畜饲喂信号采集端口和第一电阻的第一端之间，输出部分电路的独立电源的正极连接在第二电阻和第五电阻的第二端之间，独立电源使得有源检测电路的输入部分电路和输出部分电路相互不受影响，并能保证隔离信号传递的准确性和可靠性。光耦隔离模块中的光电隔离器是通过光进行开关控制作用，光电隔离器是将发光二极管和光电三极管密封在一个器件中，电信号使得发光二极管通电点亮以后，光照射到光电三极管的基极上，基极收到信号就导致集电极到发射极之间形成通路，发光二极管熄灭后，光电三极管上集电极到发射极的通路阻断了没有信号输出。
当家畜饲喂信号采集端口未采集到外部无源信号时，没有电信号生成即没有电信号传入至有源检测电路的输入部分电路，光电隔离器二极管断路，从而导致有源检测电路的输出部分电路没有信号输出；当家畜饲喂信号采集端口采集到外部无源信号并生成电信号输入至光耦隔离模块时，有源检测电路的输入部分电路通路，光电隔离器中二极管通电导通生成光信号，并照射在三极管上转换成电信号，转换后的电信号使得有源检测电路的输出部分电路通路，进行隔离信号传递，反馈模块提供反馈，反馈光电隔离器的输出信号，显示输出模块中的led电路的发光二极管和第五电阻配合输出显示为可视信号，直观的检测到外部无源信号，即家畜的进食需求，实现家畜的饲喂检测。
在一个具体实施例中，图5为本发明家畜检测饲喂电路实施例中有源检测电路的电路图，以哺乳母猪为例：
如图5所示，其中，家畜饲喂信号采集端口j1包括三个接口，第一接口pin1、第二接口pin2以及第三接口pin3；消抖模块中c1为钽电容，包括正极端和负极端，电容值为10uf(微法)，击穿电压为50v(伏)；第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6均为贴片电阻1206，x7r，阻值为2000ω(欧姆)，r2阻值为10000ω(欧姆)，贴片电阻均有两个端口，用第一端和第二端表示，贴片电阻耐潮湿和高温，贴片电阻温度系数小，可大大节约电路空间成本，使设计更精细化。
光电隔离器u1为816d3型光电隔离器，包括发光二极管d1和光电三极管，u1包括四个端口，设置在d1的两个输入端口和设置在发光三级管的输出端口，其中，设置在d1的两个输入端口为输入阳极端和输入阴极端，设置在光电三极管的两个输出端口为输出端和接地端，优选地，采用直插式接入方式接入电路，使得电路设计更为简单和方便，集电极电流小于50ma(毫安)，输出电压小于80v(伏)；发光二极管d2，d2的连接端口包括阳极端和阴极端，优选地可以采用三安光电9ag1系列发光二极管实现d2的功能，性能参数为0.4v/2nm/ir(反向电流)<2ua(微安)，采用0805封装。
有源检测电路采用隔离信号传递，选用的是光电隔离器，在有源检测电路的输入部分电路和输出部分电路必须分别采用独立的电源，家畜饲喂检测电路具体连接关系和工作方式如下所述：
外部饲喂信号开关选择为触发杆，在哺乳母猪有进食需求的时候，母猪通过猪鼻子上方部位触碰触发杆。触发杆连接j1的pin2，j1的pin3接地。
j1的pin1连接r1的第一端，c1的正极端、r3和r4的第一端连接在pin1和r1的第一端之间；输入部分电路的第一独立电源为直流24v电压，直流24v电压的正极连接在r1的第一端和pin1之间，负极接地；pin2连接r6的第一端，c1的负极端、r3和r4的第二端连接在pin2和r6的第一端之间；u1的输入阳极端连接r1的第二端，输入阴极端连接r6的第二端，输出端连接r2的第一端，接地端接地；d2的阴极端连接在u1的输出端和r2的第一端之间，阳极端连接r5的第一端；输出部分电路的第二独立电源为直流5v电压，直流5v电压正极连接在阻r2的第二端和r5的第二端之间，直流5v电压负极接地。
正常情况下，在没有触发发生的时候，直流电源24v经过限流模块r1和r6时限流，24v电压是测试获得较好的电路稳定的直流电压，经过u1的压降为1.2v，因此计算得出经过u1的电流为：
(24-1.2)/4000＝0.0057a＝5.7ma。
消抖模块中的电容，可以使用陶瓷电容及铝电解电容，铝电解电容由于具备电解液，导致其使用寿命有限；陶瓷电容的容量一般都比较小，小的电容量会有相对较差的滤波效果；而钽电容能在高温下工作，电容量大，并且拥有独特的自愈性能，从而保证钽电容的长寿性和可靠性，本实施例选用的是钽电容c1，在外部饲喂信号开关在打开和闭合时，c1能够使电路稳定。
当触发杆被触碰，外部饲喂信号开关闭合得到外部无源信号，即处于外部无源信号闭合状态，有源检测电路输入部分电路接入24v直流电压，此时，外部无源信号被处理为电信号，有源检测电路的输入部分电路通路；c1的消抖作用和r1、r6的限流作用保证了电路稳定性，其中，r1和r6可以用大功率电阻替换，使得u1中的发光二极管d1正常稳定发光，电信号由此转换成光信号。发光二极管d1的光照射在光电三极管的基极上，基极收到信号使得集电极和发射极之间形成通路，光信号由此转换成电信号，此时，有源检测电路的输出部分通路，直流5v电压输出电流使得发光二极管d2变亮，电信号传输至反馈模块r2，r2提供反馈信号，及时反馈光电隔离器的输出信号。r5配合d2输出显示，直观观察到d2变亮并保持稳定，即实现实时掌握外部无源信号的状态，显示母猪饲喂检测结果的可视信号。
在外部无源信号断开后，消抖电容c1由于带有大量电荷，导致u1不能及时关闭，此时，消抖模块中的r3和r4可以用于释放c1的电荷，其中，r3和r4可以用大功率电阻替换，及时释放c1的电荷后保证u1能及时关闭，从而保证后续对母猪进食需求饲喂检测的实时性和准确性。根据检测显示母猪饲喂检测结果的可视信号，准确预知母猪的进食需求状况，实现对母猪饲喂的检测。
在其中一个具体实施例中，外部信号开关可以是触发杆、触发按钮以及活动门中的任意一个或任意组合。
具体而言，外部信号开关可以设置在饲喂区域的入口，当家畜有进食需求进入饲喂区域时，触发外部信号开关，从而将外部无源信号即家畜的进食需求传递至家畜饲喂检测电路。优选的，家畜的饲喂区域可以根据饲喂需求设计，如一次饲喂只能单个家畜进入饲喂区域，能准确采集家畜个体的进食需求，充分利用动物能动性，并且保证了家畜触发外部饲喂信号开关的安全性、免维护性以及经济性。
在其中一个实施例中，图6为本发明家畜饲喂检测方法实施例1流程示意图：
如图6所示，家畜饲喂检测电路的检测方法实施例1，包括以下步骤：
s110：获取所述外部饲喂信号开关输出的外部无源信号；
s120：根据所述外部无源信号、输出用于提示家畜饲喂检测结果的可视信号。
具体而言，本实施例家畜饲喂检测方法是基于家畜饲喂检测电路对家畜饲喂信号进行检测，准确预知家畜的进食需求的方法。家畜饲喂检测电路包括有源检测电路和家畜饲喂信号采集端口；有源检测电路通过家畜饲喂信号采集端口连接外部饲喂信号开关。当家畜具有进食需求时，家畜触碰外部饲喂信号开关，使得外部饲喂信号开关关闭获取外部无源信号，外部信号开关可以是触发杆、触发按钮以及活动门中的任意一个或任意组合，外部无源信号的获取方式保证了家畜的安全性、免维护性以及经济性。外部无源信号通过家畜饲喂采集端口传输给有源检测电路，并通过有源检测电路对外部饲喂信号开关状态进行实时显示，实现对家畜饲喂的检测，实时准确获取家畜的进食需求情况。
其中一个实施例，图7为本发明家畜饲喂检测系统实施例1的结构示意图：
如图7所示，包括家畜饲喂检测电路210、连接家畜饲喂检测电路的控制芯片220以及连接控制芯片的饲喂器230以及连接家畜饲喂检测电路的外部饲喂信号开关240。
具体而言，检测系统中家畜饲喂检测电路连接外部饲喂信号开关，当家畜饲喂检测电路检测到外部无源信号时，外部无源信号传输至光耦隔离电路并通过光电隔离器转换、传递给控制芯片，控制芯片根据接收到的信号对饲喂器发出下料指令，进而控制饲喂器进行下料。
优选的，控制芯片可以为m451vg6ae3型芯片；家畜具有进食需求时进入饲喂区域，外部饲喂信号开关被家畜触发，外部无源信号通过家畜饲喂采集端口传输给有源检测电路，并通过有源检测电路对外部饲喂信号开关状态进行实时显示，实现对家畜饲喂的检测，实时准确获取家畜的进食需求情况。控制芯片接收到家畜的进食需求，对饲喂器发出下料指令，饲喂器在控制芯片的控制下进行下料。
控制芯片获取到家畜进食需求即外部无源信号，同时记录下家畜的进食时间、进食次数和下料量，以此采集家畜的进食数据。家畜在饲喂区域进食，当一次进食完毕时，家畜离开饲喂区域；依次，另一只需要进食的家畜触发外部饲喂信号开关进入饲喂区域，控制芯片再次控制下料。根据控制芯片采集到的家畜的进食数据可以判断家畜进食需求的时间段和进食间隔时间，根据进食时间段可以为家畜准备新鲜饲料，对不同阶段的家畜记录家畜的饲喂量，控制家畜的有效进食，从而实现更高效的饲喂。
基于此，家畜饲喂检测系统充分利用了家畜的能动性，通过对家畜饲喂的检测准确预知家畜的进食需求，根据家畜的进食需求进行有效饲喂，极大提高了饲喂效率，同时降低了人工劳动量。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。