農(nóng)業(yè)大棚氣候控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)大棚氣候控制系統(tǒng)，由小型電話程控交換機(jī)和多個(gè)數(shù)據(jù)采集器、多個(gè)電器控制器和一個(gè)主控器構(gòu)成。每個(gè)數(shù)據(jù)采集器包含一個(gè)或數(shù)個(gè)溫濕度傳感器，數(shù)據(jù)采集器將采集的溫濕度信號(hào)通過電力線半波通信傳送給主控器處理。當(dāng)氣候異常時(shí)，管理人員可以通過電話網(wǎng)進(jìn)行設(shè)置和控制。
【專利說明】
農(nóng)業(yè)大棚氣候控制系統(tǒng)
(一)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)大棚氣候控制系統(tǒng)，由小型電話程控交換機(jī)和多個(gè)數(shù)據(jù)采集器、多個(gè)電器控制器和一個(gè)主控器構(gòu)成。每個(gè)數(shù)據(jù)采集器包含一個(gè)或數(shù)個(gè)溫濕度傳感器，數(shù)據(jù)采集器將采集的溫濕度信號(hào)通過電力線半波通信傳送給主控器處理。當(dāng)氣候異常時(shí)，管理人員可以通過電話網(wǎng)進(jìn)行設(shè)置和控制。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]由電力網(wǎng)提供電源的控制系統(tǒng)，其各電子設(shè)備或模塊間都是通過專用線路通信，來(lái)糾正各電子設(shè)備或電子模塊的計(jì)時(shí)時(shí)間，達(dá)到同步運(yùn)行目的。由于采用專用線路通信使布線復(fù)雜化并增加成本，如果計(jì)時(shí)時(shí)間不通過線路通信糾正，則由于傳統(tǒng)計(jì)時(shí)誤差，運(yùn)行數(shù)小時(shí)后，其累積計(jì)時(shí)誤差會(huì)使系統(tǒng)控制動(dòng)作不一致，可能造成系統(tǒng)崩潰，在一些經(jīng)常變更設(shè)計(jì)，布線工程量大的場(chǎng)合其產(chǎn)品應(yīng)用受到限制。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)大棚氣候控制系統(tǒng)，由小型電話程控交換機(jī)和多個(gè)數(shù)據(jù)采集器、多個(gè)電器控制器和一個(gè)主控器構(gòu)成，小型電話程控交換機(jī)安裝于農(nóng)業(yè)大棚的辦公試驗(yàn)室內(nèi)。每個(gè)數(shù)據(jù)采集器包含一個(gè)或數(shù)個(gè)溫濕度傳感器，數(shù)據(jù)采集器將采集的溫濕度信號(hào)通過電力線半波通信傳送給主控器處理，當(dāng)氣候異常時(shí)，管理人員可以通過電話網(wǎng)進(jìn)行設(shè)置和控制。當(dāng)數(shù)據(jù)采集器檢測(cè)到溫濕度參數(shù)超限，電器控制器即啟動(dòng)相應(yīng)的爐、栗等電器設(shè)備的加溫、噴灌負(fù)載電源，以保持大棚溫濕度在控制范圍。各數(shù)據(jù)采集器、電器控制器和主控器，其裝置中均安裝周波甄別電路，用于產(chǎn)生系統(tǒng)的同步時(shí)間保持系統(tǒng)動(dòng)作一致，同時(shí)在其通信電路中各安裝一個(gè)通信電子開關(guān)及其開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊。上述裝置均接于同一電力網(wǎng)線上并設(shè)置總開關(guān)，在總開關(guān)之后安裝一個(gè)電子開關(guān)，該電子開關(guān)并聯(lián)隔離二極管，通信時(shí)，主控器關(guān)斷電子開關(guān)并接通其通信電子開關(guān)，將市電經(jīng)隔離二極管送入系統(tǒng)，系統(tǒng)處于經(jīng)電力線半波通信半波供電狀態(tài)。電器控制器輸出經(jīng)光電隔離、雙向可控硅控制或繼電接觸電路控制，串接到爐、栗電器設(shè)備的電源中，控制其負(fù)載通電功率和時(shí)間。主控器在設(shè)定時(shí)間或接收到的手機(jī)短信通信指令時(shí)，即執(zhí)行從全波到半波的切換動(dòng)作。當(dāng)各數(shù)據(jù)采集器和電器控制器在設(shè)定的半波通信時(shí)間或且檢測(cè)到電力網(wǎng)被隔離二極管阻斷的半波沒有信號(hào)時(shí)，即關(guān)斷其爐、栗電器負(fù)載電源，接通通信電子開關(guān)，使系統(tǒng)處于半波通信狀態(tài);反之，當(dāng)從半波切換為全波前，主控器先向各數(shù)據(jù)采集器和電器控制器發(fā)送切換指令，關(guān)斷通信電子開關(guān)。
[0004]電器控制器面板裝3— 5個(gè)不同顏色的LED燈，在離線單獨(dú)剛開機(jī)后的一段特定時(shí)間顯示紅色時(shí)，關(guān)機(jī)再開機(jī)進(jìn)入編號(hào)方式，其面板依序顯示I次或2次不同顏色LED燈為一組合(例如第I次或第2次為:紅、綠、藍(lán)、紅綠、藍(lán)綠、紅藍(lán)、紅綠藍(lán)等其中之一)，2次顯示為一個(gè)組合時(shí)，第I次顯示時(shí)間控制在I 一 2秒，依顯示的預(yù)置停頓時(shí)間作為一個(gè)組合的結(jié)束識(shí)別，各組合均與編號(hào)的號(hào)碼對(duì)應(yīng)，該對(duì)應(yīng)關(guān)系貼于面板上。選擇一個(gè)組合關(guān)機(jī)，得到與該組合相對(duì)應(yīng)的唯一的編號(hào)并保存，貼標(biāo)識(shí)，它是在編號(hào)時(shí)段當(dāng)檢測(cè)不到電網(wǎng)周波信號(hào)時(shí)，單片機(jī)依靠其電源電容的儲(chǔ)能將編號(hào)數(shù)據(jù)存入非易失存儲(chǔ)器中。所述編號(hào)方式易于改變編號(hào)號(hào)碼，不受灰塵、水滴等侵蝕，安全可靠；
[0005]各通信電子開關(guān)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊是從電力網(wǎng)線經(jīng)電阻降壓后分兩路，一路用于各電器控制器，它經(jīng)反接二極管接于各電器控制器的單片機(jī)I/O口，在時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到周波負(fù)半波時(shí)，掃描該I/O口，如果沒有信號(hào)即系統(tǒng)處于半波通信狀態(tài)；另一路用于各數(shù)據(jù)采集器、各電器控制器和主控器，其間通信是受同步時(shí)間控制以保持動(dòng)作長(zhǎng)時(shí)期一致，該路經(jīng)正接二極管進(jìn)一步隔離周波負(fù)半波后，接于比較器輸入端，其基準(zhǔn)電壓為10Mv至200Mv，可利用二極管壓降經(jīng)電阻分壓得到，因此比較器的輸出端為方波信號(hào)，它經(jīng)正接的二極管整流后產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)電力網(wǎng)周波負(fù)半波的正方波信號(hào)，接于單片機(jī)的I/O 口，單片機(jī)掃描到正方波信號(hào)時(shí)執(zhí)行通信操作，該正方波信號(hào)還用于驅(qū)動(dòng)通信電子開關(guān)，因此通信電子開關(guān)在周波正半波時(shí)關(guān)斷，周波負(fù)半波時(shí)接通。通信電子開關(guān)依所采用通信方式接于單片機(jī)相應(yīng)端口，并進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，通信結(jié)束時(shí)在主控器控制下，使驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷通信電子開關(guān)。
[0006]農(nóng)業(yè)大棚的辦公試驗(yàn)室內(nèi)，安裝一臺(tái)小型電話程控交換機(jī)，將其中一個(gè)分機(jī)號(hào)用于遙控。該分機(jī)號(hào)和指令代碼與指令的對(duì)照表保存在手機(jī)中，并用鎖屏密碼等方法防止指令代碼的數(shù)據(jù)泄密。通信時(shí)，管理人員從座機(jī)或手機(jī)發(fā)送指令代碼的數(shù)字，交換機(jī)在主叫撥號(hào)后由雙音多頻解碼器獲得該分機(jī)主叫電話號(hào)碼后，模擬摘機(jī)，并保持雙音多頻接收狀態(tài)，以接收指令代碼信號(hào)，如用手機(jī)可發(fā):“交換機(jī)電話號(hào)碼”P“指令代碼的數(shù)字”，其中“P”可按住手機(jī)模擬鍵盤的*鍵得到，有的機(jī)子是按*鍵2-3次得到，或等待交換機(jī)固化在芯片中的語(yǔ)音提示后再鍵入指令代碼，通信結(jié)束后，交換機(jī)將接收指令代碼的數(shù)字信號(hào)傳送給主控器，由主控器譯碼后執(zhí)行相應(yīng)操作。
[0007]本發(fā)明利用電力網(wǎng)周波的正半周上升段，取三個(gè)甄別點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)周波信號(hào)的識(shí)別判定，再利用周波時(shí)間建立同步時(shí)間，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各數(shù)據(jù)采集器、各電器控制器和主控器的同步運(yùn)行。
[0008]各數(shù)據(jù)采集器、各電器控制器和主控器的周波甄別電路結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，由三個(gè)采用滯回比較器的電壓比較器組成，每個(gè)電壓比較器中均包含濾波電路，其電壓比較器的基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓電路提供。系統(tǒng)設(shè)置時(shí)鐘計(jì)時(shí)器和同步計(jì)時(shí)器。如果檢測(cè)到相臨的兩個(gè)周波信號(hào)均為真，則取出該兩個(gè)相鄰的周波信號(hào)過零之間的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間，按序存入周波時(shí)間存儲(chǔ)單元中，該周波時(shí)間存儲(chǔ)單元可存放100個(gè)周波時(shí)間，存滿時(shí)每存入一個(gè)周波時(shí)間，均先移除最先存入的一個(gè)周波時(shí)間，并計(jì)算存入的周波時(shí)間的平均值Tz并保存，利用Tz值鑒別待識(shí)別周波信號(hào)，以降低電力網(wǎng)頻率波動(dòng)的影響，同時(shí)采用三個(gè)甄別點(diǎn)降低誤判可能性。
[0009]三個(gè)比較器分別用于三個(gè)甄別點(diǎn)，即甄別點(diǎn)0、甄別點(diǎn)1、甄別點(diǎn)2，如圖1所示。在周波正半周上升段的周波過零處，即甄別點(diǎn)O設(shè)置電壓過零比較器，由于電力網(wǎng)周波負(fù)半周被整流二極管隔離，為了提高檢測(cè)精度，在電壓過零比較器的信號(hào)輸入端再串接二極管隔離負(fù)半周，其基準(zhǔn)電壓從零提高到1mv至lOOmv，視比較器的失調(diào)電壓而定，該基準(zhǔn)電壓可利用二極管壓降經(jīng)電阻分壓得到。其余二個(gè)比較器分別設(shè)置在周波正半周上升段，峰值電壓的35 %至50 %處的甄別點(diǎn)I和50 %至70 %處的甄別點(diǎn)2。
[0010]周波信號(hào)判定:單片機(jī)在設(shè)定時(shí)間開中斷后，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)周波電壓過零時(shí)，設(shè)置在甄別點(diǎn)O的電壓過零比較器(VO)的輸出電壓翻轉(zhuǎn)，在其電壓下降沿產(chǎn)生中斷，記錄其過零點(diǎn)中斷時(shí)間ThO并關(guān)中斷;此后，單片機(jī)掃描甄別點(diǎn)I處電壓比較器(Vl)的輸出電壓，當(dāng)周波電壓達(dá)到(Vl)的閾值電壓時(shí)，輸出電壓從高到低翻轉(zhuǎn)，掃描記錄其翻轉(zhuǎn)時(shí)間Th I ；同樣掃描記錄甄別點(diǎn)2處電壓比較器(V2)輸出電壓翻轉(zhuǎn)時(shí)間Th2，將ThO與電壓過零比較器(VO)的輸出電壓翻轉(zhuǎn)時(shí)間設(shè)定值TsO作比較;Th I與電壓比較器(Vl)的輸出電壓翻轉(zhuǎn)時(shí)間設(shè)定值Tsl以及Th2與電壓比較器(V2)的輸出電壓翻轉(zhuǎn)時(shí)間設(shè)定值Ts2分別作比較，如果在允許誤差范圍內(nèi)，則檢測(cè)到的該甄別信號(hào)為真，否則為假。上述判定甄別信號(hào)為真時(shí)，計(jì)算本次周波信號(hào)過零與相鄰前一次甄別信號(hào)為真時(shí)的周波信號(hào)過零間的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間Tzu，將其與周波時(shí)間的平均值Tz作比較，如果不超過設(shè)定周波時(shí)間誤差Tzv則周波信號(hào)為真，這時(shí)保存Tzu并取20ms與同步計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間相加，將相加的值存入同步計(jì)時(shí)器中。
[00?1 ]當(dāng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器以周波電壓過零開始計(jì)時(shí)，則計(jì)時(shí)到16ms至18.5ms間的開中斷時(shí)間設(shè)定值Tk時(shí)開中斷，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到25ms至27ms間的關(guān)中斷時(shí)間設(shè)定值Tn時(shí)關(guān)中斷。
[0012]系統(tǒng)開機(jī)后，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到第一個(gè)周波電壓過零時(shí)，設(shè)置在甄別點(diǎn)O的電壓過零比較器(VO)的輸出電壓翻轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生中斷，取出周波電壓過零點(diǎn)的時(shí)間TO保存，將時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零并開始計(jì)時(shí)，這時(shí)周波電壓過零時(shí)間ThO為0，同時(shí)單片機(jī)按上述方法掃描并判定甄別信號(hào)。由于檢測(cè)的是第一個(gè)周波，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器是在周波電壓過零時(shí)開始計(jì)時(shí)，其ThO、Thl和Th2的值均須加上周波時(shí)間20ms減去開中斷時(shí)間設(shè)定值Tk的差值，如果三個(gè)甄別信號(hào)為真，下一次即第一次開中斷時(shí)間取Tk。否則為假時(shí)，此時(shí)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器時(shí)間須加上T0，繼續(xù)檢測(cè)。
[0013]當(dāng)檢測(cè)到第一個(gè)和相鄰的第二個(gè)周波電壓過零時(shí)，由于未保存檢測(cè)的周波時(shí)間，因此兩次周波信號(hào)過零間的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間是與周波時(shí)間20ms作比較，判定周波信號(hào)為真時(shí)，則取出開中斷時(shí)的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器累計(jì)時(shí)間Tl = T0+Tk作為初始時(shí)間存入同步計(jì)時(shí)器中，開中斷后時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零，否則判定周波信號(hào)為假時(shí)，此時(shí)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器時(shí)間須加上Tl，繼續(xù)按上述方法重新檢測(cè)第一個(gè)周波。當(dāng)檢測(cè)第一個(gè)周波信號(hào)為真后，恢復(fù)以上所述的周波信號(hào)判定。
[0014]如圖1所示，如果檢測(cè)到周波信號(hào)為假，下一次開中斷時(shí)間均在本次開中斷時(shí)間后，經(jīng)延時(shí)周波時(shí)間的平均值Tz時(shí)開中斷，并在開中斷后延時(shí)Tns時(shí)關(guān)中斷，設(shè)置關(guān)中斷時(shí)間是當(dāng)周波信號(hào)在甄別點(diǎn)O時(shí)沒有產(chǎn)生中斷，這時(shí)須在超過TsO允許誤差范圍的設(shè)定時(shí)間點(diǎn)開始掃描，以及掃描甄別點(diǎn)I和甄別點(diǎn)2時(shí)，電壓比較器輸出電壓沒有產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，都在關(guān)中斷時(shí)間Tns關(guān)中斷和停止掃描，Tns為:
[0015]Tns = Tn-Tk
[0016]如果檢測(cè)到周波信號(hào)為真，則下一周波開中斷時(shí)間Tks為:
[0017]Tks = Tk+ThO
[0018]即從第一次開中斷時(shí)間取Tk之后，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器均是計(jì)時(shí)到Tks開中斷，并清零后重新開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到Tns時(shí)關(guān)中斷，從而使同步計(jì)時(shí)器時(shí)間受到周波電壓過零時(shí)間的糾正。
[0019]重復(fù)上述過程。如果所述檢測(cè)到的上一周波信號(hào)為真，本周波判定時(shí)，甄別信號(hào)為假，或檢測(cè)到的周波時(shí)間與周波時(shí)間的平均值Tz比較超過設(shè)定周波時(shí)間誤差Tzv，或時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到關(guān)中斷時(shí)間設(shè)定值Tns時(shí)，電壓過零比較器(VO)輸出電壓未翻轉(zhuǎn)，沒有產(chǎn)生中斷，則在時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到Tns時(shí)關(guān)中斷，這時(shí)記未計(jì)周波數(shù)N為I并存儲(chǔ)，下一次開中斷時(shí)間是在上次開中斷時(shí)間經(jīng)過Tz后開中斷，此后每次判定周波信號(hào)真?zhèn)?，如為假或本次檢測(cè)甄別信號(hào)雖為真但上次為假，則取N，將N+1后回存于存儲(chǔ)器，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器在開中斷后不清零繼續(xù)計(jì)時(shí)，這時(shí)，設(shè)定的下一周波開中斷時(shí)間暫時(shí)改用開中斷時(shí)間臨時(shí)設(shè)定值Tkz:
[0020]Tkz = (N+l) XTz
[0021]同時(shí)，下一周波關(guān)中斷時(shí)間暫時(shí)改用關(guān)中斷時(shí)間臨時(shí)設(shè)定值Tnz:
[0022]Tnz = Tkz+Tns
[0023]當(dāng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到Tkz后，掃描甄別點(diǎn)的時(shí)間可通過簡(jiǎn)單計(jì)算獲得。如果這時(shí)檢測(cè)到周波信號(hào)為真，則取出存儲(chǔ)器中N保存，并將存儲(chǔ)器中N置零，使時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)值Ts為:(Ts — Tkz)—Ts，這時(shí)取(N+1) X20ms的值加于同步計(jì)時(shí)器中，并恢復(fù)使用設(shè)定值Tks與Tns，恢復(fù)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器在開中斷后清零。
[0024]系統(tǒng)同步時(shí)間為同步計(jì)時(shí)器的時(shí)間，再加上當(dāng)前正在計(jì)時(shí)的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的時(shí)間。
[0025]判定甄別點(diǎn)信號(hào)真?zhèn)螘r(shí)，ThO、Thl、Th2是通過與電壓比較器輸出電壓翻轉(zhuǎn)時(shí)間設(shè)定值TS0、Tsl、Ts2作比較看是否超差，來(lái)判定甄別點(diǎn)信號(hào)真?zhèn)?，可以選擇:ThO、Thl、Th2均為真時(shí)該周波甄別信號(hào)為真，或者ThO為真，同時(shí)Thl、Th2之一為真時(shí)，或者Thl、Th2為真時(shí)，該周波甄別信號(hào)為真，視對(duì)判定周波信號(hào)真?zhèn)尾煌蠖ā?br>[0026]如果電力網(wǎng)故障，當(dāng)N大于25至70間的一個(gè)設(shè)定值時(shí)，由于系統(tǒng)中各數(shù)據(jù)采集器、各電器控制器和主控器，其檢測(cè)的Tz值和N值可能不同，這時(shí)，電力網(wǎng)頻率累積誤差，可能造成同步計(jì)時(shí)器時(shí)間無(wú)法通過檢測(cè)到真實(shí)周波信號(hào)時(shí)得到糾正，當(dāng)檢測(cè)到周波信號(hào)為真時(shí)，采用時(shí)鐘計(jì)時(shí)器在Tkz處的計(jì)時(shí)值直接加于同步計(jì)時(shí)器中，以減少系統(tǒng)的不同步時(shí)間，電力網(wǎng)正常運(yùn)營(yíng)情況下N遠(yuǎn)小于25。
[0027]允許的周波時(shí)間誤差Tzv和電壓比較器輸出電壓的翻轉(zhuǎn)時(shí)間設(shè)定值，由試驗(yàn)評(píng)估取其平均值獲得。
(四)【附圖說明】:
[0028]圖1是周波甄別數(shù)據(jù)關(guān)系示意圖；
[0029]圖2是周波甄別電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3是農(nóng)業(yè)大棚氣候控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖確。
(五)【具體實(shí)施方式】:
[0031]圖3是農(nóng)業(yè)大棚氣候控制系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)方框圖包括:主控器(10)、通信電子開關(guān)(11)、開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊(12)、接口電路(13)、小型電話程控交換機(jī)(14)、電器控制器(15)、周波甄別電路(16)、數(shù)據(jù)采集器(17)、溫濕度傳感器(18)、電器設(shè)備(19)、電子開關(guān)(20)。其中通信電子開關(guān)(11)、開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊(12)、周波甄別電路(16)和圖2中單片機(jī)(UO)均分別包含在電器控制器(15)、數(shù)據(jù)采集器(17)和主控器(10)中，其電子開關(guān)(11)、通信電子開關(guān)(11)使用雙向可控硅作為開關(guān)。
[0032]圖2是周波甄別電路(16)的結(jié)構(gòu)示意圖，由:輸入電路(SO)、電壓過零檢測(cè)模塊(VOK電壓比較器(Vl)和電壓比較器(V2)構(gòu)成。單片機(jī)(UO)是指電器控制器(15)、數(shù)據(jù)采集器(17)和主控器(10)中的單片機(jī)。輸入電路(SO)用于將電力網(wǎng)交流電壓通過電阻和二極管的分壓，轉(zhuǎn)換為電壓比較器合適的穩(wěn)定的輸入電壓。單片機(jī)(UO)采用89C55WD，電壓過零檢測(cè)模塊(VO)、電壓比較器(Vl)、電壓比較器(V2)均使用專用的電壓比較器LM339，其基準(zhǔn)電壓是采用穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電路來(lái)穩(wěn)定電壓比較器的閾值電壓。
[0033]當(dāng)電力網(wǎng)交流電壓周波信號(hào)過零時(shí)，電壓過零檢測(cè)模塊(VO)的輸出電壓跳變，單片機(jī)(UO)產(chǎn)生中斷，記錄中斷時(shí)間，同時(shí)單片機(jī)(UO)還用于掃描電壓比較器(Vl)和電壓比較器(V2)的輸出電壓，當(dāng)輸出電壓跳變時(shí)記錄跳變時(shí)間，用于判定電力網(wǎng)周波信號(hào)從而產(chǎn)生同步時(shí)間。
[0034]接口電路(13)中的單片機(jī)AT89C20 51設(shè)有12C串行通信模塊，用于與主控器之間進(jìn)行通信，其EEPRAM用于保存數(shù)據(jù)。通信時(shí)，從手機(jī)功能界面選擇所須代碼，通過電話網(wǎng)向小型電話程控交換機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)主控器接收到相關(guān)字符串后，將其譯成所對(duì)應(yīng)的功能進(jìn)行控制或通信。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)大棚氣候控制系統(tǒng)，其特征是，各數(shù)據(jù)采集器、電器控制器和主控器，其裝置中均安裝周波甄別電路，用于產(chǎn)生系統(tǒng)的同步時(shí)間，同時(shí)在其通信電路中各安裝一個(gè)通信電子開關(guān)及其開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊，在總開關(guān)之后安裝一個(gè)電子開關(guān)，該電子開關(guān)并聯(lián)隔離二極管，通信時(shí)，主控器關(guān)斷電子開關(guān)并接通其通信電子開關(guān)，將市電經(jīng)隔離二極管送入系統(tǒng)，系統(tǒng)處于經(jīng)電力線半波通信半波供電狀態(tài)；電器控制器輸出經(jīng)光電隔離、雙向可控硅控制或繼電接觸電路控制，串接到爐、栗電器設(shè)備的電源中，控制其負(fù)載通電功率和時(shí)間；各數(shù)據(jù)采集器和電器控制器在設(shè)定的半波通信時(shí)間或且檢測(cè)到電力網(wǎng)被隔離二極管阻斷的半波沒有信號(hào)時(shí)，關(guān)斷其爐、栗電器的設(shè)備負(fù)載電源，接通通信電子開關(guān)； 電器控制器面板裝3 — 5個(gè)不同顏色的LED燈，在剛開機(jī)特定時(shí)間顯示紅色時(shí)，關(guān)機(jī)再開機(jī)進(jìn)入編號(hào)方式，依序顯示I次或2次不同顏色LED燈為一組合，第I次顯示時(shí)間控制在I 一 2秒，依顯示的預(yù)置停頓時(shí)間作為一個(gè)組合的結(jié)束識(shí)別，選擇一個(gè)組合關(guān)機(jī)，得到與該組合相對(duì)應(yīng)的編號(hào)并保存，它是在編號(hào)時(shí)段當(dāng)檢測(cè)不到電網(wǎng)周波信號(hào)時(shí)，單片機(jī)依靠其電源電容的儲(chǔ)能將編號(hào)數(shù)據(jù)存入非易失存儲(chǔ)器中； 各開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊是從電力網(wǎng)經(jīng)電阻降壓后分兩路，一路用于各電器控制器，它經(jīng)反接二極管接于各電器控制器的單片機(jī)I/O口，在時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到周波負(fù)半波時(shí)，掃描該I/O口，如果沒有信號(hào)即系統(tǒng)處于半波通信狀態(tài);另一路用于各數(shù)據(jù)采集器、各電器控制器和主控器，該路經(jīng)正接二極管進(jìn)一步隔離周波負(fù)半波后，接于比較器輸入端，其基準(zhǔn)電壓為10Mv至200Mv，可利用二極管壓降經(jīng)電阻分壓得到，因此比較器的輸出端為方波信號(hào)，它經(jīng)正接的二極管整流后產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)電力網(wǎng)周波負(fù)半波的正方波信號(hào)，接于單片機(jī)的I/O口，單片機(jī)掃描到正方波信號(hào)時(shí)執(zhí)行通信操作，該正方波信號(hào)還用于驅(qū)動(dòng)通信電子開關(guān);小型電話程控交換機(jī)的分機(jī)號(hào)和指令代碼與指令的對(duì)照表保存在手機(jī)中，管理人員從座機(jī)或手機(jī)發(fā)送指令代碼的數(shù)字，交換機(jī)將接收指令代碼的數(shù)字信號(hào)傳送給主控器，由主控器譯碼后執(zhí)行相應(yīng)操作； 周波甄別電路是利用電力網(wǎng)周波的正半周上升段，取三個(gè)甄別點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)周波信號(hào)的識(shí)別判定，再利用周波時(shí)間建立同步時(shí)間，系統(tǒng)設(shè)置時(shí)鐘計(jì)時(shí)器和同步計(jì)時(shí)器，如果檢測(cè)到相臨的兩個(gè)周波信號(hào)均為真，則取出該兩個(gè)相鄰的周波信號(hào)過零之間的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間，按序存入周波時(shí)間存儲(chǔ)單元中，存滿100個(gè)周波時(shí)間時(shí)每存入一個(gè)周波時(shí)間，均先移除最先存入的一個(gè)周波時(shí)間，并計(jì)算存入的周波時(shí)間的平均值Tz并保存，利用Tz值鑒別待識(shí)別周波信號(hào)； 三個(gè)比較器分別用于三個(gè)甄別點(diǎn)，即甄別點(diǎn)0、甄別點(diǎn)1、甄別點(diǎn)2，在周波正半周上升段的周波過零處，即甄別點(diǎn)O設(shè)置電壓過零比較器，在電壓過零比較器的信號(hào)輸入端再串接二極管隔離負(fù)半周，其基準(zhǔn)電壓為1mv至lOOmv，視比較器的失調(diào)電壓而定，該基準(zhǔn)電壓可利用二極管壓降經(jīng)電阻分壓得到，其余二個(gè)比較器分別設(shè)置在周波正半周上升段，峰值電壓的35 %至50 %處的甄別點(diǎn)I和50 %至70 %處的甄別點(diǎn)2 ； 周波信號(hào)判定:單片機(jī)在設(shè)定時(shí)間開中斷后，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)周波電壓過零時(shí)，設(shè)置在甄別點(diǎn)O的電壓過零比較器的輸出電壓翻轉(zhuǎn)，在其電壓下降沿產(chǎn)生中斷，記錄其過零點(diǎn)中斷時(shí)間ThO并關(guān)中斷;此后，單片機(jī)掃描甄別點(diǎn)I處電壓比較器(Vl)的輸出電壓，當(dāng)周波電壓達(dá)到電壓比較器(Vl)的閾值電壓時(shí)，輸出電壓從高到低翻轉(zhuǎn)，掃描記錄其翻轉(zhuǎn)時(shí)間Thl;同樣掃描記錄甄別點(diǎn)2處電壓比較器(V2)輸出電壓翻轉(zhuǎn)時(shí)間Th2，如果所述翻轉(zhuǎn)時(shí)間在允許誤差范圍內(nèi)，則檢測(cè)到的該甄別信號(hào)為真，否則為假，上述判定甄別信號(hào)為真時(shí)，計(jì)算本次周波信號(hào)過零與相鄰前一次甄別信號(hào)為真時(shí)的周波信號(hào)過零間的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間Tzu，將其與周波時(shí)間的平均值Tz作比較，如果不超過設(shè)定周波時(shí)間誤差Tzv則周波信號(hào)為真，這時(shí)保存Tzu并取20ms與同步計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間相加，將相加的值存入同步計(jì)時(shí)器中； 當(dāng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器以周波電壓過零開始計(jì)時(shí)，則計(jì)時(shí)到16ms至18.5ms間的開中斷時(shí)間設(shè)定值Tk時(shí)開中斷，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到25ms至27ms間的關(guān)中斷時(shí)間設(shè)定值Tn時(shí)關(guān)中斷； 當(dāng)檢測(cè)到第一個(gè)周波電壓過零時(shí)，設(shè)置在甄別點(diǎn)O的電壓過零比較器的輸出電壓翻轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生中斷，取出周波電壓過零點(diǎn)的時(shí)間TO保存，將時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零并開始計(jì)時(shí)，這時(shí)周波電壓過零時(shí)間ThO為O，單片機(jī)按上述方法掃描并判定甄別信號(hào)，其ThO、Thl和Th2的值均須加上周波時(shí)間20ms減去開中斷時(shí)間設(shè)定值Tk的差值，如果三個(gè)甄別信號(hào)為真，下一次即第一次開中斷時(shí)間取Tk，否則為假時(shí)，此時(shí)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器時(shí)間須加上T0，繼續(xù)檢測(cè)； 當(dāng)檢測(cè)到第一個(gè)和相鄰的第二個(gè)周波電壓過零判定周波信號(hào)為真時(shí)，則取出開中斷時(shí)的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器累計(jì)時(shí)間T1 = T0+Tk作為初始時(shí)間存入同步計(jì)時(shí)器中，開中斷后時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零，否則判定周波信號(hào)為假時(shí)，此時(shí)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器時(shí)間須加上Tl，繼續(xù)按上述方法重新檢測(cè)第一個(gè)周波，當(dāng)檢測(cè)第一個(gè)周波信號(hào)為真后，恢復(fù)以上所述的周波信號(hào)判定； 如果檢測(cè)到周波信號(hào)為假，下一次開中斷時(shí)間均在本次開中斷時(shí)間后，經(jīng)延時(shí)周波時(shí)間的平均值Tz時(shí)開中斷，并在開中斷后延時(shí)Tns時(shí)關(guān)中斷，設(shè)置關(guān)中斷時(shí)間是當(dāng)周波信號(hào)甄別為假時(shí)，在關(guān)中斷時(shí)間Tns關(guān)中斷和停止掃描，Tns為: Tns = Tn-Tk 如果檢測(cè)到周波信號(hào)為真，則下一周波開中斷時(shí)間Tks為: Tks = Tk+ThO 即從第一次開中斷時(shí)間取Tk之后，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器均是計(jì)時(shí)到Tks開中斷，并清零后重新開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到Tns時(shí)關(guān)中斷，重復(fù)上述過程，如果所述檢測(cè)到的上一周波信號(hào)為真，本周波判定時(shí)，甄別信號(hào)為假，則在時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到Tns時(shí)關(guān)中斷，這時(shí)記未計(jì)周波數(shù)N為I并存儲(chǔ)，下一次開中斷時(shí)間是在上次開中斷時(shí)間經(jīng)過Tz后開中斷，此后每次判定周波信號(hào)真?zhèn)?，如為假或本次檢測(cè)甄別信號(hào)雖為真但上次為假，則取N，將N+1后回存于存儲(chǔ)器，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器在開中斷后不清零繼續(xù)計(jì)時(shí)，這時(shí)，設(shè)定的下一周波開中斷時(shí)間暫時(shí)改用開中斷時(shí)間臨時(shí)設(shè)定值Tkz: Tkz = (N+l) XTz 同時(shí)，下一周波關(guān)中斷時(shí)間暫時(shí)改用關(guān)中斷時(shí)間臨時(shí)設(shè)定值Tnz: Tnz = Tkz+Tns 當(dāng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到Tkz后，如果這時(shí)檢測(cè)到周波信號(hào)為真，則取出存儲(chǔ)器中N保存，并將存儲(chǔ)器中N置零，使時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)值Ts為:(Ts — Tkz)—Ts，這時(shí)取(N+1) X20ms的值加于同步計(jì)時(shí)器中，并恢復(fù)使用設(shè)定值Tks與Tns，恢復(fù)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器在開中斷后清零； 系統(tǒng)同步時(shí)間為同步計(jì)時(shí)器的時(shí)間，再加上當(dāng)前正在計(jì)時(shí)的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的時(shí)間； 判定甄別點(diǎn)信號(hào)真?zhèn)螘r(shí)，選擇:ThO、Thl、Th2均為真時(shí)該周波甄別信號(hào)為真，或者ThO為真，同時(shí)Thl、Th2之一為真時(shí)，或者Thl、Th2為真時(shí)，該周波甄別信號(hào)為真，視對(duì)判定周波信號(hào)真?zhèn)尾煌蠖?，如果N大于25至70間的一個(gè)設(shè)定值時(shí)，采用時(shí)鐘計(jì)時(shí)器在Tkz處的計(jì)時(shí)值直接加于同步計(jì)時(shí)器中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)大棚氣候控制系統(tǒng)，其特征在于包括: 主控器(10)、通信電子開關(guān)(11)、開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊(12)、接口電路(13)、小型電話程控交換機(jī)(14)、電器控制器(15)、周波甄別電路(16)、數(shù)據(jù)采集器(17)、溫濕度傳感器(18)、電器設(shè)備(19)、電子開關(guān)(20)，其中單片機(jī)(UO)和通信電子開關(guān)(11)、開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊(12)和周波甄別電路(16)均分別包含在電器控制器(15)、數(shù)據(jù)采集器(17)和主控器(10)中； 周波甄別電路(16)由:輸入電路(SO)、電壓過零檢測(cè)模塊(VO)、電壓比較器(Vl)和電壓比較器(V2)構(gòu)成，輸入電路(SO)用于將電力網(wǎng)交流電壓通過電阻和二極管的分壓，轉(zhuǎn)換為電壓比較器合適的穩(wěn)定的輸入電壓； 接口電路(13)中的單片機(jī)設(shè)有I2C串行通信模塊，用于與主控器之間進(jìn)行通信，其EEPRAM用于保存數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G05D27/02GK105955369SQ201610448456
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】張金木
【申請(qǐng)人】福州臺(tái)江區(qū)超人電子有限公司