一種自動覆膜控溫移動苗床控制器及控制方法
【專利說明】一種自動覆膜控溫移動苗床控制器及控制方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及移動苗床領域，針對一種自帶塑料薄膜自動化覆收裝置和紅外電加熱的移動苗床(201320756222.7)，具體涉及此類苗床的一種自動覆膜控溫移動苗床控制器及控制方法。
【背景技術】
[0003]苗床包括固定苗床和移動苗床，主要用于園藝作物的育苗。在冬季、早春等低溫時節的育苗作業中，需要利用溫室加熱系統對整個溫室內環境進行加溫，能耗大、運行成本高；同時還要在苗床上搭蓋塑料薄膜來增加苗床的蓄熱、保濕能力，工作量大、效率低下。
[0004]為解決上述問題，在原有移動苗床基礎之上，王銳、廖劍等發明了一種新型拱棚式自動卷覆膜機，獨立加熱保溫小環境，實現節能降耗，并能夠實現苗床上塑料薄膜的自動卷收和覆蓋功能。此種苗床也為自動化管理與控制提供可能。
[0005]育苗企業往往需要對規模化的苗床群進行集中管理和控制，在此苗床系統結構之上，如何進一步減少人工作業，實現苗床“小環境”的精準、自動、柔性化控制是一個重要課題。國內外針對此問題的研究還處于空白，并且沒有類似的控制系統和設備可以直接使用。

【發明內容】

[0006]本發明主要是解決現有技術所存在的技術問題;提供了一種對規模化的苗床進行精準、自動的控制，減少人工作業，節能增效，提高苗床自動化控制效率的一種自動覆膜控溫移動苗床控制器及控制方法。
[0007]本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:
一種自動覆膜控溫移動苗床控制器，其特征在于，包括:
若干苗床控制器:通過RS485通信連接線纜或無線設備與移動苗床集控中心連接;每個苗床控制器的結構相同，均包括:
一微控制器MCU:采用基于Cotex-M3內核ARM 32位處理器;控制整個苗床控制器中單元、模塊的工作；
一濕度傳感檢測單元:與微控制器MCU的IIC接口連接，用于在線測量空氣濕度，同時轉換為數字量供微控制器MCU讀取；
一溫度傳感檢測單元:與微控制器MCU的1接口連接，用于在線測量空氣溫度，同時轉換為數字量供微控制器MCU讀取
一控制驅動單元:與微控制器MCU的1接口連接，用于控制苗床卷膜管狀電機和紅外電熱膜的工作；
一RS-485通信接口:與微控制器MCU的USART接口連接，
一外部按鍵接口:與微控制器MCU的1接口連接，用于用戶手動設定苗床控制器相關參數、設備狀態;包括目標溫度參數設定，卷膜展開或收攏、電熱膜加熱控制；
一液晶顯示單元:與微控制器MCU的USART接口連接，
一數據存儲模塊:與微控制器MCU的SPI接口連接，用于存儲苗床控制器的運行參數和傳感器數據；
一時鐘模塊:與微控制器M⑶的IIC接口連接，包括備用電池和型號為DS3231的時鐘芯片，時鐘芯片與微控制器MCU的IIC接口連接;時鐘電路為整個控制器提供精準的實時時間，所述備用電池用于在電源模塊斷電時繼續保證時鐘電路運行；
一電源模塊201:與上述所有單元、模塊和接口、以及微控制器M⑶連接，用于給所有單元、模塊和接口、以及微控制器MCU供電。
[0008]在上述的一種自動覆膜控溫移動苗床控制器，所述控制驅動單元包括苗床卷膜管狀電機控制驅動單元和紅外電熱膜控制驅動單元;其中，苗床卷膜管狀電機控制驅動單元包括兩個苗床卷膜管狀電機控制驅動子單元，用于控制苗床卷膜管狀電機的正轉和反轉；紅外電熱膜控制驅動單元用于控制紅外電熱膜的開合，所有控制驅動單元的結構相同，均包括低壓控制電路和高壓工作電路；
所述低壓控制電路包括:光電耦合器，所述光電耦合器輸入通過保護電路一與微控制器MCU的1 口連接;光電耦合器的輸出通過一電阻與受控電機或電熱膜連接，并通過保護電路二與MOS開關管連接；
所述高壓工作電路包括:具有常開觸點的電磁繼電器，所述電磁繼電器連接AC電源后與受控電機或電熱膜連接，并同時也與MOS開關管連接；
控制當微控制器MCU的CTR 口輸出高電平時，觸發光電耦合器的發光二極管導通，光敏元件受到光照后，光敏三極管導通，驅動開關管導通，觸發繼電器線圈回路導通，繼電器電磁線圈產生磁場，觸使繼電器常開觸點閉合，高壓電路回路導通，管狀電機或電熱膜開始工作；
當微控制器MCU的CTR 口輸出低電平時，觸發光電耦合器的發光二極管截止，光敏三極管截止，開關管截止，繼電器線圈回路不導通，觸使繼電器常開觸點斷開，高壓電路回路不導通，管狀電機或電熱膜停止工作；
控制苗床卷膜管狀電機正轉、反轉時，當CTRl=O，CTR2=1時，繼電器Kl線圈回路不導通，繼電器Kl的常開觸點斷開，繼電器K2線圈回路導通，繼電器K2的常開觸點閉合，使220V控制電源與繼電器KI的常閉觸點連接，電機正轉端口得電正轉，卷膜展開；當CTRI=I，CTR2=I時，繼電器Kl線圈回路導通，繼電器Kl的常開觸點閉合，繼電器K2線圈回路導通，繼電器K2的常開觸點閉合，使220V控制電源與繼電器Kl的常開觸點連接，電機反轉端口得電反轉，卷膜收攏；當CTR2=0時，無論CTRl=O或I，繼電器K2線圈回路不導通，繼電器K2的常開觸點斷開，電機正轉、反轉端口始終不能與220V控制電源連接，從而電機停止運行;管狀電機狀態控制邏輯如圖表6所示;此設計有效的避免了微控制器1 口狀態異常所導致的管狀電機誤動作，從而造成設備的損壞。
[0009]在上述的一種自動覆膜控溫移動苗床控制器，所述濕度傳感檢測單元包括一電容式線性電壓輸出濕度模塊;電容式線性電壓輸出濕度模塊的輸出電壓信號接入電阻分壓網絡，分壓后接一AD模數轉換器，使電壓值在AD模數轉換器的轉換范圍內，再將分壓信號經濾波去耦電路后接入AD模數轉換器AINl端口，微控制器MCU再通過IIC總線讀取轉換數值;微控制器MCU讀取的數字量轉換值經過零點-滿量程數學轉換公式計算后，得到空氣中實際測量的濕度值。
[0010]—種自動覆膜控溫移動苗床控制方法，其特征在于，包括:
步驟1:初始化相關參數設備，設置定時周期，設置預定目標；
步驟2:進入主流程，開啟中斷通信檢測，等待定時周期；
步驟3:有外部按鍵中斷到達，解析指令，根據具體指令進入相應中斷處理函數；
步驟4:有數據通信包中斷到達，解析通信包數據，根據通信包數據修改目標，并進入相應中斷處理函數，
所述中斷響應函數包括自動收、覆膜，自動控制溫度濕度，流程如下:步驟4.1:判斷外部指令是否是直接操作卷覆膜和加熱器，是則直接進行操作;否則進入自動比對控制模式4.2 ；
步驟4.2:自行采集當前溫濕度數據并與設定目標參數進行比較，根據一定的算法控制卷膜覆及加熱器工作，并將結果狀態顯示，存儲，反饋；
步驟5:定時周期到未檢測到中斷，則根據預先設目標進行控制；
步驟6:等待反饋上報結果，并進入下一個周期等待下次操作指令，直到主循環結束； 中斷響應函數中自動收、覆膜，自動控制溫度濕度的流程如下:
步驟7:判斷外部指令是否是直接操作卷覆膜和加熱器，是則直接進行操作;否則進入自動比對控制模式8;
步驟8:自行采集當前溫濕度數據并與設定目標參數進行比較，控制卷膜覆及加熱器工作，并將結果狀態顯示，存儲，反饋。
[0011 ]因此，本發明具有如下優點:
1、本發明闡述了一種針對具有電動覆膜和加熱功能的新型移動苗床控制器，通過硬件電路與嵌入式軟件的配合，控制器能夠自動采集苗床內外溫、濕度信息，同時自動覆蓋、卷收苗床上塑料薄膜以及電熱膜加熱控制，從而最終達到控溫、控濕，營造了一個適合育苗生長的“小環境” O當傳感器參數超標時，系統會出現環境閾值告警，并可以自動控制相關設備進行智能調節，實現精準控制；
2、鑒于育苗企業往往需要對規模化的苗床群集中管理和控制，本苗床控制器預留了RS-485通信接口，多個苗床控制器可以組成總線通信系統，掛接到中央控制器集中管理與監控，適應了企業集約化管理的要求；
3、具體控制方式更加靈活，可以預置參數，可以現地控制，也可以通過物聯網遠程程控制。實現用戶在任何時間、任何地點通過任意網絡終端，均可實現對苗床各種設備進行遠程控制，控制收、卷覆膜、加溫、加濕裝置；
4、新型移動苗床配合本發明實施例，能夠針對不同種苗的農藝要求提供個性化的控制，為工廠化育苗在同一溫室內集群管理和柔性化生產提供了便利，可快速響應市場多樣化、個性化的種苗產品需求，同時提高了育苗企業自動化管理水平，節省人力成本，節能降耗。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明實施例應用于苗床群集中管控示意圖。
[0013]圖2是本發明實施例的控制器系統結構示意圖。
[0014]圖3是本發明實施例的濕度傳感檢測單元電路