牲畜飼料車載配料控制器的製造方法
2023-05-14 17:29:11
牲畜飼料車載配料控制器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種牲畜飼料車載配料控制器，所述牲畜飼料車載配料裝置包括進料裝置、出料裝置、混合飼料儲料攪拌罐及攪拌裝置，所述牲畜飼料車載配料控制器包括DC/DC隔離電源模塊、微控制器模塊、與微控制器模塊相連的傳感器信號調理和AD轉換模塊、鍵盤顯示器模塊、繼電器控制模塊、GPRS無線模塊、串行通信接口模塊及數據存儲模塊，所述傳感器信號調理和AD轉換模塊與若干個相互並聯的安裝在儲料攪拌罐底部的傳感器相連，所述繼電器控制模塊與進料裝置、出料裝置及攪拌裝置相連。通過上述方式，本發明實現了牲畜飼料自動配料，大大減輕飼養人員的工作量，並可實現養殖場現場與異地遠程管理部門的數據交互傳輸。
【專利說明】
牲畜飼料車載配料控制器
【技術領域】
[0001]本發明涉及移動式車載牲畜飼料自動配料領域，特別是涉及一種牲畜飼料車載配料控制器。
【背景技術】
[0002]在一般的牲畜養殖場，牲畜的飼料包括兩種，一種為天然飼料如養殖場的天然草場，另一種，為了牲畜的健康及畜產品的營養結構，需要為牲畜提供一定營養結構的人工飼料，尤其在內蒙古等地域廣闊的養殖場，畜業養殖的流動性較大，一般採用專用的大型車輛配置並裝載人工飼料，便於及時給牲畜提供一定營養結構的人工飼料。
[0003]目前，流動性較強的車載飼料配方基本靠飼養人員按照一定的重量比例事先分配好各種飼料成分，然後再將各種配料放在攪拌罐中攪拌，整個過程需要大量的人工參與，工作量大、工作效率較低，同時由於大型的養殖場，畜牧養殖的流動性較大，在固定場所的養殖場管理人員不能及時獲取相關的配方數據，從而不便於遠程及時監控和管理配料。
[0004]因此亟需提供一種新型的牲畜飼料車載配料裝置來解決上述問題。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種牲畜飼料車載配料控制器，能夠實現牲畜飼料自動配料及遠程監控和管理配方等數據信息。
[0006]為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是:提供一種牲畜飼料車載配料控制器，所述牲畜飼料車載配料裝置包括進料裝置、出料裝置、混合飼料儲料攪拌罐及置於混合飼料儲料攪拌罐中的攪拌裝置，進料裝置與出料裝置均與混合飼料儲料攪拌罐相連，所述牲畜飼料車載配料控制器包括DC/DC隔離電源模塊、微控制器模塊、與微控制器模塊相連的傳感器信號調理和AD轉換模塊、鍵盤顯示器模塊、繼電器控制模塊、GPRS無線模塊、串行通信接口模塊及數據存儲模塊，所述傳感器信號調理和AD轉換模塊與若干個相互並聯的傳感器相連，所述傳感器安裝在混合飼料儲料攪拌罐的底部，所述繼電器控制模塊與進料裝置、出料裝置及攪拌裝置相連。
[0007]在本發明一個較佳實施例中，所述DC/DC隔離電源模塊的輸入為直流24V的車載電瓶電源，輸出為數字電路電源和模擬電路電源，數字電路電源與微控制器模塊相連，模擬電路電源與傳感器信號調理和AD轉換模塊、鍵盤顯示器模塊、繼電器輸出模塊相連，分別為所述牲畜飼料車載配料控制器的數字電路部分與模擬電路部分供電。
[0008]在本發明一個較佳實施例中，所述傳感器信號調理和AD轉換模塊、鍵盤顯不器模塊、繼電器控制模塊均通過一電平轉換晶片74HCT541與微控制器模塊相連。由於微控制器模塊為3.3V電源供電，傳感器信號調理和AD轉換模塊、鍵盤顯示器模塊、繼電器控制模塊由5V電源供電，為實現正確的數據交互，兩者間需通過邏輯電平轉換，即通過電平轉換晶片74HCT541完成不同電平轉換。
[0009]在本發明一個較佳實施例中，所述微控制器模塊採用32位ARM Cortex M3內核的嵌入式微控制器，內部資源豐富，作為車載配料控制器的控制核心。
[0010]在本發明一個較佳實施例中，所述鍵盤顯示器模塊中的鍵盤採用4X4全數字鍵盤，包括0-9數字鍵、小數點、五個功能鍵，便於實現數據錄入。
[0011]在本發明一個較佳實施例中，所述鍵盤顯示器模塊中的顯示器採用0.8英寸數碼管顯示器，便於實現數據顯示。
[0012]本發明的有益效果是:本發明一方面可以實現牲畜飼料自動配料，大大減輕飼養人員的工作量及人為因素造成的配料誤差，提高了飼養工作效率；另一方面，通過無線GPRS無線模塊實現養殖場現場與異地遠程管理部門的數據交互傳輸，便於對流動性較強的畜牧養殖進行集中管理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明牲畜飼料車載配料控制器一較佳實施例的系統結構示意圖。
[0014]圖2是所述牲畜飼料車載配料控制器的結構框圖。
[0015]圖3是所述DC/DC隔離電源模塊電路圖。
[0016]圖4是所述微控制器模塊電路圖。
[0017]圖5是所述傳感器信號調理與AD轉換模塊電路圖。
[0018]圖6是所述鍵盤顯示器模塊電路圖。
[0019]圖7是所述繼電器控制模塊電路圖。
[0020]圖8是所述GPRS無線模塊電路圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。
[0022]請參閱圖1和圖2，本發明實施例包括:
一種牲畜飼料車載配料控制器，所述牲畜飼料車載配料裝置包括進料裝置、出料裝置、混合飼料儲料攪拌罐及置於混合飼料儲料攪拌罐中的攪拌裝置，進料裝置與出料裝置均與混合飼料儲料攪拌罐相連；所述牲畜飼料車載配料控制器包括DC/DC隔離電源模塊、微控制器模塊、與微控制器模塊相連的傳感器信號調理和AD轉換模塊、鍵盤顯不器模塊、繼電器控制模塊、GPRS無線模塊、串行通信接口模塊及數據存儲模塊；所述傳感器信號調理和AD轉換模塊與若干個相互並聯的傳感器相連，所述傳感器安裝在混合飼料儲料攪拌罐的底部，用於對混合飼料儲料攪拌罐及罐內的飼料進行稱重；所述繼電器控制模塊與進料裝置、出料裝置及攪拌裝置相連。在圖1中，在混合飼料儲料攪拌罐的底部裝有三個傳感器，所述傳感器為力敏傳感器。所述牲畜飼料車載配料控制器可提供多種飼料成分的配方，飼料各種成分依次由進料裝置送入混合飼料儲料攪拌罐中，飼料各成分的重量由飼料配方決定。進料裝置、出料裝置、攪拌裝置的啟動與停止由繼電器控制模塊輸出的開關信號控制。
[0023]所述牲畜飼料車載配料控制器由微控制器模塊為核心，傳感器信號調理和AD轉換模塊、GPRS無線模塊、串行通信接口模塊、數據存儲模塊與微控制器模塊之間相互通信，微控制器模塊分別向繼電器控制模塊、鍵盤顯示器模塊傳輸信號。其中的傳感器信號調理和AD轉換模塊主要實現對傳感器微弱信號的濾波、放大及數模轉換；鍵盤顯示器模塊實現數據顯示和數據錄入；繼電器控制模塊為牲畜飼料車載配料控制器提供開關控制信號，最大可輸出八路開關控制信號；串行通信接口電路為預留功能，以備車載配料控制器與電腦連接或進行相關的列印控制；GPRS無線模塊主要為實現現場與遠程的數據交互，便於遠程監控和管理；數據存儲模塊提供系統參數及配方數據等的保存；DC/DC隔離電源模塊的輸入為車載24V的電瓶電源，其輸出為整個車載配料控制器提供電源。
[0024]下面具體介紹所述牲畜飼料車載配料控制器各部分的電路結構:
請參閱圖3，所述DC/DC隔離電源模塊的輸入為直流24V的車載電瓶電源，輸出為數字電路電源和模擬電路電源，數字電路電源與微控制器模塊相連，模擬電路電源與傳感器信號調理和AD轉換模塊、鍵盤顯示器模塊、繼電器輸出模塊相連，分別為所述牲畜飼料車載配料控制器的數字電路部分與模擬電路部分供電。D9為防反二極體，VDl為瞬態抑制二極體，可以在一定程度上抑制因雷擊造成的浪湧對後續電路的破壞；D11-D13為超快恢復二極體，主要實現對高頻脈動電壓的整流。U15為集成的基於PWM技術的電源管理晶片，Tl為EFD20骨架的高頻變壓器，U16為線性光電隔離耦合器，可以為U15提供反饋電壓，同時可以實現輸入24V直流電源與輸出電源之間的電氣隔離。U17為2.5V的電壓基準，VCC為數字電路5V電源，為供電為5V的數字電路供電，5VA為5V的模擬電路電源，為三隻傳感器及AD轉換模塊提供電源及參考電壓。4.2V電源為GPRS無線模塊供電，並採用低壓轉換晶片U18產生3.3V的電源，為微控制器STM32F103及相關的3.3V工作電壓的晶片供電。通過DC/DC隔離電源模塊產生5V電源、4.2V的GPRS電源及3.3V的數字電路電源，所有的由DC/DC隔離電源模塊產生的電源都與車載電瓶24V電源隔離。
[0025]請參閱圖4，所述微控制器模塊採用32位ARM Cortex M3內核的嵌入式微控制器U14，內部資源豐富，作為車載配料控制器的控制核心。JP5為U14的JTAG調試接口，用於對U14進行在線調試和下載程序。Yl及C21、C23為U14提供低頻信號，Y2、C24、C25、R27組成的晶振電路為U14提供高頻信號。由Keyl、C32和R28組成復位電路，為U14提供上電復位和手動復位。Key2、R32及JP6組成U14啟動區的選擇。U20為16Mbit的SPI存儲器，用於配方等數據的存儲。U21為EEPROM晶片，可存儲傳感器標定等小容量的系統參數。JP2為提供主控板與鍵盤數碼管顯示器電路板的連接接口。圖中的無極性電容C38 — C46用於旁路和高頻濾波，有極性電容C58用於低頻濾波。
[0026]請參閱圖5，所述傳感器信號調理和AD轉換模塊主要實現對傳感器微弱信號的濾波、放大及數模轉換。圖中的JP7和JP8為兩路傳感器接口，實際使用時只用到其中的一路，三隻傳感器在使用時通過接線盒實現並聯連接到JP7或JP8接口，S1-S4為磁珠，可部分抑制高頻幹擾信號，U19為雙路差動信號輸入24bit的ADC，內部有可程控增益電路，放大倍數可以通過20腳和19腳的電平組合實現I倍、2倍、64倍或128倍差動信號放大。AD轉換的數據由單片機控制U19的23、24管腳獲得。U19的參考電源為模擬5V電源，由El和C35對模擬5V電源提供高頻及低頻濾波。由於微控制器為3.3V電源供電，而U19為5V電源供電，兩者間的邏輯電平轉換可以由電平轉換晶片UlO實現。
[0027]請參閱圖6，所述鍵盤顯示器模塊單獨設計為一個電路板，其與微控制器模塊的主控板的連接通過JPl接插件實現。U2-U7為高亮度的0.8英寸共陰數碼管，由U8晶片CH452驅動。由於CH452為5V電源供電，為實現其與3.3V電源供電的嵌入式微控制器之間正確的數據交互，利用Ul晶片實現3.3V到5V邏輯電平的轉換。DS1-DS8為發光二極體，分別顯示對應8個繼電器的通斷狀態。Keyl_Keyl6為4X4全數字鍵盤，除了 0_9的數字外，還有小數點及5個功能鍵，便於實現數據錄入。
[0028]請參閱圖7，所述繼電器控制模塊為牲畜飼料車載配料控制器提供開關控制信號，最大可輸出八路開關控制信號。圖中的U1-U8為光電稱合器,用於對小型中間繼電器的驅動，JD1-JD8為小型中間繼電器，其開關輸出用於控制車載飼料配料系統的進料裝置、出料裝置及攪拌裝置等。C1、C3-C8及Cll為安規電容，用於對繼電器接點開關時的電噪聲吸收；D1-D8為繼電器線圈反向電勢提供續流通道。JP3為對外的八路繼電器輸出接點接口。U9可以實現微控制器模塊3.3V供電電源到5V電平的轉換。
[0029]請參閱圖8，所述GPRS無線模塊主要為實現現場與遠程的數據交互，便於遠程監控和管理。圖中JP4為GPRS無線模塊的接口，GPRS無線模塊採用GTM900-C系列的無線模塊，支持兩頻段GSM/GPRS。Ull為SM卡接口電路，通過Ull安裝SIM卡實現養殖場現場與異地遠程管理部門的數據交互傳輸，實現覆蓋面廣的遠程數據通信。GPRS無線模塊支持TTL邏輯電平的異步串口通信，將相關的控制引腳與微控制器的I/O及串口連接。U12為TTL與RS232邏輯電平轉換晶片。
[0030]本發明所述牲畜飼料車載配料控制器的工作原理如下:
由車載配料控制器的繼電器控制模塊輸出信號控制進料裝置，將飼料的各種配料成分送入混合飼料儲料攪拌罐中，在混合飼料儲料攪拌罐的底部安裝的三個力敏傳感器實時將獲取加入到儲料攪拌罐的飼料重量轉換為毫伏級電壓信號，由傳感器信號調理和AD轉換模塊實現模數轉換，嵌入式微控制器通過讀取ADC轉換數據後得到實際的飼料重量，各種飼料成分嚴格按配方數據依次加入到混合飼料儲料攪拌罐中。各種飼料成分添加完成後，由車載配料控制器啟動攪拌器對混合飼料儲料攪拌罐內的混合飼料進行攪拌。在車載配料控制器內部保存有事先編制好的配方數據，如果配方資料庫中的配方數據不滿足實際需要，可以通過操作鍵盤實時修改或由異地的管理人員將實際需要的配方數據通過GPRS無線模塊傳送給車載配料控制器。車載配料控制器的全數字鍵盤可以方便現場操作人員進行各種操作，車載配料控制器的高亮度數碼管顯示器可以實時顯示各種配料的重量及混合料的總重量，便於現場操作人員的實時監控。GPRS無線模塊除了傳送配方數據外，還可以實現養殖場現場與異地監控室的多種類型的數據傳輸，從而實現遠程監控與管理。
[0031 ] 本發明一方面可以實現牲畜飼料自動配料，大大減輕飼養人員的工作量及人為因素造成的配料誤差，提高了飼養工作效率；另一方面，通過無線GPRS無線模塊實現養殖場現場與異地遠程管理部門的數據交互傳輸，便於對流動性較強的畜牧養殖進行集中管理。
[0032] 以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
【權利要求】
1.一種牲畜飼料車載配料控制器，所述牲畜飼料車載配料裝置包括進料裝置、出料裝置、混合飼料儲料攪拌罐及置於混合飼料儲料攪拌罐中的攪拌裝置，進料裝置與出料裝置均與混合飼料儲料攪拌罐相連，其特徵在於，所述牲畜飼料車載配料控制器包括DC/DC隔離電源模塊、微控制器模塊、與微控制器模塊相連的傳感器信號調理和AD轉換模塊、鍵盤顯示器模塊、繼電器控制模塊、GPRS無線模塊、串行通信接口模塊及數據存儲模塊，所述傳感器信號調理和AD轉換模塊與若干個相互並聯的傳感器相連，所述傳感器安裝在混合飼料儲料攪拌罐的底部，所述繼電器控制模塊與進料裝置、出料裝置及攪拌裝置相連。
2.根據權利要求1所述的牲畜飼料車載配料控制器，其特徵在於，所述DC/DC隔離電源模塊的輸入為直流24V的車載電瓶電源，輸出為數字電路電源和模擬電路電源，數字電路電源與微控制器模塊相連，模擬電路電源與傳感器信號調理和AD轉換模塊、鍵盤顯不器模塊、繼電器輸出模塊相連。
3.根據權利要求1或2任一項所述的牲畜飼料車載配料控制器，其特徵在於，所述傳感器信號調理和AD轉換模塊、鍵盤顯示器模塊、繼電器控制模塊均通過一電平轉換晶片74HCT541與微控制器模塊相連。
4.根據權利要求1所述的牲畜飼料車載配料控制器，其特徵在於，所述微控制器模塊採用32位ARM Cortex M3內核的嵌入式微控制器。
5.根據權利要求1所述的牲畜飼料車載配料控制器，其特徵在於，所述鍵盤顯示器模塊中的鍵盤採用4X4全數字鍵盤，包括0-9數字鍵、小數點、五個功能鍵。
6.根據權利要求1所述的牲畜飼料車載配料控制器，其特徵在於，所述鍵盤顯示器模塊中的顯示器採用0.8英寸數碼管顯示器。
【文檔編號】A23N17/00GK104256874SQ201410523279
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】喬愛民, 王豔春, 羅少軒, 黃迎輝, 顧井飛 申請人:蚌埠學院