[发明专利]适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置

摘要

本发明公开了一种适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，包括电源模块、采样检测单元、反馈控制单元、通信单元、数据存储模块、时钟电路单元、液晶显示单元、LED状态显示单元和微控制器MCU。本发明通过模块化设计三个通用单元：采样检测单元、反馈控制单元、通信单元，集“感知‑决策‑控制”功能于一体，实现农业生产现场多源传感信息采集与控制的一体化；通用接口涵盖了农业现场常用信息采集设备和控制设备的要求，可用于温室水产、畜禽养殖多种农业物联网系统中，当场景和具体挂接设备有变化时，无需重新设计控制器；上层应用即可以统一基于此种设备进行管理，从而实现统一管理和调度；适应农业低成本要求，简单可靠。

主权项

适用于农业物联网应用的多源传感信息采集与控制一体化通用装置，其特征在于：它包括电源模块、采样检测单元、反馈控制单元、通信单元、数据存储模块、时钟电路单元、液晶显示单元、LED状态显示单元和微控制器MCU，所述采样检测单元、反馈控制单元、通信单元、数据存储模块、时钟电路单元、液晶显示单元、LED状态显示单元、微控制器MCU均与电源模块连接；同时，所述采样检测单元与微控制器MCU的IIC接口连接；所述反馈控制单元包括反馈检测单元和继电器驱动单元，反馈检测单元与微控制器MCU外部中断口INT连接，微控制器MCU的IO接口与继电器驱动单元连接；所述通信单元与微控制器MCU的USART接口连接；所述数据存储模块与微控制器MCU的SPI接口连接，时钟电路单元与微控制器MCU的IIC接口连接，液晶显示单元与微控制器MCU的USART接口连接，LED状态显示单元与微控制器MCU的IO接口连接；所述电源模块包括3.3V电源单元、可控传感器供电单元、RS‑485通信供电单元、3路可控12V供电单元，其中，3.3V电源单元通过3.3V开关稳压器实现直流24V到3.3V直流输出的转换，3.3V电源单元供给微控制器MCU、采样检测单元、通信单元、数据存储模块以及周边接口电路；可控传感器供电单元通过12V开关稳压器、5V开关稳压器提供3种电源供应，分别是直流24V、12V、5V，实现相应电源转换；RS‑485通信供电单元提供RS‑485通信芯片通信总线侧隔离电源的供应；3路可控12V供电单元提供远程无线通信模块、液晶显示单元、备用模块的电源供应；所述反馈控制单元包括继电器驱动单元和反馈检测单元两部分，继电器驱动单元用于驱动外部电气柜里的中间继电器、交流接触器，从而实现对外部两相或三相设备的控制；反馈检测单元用于通过交流接触器的辅助触点及时准确检测被控设备的运行状况；继电器驱动单元主要由光耦隔离器TLP181、施密特触发器CD40106、欧姆龙G5NB继电器、开关管NUD3160组成，光耦隔离器TLP181用来对输入、输出电信号起隔离作用，施密特触发器CD40106用于对传输中受干扰发生波形畸变的信号整形；反馈检测单元主要由光耦隔离器TLP181、施密特触发器CD40106组成；当微控制器IO口输出高电平时，触发光耦隔离器TLP181的发光二极管导通，光敏元件受到光照后，光敏三极管导通，经过施密特触发器CD40106反向输出高电平，驱动开关管NUD3160导通，触发G5NB继电器线圈回路导通，继电器线圈产生磁场，触使G5NB继电器常开触点闭合，驱动外部中间继电器、接触器回路导通；当微控制器IO口输出低电平时，光耦隔离器TLP181的发光二极管截止，光敏三极管截止，经过施密特触发器CD40106反向输出低电平，开关管NUD3160截止，G5NB继电器线圈回路不导通，触使G5NB继电器常开触点断开，外部中间继电器、接触器回路不导通。