本發(fā)明涉及家禽飼養(yǎng)領(lǐng)域，具體是指一種基于恒流源電路的家畜自動(dòng)喂水裝置用自動(dòng)補(bǔ)水控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在家禽飼養(yǎng)的過程中，飼養(yǎng)員必須每天給家禽喂水，傳統(tǒng)的方法是通過人工對家禽喂水，但是隨著飼養(yǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，采用傳統(tǒng)的喂水方法則需花費(fèi)大量的人工成本。為了解決上述問題，目前市面上已出現(xiàn)了自動(dòng)喂水裝置，自動(dòng)喂水裝置采用水位傳感器對喂水池內(nèi)的水量進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)水量過少時(shí)則由控制系統(tǒng)自動(dòng)控制補(bǔ)水，并控制喂水池內(nèi)的水量。采用自動(dòng)喂水裝置對家禽進(jìn)行喂水，可以有效的代替人工喂水，節(jié)約了大量的人工成本。然而目前使用的自動(dòng)喂水裝置還是存在很大的缺陷，即其控制系統(tǒng)的控制精度不高，其無法有效的對喂水池的水量進(jìn)行控制，不能滿足家禽的飲水需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服目前的自動(dòng)喂水裝置所采用的控制系統(tǒng)的控制精度不高，無法有效的對喂水池的水量進(jìn)行控制的缺陷，提供一種基于恒流源電路的家畜自動(dòng)喂水裝置用自動(dòng)補(bǔ)水控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：基于恒流源電路的家畜自動(dòng)喂水裝置用自動(dòng)補(bǔ)水控制系統(tǒng)，主要由單片機(jī)，分別與單片機(jī)相連接的電磁閥和v/f轉(zhuǎn)換模塊，以及與v/f轉(zhuǎn)換模塊相連接的水位傳感器組成；所述v/f轉(zhuǎn)換模塊由放大器p1，放大器p2，放大器p3，正極與放大器p1的正極相連接、負(fù)極與放大器p1的輸出端相連接的電容c5，串接在放大器p1的正極和放大器p2的輸出端之間的電阻r7，一端與放大器p1的負(fù)極相連接、另一端接地的電阻r6，串接在放大器p1的輸出端和放大器p2的正極之間的電阻r8，p極與放大器p2的輸出端相連接、n極與放大器p2的正極相連接的二極管d3，正極與放大器p2的輸出端相連接、負(fù)極與放大器p3的輸出端相連接的電容c6，一端與放大器p3的負(fù)極相連接、另一端接地的電阻r9，與放大器p3的正極相連接的前端放大電路，串接在前端放大電路和放大器p2的負(fù)極之間的電阻r10，與放大器p2的輸出端相連接的恒流源電路，以及同時(shí)與放大器p3的輸出端和恒流源電路相連接的頻率轉(zhuǎn)換電路組成；所述放大器p1的輸出端與放大器p3的正極相連接；所述放大器p2的輸出端接+12v電壓；所述頻率轉(zhuǎn)換電路的輸出端與單片機(jī)相連接，所述前端放大電路的輸入端則與水位傳感器相連接。

進(jìn)一步的，所述恒流源電路由三極管vt，放大器p4，放大器p5，一端與放大器p4的負(fù)極相連接、另一端接地的電阻r15，負(fù)極與放大器p4的正極相連接、正極與放大器p2的輸出端相連接的電容c12，正極與放大器p4的負(fù)極相連接、負(fù)極與放大器p4的輸出端相連接的電容c13，與電容c13相并聯(lián)的電阻r16，n極與放大器p4的正極相連接、p極與放大器p5的輸出端相連接的二極管d4，一端與放大器p4的輸出端相連接、另一端經(jīng)電阻r20后與三極管vt的基極相連接的電阻r17，串接在放大器p4的輸出端和三極管vt的集電極之間的電阻r18，串接在三極管vt的基極和發(fā)射極之間的電阻r19，以及p極與三極管vt的發(fā)射極相連接、n極與頻率轉(zhuǎn)換電路相連接的二極管d5組成；所述三極管vt的發(fā)射極接地；所述放大器p5的正極與二極管d4的p極相連接、其負(fù)極則與放大器p4的輸出端相連接

所述前端放大電路由處理芯片u1，二極管d1，串接在二極管d1的n極和處理芯片u1的-in管腳之間的電阻r1，一端與處理芯片u1的+in管腳相連接、另一端與二極管d1的p極共同形成輸入端并與水位傳感器相連接的電阻r2，p極接地、n極經(jīng)電阻r4后與處理芯片u1的ref管腳相連接的二極管d2，正極與處理芯片u1的+in管腳相連接、負(fù)極與二極管d2的p極相連接的電容c2，一端與處理芯片u1的-vs管腳相連接、另一端經(jīng)電阻r10后與放大器p2的負(fù)極相連接的電阻r3，正極與處理芯片u1的rg2管腳相連接、負(fù)極與二極管d2的p極相連接的電容c4，負(fù)極與處理芯片u1的rg1管腳相連接、正極經(jīng)電位器r5后與電容c4的負(fù)極相連接的電容c1，以及正極與處理芯片u1的+vs管腳相連接、負(fù)極接地的電容c3組成；所述處理芯片u1的+vs管腳接+12v電壓、其out管腳與放大器p3的正極相連接；所述電阻r3和電阻r10的連接點(diǎn)接地；所述電容c4的負(fù)極還與電位器r5的控制端相連接。

所述頻率轉(zhuǎn)換電路由轉(zhuǎn)換芯片u2，串接在二極管d5的n極和處理芯片u2的vs管腳之間的電阻r12，負(fù)極與轉(zhuǎn)換芯片u2的vs管腳相連接、正極接地的電容c7，正極與轉(zhuǎn)換芯片u2的vs管腳相連接、負(fù)極接地的電容c9，負(fù)極與轉(zhuǎn)換芯片u2的gnd管腳相連接的同時(shí)接地、正極經(jīng)電阻r11后與轉(zhuǎn)換芯片u2的ref管腳相連接的電容c8，串接在轉(zhuǎn)換芯片u2的out管腳和freq管腳之間的電阻r13，正極與轉(zhuǎn)換芯片u2的freq管腳相連接、負(fù)極經(jīng)電阻r14后接地的電容c11，以及正極與轉(zhuǎn)換芯片u2的out管腳相連接、負(fù)極作為輸出端并與單片機(jī)相連接的電容c10組成；所述轉(zhuǎn)換芯片u2的rc管腳與電容c7的負(fù)極相連接、其thres管腳則與電容c11的負(fù)極相連接、其in管腳則與放大器p3的輸出端相連接。

所述處理芯片u1為ad620集成芯片，所述轉(zhuǎn)換芯片u2為lm331集成芯片。

本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

本發(fā)明的v/f轉(zhuǎn)換模塊在對檢測信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的同時(shí)還可以對檢測信號的波形進(jìn)行限幅，提高檢測信號的穩(wěn)定性，從而使單片機(jī)能夠更好的對檢測信號進(jìn)行識別、比對，更好的控制電磁閥的打開和關(guān)閉，從而能夠更準(zhǔn)確的控制喂水池的水量，以滿足家禽的飲水需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的v/f轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明的恒流源電路的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。

實(shí)施例

如圖1所示，本發(fā)明主要由單片機(jī)，電磁閥，v/f轉(zhuǎn)換模塊以及水位傳感器組成。其中，該水位傳感器的信號輸出接口與v/f轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連接，其用于檢測喂水池內(nèi)的水位并輸出相應(yīng)的電信號給v/f轉(zhuǎn)換模塊，其需設(shè)置于喂水池內(nèi)部；該水位傳感器采用al200w型壓阻式水位傳感器，該al200w型壓阻式水位傳感器將與液位深度成正比的液體壓力準(zhǔn)確測量出來，并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出，建立起輸出信號與液體深度的線性對應(yīng)關(guān)系，從而可以測量出水位傳感器末端到液面的液位高度，得出喂水池內(nèi)的水量。該v/f轉(zhuǎn)換模塊用于將水位傳感器輸出的電信號進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換為頻率信號輸出給單片機(jī)。

該單片機(jī)作為本發(fā)明的控制中心，其內(nèi)部設(shè)置有設(shè)定值，即該單片機(jī)的內(nèi)部設(shè)置有喂水池內(nèi)所需的水量值，當(dāng)檢測信號輸入到單片機(jī)后，單片機(jī)將檢測信號進(jìn)行識別并與內(nèi)部的設(shè)定值進(jìn)行比較，并輸出相應(yīng)的控制信號給電磁閥，控制電磁閥打開或關(guān)閉，從而給喂水池補(bǔ)水，實(shí)現(xiàn)對喂水池水量的控制；該單片機(jī)采用at89s51型單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，該at89s51單片機(jī)的p1.0i/o接口與v/f轉(zhuǎn)換模塊的輸出端相連接，其p2.1i/o接口則與電磁閥的控制端相連接。該電磁閥設(shè)置于喂水池的補(bǔ)水管上。

為了更好的對電信號進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，如圖2所示，該v/f轉(zhuǎn)換模塊由放大器p1，放大器p2，放大器p3，正極與放大器p1的正極相連接、負(fù)極與放大器p1的輸出端相連接的電容c5，串接在放大器p1的正極和放大器p2的輸出端之間的電阻r7，一端與放大器p1的負(fù)極相連接、另一端接地的電阻r6，串接在放大器p1的輸出端和放大器p2的正極之間的電阻r8，p極與放大器p2的輸出端相連接、n極與放大器p2的正極相連接的二極管d3，正極與放大器p2的輸出端相連接、負(fù)極與放大器p3的輸出端相連接的電容c6，一端與放大器p3的負(fù)極相連接、另一端接地的電阻r9，與放大器p3的正極相連接的前端放大電路，串接在前端放大電路和放大器p2的負(fù)極之間的電阻r10，與放大器p2的輸出端相連接的恒流源電路，以及同時(shí)與放大器p3的輸出端和恒流源電路相連接的頻率轉(zhuǎn)換電路組成。所述放大器p1的輸出端與放大器p3的正極相連接。所述放大器p2的輸出端接+12v電壓。所述頻率轉(zhuǎn)換電路的輸出端與單片機(jī)相連接，所述前端放大電路的輸入端則與水位傳感器相連接。

該前端放大電路可以將水位傳感器輸出的電信號進(jìn)行放大處理。而放大器p1，電阻r6以及電容c5共同組成一個(gè)積分電路，該積分電路可以將前端放大電路的失調(diào)電壓進(jìn)行消除；該放大器p2，放大器p3，電容c6以及電阻r9則構(gòu)成一個(gè)限幅電路，該限幅電路可以削去電信號波形頂部和低部的干擾；如此則可以很好的將檢測信號的波形進(jìn)行限幅，提高檢測信號的穩(wěn)定性。該頻率轉(zhuǎn)換電路可以將電信號轉(zhuǎn)換為頻率信號輸出給單片機(jī)，而恒流源電路則可以為頻率轉(zhuǎn)換電路提供恒定的電流，從而使頻率轉(zhuǎn)換電路工作更加穩(wěn)定；因?yàn)殡娦盘柦?jīng)過限幅處理，所以頻率轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的頻率信號更加穩(wěn)定，從而使單片機(jī)能夠更好的對檢測信號進(jìn)行識別、比對，更好的控制電磁閥的打開和關(guān)閉，從而能夠更準(zhǔn)確的控制喂水池的水量，以滿足家禽的飲水需求。該放大器p1采用lm118精密高速運(yùn)算放大器，放大器p2和放大器p3則采用lm119型放大器，電阻r6和電阻r7的阻值均為20kω，電阻r8～r10的阻值均為15kω，電容c5和電容c6的容值均為0.02μf，該二極管d3的型號為1n914。

該前端放大電路由處理芯片u1，二極管d1，電阻r1，電阻r2，電阻r3，電阻r4，電位器r5，電容c1，電容c2，電容c3，電容c4以及二極管d2組成。

連接時(shí)，電阻r1串接在二極管d1的n極和處理芯片u1的-in管腳之間。電阻r2的一端與處理芯片u1的+in管腳相連接，另一端與二極管d1的p極共同形成輸入端并與水位傳感器的信號輸出接口相連接。二極管d2的p極接地，n極經(jīng)電阻r4后與處理芯片u1的ref管腳相連接。電容c2的正極與處理芯片u1的+in管腳相連接，負(fù)極與二極管d2的p極相連接。電阻r3的一端與處理芯片u1的-vs管腳相連接，另一端經(jīng)電阻r10后與放大器p2的負(fù)極相連接。電容c4的正極與處理芯片u1的rg2管腳相連接，負(fù)極與二極管d2的p極相連接。電容c1的負(fù)極與處理芯片u1的rg1管腳相連接，正極經(jīng)電位器r5后與電容c4的負(fù)極相連接。電容c3的正極與處理芯片u1的+vs管腳相連接，負(fù)極接地。所述處理芯片u1的+vs管腳接+12v電壓，其out管腳與放大器p3的正極相連接。所述電阻r3和電阻r10的連接點(diǎn)接地。所述電容c4的負(fù)極還與電位器r5的控制端相連接。

水位傳感器輸出的電信號輸出到處理芯片u1后，由處理芯片u1對電信號進(jìn)行放大處理，調(diào)節(jié)電位器r5的阻值則可以調(diào)節(jié)電信號的放大倍數(shù)。該處理芯片u1采用ad620集成芯片，電位器r5的最大阻值為1kω，電阻r1和電阻r2的阻值均為12kω，電阻r3和電阻r4的阻值均為18kω，電容c1和電容c2的容值均為1000pf，電容c3和電容c4的容阻值均為0.1μf，二極管d1和二極管d2的型號均為1n914。

另外，該頻率轉(zhuǎn)換電路由轉(zhuǎn)換芯片u2，電阻r11，電阻r12，電阻r13，電阻r14，電容c7，電容c8，電容c9，電容c10以及電容c11組成。

連接時(shí)，電阻r12串接在恒流源電路和處理芯片u2的vs管腳之間。電容c7的負(fù)極與轉(zhuǎn)換芯片u2的vs管腳相連接，正極接地。電容c9的正極與轉(zhuǎn)換芯片u2的vs管腳相連接，負(fù)極接地。電容c8的負(fù)極與轉(zhuǎn)換芯片u2的gnd管腳相連接的同時(shí)接地，正極經(jīng)電阻r11后與轉(zhuǎn)換芯片u2的ref管腳相連接。電阻r13串接在轉(zhuǎn)換芯片u2的out管腳和freq管腳之間。電容c11的正極與轉(zhuǎn)換芯片u2的freq管腳相連接，負(fù)極經(jīng)電阻r14后接地。電容c10的正極與轉(zhuǎn)換芯片u2的out管腳相連接，負(fù)極作為輸出端并與單片機(jī)的p1.0i/o接口相連接。所述轉(zhuǎn)換芯片u2的rc管腳與電容c7的負(fù)極相連接，其thres管腳則與電容c11的負(fù)極相連接，其in管腳則與放大器p3的輸出端相連接。

放大器p3輸出的的電信號輸出到轉(zhuǎn)換芯片u2，由轉(zhuǎn)換芯片u2將電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率信號輸出給單片機(jī)。該轉(zhuǎn)換芯片u2為lm331集成芯片，電容c9的容值為0.1μf，電容c8、電容c10以及電容c11的容值均為0.01μf，電阻r12的阻值為20kω，該電阻r11為18kω的高精密電阻，電阻r14為100kω的高精密電阻，電阻r13的阻值為2.7kω，電容c7的容值為1000pf。

為了使頻率轉(zhuǎn)換電路工作更穩(wěn)定，如圖3所示，該恒流源電路由三極管vt，放大器p4，放大器p5，電阻r15，電阻r16，電阻r17，電阻r18，電阻r19，電阻r20，二極管d4，二極管d5，電容c12以及電容c13組成。

連接時(shí)，電阻r15的一端與放大器p4的負(fù)極相連接，另一端接地。電容c12的負(fù)極與放大器p4的正極相連接，正極與放大器p2的輸出端相連接。電容c13的正極與放大器p4的負(fù)極相連接，負(fù)極與放大器p4的輸出端相連接。電阻r16與電容c13相并聯(lián)。二極管d4的n極與放大器p4的正極相連接，p極與放大器p5的輸出端相連接。電阻r17的一端與放大器p4的輸出端相連接，另一端經(jīng)電阻r20后與三極管vt的基極相連接。電阻r18串接在放大器p4的輸出端和三極管vt的集電極之間。電阻r19串接在三極管vt的基極和發(fā)射極之間。二極管d5的p極與三極管vt的發(fā)射極相連接，n極經(jīng)電阻r12后與轉(zhuǎn)換芯片u2的vs管腳相連接。所述三極管vt的發(fā)射極接地。所述放大器p5的正極與二極管d4的p極相連接，其負(fù)極則與放大器p4的輸出端相連接。

其中，放大器p4、電阻r16以及電容c13形成一個(gè)緩沖器，該緩沖器起到保護(hù)其它電子元器件的作用。該放大器p5和二極管d4則形成正反饋環(huán)路，其可以減小電流誤差，從而使放大器p4輸出的電流更加恒定。放大器p4輸出的電流經(jīng)三極管vt和二極管d5后提供給頻率轉(zhuǎn)換電路，由于擁有恒定的工作電流，該頻率轉(zhuǎn)換電路工作更加穩(wěn)定，從而更好的將電信號轉(zhuǎn)換為頻率信號。該放大器p4和放大器p5的型號均為lf353n，三極管vt采用3dg12c型三極管，二極管d4和二極管d5均采用1n4001型二極管，電阻r15～r20的阻值均為10kω，電容c12的容值為1μf，電容c13的容值則為0.1μf。

該v/f轉(zhuǎn)換模塊在對檢測信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的同時(shí)還可以對檢測信號的波形進(jìn)行限幅，提高檢測信號的穩(wěn)定性，從而使單片機(jī)能夠更好的對檢測信號進(jìn)行識別、比對，更好的控制電磁閥的打開和關(guān)閉，從而能夠更準(zhǔn)確的控制喂水池的水量，以滿足家禽的飲水需求。

工作時(shí)，水位傳感器檢測喂水池內(nèi)的水量，并輸出相應(yīng)的電信號給v/f轉(zhuǎn)換模塊，該v/f轉(zhuǎn)換模塊對電信號進(jìn)行處理后輸出相應(yīng)的頻率信號給單片機(jī)，單片機(jī)對頻率信號進(jìn)行識別并與其內(nèi)部的設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測值小于設(shè)定值時(shí)，其輸出相應(yīng)的控制信號給電磁閥，使電磁閥打開，開始向喂水池補(bǔ)水；當(dāng)檢測值大于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)則輸出信號給電磁閥，使電磁閥關(guān)閉，從而停止給喂水池補(bǔ)水；如此則可以很好的對喂水池內(nèi)的水量進(jìn)行精確的控制，以滿足家畜的飲水需求。

如上所述，便可很好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。