本發(fā)明涉及家禽飼養(yǎng)領(lǐng)域，具體是指一種基于積分電路的養(yǎng)殖場用低干擾溫度自動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

豬在生長過程中以各種方式與環(huán)境之間發(fā)生聯(lián)系并相互影響，其中，溫度對豬的生長發(fā)育和健康有著極其密切的關(guān)系。目前，人們在養(yǎng)豬的過程中通常采用溫度控制系統(tǒng)對養(yǎng)殖場的溫度進(jìn)行監(jiān)測、調(diào)節(jié)，為豬創(chuàng)造出適宜生長的溫度環(huán)境，促進(jìn)豬的生長。然而，目前所使用的溫度控制系統(tǒng)對溫度控制的精度不高，無法滿足養(yǎng)豬需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服目前所使用的溫度控制系統(tǒng)對溫度控制的精度不高的缺陷，提供一種基于積分電路的養(yǎng)殖場用低干擾溫度自動控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種基于積分電路的養(yǎng)殖場用低干擾溫度自動控制系統(tǒng)，主要由微控制器，分別與微控制器相連接的顯示器、加熱器控制電磁開關(guān)、風(fēng)機(jī)控制電磁開關(guān)以及信號處理單元，與加熱器控制電磁開關(guān)相連接的加熱器，與風(fēng)機(jī)控制電磁開關(guān)相連接的風(fēng)機(jī)，與信號處理單元相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，以及與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相連接的溫度傳感器組成；所述信號處理單元由處理芯片U，負(fù)極與處理芯片U的IN1+管腳相連接、正極與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相連接的電容C1，正極接電源、負(fù)極接地的電容C4，正極與電容C4的正極相連接、負(fù)極與電容C4的負(fù)極相連接的電容C3，串接在電容C4的正極和處理芯片U的VCC管腳之間的電阻R3，N極經(jīng)電阻R4后與電容C4的正極相連接、P極經(jīng)電阻R5后與處理芯片U的GND管腳相連接的二極管D1，一端與二極管D1的P極相連接、另一端經(jīng)電位器R1后與處理芯片U的IN-管腳相連接的電阻R2，正極與電位器R1的控制端相連接、負(fù)極與處理芯片U的OUT1管腳相連接的電容C2，與處理芯片U的OUT1管腳相連接的濾波電路，分別與濾波電路和電容C4的正極相連接的信號放大電路，與信號放大電路相連接的積分電路，以及分別與信號放大電路和積分電路相連接的觸發(fā)電路組成；所述處理芯片U的VCC管腳接電源，其GND管腳接地。

進(jìn)一步的，所述濾波電路由放大器P3，三極管VT6，負(fù)極經(jīng)電阻R24后與放大器P3的輸出端相連接、正極與處理芯片U的OUT管腳相連接的電容C15，串接在電容C15的正極和三極管VT6的基極之間的電阻R22，P極與電容C15的正極相連接、N極與放大器P3的正極相連接的二極管D9，正極與電容C15的負(fù)極相連接、負(fù)極與放大器P3的正極相連接的電容C16，串接在放大器P3的正極和三極管VT6的集電極之間的電阻R23，正極與放大器P3的負(fù)極相連接、負(fù)極與放大器P3的輸出端相連接的電容C17，與電容C17相并聯(lián)的電阻R26，一端與放大器P3的負(fù)極相連接、另一端接地的電阻R25，以及正極與放大器P3的輸出端相連接、負(fù)極與信號放大電路相連接的電容C18組成；所述三極管VT6的發(fā)射極接地。

所述積分電路由放大器P1，放大器P2，三極管VT5，一端與放大器P1的負(fù)極相連接、另一端接地的電阻R14，負(fù)極與三極管VT5的集電極相連接、正極與放大器P1的正極相連接的電容C11，串接在三極管VT5的發(fā)射極和放大器P3的負(fù)極之間的電阻R21，一端與放大器P2的正極相連接、另一端接地的電阻R20，負(fù)極與放大器P2的正極相連接、正極順次經(jīng)電阻R18和電阻R16后與電容C11的正極相連接的電容C13，負(fù)極與放大器P2的輸出端相連接、正極經(jīng)電阻R19后與電容C13的正極相連接的電容C14，負(fù)極與電容C14的正極相連接、正極與電阻R16和電阻R18的連接點相連接的電容C12，P極經(jīng)電阻R15后與信號放大電路相連接、N極經(jīng)電阻R17后接地的穩(wěn)壓二極管D7，N極與穩(wěn)壓二極管D7的N極相連接、P極與電容C12的負(fù)極相連接的穩(wěn)壓二極管D8，以及N極與穩(wěn)壓二極管D7的N極相連接、P極與穩(wěn)壓二極管D7的P極相連接的二極管D6組成；所述穩(wěn)壓二極管D7的P極與電容C12的正極相連接；所述放大器P1的輸出端與三極管VT5的基極相連接；所述放大器P2的輸出端與觸發(fā)電路相連接。

所述信號放大電路由三極管VT1，三極管VT2，正極與電容C18的負(fù)極相連接、負(fù)極經(jīng)電容C7后與三極管VT1的基極相連接的電容C5，P極與電容C5的負(fù)極相連接、N極接地的二極管D2，N極與電容C5的負(fù)極相連接、P極與二極管D2的N極相連接的二極管D3，正極與三極管VT1的發(fā)射極相連接、負(fù)極與二極管D2的N極相連接的電容C9，與電容C9相并聯(lián)的電阻R7，串接在三極管VT2的發(fā)射極和電容C9的負(fù)極之間的電阻R9，正極與三極管VT2的發(fā)射極相連接、負(fù)極與電容C9的負(fù)極相連接的電容C11，N極與二極管D2的N極相連接、P極經(jīng)電阻R8后與三極管VT2的集電極相連接的二極管D4，正極與三極管VT1的集電極相連接、負(fù)極與三極管VT2的基極相連接的電容C8，以及正極與電容C4的正極相連接、負(fù)極經(jīng)電阻R6后與三極管VT1的集電極相連接的電容C6組成；所述三極管VT2的集電極分別與電容C6的負(fù)極和觸發(fā)電路相連接、其發(fā)射極則經(jīng)電阻R15后與穩(wěn)壓二極管D7的P極相連接。

所述觸發(fā)電路由三極管VT3，三極管VT4，正極與放大器P2的輸出端相連接、負(fù)極與三極管VT3的基極相連接的電容C10，串接在三極管VT3的集電極和三極管VT2的集電極之間的電阻R10，串接在三極管VT3的集電極和三極管VT4的基極之間的電阻R12，一端與三極管VT3的發(fā)射極相連接、另一端經(jīng)電阻R13后與三極管VT4的基極相連接的電阻R11，以及P極與三極管VT4的發(fā)射極相連接、N極與微控制器相連接的二極管D5組成；所述電阻R11和電阻R13的連接點接地；所述三極管VT4的發(fā)射極與三極管VT3的發(fā)射極相連接，其集電極則與三極管VT2的集電極相連接。

所述處理芯片U為LM324集成芯片。

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

(1)本發(fā)明的信號處理單元可以對檢測信號進(jìn)行處理，使檢測信號更加穩(wěn)定，從而使微控制器可以更準(zhǔn)確的對檢測信號進(jìn)行識別和比對，提高了本發(fā)明對養(yǎng)殖場內(nèi)溫度的控制精度。

(2)本發(fā)明的信號處理單元可以對失調(diào)電路進(jìn)行消除，從而提高信號的穩(wěn)定性，使微控制器可以更準(zhǔn)確的對檢測信號進(jìn)行識別和比對，提高了本發(fā)明對養(yǎng)殖場內(nèi)溫度的控制精度。

(3)本發(fā)明可以將檢測信號中的高頻干擾信號進(jìn)行過濾，排除高頻信號的干擾，使本發(fā)明能夠更準(zhǔn)確的對溫度進(jìn)行控制。

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)明的信號處理單元的結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明的積分電路的結(jié)構(gòu)圖。

圖4為本發(fā)明的濾波電路的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

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

實施例

如圖1所示，本發(fā)明主要由微控制器，顯示器，加熱器控制電磁開關(guān)，風(fēng)機(jī)控制電磁開關(guān)，加熱器，風(fēng)機(jī)，信號處理單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊以及溫度傳感器組成。

該溫度傳感器設(shè)置于養(yǎng)殖場內(nèi)，用于采集養(yǎng)殖場內(nèi)的溫度并輸出相應(yīng)的模擬信號給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，其采用湖南菲爾斯特傳感器有限公司生產(chǎn)的FST600-101型溫度傳感器來實現(xiàn)。該模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將溫度傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出給信號處理單元，該模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用AD7810模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片來實現(xiàn)，該AD7810模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的VIN+管腳和VIN-管腳與溫度傳感器的信號輸出接口相連接，其DOUT管腳則與信號處理單元的信號輸入端相連接。該信號處理單元可以對數(shù)字信號進(jìn)行處理，從而提高本發(fā)明對溫度控制的精度。

該微控制器作為本發(fā)明的控制中心，其內(nèi)部設(shè)置有養(yǎng)殖場所允許的最高溫度值和最低溫度值，該微控制器可以將檢測溫度與其內(nèi)部設(shè)定的溫度值進(jìn)行比對，并輸出相應(yīng)的控制信號給加熱器控制電磁開關(guān)或風(fēng)機(jī)控制電磁開關(guān)，根據(jù)需要控制加熱器或風(fēng)機(jī)工作；該微控制器還可以將檢測信號傳輸給顯示器，通過顯示器將養(yǎng)殖場的實時溫度顯示出來；該微控制器采用AT89S51單片機(jī)來實現(xiàn)，該AT89S51單片機(jī)的P1.0I/O接口與信號處理單元的輸出端相連接，其P2.0I/O接口與顯示器相連接，其P2.1I/O接口則與加熱器控制電磁開關(guān)的輸入端相連接，P2.2I/O接口則與風(fēng)機(jī)控制電磁開關(guān)的輸入端相連接。該加熱器控制電磁開關(guān)的輸出端則與加熱器的電源線相連接，用于控制加熱器的電源導(dǎo)通與關(guān)斷。該風(fēng)機(jī)控制電磁開關(guān)的輸出端則與風(fēng)機(jī)的電源線相連接，用于控制風(fēng)機(jī)的電源導(dǎo)通與關(guān)斷。

工作時，溫度傳感器采集養(yǎng)殖場內(nèi)的實時溫度信號，并輸出相應(yīng)的模擬信號給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。該模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳輸給信號處理單元，信號處理單元將數(shù)字信號進(jìn)行處理后傳輸給微控制器。該微控制器對數(shù)字信號進(jìn)行識別并與其內(nèi)部設(shè)定的溫度值進(jìn)行比對，當(dāng)檢測的溫度低于設(shè)定的最低溫度值時，微控制器給加熱器控制電磁開關(guān)發(fā)出信號，使加熱器控制電磁開關(guān)閉合，從而使加熱器工作，給養(yǎng)殖場供暖；當(dāng)養(yǎng)殖場內(nèi)溫度處于設(shè)定溫度范圍之內(nèi)時，加熱器和風(fēng)機(jī)均不工作；當(dāng)養(yǎng)殖場內(nèi)溫度高于設(shè)定的最高溫度值時，微控制器給風(fēng)機(jī)控制電磁開關(guān)發(fā)送信號，使風(fēng)機(jī)控制電磁開關(guān)閉合，從而使風(fēng)機(jī)工作，給養(yǎng)殖場降溫。

為了更好的對檢測信號進(jìn)行處理，如圖2所示，該信號處理單元由處理芯片U，負(fù)極與處理芯片U的IN1+管腳相連接、正極與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相連接的電容C1，正極接電源、負(fù)極接地的電容C4，正極與電容C4的正極相連接、負(fù)極與電容C4的負(fù)極相連接的電容C3，串接在電容C4的正極和處理芯片U的VCC管腳之間的電阻R3，N極經(jīng)電阻R4后與電容C4的正極相連接、P極經(jīng)電阻R5后與處理芯片U的GND管腳相連接的二極管D1，一端與二極管D1的P極相連接、另一端經(jīng)電位器R1后與處理芯片U的IN-管腳相連接的電阻R2，正極與電位器R1的控制端相連接、負(fù)極與處理芯片U的OUT1管腳相連接的電容C2，與處理芯片U的OUT1管腳相連接的濾波電路，分別與濾波電路和電容C4的正極相連接的信號放大電路，與信號放大電路相連接的積分電路，以及分別與信號放大電路和積分電路相連接的觸發(fā)電路組成。所述處理芯片U的VCC管腳接電源，其GND管腳接地。

該處理芯片U，電容C2以及電位器R1組成一個信號跟隨器，該信號跟隨器可以對信號的波形進(jìn)行調(diào)整，從而使信號的波形更加穩(wěn)定，即提高了檢測信號的穩(wěn)定性，以便微控制器能夠更好的對檢測信號進(jìn)行比對，從而更好的控制加熱器或風(fēng)機(jī)對養(yǎng)殖場內(nèi)的溫度進(jìn)行控制，提高了溫度控制的精度；調(diào)節(jié)電位器R1則可以使檢測信號的波形達(dá)到最佳狀態(tài)。該處理芯片U為LM324集成芯片，該電位器R1的最大阻值為50KΩ，電阻R2～R5的阻值均為10KΩ，電容C2的容值為0.1μF，電容C1的容值為0.01μF，電容C3和電容C4的容值均為470μF，二極管D1則為1N4001型二極管。

所述信號放大電路可以對處理芯片U輸出的檢測信號進(jìn)行放大處理，其由三極管VT1，三極管VT2，電容C5，電容C6，電容C7，電容C8，電容C9，電容C11，二極管D2，二極管D3，二極管D4，電阻R6，電阻R7，電阻R8以及電阻R9組成。

連接時，電容C5的正極與濾波電路相連接，負(fù)極經(jīng)電容C7后與三極管VT1的基極相連接。二極管D2的P極與電容C5的負(fù)極相連接，N極接地。二極管D3的N極與電容C5的負(fù)極相連接，P極與二極管D2的N極相連接。電容C9的正極與三極管VT1的發(fā)射極相連接，負(fù)極與二極管D2的N極相連接。電阻R7與電容C9相并聯(lián)。電阻R9串接在三極管VT2的發(fā)射極和電容C9的負(fù)極之間。電容C11的正極與三極管VT2的發(fā)射極相連接，負(fù)極與電容C9的負(fù)極相連接。二極管D4的N極與二極管D2的N極相連接，P極經(jīng)電阻R8后與三極管VT2的集電極相連接。電容C8的正極與三極管VT1的集電極相連接，負(fù)極與三極管VT2的基極相連接。電容C6的正極與電容C4的正極相連接，負(fù)極經(jīng)電阻R6后與三極管VT1的集電極相連接。所述三極管VT2的集電極分別與電容C6的負(fù)極和觸發(fā)電路相連接，其發(fā)射極則與積分電路相連接。

處理芯片U輸出的檢測信號經(jīng)二極管D2和二極管D3進(jìn)行限幅后輸入到由三極管VT1、三極管VT2、電容C8、電阻R9、電阻R7以及電容C9所組成的放大器進(jìn)行放大處理。經(jīng)過放大后的檢測信號更加清晰，從而使微控制器能夠更好的對檢測信號進(jìn)行識別、比對，從而更好的對溫度進(jìn)行控制。該三極管VT1的型號為3AX31，三極管VT2的型號則為2SC1815，電容C5、電容C7以及電容C8的容值均為0.01μF，電容C6、電容C9以及電容C11的容值為470μF，二極管D2和二極管D3的型號均為1N4148，二極管D4的型號則為1N4001。電阻R6的阻值為100KΩ，電阻R8的阻值為4.7KΩ，電阻R7和電阻R9的阻值均為470KΩ。

另外，該觸發(fā)電路可以對信號放大電路輸出的檢測信號進(jìn)行進(jìn)一步的整形處理，其由三極管VT3，三極管VT4，電容C10，電阻R10，電阻R11，電阻R12，電阻R13以及二極管D5組成。

其中，電容C10的正極與積分電路相連接，負(fù)極與三極管VT3的基極相連接。電阻R10串接在三極管VT3的集電極和三極管VT2的集電極之間。電阻R12串接在三極管VT3的集電極和三極管VT4的基極之間。電阻R11的一端與三極管VT3的發(fā)射極相連接，另一端經(jīng)電阻R13后與三極管VT4的基極相連接。二極管D5的P極與三極管VT4的發(fā)射極相連接，N極與微控制器的P1.0I/O接口相連接。所述電阻R11和電阻R13的連接點接地。所述三極管VT3的發(fā)射極與三極管VT4的發(fā)射極相連接。

該三極管VT3，三極管VT4，電阻R12，電阻R13以及電阻R11共同構(gòu)成一個施密特觸發(fā)器，該施密特觸發(fā)器可以對檢測信號的波形進(jìn)行進(jìn)一步的整形，避免波形出現(xiàn)失真，以便微控制器能夠更好的對檢測信號進(jìn)行識別和比對，從而提高本發(fā)明對溫度控制的精度。該三極管VT3和三極管VT4的型號均為3DG12C，電容C10的容值為0.1μF，電阻R10和電阻R12的阻值均為1KΩ，電阻R11和電阻R13的阻值均為22KΩ，二極管D5則為1N4001型二極管。

該積分電路可以將信號放大電路的失調(diào)電壓進(jìn)行消除，從而提高信號的穩(wěn)定性，使微控制器可以更準(zhǔn)確的對檢測信號進(jìn)行識別和比對，提高了本發(fā)明對養(yǎng)殖場內(nèi)溫度的控制精度。該積分電路的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其由放大器P1，放大器P2，三極管VT5，電阻R14，電阻R15，電阻R16，電阻R17，電阻R18，電阻R19，電阻R20，電阻R21，二極管D6，穩(wěn)壓二極管D7，穩(wěn)壓二極管D8，電容C11，電容C12，電容C13以及電容C14組成。

連接時，電阻R14的一端與放大器P1的負(fù)極相連接，另一端接地。電容C11的負(fù)極與三極管VT5的集電極相連接，正極與放大器P1的正極相連接。電阻R21串接在三極管VT5的發(fā)射極和放大器P3的負(fù)極之間。電阻R20的一端與放大器P2的正極相連接，另一端接地。電容C13的負(fù)極與放大器P2的正極相連接，正極順次經(jīng)電阻R18和電阻R16后與電容C11的正極相連接。電容C14的負(fù)極與放大器P2的輸出端相連接，正極經(jīng)電阻R19后與電容C13的正極相連接。電容C12的負(fù)極與電容C14的正極相連接，正極與電阻R16和電阻R18的連接點相連接。穩(wěn)壓二極管D7的P極經(jīng)電阻R15后與信號放大電路相連接，N極經(jīng)電阻R17后接地。穩(wěn)壓二極管D8的N極與穩(wěn)壓二極管D7的N極相連接，P極與電容C12的負(fù)極相連接。二極管D6的N極與穩(wěn)壓二極管D7的N極相連接，P極與穩(wěn)壓二極管D7的P極相連接。所述穩(wěn)壓二極管D7的P極與電容C12的正極相連接。所述放大器P1的輸出端與三極管VT5的基極相連接。所述放大器P2的輸出端與電容C10的正極相連接。

其中，電阻R18，電阻R19，電容C13以及電容C14共同組成正饋補償電路；而二極管D6，穩(wěn)壓二極管D7，穩(wěn)壓二極管D8以及電阻R17則共同組成一個嵌位電路。通過對信號放大電路輸出的電壓信號進(jìn)行補償或者嵌位，則可以使電壓信號穩(wěn)定在一定的范圍，從而消除失調(diào)電壓。該放大器P1和放大器P2的型號均為OPA603，三極管VT5為2SC1815型三極管，二極管D6的型號為1N4001，穩(wěn)壓二極管D7和穩(wěn)壓二極管D8均為1N4728型穩(wěn)壓二極管，電阻R15的阻值為150KΩ，電阻R17的阻值為2KΩ，電阻R14、電阻R16、電阻R18、電阻R19、電阻R20以及電阻R21的阻值均為5KΩ，電容C11和電容C12的容值均為0.1μF，電容C13和電容C14的容值均為1μF。

該濾波電路可以對處理芯片U輸出的檢測信號進(jìn)行過濾，從而濾除檢測信號中的高頻干擾信號，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，由放大器P3，三極管VT6，電阻R22，電阻R23，電阻R24，電阻R25，電阻R26，二極管D9，電容C15，電容C16，電容C17以及電容C18組成。

連接時，電容C15的負(fù)極經(jīng)電阻R24后與放大器P3的輸出端相連接，正極與處理芯片U的OUT管腳相連接。電阻R22串接在電容C15的正極和三極管VT6的基極之間。二極管D9的P極與電容C15的正極相連接，N極與放大器P3的正極相連接。電容C16的正極與電容C15的負(fù)極相連接，負(fù)極與放大器P3的正極相連接。電阻R23串接在放大器P3的正極和三極管VT6的集電極之間。電容C17的正極與放大器P3的負(fù)極相連接，負(fù)極與放大器P3的輸出端相連接。電阻R26與電容C17相并聯(lián)。電阻R25的一端與放大器P3的負(fù)極相連接，另一端接地。電容C18的正極與放大器P3的輸出端相連接，負(fù)極與電容C5的正極相連接。所述三極管VT6的發(fā)射極接地。

該放大器P3，三極管VT6，電容C16，電容C15，二極管D9，電阻R22以及電阻R23共同組成一個截止頻率為1MHZ的高通濾波器，該高通濾波器可以將檢測信號中的干擾信號進(jìn)行過濾。該放大器P3采用OPA603型放大器，三極管VT6的型號為3DG6，電容C15和電容C16的容值均為100PF，電容C17和電容C18的容值均為5PF，二極管D9為1N4001型二極管，電阻R22～R24的阻值均為10KΩ，電阻R25和電阻R26的阻值均為50KΩ。

檢測信號經(jīng)過信號處理單元處理后變得更加穩(wěn)定，并且可以排除干擾信號的影響，從而使微控制器可以更準(zhǔn)確的對檢測信號進(jìn)行識別和比對，提高了本發(fā)明對養(yǎng)殖場內(nèi)溫度的控制精度。

如上所述，便可很好的實現(xiàn)本發(fā)明。