[實(shí)用新型]一種基于Modbus的農(nóng)田灌溉智能控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921135820.6
• 申請(qǐng)日: 2019-07-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN210519709U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張武;宋一帆;邱翠瑩;韓勇;張嫚嫚;張超;徐偉豪;左冠鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A01G25/16
• 分類號(hào): A01G25/16;G08C19/00;H04L12/40;G05B19/042
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 張果果

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于Modbus的農(nóng)田灌溉智能控制器，通過(guò)不同類型傳感器多路采集農(nóng)田氣象信息和土壤信息，完成了手動(dòng)和自動(dòng)等多方式的信息采集，并在LCD屏實(shí)時(shí)顯示。將STM32F103ZET6嵌入式電路作為主控電路，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)電磁閥，采集電路使用RS485通信方式用于采集農(nóng)田信息。傳感器通過(guò)采集電路將收集到的信息傳遞給主控電路。主控電路收集傳感器采集到的農(nóng)田氣象信息和土壤信息，通過(guò)控制器GPIO端口自動(dòng)控制電磁閥的工作狀態(tài)，使土壤含水量保持在預(yù)設(shè)值范圍。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田多源信息的采集、處理以及灌溉電磁閥的精準(zhǔn)控制，減少了水資源浪費(fèi)，有良好的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及農(nóng)田智能灌溉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Modbus的農(nóng)田灌溉智能控制器。

背景技術(shù)

我國(guó)人均水資源只有世界平均水平的1/4，是全球人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。農(nóng)業(yè)用水一直是我國(guó)的耗水大戶，占全部耗水總量的60%以上，其中灌溉用水又占農(nóng)業(yè)用水90%左右。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程存在著巨大的水資源浪費(fèi)，因此開(kāi)發(fā)基于Modbus的農(nóng)田灌溉智能控制器，控制電磁閥開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)行灌溉可以進(jìn)行科學(xué)灌溉管理、促進(jìn)作物增產(chǎn)提質(zhì)、降低勞動(dòng)成本等。

基于Modbus的農(nóng)田灌溉智能控制器由核心控制單元、傳感器單元、通信接口單元、電磁閥控制單元以及電源組成。核心控制單元負(fù)責(zé)存儲(chǔ)多路傳感器收集的農(nóng)田氣象信息和土壤信息及控制電磁閥；傳感器單元負(fù)責(zé)采集多路信息；通信接口單元包括核心控制單元與傳感器、電磁閥控制電路之間通信的串口，有RS-485串口、GPIO口等；電磁閥控制單元負(fù)責(zé)通過(guò)接收核心控制單元GPIO口發(fā)送的電平信息相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電磁閥控制電路，控制灌溉設(shè)備。基于Modbus的農(nóng)田灌溉智能控制器為實(shí)現(xiàn)水肥一體化微滴灌系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)水資源利用率不高、短缺、浪費(fèi)并存的現(xiàn)狀是農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展所面臨的主要問(wèn)題，本實(shí)用新型為此提出解決方案：多類型傳感器采集信息；多源數(shù)據(jù)的預(yù)處理；采用Modbus通信協(xié)議增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力，并實(shí)現(xiàn)多路電磁閥的精準(zhǔn)控制。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種基于Modbus的農(nóng)田灌溉智能控制器。

本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于Modbus的農(nóng)田灌溉智能控制器，包括有控制模塊，所述的控制模塊通過(guò)RS-485采集電路連接有多路傳感器，所述的控制模塊通過(guò)GPI0端口連接有電磁閥驅(qū)動(dòng)電路，電磁閥驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接有多個(gè)電磁閥j1，控制模塊還連接有LCD顯示模塊、時(shí)鐘電路和電源電路，所述的電磁閥驅(qū)動(dòng)電路包括有光電耦合模塊S1和多個(gè)兩級(jí)放大電路組成，所述的光電耦合模塊S1的多個(gè)輸入端通過(guò)電阻R30連接控制模塊的多個(gè)GPIO輸出端口，多個(gè)兩級(jí)放大電路的前級(jí)放大電路均采用三極管Q1，光電耦合模塊S1的多個(gè)輸出端通過(guò)多個(gè)電阻R34分別連接多個(gè)三極管Q1的基極，在三極管Q1的基極與發(fā)射極之間連接有電阻R38，多個(gè)兩級(jí)放大電路的后級(jí)放大電路包括有MOS管Q5和二極管D10，所述的三極管Q1的集電極分別連接MOS管Q5的柵極和分壓電阻R42的一端，三極管Q1的發(fā)射極接地，二極管D10的負(fù)極連接MOS管Q5的漏極，二極管D10的正極接地，電磁閥j1的一端連接MOS管的漏極，電磁閥j1的另一端接地，分壓電阻R42的另一端和MOS管Q5的源極均連接VCC24。當(dāng)輸入信號(hào)流入光電耦合模塊，驅(qū)動(dòng)光電耦合模塊內(nèi)部發(fā)光二極管產(chǎn)生光信號(hào)，光信號(hào)作為三級(jí)管的基極信號(hào)驅(qū)動(dòng)后級(jí)的三級(jí)管導(dǎo)通，當(dāng)基極沒(méi)有電信號(hào)時(shí)三極管截止，當(dāng)基極輸入一個(gè)電壓使得電壓大于0.65V時(shí)三級(jí)管導(dǎo)通；通過(guò)分壓電阻上的壓降，使Mos管柵極和源極間出現(xiàn)一定的電壓差，此時(shí)MOS管內(nèi)的電子定向移動(dòng)Vgs達(dá)到一定值時(shí)P區(qū)表面形成反型層把兩側(cè)的N 區(qū)溝通，形成導(dǎo)電溝道，然后Vgs間的電壓變化轉(zhuǎn)換成了Vds間的電流變化。