通信組網(wǎng)、與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心交互、電氣設(shè)備自動控制、智能控制、遠(yuǎn)程控制，相比于傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)，本裝置無論從整體成本、可靠性、靈活性、擴(kuò)展性方面，都能很好適應(yīng)農(nóng)業(yè)低成本、高可靠、簡單實用的要求；
[0020]2、本發(fā)明主要通過模塊化設(shè)計三個通用單元:采樣檢測單元、反饋控制單元、通信單元，電源模塊也為各個通用單元的不同供電要求提供了支持；通用接口涵蓋了農(nóng)業(yè)現(xiàn)場常用信息采集設(shè)備和控制控制設(shè)備的要求，可用于溫室，水產(chǎn)，畜禽養(yǎng)殖多種農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，上層應(yīng)用即可以統(tǒng)一基于此種設(shè)備進(jìn)行管理，從而實現(xiàn)統(tǒng)一管理和調(diào)度；
[0021]3、采樣檢測單元對接與多種不同類型傳感器類型的支持，包括電流型、電壓型、數(shù)字量型三種類型的信號采集裝置，實現(xiàn)多種傳感器信息采集，滿足農(nóng)業(yè)種、養(yǎng)殖行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需的各類常用傳感器；便于增加信息采集節(jié)點和控制節(jié)點，當(dāng)應(yīng)用場景或者掛接的采集執(zhí)行設(shè)備有變化時不需要重新設(shè)計控制器，一次設(shè)計多處通用，系統(tǒng)升級維護(hù)方便；
[0022]4、反饋控制單元實現(xiàn)對多種電氣控制柜下的不同執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，通用繼電驅(qū)動的電氣設(shè)備單元，涵蓋了農(nóng)業(yè)現(xiàn)場常用的電氣設(shè)備；針對控制環(huán)節(jié)，除了執(zhí)行基本控制之夕卜，能夠通過反饋檢測控制設(shè)備運行狀況，有效避免了設(shè)備誤動作；可靠性高、簡單實用；
[0023]5、通信單元實現(xiàn)上層多種通信系統(tǒng)，支持多種無線接入技術(shù)；異構(gòu)支持性強(qiáng)，通用性強(qiáng)；靈活性好，易于組網(wǎng)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)場靈活配置和快速組網(wǎng)；
[0024]6、目前農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用存在的問題，大部分應(yīng)用集中在信息感知、數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)測環(huán)節(jié)，終端的智能控制應(yīng)用較少，有感知無決策、有決策無控制的單環(huán)節(jié)應(yīng)用比較普遍，通過本一體化裝置能夠很完整實現(xiàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)“感知-決策-控制”閉環(huán)體系，填補(bǔ)市場應(yīng)用空白。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明實施例的可控傳感供電單元電路原理圖。
[0027]圖3是本發(fā)明實施例的傳感采集單元電路原理圖。
[0028]圖4是本發(fā)明實施例的繼電器驅(qū)動單元電路原理圖
[0029]圖5是本發(fā)明實施例的控制反饋檢測單元電路原理圖。
[0030]圖6是本發(fā)明實施例的RS-485通信單元電路原理圖。
[0031]圖7是本發(fā)明實施例應(yīng)用于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033]參見圖1所示，本發(fā)明實施例提供的多源傳感信息采集與控制一體化通用裝置，常用于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知控制層的構(gòu)建。它包括電源模塊、采樣檢測單元、反饋控制單元、通信單元、數(shù)據(jù)存儲模塊、時鐘電路單元、液晶顯示單元、LED狀態(tài)顯示單元和微控制器MCU，所述采樣檢測單元、反饋控制單元、通信單元、數(shù)據(jù)存儲模塊、時鐘電路單元、液晶顯示單元、LED狀態(tài)顯示單元、微控制器MCU均與電源模塊連接；同時，所述采樣檢測單元與微控制器MCU的IIC接口連接；所述反饋控制單元包括反饋檢測單元和繼電器驅(qū)動單元，反饋檢測單元與微控制器MCU外部中斷口 INT連接，微控制器MCU的1接口與繼電器驅(qū)動單元連接；所述通信單元與微控制器MCU的USART接口連接；所述數(shù)據(jù)存儲模塊與微控制器MCU的SPI接口連接，時鐘電路單元與微控制器MCU的IIC接口連接，液晶顯示單元與微控制器MCU的USART接口連接，LED狀態(tài)顯示單元與微控制器MCU的1接口連接。
[0034]所述電源模塊包括3.3V電源單元、可控傳感器供電單元、RS-485通信供電單元、3路可控12V供電單元。整個系統(tǒng)的輸入電源直流24V，經(jīng)過電源模塊變換成系統(tǒng)需要的24V、12V、5V、3.3V，其中，3.3V電源單元主要通過3.3V開關(guān)穩(wěn)壓器實現(xiàn)直流24V(輸入范圍4.75V?28V)到3.3V直流輸出的轉(zhuǎn)換，此3.3V電源單元供給微控制器MCU、采樣檢測單元、通信單元、數(shù)據(jù)存儲模塊以及周邊接口電路；
[0035]可控傳感器供電單元主要提供3種電源供應(yīng)，分別是直流24V、12V、5V，以滿足主流傳感器供電需求，可控傳感器供電單元主要通過12V開關(guān)穩(wěn)壓器、5V開關(guān)穩(wěn)壓器實現(xiàn)相應(yīng)電源轉(zhuǎn)換，考慮到某些傳感器可間歇式供電工作，可控傳感器供電單元通過三極管S8050、PMOS開關(guān)管NTD25P03L、電阻、電容組成的可控電源，通過微控制器MCU的1 口控制是否供電，如圖2所示，當(dāng)1 口 Ctr_P3輸出高電平時，三極管Qp4.1導(dǎo)通，PMOS管Qp4.2柵極經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)分壓為l/2Vin，PM0S管Qp4.2導(dǎo)通，穩(wěn)壓模塊Up4.1的VIN端口輸入24V，VOUT端口 12V直流穩(wěn)壓輸出，傳感器供電；當(dāng)1 口 Ctr_P3輸出低電平時，三極管Qp4.1截止，PMOS管Qp4.2柵極電壓為Vin，PM0S管Qp4.2截止，穩(wěn)壓模塊Up4.1的VIN端口無輸入，VOUT端口也無輸出，傳感器不供電。
[0036]所述3.3V開關(guān)穩(wěn)壓器采用金升陽公司的K7803-500R2電源模塊，12V開關(guān)穩(wěn)壓器采用金升陽公司的K7812-1000電源模塊，5V開關(guān)穩(wěn)壓器采用金升陽公司的K7805-1000電源模塊。此類電源模塊具有寬電壓輸入，非隔離穩(wěn)壓輸出，效率高、損耗小、發(fā)熱低等特性。
[0037]RS-485通信供電單元提供隔離RS-485芯片通信總線側(cè)隔離電源的供應(yīng)；3路可控12V供電單元主要提供遠(yuǎn)程無線通信模塊、液晶顯示單元、備用模塊的電源供應(yīng)，考慮到此類設(shè)備能耗比較大，采用可控電源的方式靈活控制其通斷電。上述設(shè)計方案與可控傳感器供電單元設(shè)計類似，不再贅述。
[0038]所述采樣檢測單元主要實現(xiàn)電流型、電壓型、數(shù)字通信型三類傳感器信號的采集與檢測。采樣檢測單元包括取樣電阻、電阻分壓網(wǎng)絡(luò)、濾波保護(hù)電路、AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器、RS-485通信芯片等。如圖3所示，如果接入4-20mA電流型傳感器信號(4_20mA信號檢測)，先通過取樣電阻Ral.10和Ral.11(100歐姆，精度0.1% )將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號AD_IN1，再將此電壓信號濾波去耦后接入AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器的AINO 口，實現(xiàn)模擬信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號，微控制器MCU再通過IIC總線讀取轉(zhuǎn)換數(shù)值；如果接入0-5V/10V電壓型傳感器信號(0-5V/10V信號檢測)，將此信號接入電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，分別為Ral.10和Ral.11(0_5V選擇Ral.10 = 15K，Ral.11 = 10K，0-10V 選擇 Ral.10 = 40K，Ral.11 = 10K，精度 0.1% )，使其分壓后的電壓值在AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，再將分壓信號濾波去耦后接入AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器，微控制器MCU再通過IIC總線讀取轉(zhuǎn)換數(shù)值；如果接入RS-485數(shù)字量型信號(RS-485數(shù)據(jù)采集)，通過RS-485通信芯片配合微控制器MCU的USART接口讀取轉(zhuǎn)換數(shù)值。
[0039]所述AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用德州儀器公司(TI)的超小型16位精密模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADSl115，具有板載基準(zhǔn)電壓和振蕩器，通過IIC接口傳輸數(shù)據(jù)，工作電壓從2.0V到5.5V，取樣頻率高達(dá)860sps，可以同時采集四路模擬信號。所述RS-485通信芯片選用隔離型ADM2483，它針對平衡傳輸線路而設(shè)計，符合ANSI TIA/EIARS-485-A標(biāo)準(zhǔn)，該器件采用ADI公司的iCoupler技術(shù)，將3通道隔離器、三態(tài)差分線路驅(qū)動器和差分輸入接收器集成于單封裝中，器件邏輯端可以采用VCC485(3.3V)電源供電，總線端則采用V485 (5V)電源供電，如圖6所示。
[0040]微控制器MCU讀取的數(shù)字量轉(zhuǎn)換值經(jīng)過零點-滿量程數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換公式計算后，能得到實際監(jiān)測的物理量數(shù)值。
[0041]所述反饋控制單元主要是配合外部電氣控制柜實現(xiàn)農(nóng)用生產(chǎn)強(qiáng)電設(shè)備的啟停、反轉(zhuǎn)等控制功能。反饋控制單元包括繼電器驅(qū)動單元和反饋檢測單元兩部分，繼電器驅(qū)動單元用于驅(qū)動外部電氣柜里的中間繼電器、交流接觸器，從而實現(xiàn)對外部兩相或三相設(shè)備的控制；