一种烟叶智能烘烤控制器的制作方法

1.本实用新型涉及香烟生产设备技术领域，特别是涉及一种烟叶智能烘烤控制器。

背景技术：

2.《密集烤房技术规范(试行)修订版》(国烟办综〔2009〕418号)对烟叶烘烤控制器的技术进行了详细规定，其中操作方式为4个按键，显示界面为段码液晶屏，温度传感器型号为ds18b20。该技术规范至今已经13年，已经越来越不适应行业技术的发展。近年来，4g/5g移动通信网络和智能手机已经普及，物联网应用日新月异，以图像识别为重要应用的人工智能技术日趋成熟，新型温度和湿度传感器也不断出现，将这些技术应用于烟叶烘烤控制器，实现远程查看烟叶烘烤参数，远程查看烟叶图像，在出现设备故障时，自动发送远程报警信息给烘烤人员，同一传感器接口可以兼容多种温度和湿度传感器，对提升烟叶烘烤质量，减少烘烤过程中的人力消耗具有显著效果。
3.因此，现有技术的缺陷是，缺少一种烟叶智能烘烤控制器，设置有兼容型温度传感器接口，能够兼容两种类型的温度和湿度传感器。

技术实现要素：

4.有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本实用新型的目的是提供一种烟叶智能烘烤控制器，设置有兼容型温度传感器接口，能够兼容两种类型的温度和湿度传感器。
5.为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种烟叶智能烘烤控制器，包括单片机以及兼容型温度传感器接口，单片机设置有四个单总线通讯口和两个i2c通讯口，两个i2c通讯口的四个管脚一一并接四个单总线通讯口之后作为四个传感器接口；四个传感器接口用于连接四个温度传感器或者两个dht20温湿度传感器；兼容型温度传感器接口包括四个第一上拉电阻，四个第一上拉电阻的一端并接后连接3.3v直流电源，四个第一上拉电阻的另一端分别连接四个传感器接口；还包括第一电子开关和第二电子开关，第一电子开关的四个输入端依次连接四个传感器接口，第一电子开关的四个输出端各经一个第二上拉电阻连接3.3v直流电源，第一电子开关的四个控制端并接后连接单片机，第二电子开关的四个输入端依次连接四个传感器接口，第二电子开关的四个输出端各经一个第三上拉电阻连接3.3v直流电源，第二电子开关的四个控制端并接后连接单片机。
6.所述四个第一上拉电阻和四个第二上拉电阻的阻值均为4.7千欧，四个第二上拉电阻的阻值均为2.2千欧。
7.所述单片机连接有鼓风机控制电路，所述鼓风机控制电路包括场效应管q1和继电器jk1，单片机的控制端sw gfj连接场效应管q1的栅极，场效应管q1控制继电器jk1的线圈通断电，继电器jk1的常开开关控制鼓风机通断交流电源；
8.所述单片机连接有循环风机控制电路，所述循环风机控制电路包括场效应管q3和继电器jk2，单片机的控制端sw xhfj连接场效应管q3的栅极，场效应管q3控制继电器jk2的线圈通断电，继电器jk2的常开开关控制循环风机通断交流电源；
9.所述单片机连接有报警器控制电路，所述报警器控制电路包括场效应管q2，单片机的控制端speaker连接场效应管q2的栅极，场效应管q2控制扬声器ls1通断电；
10.所述单片机连接有冷风门控制电路，冷风门控制电路包括差动放大器u7，单片机的控制端door rev和控制端door fwd分别连接差动放大器u7的in2端和in1端，差动放大器u7的out2端和out1端分别连接冷风门的控制端door in-和控制端door in+。
11.所述单片机连接有第一rs485接口，单片机经第一rs485接口连接有触摸显示屏。
12.所述单片机连接有第二rs485接口，单片机经第二rs485接口连接有串口摄像头。
13.所述单片机连接有以太网接口，单片机经以太网接口连接有交换机，交换机连接有4g路由器。
14.所述交换机连接有网络摄像头。
15.显著效果:本实用新型提供了一种烟叶智能烘烤控制器，设置有兼容型温度传感器接口，能够兼容两种类型的温度和湿度传感器；还设置有两种摄像头接口，通过远程通信与服务器平台对接，实现远程查看烟叶图像。
附图说明
16.图1为本实用新型的总模块结构图；
17.图2为本实用新型详细的电路模块结构图；
18.图3为本实用新型电源模块的结构图，其中，(a)为低电压源模块的电路图；(b)为220v交流电源接口的电路图；
19.图4为单片机的电路图；
20.图5为鼓风机控制电路的电路图；
21.图6为循环风机控制电路的电路图；
22.图7为冷风门控制电路的电路图；
23.图8为报警器控制电路的电路图；
24.图9为以太网接口的电路图；
25.图10为双温度传感器接口电路的电路图，其中，(a)为传感器接口的电路图；(b)为单片机的温度传感器接口的电路图，(c)为第一电子开关电路的电路图，(d)为第二电子开关电路的电路图；
26.图11为第一rs485接口的电路图；
27.图12为第二rs485接口的电路图；
28.图13为第三rs485接口的电路图；
29.图14为单片机识别两种温度传感器数据的流程图。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
31.如图1-图14所示，一种烟叶智能烘烤控制器，包括单片机以及兼容型温度传感器接口，单片机设置有四个单总线通讯口和两个i2c通讯口，两个i2c通讯口的四个管脚一一并接四个单总线通讯口之后作为四个传感器接口；四个传感器接口用于连接四个温度传感器或者两个dht20温湿度传感器；兼容型温度传感器接口包括四个第一上拉电阻，四个第一
上拉电阻的一端并接后连接3.3v直流电源，四个第一上拉电阻的另一端分别连接四个传感器接口；还包括第一电子开关和第二电子开关，第一电子开关的四个输入端依次连接四个传感器接口，第一电子开关的四个输出端各经一个第二上拉电阻连接3.3v直流电源，第一电子开关的四个控制端并接后连接单片机，第二电子开关的四个输入端依次连接四个传感器接口，第二电子开关的四个输出端各经一个第三上拉电阻连接3.3v直流电源，第二电子开关的四个控制端并接后连接单片机。
32.如图4和图10中的(b)所示，两个i2c通讯口的四个管脚iic sck1、iic sda1、iic sck2、iic sda2一一并接四个单总线通讯口ds18b1、ds18b2、ds18b3、ds18b4之后作为四个传感器接口din1、din2、din3、din4；
33.其中，电阻r22、电阻r27、电阻r28、电阻r30是限流电阻。
34.四个第一上拉电阻是电阻r14、电阻r16、电阻r18、电阻r20。
35.四个第二上拉电阻是电阻r19、电阻r24、电阻r29、电阻r31。
36.四个第三上拉电阻是电阻r32、电阻r33、电阻r34、电阻r35。
37.其中，四个传感器接口din1、din2、din3、din4可连接上棚干球温度传感器、上棚湿球温度传感器、下棚干球温度传感器、下棚湿球温度传感器，用于检测烟叶烤房的上棚温湿度和下棚温湿度，通过四个单总线通讯口传送给单片机。温度传感器可采用ds18b20温度传感器。
38.四个传感器接口din1、din2、din3、din4可连接上棚温湿度传感器和下棚温湿度传感器，用于检测烟叶烤房的上棚温湿度和下棚温湿度，通过两个i2c通讯口传送给单片机，温湿度传感器可采用dht20温湿度传感器。
39.单片机通过其控制端sw tp1和swtp2分别向第一电子开关的四个控制端in1-in4和第二电子开关的四个控制端in1-in4发出指令，从而控制第一电子开关的s1-s4与d1-d4通断，控制第二电子开关的s1-s4与d1-d4通断，使四个传感器接口接入相应的上拉电阻，从而连接相应的传感器。
40.第一电子开关和第二电子开关均采用adg712电子开关。
41.所述四个第一上拉电阻和四个第二上拉电阻的阻值均为4.7千欧，四个第二上拉电阻的阻值均为2.2千欧。
42.如图5所示，所述单片机连接有鼓风机控制电路，所述鼓风机控制电路包括场效应管q1和继电器jk1，单片机的控制端sw gfj连接场效应管q1的栅极，场效应管q1控制继电器jk1的线圈通断电，继电器jk1的常开开关控制鼓风机通断交流电源；
43.单片机的控制端sw gfj发出高低电平，从而控制场效应管q1导通或截止；控制继电器jk1的线圈通断电，继电器jk1的常开开关控制鼓风机通断交流电源；控制鼓风机工作。用于烟叶烤房的鼓风。
44.如图6所示，所述单片机连接有循环风机控制电路，所述循环风机控制电路包括场效应管q3和继电器jk2，单片机的控制端sw xhfj连接场效应管q3的栅极，场效应管q3控制继电器jk2的线圈通断电，继电器jk2的常开开关控制循环风机通断交流电源；循环风机用于烟叶烤房的热风循环。
45.单片机的控制端sw xhfj发出高低电平，从而控制循环风机通断交流电源；控制循环风机工作，原理同上。
46.如图8所示，所述单片机连接有报警器控制电路，所述报警器控制电路包括场效应管q2，单片机的控制端speaker连接场效应管q2的栅极，场效应管q2控制扬声器ls1通断电；
47.单片机的控制端speaker发出高低电平，通过场效应管q2控制扬声器ls1通断电；当有传感器故障时，通过扬声器ls1报警；
48.如图7所示，所述单片机连接有冷风门控制电路，冷风门控制电路包括差动放大器u7，单片机的控制端door rev和控制端door fwd分别连接差动放大器u7的in2端和in1端，差动放大器u7的out2端和out1端分别连接冷风门的控制端door in-和控制端door in+。
49.冷风门采用直流电机，单片机通过控制端door rev和控制端door fwd发出正反向的电压信号，经差动放大器u7放大后，推动直流电机正反转。冷风门的开关可以调节烟叶烤房的温度。
50.所述单片机连接有第一rs485接口，单片机经第一rs485接口连接有触摸显示屏。
51.单片机通过触摸显示屏可以向单片机发送数据、显示传感器温湿度数据以及烟叶烤房的图像。
52.所述单片机连接有第二rs485接口，单片机经第二rs485接口连接有串口摄像头。
53.串口摄像头用于拍摄烟叶烤房的图像。
54.485芯片型号max3485。
55.所述单片机连接有第三rs485接口，单片机经第三rs485接口连接rs485总线，通过rs485总线连接管理员电脑。对于多个烟叶烤房，多个烤房控制器经rs485总线连接管理员电脑。方便管理员多个烟叶烤房进行监控。
56.所述单片机连接有以太网接口，单片机经以太网接口连接有交换机，交换机连接有4g路由器。
57.所述交换机连接有网络摄像头。网络摄像头也用于拍摄烟叶烤房的图像。
58.单片机获取的温湿度数据和烟叶烤房的图像经以太网接口发送给交换机，交换机将数据传送给4g路由器发送到网络上，管理员通过网络可以远程监控烟叶烤房的数据。
59.本实用新型烟叶烘烤控制器也就是单片机增加了兼容型温度传感器接口、两种摄像头接口，通过远程通信与服务器平台对接，实现远程查看烟叶图像。也可以远程观察烟叶烤房的温湿度。
60.主要组成部分：
61.控制器的主要组成部分包括控制板、触摸屏、4g路由器、交换机、转接板。
62.控制板经转接板与烤房内的温度传感器/温湿度传感器、串口摄像头、鼓风机、冷风门、循环风机、相连。控制板设置所述单片机。
63.控制板通过以太网与交换机相连，经4g路由器与服务器平台通信，发送运行数据，接收服务器返回的指令。
64.接口说明：
65.如图3中的(a)所示，jp1：连接直流12v电源，为控制板供电。
66.如图3中的(b)所示，jp9：连接交流220v电源，为鼓风机、循环风机供电。
67.jp2：连接循环风机，为交流电机。
68.jp3：连接冷风门，为直流电机。
69.jp8：连接鼓风机，为交流电机。
70.j4：以太网接口，连接交换机。
71.j2：干湿球温度传感器和温湿度一体传感器共用接口。
72.jp5：连接触摸屏，作为人机操作界面。
73.jp6：连接串口摄像头，适用于烤房内安装串口摄像头的情况。
74.jp7：备用rs485接口，用于连接变频器等设备。
75.电路说明：
76.1.电源电路
77.将12v电压转换为5v和3.3v电压，给控制板供电。
78.输入220v电源，为鼓风机和循环风机供电。
79.2.单片机及外围电路
80.单片机采用stm32f100vctx，外围电路为调试接口，复位上拉电阻等。
81.3.鼓风机、循环风机、冷风门、报警器控制电路
82.鼓风机、循环风机、报警器为开关控制，电路中的网络标号分别为sw_gfj、sw_xhfj、speaker。
83.冷风门为正反转控制，有正转、反转两个控制信号，电路中的网络标号分别为door_fwd、door_rev。
84.4.以太网接口电路
85.单片机通过spi接口与网络接口芯片w5500通信，实现以太网通信。
86.5.干湿球温度传感器/温湿度一体传感器共用接口
87.通过两个电子开关芯片adg712来控制2组上拉电阻的接入和断开，排列组合为4种等效上拉电阻，分别为：
88.1)u2断开，u4断开：上拉电阻为4.7k，适用于标准ds18b20温度传感器。
89.2)u2导通，u4断开：上拉电阻为4.7k和4.7k并联，为2.4k，适用于连接线较长的ds18b20温度传感器。
90.3)u2断开，u4导通：上拉电阻为4.7k和2.2k并联，为1.5k，适用于连接线较长的ds18b20温度传感器。
91.4)u2导通，u4导通：上拉电阻为4.7k、4.7k、2.2k并联，为1.1k，适用于dht20温湿度一体传感器。
92.6.rs485接口电路
93.控制板上有3个rs485接口，分别连接触摸屏、串口摄像头、备用设备。
94.如图14，烤房温湿度传感器类型判断方法：
95.依次采用不同的上拉电阻来读取传感器，确定传感器类型，如果都失败，则认为传感器故障。
96.最后，需要注意的是：以上列举的仅是本实用新型的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本实用新型进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种烟叶智能烘烤控制器，其特征在于，包括单片机以及兼容型温度传感器接口，单片机设置有四个单总线通讯口和两个i2c通讯口，两个i2c通讯口的四个管脚一一并接四个单总线通讯口之后作为四个传感器接口；四个传感器接口用于连接四个温度传感器或者两个温湿度传感器；兼容型温度传感器接口包括四个第一上拉电阻，四个第一上拉电阻的一端并接后连接3.3v直流电源，四个第一上拉电阻的另一端分别连接四个传感器接口；还包括第一电子开关和第二电子开关，第一电子开关的四个输入端依次连接四个传感器接口，第一电子开关的四个输出端各经一个第二上拉电阻连接3.3v直流电源，第一电子开关的四个控制端并接后连接单片机，第二电子开关的四个输入端依次连接四个传感器接口，第二电子开关的四个输出端各经一个第三上拉电阻连接3.3v直流电源，第二电子开关的四个控制端并接后连接单片机。2.根据权利要求1所述的一种烟叶智能烘烤控制器，其特征在于：所述四个第一上拉电阻和四个第二上拉电阻的阻值均为4.7千欧，四个第二上拉电阻的阻值均为2.2千欧。3.根据权利要求1所述的一种烟叶智能烘烤控制器，其特征在于：所述单片机连接有鼓风机控制电路，所述鼓风机控制电路包括场效应管q1和继电器jk1，单片机的控制端sw gfj连接场效应管q1的栅极，场效应管q1控制继电器jk1的线圈通断电，继电器jk1的常开开关控制鼓风机通断交流电源；所述单片机连接有循环风机控制电路，所述循环风机控制电路包括场效应管q3和继电器jk2，单片机的控制端sw xhfj连接场效应管q3的栅极，场效应管q3控制继电器jk2的线圈通断电，继电器jk2的常开开关控制循环风机通断交流电源；所述单片机连接有报警器控制电路，所述报警器控制电路包括场效应管q2，单片机的控制端speaker连接场效应管q2的栅极，场效应管q2控制扬声器ls1通断电；所述单片机连接有冷风门控制电路，冷风门控制电路包括差动放大器u7，单片机的控制端door rev和控制端door fwd分别连接差动放大器u7的in2端和in1端，差动放大器u7的out2端和out1端分别连接冷风门的控制端door in-和控制端door in+。4.根据权利要求1所述的一种烟叶智能烘烤控制器，其特征在于：所述单片机连接有第一rs485接口，单片机经第一rs485接口连接有触摸显示屏。5.根据权利要求1所述的一种烟叶智能烘烤控制器，其特征在于：所述单片机连接有第二rs485接口，单片机经第二rs485接口连接有串口摄像头。6.根据权利要求1所述的一种烟叶智能烘烤控制器，其特征在于：所述单片机连接有以太网接口，单片机经以太网接口连接有交换机，交换机连接有4g路由器。7.根据权利要求6所述的一种烟叶智能烘烤控制器，其特征在于：所述交换机连接有网络摄像头。

技术总结

本实用新型公开了一种烟叶智能烘烤控制器，包括单片机和兼容型温度传感器接口，单片机设有四个单总线通讯口和两个I2C通讯口，两个I2C通讯口并接四个单总线通讯口；兼容型温度传感器接口包括四个第一上拉电阻，四个第一上拉电阻的一端并接后连接电源，四个第一上拉电阻的另一端分别连接四个单总线通讯口；还包括第一电子开关和第二电子开关，第一电子开关和第二电子开关的四个输入端连接四个单总线通讯口，第一电子开关的四个输出端各经一个第二上拉电阻连接电源，第二电子开关的四个输出端各经一个第三上拉电阻连接电源，第一电子开关的四个控制端、第二电子开关的四个控制端分别并接后连单片机。本发明能够兼容两种类型的温湿度传感器。温湿度传感器。温湿度传感器。

技术研发人员：

蒋才军 李艳青 杨晃

受保护的技术使用者：

湖南省烟草公司怀化市公司靖州苗族侗族自治县分公司

技术研发日：

2022.11.18

技术公布日：

2023/3/24