封闭式蛋鸡舍环境控制系统的设计

时间：2010-04-28 点击：次来源：阳光畜牧网--农机化研究作者：阳光畜牧网 - 小 + 大

鸡舍温湿度控制是本课题的一个重要研究对象，鸡舍温湿度具有如下特点：非线性、分布不均匀性、时变性、控制时延性、多变量祸合性等。同时，执行机构(如湿帘风机)的动作也不仅仅影响某一个因子，如对有害气体(二氧化碳、氨气和硫化氢)浓度也有影响，因而对其实现精确控制具有一定难度，需要系统多方面的协调配合。因此，对该系统采取了全闭环控制的策略，即当室内温湿度升高时，传感器将采样到的值传至控制单元，控制单元通过与用户设定值比较，当偏差绝对值大于用户设定的偏置值时，发出指令使执行机构动作，其控制过程如图3所示。该闭环控制同样适用于对光照度和有害气体(二氧化碳、氨气和硫化氢)浓度等环境因子的调控。

    智能监控点实现的主要功能如下：一是可以将采集来的数据在显示器上进行显示；二是可通过不同类型的传感器采集温度、湿度、光强、二氧化碳、氨气和硫化氢等数据，并能进行对温度、湿度、光强、二氧化碳、氨气和硫化氢等环境因子的控制，其中温度、湿度可先通过模糊控制算法进行控制；三是可以通过键盘设置参数，如声光报警，能接收上位机命令，实现参数设置和输出控制；四是可以通过串行通信接口接收上位机发送的命令，并把采集到的数据和控制信息传输至上位机，实现和上位机的通讯；五是实时时钟控制，可提供系统数据采集时间显示和按时间存储数据；六是可通过按键方式来进行手动／自动控制方式的切换；七是可以实时切换到对某一个或某几个监测量的调控。
    2 系统硬件的选择及其典型电路设计
    根据封闭式蛋鸡舍环境特征，选择不同测量功能的传感器，应具有长期的稳定性，能使系统真正做到快速反应，调控环境效果高效，且数据采集范围应符合蛋鸡活动的环境因子要求。为此，在进行系统硬件设计时，分别选择了数字温度传感器DS18B20，HU－MIREL公司的高分子电容式湿度传感器HS1101，美国TAGS公司推出的光强度数字转换芯片TSL2561。
    有害气体浓度的监测传感器分别为：co2浓度传感器选用美国FIGARO公司生产的TGS4160，NH3传感器选择的型号为MIC—NH3智能传感器，硫化氢传感器选择的型号为(H2S传感器)M-100。
    2．1 温度测量电路的设计
    DS18B20有两种供电方式：寄生电源和单独供电。本课题为确保测量结果的精确度，采用单独供电方式。图4为蛋鸡舍温度测量电路，单总线P0.15连接单片机LPC2132引脚PO.15／EINT2，其上拉电阻为4.7k欧，当总线闲置时，其工作状态为高电平。

2．2 湿度测量电路的设计
蛋鸡舍湿度传感器HS1 101作为可变电容与单片机LPC2132管脚P0．17相连。控制电压端之所以用电阻R1=909k欧，而不用O.1μF电容，是为了匹配湿度传感器HS1101的温度系数而引进的一个温度系数。R3=1k欧是短路保护电阻，为了使占空比尽量接近50％，R4要选得比R2小得多，但应保证电路的输出频率在6660Hz附近，此处选R4=49.4kQ，R2=576k欧，具体如图5所示。

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