秸秆自动打捆机控制系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115840400A(43)申请公布日2023.03.24(21)申请号202211547845.3(22)申请日2022.12.05(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人沈跃李治言储金城范成博刘熹(74)专利代理机构南京智造力知识产权代理有限公司32382专利代理师胡德水(51)Int.Cl.G05B19/042(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图7页(54)发明名称秸秆自动打捆机控制系统(57)摘要本发明公开了一种秸秆自动打捆机控制系统，硬件完全实现国产化，自主设计H桥电路，驱动电推杆完成一系列的逻辑动作。同时配备有人机交互屏幕，方便进行故障分析与参数显示。在工作过程中出现故障，人机交互屏幕会进行报警提示，维护人员可以通过AD采样得到的参数快速定位其故障所在位置，对相关元器件进行排查。该控制系统设置多个独立按键，可以进行急停操作。打捆机动作速度快而且设备结构紧密，在紧急情况下按下按键，避免意外发生。该控制系统可以对大量遗留秸秆进行自动打捆，集中回收处理，提高效率，减少大量劳动力，同时还能增加收入，从根本上解决农民任意焚烧秸秆带来的环境影响。CN115840400ACN115840400A权利要求书1/1页1.一种秸秆打捆机控制系统，其特征在于，包括MCU，以及和MCU相连接的电机驱动模块、人机交互模块、故障排除模块、电源模块、电磁阀输入捕获模块，电机驱动模块和MCU相连接用于驱动电机或电推杆，对秸秆进行打捆，人机交互模块和MCU相连接用于向控制者传递信息，同时接受控制者的命令；故障排除模块和MCU相连接用于电流电压采样，当电流过大时，可能会出现堵转的问题，则工作立刻停止，等待控制者检查排除，当电压较小时，说明供电不足，需要更换电池或者进行充电，电源模块和上述模块相连接用于支持宽电压输入，方便执行机构选型；电磁阀输入捕获模块和MCU相连接用于获得外部输入脉冲，根据输入脉冲信号情况，做出相应的逻辑动作。2.根据权利要求1所述的一种秸秆打捆机控制系统，其特征在于，所述电机驱动模块包括NPN型三极管K1、三极管K2，MOSFET管A1、MOSFET管A2；三极管K1、三极管K2的基极分别通过MCU_P2、MCU_P1连接MCU的IO口，用于控制三极管的开通与关断；三极管K1、MOSFET管A1通过P2_G2连接，三极管K2、MOSFET管A2通过P1_G2连接，通过MCU_P1、MCU_P2实现控制MOSFET的开通与关断；端子U1的M+与M‑，分别接入电机的正负端从而控制电机的正反转，端子U1通过M‑和MOSFET管A1连接，U1通过M+和MOSFET管A2连接。3.根据权利要求1所述的一种秸秆打捆机控制系统，其特征在于，所述人机交互模块采用LX12864D屏幕，借助独立按键进行模式选择与参数读取，利用SPI协议进行数据的读取与写入，简单设计开机界面，人机交互屏幕与电路板通过FPC线连接，通过PH2.0端子给背光电路供电。4.根据权利要求1所述的一种秸秆打捆机控制系统，其特征在于，所述故障排除模块包括外设采样、H桥采样、电源电压采样三个部分；外设采样部分，Q5为N沟道MOSFET，其栅极M_G2连接MCU的IO口，源极通过G_I2接入通用运放LM358A，信号通过运算放大后通过MCU的AD口进行采样，当有外设接入时，可以实时采样外设的用电电流，同时对驱动电推杆或电机的电流进行采样，防止堵转造成的电流过大；H桥采样部分，利用模拟地与数字地之间的电压信号，经过通用运放LM358A放大后进行采样；电源电压采样部分，通过电阻R2与电阻R4分压，读取电阻R4的电压后，经过计算可以获得电源电压，其中D4为稳压二极管，C23为滤波电容，电源电压采样可以实时监测供电电压，供电电压不足时进行报警提示，所述电阻R4、稳压二极管D4、滤波电容C23的一端均接地，另一端均和电阻R2连接。5.根据权利要求1所述的一种秸秆打捆机控制系统，其特征在于，所述电源模块包括保险丝、二极管、DC‑DC电源芯片、肖特基二极管；外部输入首先经过保险丝XF‑506P，对电路进行限流保护，经过二极管D1后，与DC‑DC电源芯片XL1509‑3.3相连，将宽电压稳压至3.3V，用于给电路板供电，后级连入肖特基二极管SS16L，将3.3V电压降至2.8V，用于给人机交互屏幕供电。6.根据权利要求1所述的一种秸秆打捆机控制系统，其特征在于，所述电磁阀输入捕获模块由光耦‑光电晶体管，二极管组成，外部输入经过二极管到达光耦‑光电晶体管EL357N，当外部输入为高电平时，EL357N吸合，通过DIOX输出给MCU，因此该模块通过DIO1‑DIO3对外部输入脉冲信号进行