鸡舍灯光控制器系统设计

鸡舍灯光控制器0鸡舍灯光控制器学院：机电学院年级专业：2006级机械电子工程学号：07806036姓名：指导教师：中国陕西杨凌鸡舍灯光控制器0目录中文摘要………………………………………………………………………………………1英文摘要………………………………………………………………………………………1引言……………………………………………………………………………………………21．方案论证…………………………………………………………………………………22．系统设计2.1系统功能………………………………………………………………………………22.2总体设计………………………………………………………………………………32.2.1系统框图…………………………………………………………………………32.2.2各模块框图………………………………………………………………………32.3原理简述………………………………………………………………………………42.3.1补光原理…………………………………………………………………………42.3.2电路原理…………………………………………………………………………42.4器件选择…………………………………………………………………………………43．电路设计3.1直流稳压电源…………………………………………………………………………53.1.1直流稳压电源电路图……………………………………………………………63.1.2器件选择和参数计算……………………………………………………………63.2光照控制电路3.2.1光照控制电路电路图及原理……………………………………………………63.2.2器件选择和参数计算……………………………………………………………63.3时钟控制电路3.3.1电子钟电路………………………………………………………………………73.3.2逻辑控制电路……………………………………………………………………93.4主电路3.4.1主电路图…………………………………………………………………………133.4.2说明………………………………………………………………………………133.5整体电路图……………………………………………………………………………133.6结果分析………………………………………………………………………………143.6.1直流稳压电源模块………………………………………………………………143.6.2CP模块……………………………………………………………………………153.6.3电子钟模块………………………………………………………………………153.6.4控制模块…………………………………………………………………………154．结论………………………………………………………………………………………16参考文献……………………………………………………………………………………·17致谢…………………………………………………………………………………………·18鸡舍灯光控制器1摘要对鸡舍灯光控制方式进行分析，综合其优缺点提出一种合理的控制模式。运用电子技术相关知识设计了鸡舍灯光自动控制电路。采用光照控制电路和时钟控制电路组合控制，实现了对鸡舍进行自动补光。解决了不同天气、不同季节鸡舍灯光控制复杂的问题。核心部分是控制电路，其优劣决定了补光的合理性与准确性等整体性能。设计过程中采用了加拿大InteractiveImageTechnologiesLtd.公司的设计软件Multisim7.0，通过电脑仿真来设计电路图，并测试其各个模块的功能，最终实现设计要求。关键词：鸡舍补光；光照控制；时钟控制AbstractShedslightontheanalysisofcontrol,itsadvantagesanddisadvantagesoftheintegratedcontrolofareasonablemodel.Knowledgeoftheuseofelectronictechnologydesignedshedslightautomaticcontrolcircuit.Illuminationusingtheclockcontrolcircuitandcontrolcircuitcombinationofcontrol,therealizationofautomaticshedslightup.Solutionofdifferentweather,differentseasonsshedslightcontrolofcomplexissues.Thecoreofthecontrolcircuits,theiradvantagesanddisadvantagesdeterminethereasonablenessofpremiumlight,suchasoverallperformanceandaccuracy.ThedesignprocessusedinCanada,InteractiveImageTechnologiesLtd.Thecompany'sdesignsoftwareMultisim7.0,throughcomputersimulationtodesignschematics,andtestthefunctionsofitsvariousmodules,andultimatelythedesignrequirements.Keywords:shedslightup;lightcontrol;clockcontrol鸡舍灯光控制器2引言鸡舍的灯光控制是蛋鸡饲养中的重要一环。根据鸡舍结构、饲养方式的不同，要确定相应的控制方法。不同灯光控制器不仅控制原理不同，而且其适用范围也不同。目前在实际生产采用的鸡舍灯光控制器的类型主要有：DF-24型可编程序定时控制器、KG-316型微电脑时控开关、渐开渐灭型灯光控制器、速开速灭型灯光控制器等，这些灯光控制器采用电脑芯片进行定时控制，价格比较昂贵。也有采用石英钟或其它方式作定时控制的灯光控制器，有的就是简单的定时控制，有的带有光敏控制。但其控制方式基本相同。本设计采用常见的电子元器件实现光照控制和时钟控制相结合的控制电路。与高端的鸡舍灯光控制器相比，虽然功能较少，精度不高，但实现了基本的控制功能，满足了实际需要，同时大大降低了成本，适合于中小规模的养鸡场。与低端的鸡舍灯光控制器相比，功能比较完备，控制效果要更好。1．方案论证系统的方案有三种：①恒光强电路设定鸡舍内的光照强度，对鸡舍内光照强度进行检测，与设定值比较后输出控制信号，控制补光设备补光，使鸡舍内的光照强度恒定。②光照延时电路白天利用自然光照，傍晚从某一设定时刻开始补光，用延时装置控制补光设备补光一段时间。③光照、时钟双控电路用时钟电路设定需要补光的时间段和不需要补光的时间段，在需要补光的时间段内，光照控制电路控制补光设备补光，使鸡舍内的光照强度恒定。方案1比较容易实现，但不够科学，没有考虑鸡的生活习性，另外耗能也比较大；方案2节约了电能，充分利用了自然光，但不易实现凌晨补光和阴雨天的补光，延迟补光的开始时间也需要随着季节的改变而改变，不方便调节；方案3具有方案1、2的优点，同时弥补了其缺陷：在夜晚设定了不补光的时间段，使鸡能够休息好，在补光的时间段保持鸡舍内的光照强度恒定，在晴天实现了傍晚、凌晨双段补光，同时解决了阴雨天气补光的问题，在季节变换时也不需要调节。因此采用方案3。2．系统设计2.1系统功能鸡舍灯光控制器3该系统应具备以下功能：①在晴天实现日出前、日落后双段时间补光②在阴雨天可实现自动补光③季节交替时能自动调节补光时间的长短2.2总体设计2.2.1系统框图鸡舍灯光控制器的原理框图如下，电路包括以下几个部分：直流稳压电源、光照控制电路、时钟控制电路以及主电路。图1鸡舍灯光控制器原理框图2.2.2各模块框图直流稳压电源如图2：光照控制电路如图3：时钟控制电路如图4：图2直流稳压电源原理框图图3光照控制电路原理框图图4时钟控制电路原理框图鸡舍灯光控制器4主电路如图5：2.3原理简述2.3.1补光原理补光原理如图6.如上图6所示，光照控制和时钟控制两种控制方式叠加在一起就是补光的实际效果，夏季补光实现了凌晨提前二个小时补灯光，天亮后接受自然光，天黑后延续二个小时补光。随着昼夜时差；春、夏、秋、冬补光时间自行调节，冬季补光时间相对最长，补光时间可提前及延长4-5小时之久。通过对光敏电阻的调整，还可以设定阴雨天全天自动补光的功能。2.3.2电路原理如系统框图所示，对市电进行变压、整流、滤波、稳压后获得直流稳压电源，为光照控制电路、时钟控制电路提供低压直流电源；光照控制电路、时钟控制电路对控制量进行处理后控制主电路中补光设备的运行，进行补光。图5主电路原理框图图6补光原理图鸡舍灯光控制器5直流稳压电源、光照控制电路、主电路为模拟电路；时钟控制电路为数字电路。2.4器件选择序号名称型号参数数量1TTL集成逻辑与非门740022TTL集成逻辑与非门741013TTL集成逻辑非门740444TTL集成逻辑与门740815TTL集成逻辑或门743236TTL集成逻辑或非门741027十进制BCD码计数器74LS16068BCD七段译码显示器DCD_HEX49定时器555110电阻150Ω111电阻470Ω112电阻6KΩ113电阻47KΩ214光敏电阻2KΩ/2MΩ115电位器2KΩ116电位器10KΩ117电容220μF118电容10μF119电容10nF120二极管IN4007521稳压二极管6V122发光二极管LED123三极管9013124电压继电器6V225刀开关单级一位226按钮开关227白炽灯220V/100W228熔断器1A129交流变压器220V/15V130导线若干表1：元器件明细表鸡舍灯光控制器63．电路设计3.1直流稳压电源3.1.1直流稳压电源电路图考虑到直流稳压电源的输出电压固定，输出电流变化范围较小，可采用二极管稳压电路。电路图如右图7：3.1.2器件选择和参数计算输出电压：VUO6负载电流：mAIL40~10UI的选择：UI＝（2～3）UZ=12~18V变压器的选择：变比k=220/（12~18）=12.2~18.3：1；可取k=15：1，此时UI=14.7V稳压管的选择：VUUOZ6，mAIZ60~5限流电阻的选择：3.19340567.14maxminImmaxkIIUURLZzin3.124106067.14minmaxImminkIIUURLZzax；取150R电容的选择：取C=220μf整流二极管的选择：D1~D4选用IN40073.2光照控制电路3.2.1光照控制电路电路图及原理使用光敏电阻将光强信号转化为电信号，通过晶体管放大后控制继电器的吸合，设计电路如右图8.根据光敏电阻的特点，在充足的自然光线下光敏电阻R3为低阻2KΩ，这时晶体管Q1截止，继电器K释放，当夜暮来临后光敏电阻呈高阻2MΩ，Q1饱和导通，继电器吸合，K的常开触点接通补光灯泡供电回路。3.2.2器件选择和参数计算V1即直流稳压电源的输出电压，为6VLED1为电源指示灯，mAIVUVDVD20~5,6.1图7直流稳压电源电路图图8光照控制电路电路图鸡舍灯光控制器7R1为保护电阻，880~22020~56.1611kIUVRVDVD，取4701R晶体管Q1选择9013R3为光敏电阻，低阻2KΩ，高阻2MΩR2取为6KΩ电位器R4的选择：对于Q1，Krbe2，Q1导通时VUbe7.0，故VVUrrRUbebebeR8.27.022623R3=2KΩ时应保证Q1可靠截止，KKrRRUUVRbeRR52.1828.28.26)(23331min4∥∥R3=2MΩ时应保证Q1饱和导通，KKMrRRUUVRbeRR1.9828.28.26)(23331max4∥∥故电位