鸡舍灯光自动控制系统的设计与优化.docx

鸡舍灯光自动控制系统的设计与优化摘 要： 本文针对大型家禽养殖基地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 控制电路是核心部分，电路设计的优良直接决定了补光效果的高低关键词：鸡舍补光；光照控制；时钟控制Henhouse light automatic control system designand optimizationAbstract：Sheds light on the analysis of control, its advantages and disadvantages of the integrated control of a reasonable model. Illumination using the clock control circuit and control circuit combination of control, the realization of automatic sheds light up. Solution of different weather, different seasons sheds light control of complex issues. The core of the control circuits, their advantages and disadvantages determine the reasonableness of premium light, such as overall performance and accuracy.Keywords: sheds light up; light control; clock control目录绪论 11 系统设计 21.1 要求和功能 21.2 方案的确定 21.3 原理的阐述 21.4 器件的挑选 42 电路设计 62.1 直流稳压电源电路图 62.2 器件的选择和参数计算 62.3 补光控制电路的电路图和原理 62.4 电子钟电路 72.4.1 CP 模块 72.4.2 计时器模块 82.4.3 译码显示模块 82.4.4 调时模块 82.4.5 逻辑控制电路 92.4.6 主电路图 113 系统调试 123.1 电子钟模块调试 123.2 控制模块调试 124 优化与设想 135 小结 146 参考文献 15附：74160计数器的介绍 16绪论技术的进步带来产业的革命。

传统养殖行业遵循家禽的天然属性，白天喂养， 夜间歇息这是农业经济时代的生产方式，不能适应当今规模化养殖，产业化生 产研究人员发现，利用生物对日照或光照的依赖，可以使家禽多进食，多产蛋， 从而提高家禽的产蛋率，增加经济效益，提高养殖户的收入与家庭照明相对高端的控制器作对比，虽然功能不多，精度不准，外形 设计也不美观，但起码满足了基本的控制功能，并且还大大降低了成本，使该设 计更适合于中小规模的养鸡场1、 系统设计1.1 要求和功能该系统应具备以下功能：① 正常天气下，满足在太阳升起之前和太阳落下之后这两段时间进行补光;② 在阴天下雨的天气下，可能够满足自动进行补光；③ 在季节交换的时候，能满足自动调节鸡场补光时间的长短；1.2 方案的确定光照、时钟双控电路： 光照控制电路控制着恒定空间的光照强度，时钟控制电路控制着不同时间 的光照，让设计在需要的时候补充光照，在不需要的时候关闭光源，从而保 证了鸡生蛋对光的需求，保证了光照的恒定，提高生蛋率！1.3 原理的阐述主电源变压器，整流，滤波，得到直流电源照明控制电路稳压后的系 统框图，时钟控制电路提供低压直流电源 ;照明控制电路，用于控制量补 光后处理控制设备的时钟控制电路运行的主电路，再加上补光灯用来照 明；鸡舍灯光控制器的原理框图如图 1，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 （原理框图）直流稳压电源如图 2：图 2 （稳压电源流程图）照明控制电路如图 3：图 3 （照明控制电路）时钟控制电路如图 4：图 4 （时钟控制电路）主电路如图 5：图 5 （主电路图）补光原理如图 6.110 12-3 4 5 6 7 £9 10 11 12. 13 14 15 16 17 18 19'20 宮22 23:24时钟控制图 6 （补光原理图）如上图 6 所示，电子钟控制和光照控制这两种控制方式作用在一起的 时候就是鸡舍所需额外灯光时间段的实际效果；在夏天补充两小时到补光 灯，天亮之后再接受自然光，天黑之后再延续二个小时补光；随着昼夜时 差；春夏秋冬补光时间自行调节；夏天补充的相对较短，冬天的补光时间相对较长，补光时间可以延长及缩短 4 到 5 小时左右通过人为对光敏电阻值的调控，根据实际需求还可以自行设定阴雨天 24H 自动补光的功能；电路原理如系统流程图所示，对大电进行调压，滤波，整流，稳压后 获得直流稳压电源，为时钟控制电路、光照控制电路提供低压直流电源； 时钟控制电路，光照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1.4 器件的挑选照明控制电路，直流稳压电源，主电路，模拟电路; 时钟控制电路为数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150Q111电阻470Q112电阻6KQ113电阻47KQ214光敏电阻2KQ /2MQ115电位器2 KQ116电位器10 KQ117电容220》F118电容10“F119电容10nF120二极管IN4007521稳压二极管6V122发光二极管LED1表1:元器件明细表23三极管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1A1厂29 交流变压器220V/15V1「30| 导线若干2、电路设计2.1 直流稳压电源电路图因为直流稳压电源地额定输出电压相对恒定，输出电流的变化区间也相对较小，可以使用二极管稳压电路。

电路图如右图 7：直流稳压电源RoC“2D|-d42S尺叫〜220 V50 Hz图 7 直流稳压电源电路图2.2 器件的选择和参数计算输出电压：U二6VO负载电流：I = 10〜40mALU[的选择：U[=（2〜3） UZ=12〜18V 变压器的选择：变比k二22%2〜18）="2.2〜18.31 ；可取 k=15 : 1,此时 U[=14.7V；稳压管的选择：U二U二6V，I二5 ~ 60mAZ O ZU - U 14 7 - 6限流电阻的选择：R = Imin L = ka = 193.30max I + I 5 + 40Z min L maxR = imax z— = k0 = 124.30 ；取 R = 1500min I + I 60 + 10Z max L min电容的选择：取C=220 rF整流二极管：D1~D4选用 IN40072.3 补光控制电路的电路图和原理采用光敏电阻将点亮信号转换成电信号,控制继电器的晶体管放大电 路的设计如下图,如图 8中.根据光敏电阻特殊的特性,在充足太阳光照射 的情况下光敏电阻R3的测试值为低阻2KQ晶体管Q1在这种情况下： 继电器K就会释放，会自动截止，当天黑之后光敏电阻的测试值为2MQ，处于相对饱和导通，继电器常开触点就会自动连接，构成灯泡所需的供电电路，这时候灯泡就会打开，满足鸡场的照明；图 9 CP 信号发生器图 8 补光控制电路图2.4 电子钟电路2.4.1 CP 模块秒表电路最重要的部分就是 cp 信号发生器，他会产生一个脉冲信号； 该脉冲信号的频率是标准频率；其中振荡频 率的精度和振荡频率的稳定度决定了一个 电子钟的质量和使用寿命。

设计中采用 555 定时器与RC组成多谐振荡器来实现设计 CP 信号发生器如图 9所示因为电子时钟计时的最小单位为Is,所以 设定输出的脉冲频率为1Hz,占空比为2/3, 周期 T=1s由书本可知,多谐振荡器振荡周期地计算公式如下所示:T =（R + R k ln2 = 2/3T1 1 2 1T = R C ln2 = 1/3TT = T + T =（R + 2R）C ln2 = 1s1 2 1 2 1由于实际电路中要求R]、R2±1KQ，同时R]+R2W3.3MQ，故取C1=10 M F,代入上式计算得R]=R2=48 KQ可取两个47 KQ的电阻与一个 2K Q的电位器串联实现，电位器滑动端调至50%位置处为提高 555 定时器比较器参考电压的稳定性，在 5 脚与地之间接电容 C =0.01 M F 22.4.2 计时器模块从电子表原理可以看出Is，lmin，1h位是十进制；10s，10min位 是六进制； 10h 位是二十四进制；所以 10s， 10min 位用 74160 构成六进制计数器， 1S， 1Min， 1H 位使用十进制计数器 74160； 10 小时 74160 到 24 十进制计数器利用74160的同步置数端（LD'实现的六进制计数器电路如图11 所示。

另外，可用两片计数器满足 24 进制的计数器；计数器采用逻辑门电 路连接2.4.3 译码显示模块采用集成的译码显示模块；内含译码器；显示器；电阻；2.4.4 调时模块使用按钮开关 1 分钟的控制权， 1H ，脉冲 CP 信号发生器作为定时 脉冲LD0CLK 计数 卡俞入丄土回二耳位TI 输出图 11 六进制计数器电路图On Di Do DqEPCET74160LD>CLKc Rd2-LOAD -CLH> CLKU1U193ABC2-FT NN r 二 EVCC4JL2J_L U11ACC-Amcf-图 12 计数器、译码器、显示器电路图2.4.5 逻辑控制电路使用两个 74160 位输出时作为控制电路来实现。