基于透射式光電開(kāi)關(guān)的自動(dòng)換水水缸的設計

摘要：主要介紹了基于分體透射式紅外光電開(kāi)關(guān)對魚(yú)缸自動(dòng)換水系統的設計，采用光電轉換原理制成，利用AT89S52單片機作為主控制芯片與L298N步進(jìn)電機模塊，INA128M模塊，A/D轉換模塊，DC—DC可調升壓模塊，繼電器模塊，太陽(yáng)能電池板與蓄電池等相結合，實(shí)現魚(yú)缸自動(dòng)檢測水質(zhì)，利用太陽(yáng)能電池設備進(jìn)行水質(zhì)的自動(dòng)清換，其方便安全人性化的系統設計，生態(tài)環(huán)保無(wú)污染的工作過(guò)程，必將被廣闊的市場(chǎng)所接受。

在日常生活中，許多人愛(ài)好養魚(yú)。由于生活節奏的加快，大多數人會(huì )忘記定期給魚(yú)缸換水致使魚(yú)類(lèi)沒(méi)有一個(gè)適宜的生存環(huán)境而死亡。水質(zhì)的好壞直接關(guān)系著(zhù)魚(yú)的健康生長(cháng)，濁度作為檢測水質(zhì)好壞的主要技術(shù)參數，是水質(zhì)檢測的必檢項目?；诖?，我們設計了基于透射式光電開(kāi)關(guān)的魚(yú)缸自動(dòng)換水系統。

1 系統組成

系統以AT89S52單片機為核心控制模塊，分別與透射式紅外光電開(kāi)關(guān)，直流水泵裝置實(shí)現檢測水體混濁度，進(jìn)行自動(dòng)換水的功能，省時(shí)省力;利用太陽(yáng)能電池板，光伏充電控制器和蓄電池裝置對其進(jìn)行供電，環(huán)保無(wú)污染，利用電機驅動(dòng)翼片拍打水面產(chǎn)生氧氣增加水體含氧量，從而實(shí)現無(wú)需人工干預進(jìn)行魚(yú)缸自動(dòng)換水，保持水體清潔，使水中氧氣含量充足的功能。

2 功能及原理介紹

2.1 檢測水體混濁度，自動(dòng)換水

AT89S52單片機利用安裝在魚(yú)缸兩側的透射式光電開(kāi)關(guān)檢測水體混濁度來(lái)進(jìn)行自動(dòng)換水，紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)利用物體對近紅外線(xiàn)光束的反射原理，光電傳感器首先發(fā)出紅外線(xiàn)光束到達或透過(guò)物體或鏡面對紅外線(xiàn)光束進(jìn)行反射，光電傳感器接收反射回來(lái)的光束，由同步回路感應反射回來(lái)的光的強弱而檢測水體的混濁程度，根據光束的強弱判斷水體混濁程度。透過(guò)程度越低水體越渾濁，通過(guò)改變AD的臨界值來(lái)設定換水時(shí)水體的渾濁程度。選用INA128模塊作為前置放大器件，AT89S52單片機作為主控制芯片，MAX186作為A/D轉換模塊，由單片微處理器記錄和換算，最后統計和輸出。單片機通過(guò)處理信號后，通過(guò)電機驅動(dòng)模塊，驅動(dòng)換水水泵進(jìn)行抽水，設置時(shí)間間隔，另一水泵進(jìn)行泵水，實(shí)現水體的自動(dòng)清換。

2.2 太陽(yáng)能電池板連接蓄電池對系統進(jìn)行供電

采用12 V太陽(yáng)能電池和12 V蓄電池連接，用一個(gè)光伏充電控制器，控制太陽(yáng)能電池的輸出電壓，可以保護電池不被過(guò)充，同時(shí)，晚上太陽(yáng)能電池不發(fā)電，防止蓄電池的電倒流。連接方式為下：太陽(yáng)能電池——光伏控制器——蓄電池——直流負載。在太陽(yáng)能給蓄電池充電的同時(shí)，蓄電池向外供電完全可行，在這樣的情況下，負載使用的電力會(huì )優(yōu)先直接使用太陽(yáng)能電池的電，剩余的充到電池里;相反，若此太陽(yáng)能電池的電量不夠，會(huì )同時(shí)從蓄電池內取電。翼片拍打水面，產(chǎn)生氧氣。

2.3 電機驅動(dòng)翼片振動(dòng)增加水中含氧量

蓄電池直接供電由電機驅動(dòng)翼片振動(dòng)水面的空氣，增加水中的含氧量，尤其在夏季溫度高氣壓低，氧氣的溶解度變小，拍打水面，進(jìn)行適度的振蕩，使水中常有波動(dòng)，以增加水與空氣的接觸面，增加溶解氧。

3 結束語(yǔ)

目前，隨著(zhù)人們生活節奏加快，家用設備進(jìn)行定期的維護和更換成為一大問(wèn)題，魚(yú)缸等家居裝飾品更是如此，而市場(chǎng)上魚(yú)缸種類(lèi)品種單一，創(chuàng )新性不強。定期換水費時(shí)費力，而且經(jīng)常疏忽忘記更是使魚(yú)類(lèi)沒(méi)有一個(gè)適宜的生存環(huán)境而導致死亡?；谕干涫焦怆婇_(kāi)關(guān)的自動(dòng)換水魚(yú)缸的設計就解決了這一問(wèn)題，輔以拍打式翼片，增加魚(yú)類(lèi)生存所必須的水體含氧量，使人們不再擔心因無(wú)法即時(shí)換水，水中氧氣含量不足致使魚(yú)類(lèi)死亡的問(wèn)題。此套設計系統以太陽(yáng)能電池板和蓄電池裝置供電，替代常規能源，綠色環(huán)保無(wú)污染，符合可持續發(fā)展要求。其經(jīng)濟實(shí)用，簡(jiǎn)易創(chuàng )新，綠色環(huán)保的設計定會(huì )被人們接受，可以廣泛推廣，從而創(chuàng )造良好的市場(chǎng)前景。