專利名稱：多功能自動(dòng)增氧控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于漁業(yè)增氧或凈化(曝氣)機(jī)械使用的自動(dòng)增氧控制裝置，涉及紅外光電技術(shù)。
現(xiàn)有的漁用增氧機(jī)控制裝置僅設(shè)有單一時(shí)間控制程序，不能根據(jù)魚池缺氧的生態(tài)條件確定最佳的開機(jī)時(shí)間，完全采用人工操作，因而能耗較大。近年來，漁業(yè)界曾有人提出兩種技術(shù)方案，試圖解決魚塘增氧機(jī)械的自動(dòng)增氧控制裝置。例如，在一種方案中，有人試用以魚類缺氧浮頭頂起專門設(shè)置的傳感片上的磁塊，引起干簧管導(dǎo)通的磁開關(guān)，作為檢測(cè)開機(jī)增氧的控制信號(hào)，其缺點(diǎn)是，應(yīng)用傳感片上的磁開關(guān)作為檢測(cè)浮頭信號(hào)的控制元件，因風(fēng)浪作用，傳感片本身自重和磁塊不能精確對(duì)位等因素的影響，因而靈敏度低，實(shí)用可靠性差，技術(shù)上難以達(dá)到實(shí)用程度，在另一種方案中，有人試圖采用電極式測(cè)氧探頭(例如溶氧測(cè)定儀)作為指示開機(jī)增氧的控制信號(hào)。其缺點(diǎn)是，電極探頭長年位于水下，易受污染，會(huì)導(dǎo)致探頭氧化失靈，特別是，在電極探頭工作過程中因本身耗氧，使得被測(cè)的局部水域溶氧的含量降低(氧氣在靜水中的傳遞速度極為緩慢或根本不傳遞)，因此，它所監(jiān)測(cè)的缺氧信號(hào)不能反映池塘真實(shí)缺氧狀況，從而導(dǎo)致誤觸率高，可靠性也不夠理想。
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種靈敏度更高、可靠性更好的漁業(yè)增氧機(jī)(凈化或曝氣裝置)用的自動(dòng)增氧控制裝置。
本實(shí)用新型的另一目的是在使用功能上設(shè)計(jì)一種同時(shí)具有監(jiān)控、定控和手控等多功能的自動(dòng)控制裝置，以適應(yīng)不同條件增氧的需要，使增氧機(jī)的啟、閉操作變得更為簡便，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效安全合理地利用能源之目的。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型應(yīng)用一種屏蔽性很好的紅外光作為捕獲魚類浮頭信號(hào)的敏感元件，可以靈敏可靠地通過控制執(zhí)行線路，以達(dá)到自行啟、閉增氧機(jī)之目的。
該自動(dòng)增氧控制裝置包括水下傳感器，電子觸發(fā)器和控制器組成，電子觸發(fā)器和控制器分別設(shè)有整流、濾波和穩(wěn)壓電路，由水下傳感器(包括生物信息傳感器和紅外量子探測(cè)器)輸出的信息(即由浮頭信息魚的擋光信號(hào))通過電子觸發(fā)器處理(光電轉(zhuǎn)換)后再傳輸給控制器并由控制器控制(啟、閉)增氧機(jī)械的工作。水下信息傳感器是屬于一種由受光頭25和發(fā)光頭29構(gòu)成的一種紅外量子探測(cè)器，該探測(cè)器被置于一個(gè)半潛式的水下生物信息傳感器內(nèi)(其內(nèi)囤養(yǎng)有幾尾供捕獲擋光信號(hào)的信息品種魚)，通過該探測(cè)器的信號(hào)導(dǎo)線與水上的電子觸發(fā)器相連，電子觸發(fā)器的信號(hào)輸出線端點(diǎn)a′、b′分別與所述的控制器的信號(hào)輸出線端點(diǎn)a、b相連，該電子觸發(fā)器還包括由一個(gè)使發(fā)光頭29產(chǎn)生脈沖輻射的單向脈沖電路以及用于監(jiān)測(cè)光電信號(hào)的電子觸發(fā)線路(即電子開關(guān)線路)，該單向脈沖電路是由一個(gè)無穩(wěn)振蕩電路與一個(gè)脈沖開關(guān)電路串接構(gòu)成，電子觸發(fā)線路包括由受光頭25光電轉(zhuǎn)換出的脈沖電信號(hào)經(jīng)放大、倍壓整流形成一個(gè)電子開關(guān)與繼電器J1串接，帶動(dòng)該繼電器J1－1觸點(diǎn)動(dòng)作，向所述的控制器輸出工作信號(hào)，在控制器的控制回路中并聯(lián)有一個(gè)監(jiān)控執(zhí)行線路和一個(gè)自保延時(shí)線路。
監(jiān)控執(zhí)行線路是由電子觸發(fā)器的J1－1觸點(diǎn)、功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K3，電阻R24，二極管D7和由三極管19、20、繼電器J2組成的電子開關(guān)相互串聯(lián)組成，它們構(gòu)成一啟動(dòng)回路。
自保延時(shí)線路是通過繼電器常閉觸點(diǎn)J4－1和由三極管21、22，繼電器J3以及觸點(diǎn)J2－2組成的延時(shí)電子開關(guān)相互串聯(lián)，再與時(shí)鐘Ⅱ并聯(lián)組成，該電路受三極管21的基極電流控制，時(shí)鐘Ⅱ則在上述電路進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)開始起步計(jì)時(shí)。
紅外量子探測(cè)器其波長為9400 ，該探測(cè)器的探頭為一對(duì)偶器件，即受光頭25和發(fā)光頭29構(gòu)成，在受光頭25的光敏面上裝有一個(gè)起透波長為0.76μm的紅外吸收濾光片，發(fā)光頭與受光頭的水下光程不小于65mm，(其紅外脈沖頻率范圍為0.05～1KHz)，以準(zhǔn)確捕獲信息魚的擋光信號(hào)。
生物信息傳感器，包括一個(gè)囤養(yǎng)信息魚的網(wǎng)箱27，在所述網(wǎng)箱27的上部設(shè)有一個(gè)供信息魚上浮的導(dǎo)向口26，在導(dǎo)向口26的兩側(cè)設(shè)有一個(gè)紅外探測(cè)器的對(duì)偶件，即發(fā)光頭29和受光頭25，二者位于同一光軸上。此外，在所述的探測(cè)器的周圍還設(shè)有一個(gè)軸向防護(hù)罩24和一個(gè)徑向防護(hù)罩23。
在所述的控制器內(nèi)，有產(chǎn)生間歇脈沖聲光報(bào)警信號(hào)的電路，(接在報(bào)警指示電源即變壓器B2的次級(jí)整流電路的輸出回路上)以及專事監(jiān)控、定控和手控功能(動(dòng)作)的執(zhí)行電路(接在控制電源的輸出端即變壓器B2的另一次級(jí)整流電路輸出回路上)。
本實(shí)用新型的工作原理是這樣的紅外探測(cè)器的發(fā)光頭依賴于電子觸發(fā)器的電子線路，在水下發(fā)出相應(yīng)頻率的紅外脈沖光(頻率為0.05～1KHz)經(jīng)紅外探測(cè)器的受光頭接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)頻率的電信號(hào)。工作中，只要傳感器內(nèi)的信息魚不上浮遮擋光路，則紅外探測(cè)器所產(chǎn)生的紅外脈沖光、電信號(hào)始終恒定不變，電子觸發(fā)器內(nèi)部繼電器J1的觸點(diǎn)J1－1保持常開，此時(shí)無開機(jī)信號(hào)傳輸給控制器的執(zhí)行線路，增氧機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)缺氧時(shí)，由于信息魚本身缺氧，習(xí)慣性地出現(xiàn)浮頭現(xiàn)象，它不得不越過傳感器上狹窄的導(dǎo)向口26，遮斷紅外脈沖光路而進(jìn)入傳感器頂部呼吸氧氣。當(dāng)信息魚上浮遮斷光路時(shí)，恒定的脈沖光電信號(hào)受到阻斷，借助于電子觸發(fā)器內(nèi)部的電子開關(guān)作用，使繼電器J1的觸點(diǎn)J1－1由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)化為閉合狀態(tài)，此時(shí)開機(jī)信號(hào)由電子觸發(fā)器的J1－1觸點(diǎn)直接傳輸給控制器執(zhí)行線路中的三極管19的基極電路，控制線路接通，增氧機(jī)工作。此后，當(dāng)信息魚再次重復(fù)阻斷光路，并不影響增氧機(jī)的工作狀態(tài)。由于控制器執(zhí)行電路安裝有自動(dòng)起步計(jì)時(shí)元件(例如標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘Ⅱ)，因此，增氧機(jī)的工作時(shí)間長短取決于預(yù)先人為的調(diào)定。
在定時(shí)控制(定控)功能中，增氧機(jī)的工作程序與生物信息傳感器無關(guān)。此時(shí)增氧機(jī)工作起始時(shí)刻和終止時(shí)刻由控制器控制執(zhí)行線路中啟動(dòng)時(shí)刻預(yù)置元件(例如采用時(shí)鐘Ⅰ或集成電路)和終止時(shí)刻預(yù)置元件(例如時(shí)鐘Ⅱ)來調(diào)整。
在手動(dòng)控制(手控)功能中，增氧機(jī)的工作狀態(tài)受人工操作控制其啟動(dòng)或停止。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比具有以下積極效果1.本實(shí)用新型具有工作靈敏高，可靠性好，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，從擋光到開機(jī)增氧只需0.5～1秒時(shí)間。
2.抗干擾能力強(qiáng)，可抗御強(qiáng)光、閃光、低透明度和風(fēng)浪等干擾現(xiàn)象。
3.功能齊全(兼有監(jiān)控、定控、手控三功能)、自動(dòng)化程度高。
實(shí)施本實(shí)用新型的更為詳細(xì)的技術(shù)細(xì)節(jié)由以下附圖和實(shí)施例給出。
附圖的圖面說明如下


圖1是本實(shí)用新型電路設(shè)計(jì)方框圖。
圖2是本實(shí)用新型電子觸發(fā)器電原理圖。
圖3是本實(shí)用新型的控制器電原理圖。
圖中D為增氧機(jī)電機(jī)，C1、C2、C3為交流接觸器觸點(diǎn)，C為交流接觸器線圈，A、B、C為電網(wǎng)電源接線，CⅡ?yàn)闀r(shí)鐘Ⅱ內(nèi)部振蕩回路，EB為時(shí)鐘Ⅱ1.5V直流電源，A為時(shí)鐘Ⅰ的定時(shí)觸點(diǎn)，B為時(shí)鐘Ⅱ的定時(shí)觸點(diǎn)，K1為報(bào)警開關(guān)，K2為電源開關(guān)，K3為功能轉(zhuǎn)換開關(guān)a、b為控制器傳感信號(hào)線的輸出端點(diǎn)，a′、b′為電子觸發(fā)器傳感信號(hào)線的輸出端點(diǎn)。
圖4是本實(shí)用新型的生物信息傳感器示意圖。
圖5是紅外探測(cè)器安裝位置示意圖。
圖6是生物信息傳感器導(dǎo)向口主視示意圖。
圖7是圖6的左視示意圖。
圖8是圖6的俯視示意圖。
圖9是生物信息傳感器的軸向防護(hù)罩主視示意圖。
圖10是圖9的左視示意圖。
圖11是圖9的俯視示意圖。
圖2、圖3是本實(shí)用新型的電子觸發(fā)器和控制器電路的其中一個(gè)較佳實(shí)施方案。
由圖2所示，交流電源220伏經(jīng)變壓器B1降壓，D1×4單相橋式整流，電容C1濾波后通過三極管1，穩(wěn)壓二極管D1以及電阻R1等元件組成一個(gè)穩(wěn)壓器，形成6V直流工作電壓輸出。三極管2、3、電容C4、C5，電阻R2～R5共同組成一個(gè)大約1KHz的無穩(wěn)振蕩電路，該電路經(jīng)三極管4阻抗轉(zhuǎn)換，使由三極管5、6組成的電子開關(guān)產(chǎn)生相應(yīng)頻率電脈沖，于是紅外發(fā)光二極管D2就以大約1KHz的頻率發(fā)射紅外脈沖光。硅光敏三極管7接收脈沖光后轉(zhuǎn)換出相應(yīng)頻率的電信號(hào)，經(jīng)三極管8一級(jí)放大，二極管D3、D4倍壓整流，形成一個(gè)與脈沖光有關(guān)的直流脈沖電壓，最后由三極管9、10、11構(gòu)成的電子開關(guān)帶動(dòng)繼電器J1，使常閉觸點(diǎn)J1－1在受光時(shí)斷開，擋光時(shí)閉合，J1－1在閉合時(shí)對(duì)三極管19提供基極電流，此時(shí)控制器內(nèi)電子開關(guān)線路接通，增氧機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
由圖3所示，交流電源220伏經(jīng)降壓、整流、濾波后變?yōu)橐粋€(gè)低壓直流電源。在該電源輸出端，利用三極管14、15，電容C9、C10、電阻R16～19形成約每秒一周的無穩(wěn)振蕩電路，當(dāng)繼電器J2得電，增氧機(jī)開始工作時(shí)，J2－2觸點(diǎn)也閉合，電路起振，脈沖聲光開始報(bào)警(其振蕩頻率為1Hz)。當(dāng)J2－3觸點(diǎn)常開時(shí)，該電路不起振，電源指示燈呈現(xiàn)平光信號(hào)。三極管13與12組成放大電路，以便帶動(dòng)電源指示燈泡閃亮報(bào)警。三極管16、音響報(bào)警開關(guān)K1，偏置電阻R21組成一個(gè)受三極管12集電極控制的電子開關(guān)，該電子開關(guān)可控制由三極管17、變壓器B3、偏置電阻R20等元件組成的聲脈沖報(bào)警電路(開關(guān)K1可人為關(guān)斷)。
變壓器B2的另一次極經(jīng)降壓、整流、濾波后形成低壓直流電源，供給控制執(zhí)行電路。三極管18、偏置電阻R23、24等元件泄掉電容C13上的電壓，電容C13、C15濾除直流干擾信號(hào)，三極管19的基極經(jīng)單向二極管D7、電阻R24通過功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K3在J1－1觸點(diǎn)閉合時(shí)構(gòu)成回路。產(chǎn)生基極電流使繼電器J2吸合。三極管19、20等元件組成電子開關(guān)控制繼電器J2的通斷狀態(tài)。繼電器J2吸合時(shí)，通過J2－1觸點(diǎn)使增氧機(jī)電路接通；通過J2－2觸點(diǎn)使繼電器J3得電，J3－2閉合，電子開關(guān)線路自保，通過J2－3觸點(diǎn)閉合，聲光報(bào)警自動(dòng)起振。
三極管21、22、繼電器J3，觸點(diǎn)J2－2、時(shí)鐘Ⅱ等元件組成停機(jī)延時(shí)電路，繼電器J3吸合，J3－1閉合，時(shí)鐘Ⅱ由靜止開始起步計(jì)時(shí)，當(dāng)時(shí)鐘Ⅱ運(yùn)轉(zhuǎn)至預(yù)置時(shí)刻tB使定時(shí)觸點(diǎn)B閉合時(shí)，繼電器J4得電，使J4－1常閉觸點(diǎn)斷開，此時(shí)電子開關(guān)電路切斷，增氧過程停止。
在監(jiān)控執(zhí)行線路中，增氧機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)來源于生物信息傳感器內(nèi)信息魚浮頭擋光信號(hào)，假如沒有浮頭擋光，增氧機(jī)則始終不工作。
在定時(shí)控制電路中，增氧機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)來自時(shí)鐘Ⅰ的預(yù)置時(shí)刻tA，當(dāng)真實(shí)時(shí)間進(jìn)入tA而使定時(shí)觸點(diǎn)A閉合時(shí)，增氧機(jī)自行啟動(dòng)，其停機(jī)時(shí)間由時(shí)鐘Ⅱ預(yù)置時(shí)刻tB(對(duì)應(yīng)定時(shí)觸點(diǎn)B)來實(shí)現(xiàn)。
手控執(zhí)行電路與時(shí)鐘Ⅰ、Ⅱ無關(guān)，僅依賴手動(dòng)。
圖4至
圖11是本實(shí)用新型的生物信息傳感器一個(gè)最佳實(shí)施方案。圖中23為徑向防護(hù)罩，24為軸向防護(hù)罩，25是紅外探測(cè)器的受光頭，26是導(dǎo)向口，27是網(wǎng)箱，28是紅外探測(cè)器的安裝支架，29是紅外探測(cè)器的發(fā)光頭。
網(wǎng)箱27內(nèi)囤養(yǎng)有一定數(shù)量(不超過三尾)的信息魚其內(nèi)便是一個(gè)自然生態(tài)環(huán)境。網(wǎng)箱的上部開有導(dǎo)向口，導(dǎo)向口的形狀與大小，既適合安裝一對(duì)水下紅外光電傳感器的對(duì)偶器件(其水下光程不小于65mm)，適合信息魚在缺氧時(shí)可以上浮至這一區(qū)域(即到達(dá)傳感器的頂部)浮頭，以滿足準(zhǔn)確捕獲它們的擋光信號(hào)。在紅外探測(cè)器的周圍加裝一個(gè)徑向防護(hù)罩和軸向防護(hù)罩，其作用是，保護(hù)紅外探測(cè)器不受魚類損壞(撞擊)，防止內(nèi)部信息魚上浮后外逃，以及防止外部魚類、水中雜物進(jìn)入傳感器的內(nèi)部，因此本傳感器可構(gòu)成一個(gè)與水面循環(huán)交換的封閉體系，傳感器的總安裝深度以徑向防護(hù)罩的頂部露出水面50mm以上為宜，安裝位置最好靠近池塘邊緣的下風(fēng)口。
其它具體技術(shù)參數(shù)如下一、紅外探測(cè)器脈沖特性1.工作波形單向矩形脈沖波。
2.波形上平頂寬度20μS(微秒)。
3.脈沖空度比50。
4.脈沖頻率1000赫芝(Hz)。
5.出射光束φ1－φ3mm。
6.水下光程不少于65mm。
二、控制器設(shè)計(jì)1.檢測(cè)延時(shí)1～2秒。
三、生物信息傳感器設(shè)計(jì)1.導(dǎo)向口截面尺寸寬度不小于65mm。
2.最小入水深度120mm。
四、負(fù)荷功能1.5～8Kw(也可根據(jù)匹配的交流接觸器的功率大小調(diào)整)。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)啟、閉漁業(yè)增氧機(jī)、凈化機(jī)或曝氣機(jī)械工作的控制裝置，是由水下傳感器，電子觸發(fā)器和控制器組成，該電子觸發(fā)器有整流、濾波和穩(wěn)壓電路組成，該控制器有整流、濾波、穩(wěn)壓電路組成，由水下傳感器輸出的信息通過電子觸發(fā)器處理后再傳輸至控制器，并由控制器控制上述機(jī)械設(shè)備的工作，其特征在于，所說的水下傳感器屬于一種由受光頭25和發(fā)光頭29構(gòu)成的一個(gè)紅外量子探測(cè)器，該探測(cè)器被置于一個(gè)半潛式的水下生物信息傳感器內(nèi)(其內(nèi)囤養(yǎng)有信息品種魚)，通過該探測(cè)器的信號(hào)導(dǎo)線與水上的電子觸發(fā)器相連，該電子觸發(fā)器的信號(hào)輸出線端點(diǎn)a1、b1分別與所述的控制器的信號(hào)輸出線端點(diǎn)a、b相連，該電子觸發(fā)器還包括由一個(gè)使發(fā)光頭29產(chǎn)生脈沖輻射的單向脈沖電路以及用于監(jiān)測(cè)光電信號(hào)的電子觸發(fā)線路(開關(guān)線路)，該單向脈沖電路是由一個(gè)無穩(wěn)振蕩電路與一個(gè)脈沖開關(guān)電路串接構(gòu)成，該電子觸發(fā)線路包括由受光頭25光電轉(zhuǎn)換出的脈沖電信號(hào)經(jīng)放大、倍壓整流形成一個(gè)電子開關(guān)與繼電器J1串接，帶動(dòng)該繼電器J1-1觸點(diǎn)動(dòng)作，向所述的控制器輸出工作信號(hào)，在所述的控制器的控制回路中并聯(lián)有一個(gè)監(jiān)控執(zhí)行線路和一個(gè)自保延時(shí)線路。
2.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述的監(jiān)控執(zhí)行線路是由電子觸發(fā)器的J1－1觸點(diǎn)、功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K3、電阻R24、二極管D7和由三極管19、20，繼電器J2組成的電子開關(guān)相互串聯(lián)組成，它們構(gòu)成一啟動(dòng)回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于，所述的自保延時(shí)線路是通過繼電器常閉觸點(diǎn)J4－1和由三極管21、22，繼電器J3以及觸點(diǎn)J2－2組成的延時(shí)電子開關(guān)相互串接，再與時(shí)鐘Ⅱ并聯(lián)組成，該電路受三極管21的基極電流控制，時(shí)鐘Ⅱ在所述電路進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)開始起步計(jì)時(shí)。
4.如權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，在所述的紅外探測(cè)器的受光頭25的光敏面上裝有一個(gè)起透波長為0.76μm的紅外吸收濾光片，發(fā)光頭29與受光頭25的水下光程不小于65mm，其紅外脈沖頻率范圍為0.05～1KHz。
5.如權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，所述生物信息傳感器有網(wǎng)箱27，其上部設(shè)有一個(gè)供信息品種魚上浮的導(dǎo)向口26，在導(dǎo)向口26的兩側(cè)設(shè)有一個(gè)紅外探測(cè)器的對(duì)偶器件，即發(fā)光頭29和受光頭25，二者位于同一光軸上，在所述的探測(cè)器的周圍分別裝有一個(gè)軸向防護(hù)罩24和一個(gè)徑向防護(hù)罩23。
專利摘要本實(shí)用新型屬于漁業(yè)增氧機(jī)械自動(dòng)增氧控制裝置，涉及紅外光電技術(shù)。其特征是，一個(gè)紅外量子探測(cè)器位于一個(gè)半潛式水下生物信息傳感器上，將缺氧浮頭魚的擋光信號(hào)經(jīng)過電子觸發(fā)器處理并傳輸?shù)娇刂破鲀?nèi)，借以控制增氧機(jī)啟、閉。電子觸發(fā)器設(shè)計(jì)有單向脈沖電路和觸發(fā)線路，在控制器的控制回路中設(shè)計(jì)有監(jiān)控執(zhí)行線路和自保延時(shí)線路。本裝置靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高。具有自動(dòng)監(jiān)控、定時(shí)控制和手動(dòng)控制多種功能。
文檔編號(hào)A01K61/00GK2042664SQ882046
公開日1989年8月16日 申請(qǐng)日期1988年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月16日
發(fā)明者方體寅, 彭開明 申請(qǐng)人:湖北省浠水縣農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所