基于透射式光電開關(guān)的自動換水水缸的設(shè)計

摘要：主要介紹了基于分體透射式紅外光電開關(guān)對魚缸自動換水系統(tǒng)的設(shè)計，采用光電轉(zhuǎn)換原理制成，利用AT89S52單片機(jī)作為主控制芯片與L298N步進(jìn)電機(jī)模塊，INA128M模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊，DC—DC可調(diào)升壓模塊，繼電器模塊，太陽能電池板與蓄電池等相結(jié)合，實現(xiàn)魚缸自動檢測水質(zhì)，利用太陽能電池設(shè)備進(jìn)行水質(zhì)的自動清換，其方便安全人性化的系統(tǒng)設(shè)計，生態(tài)環(huán)保無污染的工作過程，必將被廣闊的市場所接受。

在日常生活中，許多人愛好養(yǎng)魚。由于生活節(jié)奏的加快，大多數(shù)人會忘記定期給魚缸換水致使魚類沒有一個適宜的生存環(huán)境而死亡。水質(zhì)的好壞直接關(guān)系著魚的健康生長，濁度作為檢測水質(zhì)好壞的主要技術(shù)參數(shù)，是水質(zhì)檢測的必檢項目?；诖?，我們設(shè)計了基于透射式光電開關(guān)的魚缸自動換水系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心控制模塊，分別與透射式紅外光電開關(guān)，直流水泵裝置實現(xiàn)檢測水體混濁度，進(jìn)行自動換水的功能，省時省力;利用太陽能電池板，光伏充電控制器和蓄電池裝置對其進(jìn)行供電，環(huán)保無污染，利用電機(jī)驅(qū)動翼片拍打水面產(chǎn)生氧氣增加水體含氧量，從而實現(xiàn)無需人工干預(yù)進(jìn)行魚缸自動換水，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，自動換水

AT89S52單片機(jī)利用安裝在魚缸兩側(cè)的透射式光電開關(guān)檢測水體混濁度來進(jìn)行自動換水，紅外線光電開關(guān)利用物體對近紅外線光束的反射原理，光電傳感器首先發(fā)出紅外線光束到達(dá)或透過物體或鏡面對紅外線光束進(jìn)行反射，光電傳感器接收反射回來的光束，由同步回路感應(yīng)反射回來的光的強(qiáng)弱而檢測水體的混濁程度，根據(jù)光束的強(qiáng)弱判斷水體混濁程度。透過程度越低水體越渾濁，通過改變AD的臨界值來設(shè)定換水時水體的渾濁程度。選用INA128模塊作為前置放大器件，AT89S52單片機(jī)作為主控制芯片，MAX186作為A/D轉(zhuǎn)換模塊，由單片微處理器記錄和換算，最后統(tǒng)計和輸出。單片機(jī)通過處理信號后，通過電機(jī)驅(qū)動模塊，驅(qū)動換水水泵進(jìn)行抽水，設(shè)置時間間隔，另一水泵進(jìn)行泵水，實現(xiàn)水體的自動清換。

2.2 太陽能電池板連接蓄電池對系統(tǒng)進(jìn)行供電

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

2.3 電機(jī)驅(qū)動翼片振動增加水中含氧量

蓄電池直接供電由電機(jī)驅(qū)動翼片振動水面的空氣，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，以增加水與空氣的接觸面，增加溶解氧。

3 結(jié)束語

目前，隨著人們生活節(jié)奏加快，家用設(shè)備進(jìn)行定期的維護(hù)和更換成為一大問題，魚缸等家居裝飾品更是如此，而市場上魚缸種類品種單一，創(chuàng)新性不強(qiáng)。定期換水費時費力，而且經(jīng)常疏忽忘記更是使魚類沒有一個適宜的生存環(huán)境而導(dǎo)致死亡?；谕干涫焦怆婇_關(guān)的自動換水魚缸的設(shè)計就解決了這一問題，輔以拍打式翼片，增加魚類生存所必須的水體含氧量，使人們不再擔(dān)心因無法即時換水，水中氧氣含量不足致使魚類死亡的問題。此套設(shè)計系統(tǒng)以太陽能電池板和蓄電池裝置供電，替代常規(guī)能源，綠色環(huán)保無污染，符合可持續(xù)發(fā)展要求。其經(jīng)濟(jì)實用，簡易創(chuàng)新，綠色環(huán)保的設(shè)計定會被人們接受，可以廣泛推廣，從而創(chuàng)造良好的市場前景。