基于透射式光電開關的自動換水水缸的設計

摘要：主要介紹了基于分體透射式紅外光電開關對魚缸自動換水系統(tǒng)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，太陽能電池板與蓄電池等相結合，實現魚缸自動檢測水質，利用太陽能電池設備進行水質的自動清換，其方便安全人性化的系統(tǒng)設計，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。水質的好壞直接關系著魚的健康生長，濁度作為檢測水質好壞的主要技術參數，是水質檢測的必檢項目?；诖耍覀冊O計了基于透射式光電開關的魚缸自動換水系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)以AT89S52單片機為核心控制模塊，分別與透射式紅外光電開關，直流水泵裝置實現檢測水體混濁度，進行自動換水的功能，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行供電，環(huán)保無污染，利用電機驅動翼片拍打水面產生氧氣增加水體含氧量，從而實現無需人工干預進行魚缸自動換水，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單片機利用安裝在魚缸兩側的透射式光電開關檢測水體混濁度來進行自動換水，紅外線光電開關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)出紅外線光束到達或透過物體或鏡面對紅外線光束進行反射，光電傳感器接收反射回來的光束，由同步回路感應反射回來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。透過程度越低水體越渾濁，通過改變AD的臨界值來設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(tǒng)計和輸出。單片機通過處理信號后，通過電機驅動模塊，驅動換水水泵進行抽水，設置時間間隔，另一水泵進行泵水，實現水體的自動清換。

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，會同時從蓄電池內取電。翼片拍打水面，產生氧氣。

2.3 電機驅動翼片振動增加水中含氧量

蓄電池直接供電由電機驅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 結束語

目前，隨著人們生活節(jié)奏加快，家用設備進行定期的維護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。定期換水費時費力，而且經常疏忽忘記更是使魚類沒有一個適宜的生存環(huán)境而導致死亡?；谕干涫焦怆婇_關的自動換水魚缸的設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。其經濟實用，簡易創(chuàng)新，綠色環(huán)保的設計定會被人們接受，可以廣泛推廣，從而創(chuàng)造良好的市場前景。