劉 振，王 慧，崔建凱，黃銀柳

(德州學(xué)院，山東 德州 253000)

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(huì)忘記定期給魚缸換水致使魚類沒(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)系著魚的健康生長(zhǎng)，濁度作為檢測(cè)水質(zhì)好壞的主要技術(shù)參數(shù)，是水質(zhì)檢測(cè)的必檢項(xiàng)目。基于此，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于透射式光電開關(guān)的魚缸自動(dòng)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(shí)現(xiàn)檢測(cè)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(duì)其進(jìn)行供電，環(huán)保無(wú)污染，利用電機(jī)驅(qū)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(xiàn)無(wú)需人工干預(yù)進(jìn)行魚缸自動(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(cè)水體混濁度，自動(dòng)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(cè)水體混濁度來(lái)進(jìn)行自動(dòng)換水，紅外線光電開關(guān)利用物體對(duì)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(guò)物體或鏡面對(duì)紅外線光束進(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(yīng)反射回來(lái)的光的強(qiáng)弱而檢測(cè)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(guò)程度越低水體越渾濁，通過(guò)改變AD 的臨界值來(lái)設(shè)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(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(jì)和輸出。單片機(jī)通過(guò)處理信號(hào)后，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)換水水泵進(jìn)行抽水，設(shè)置時(shí)間間隔，另一水泵進(jìn)行泵水，實(shí)現(xiàn)水體的自動(dòng)清換。

2.2 太陽(yáng)能電池板連接蓄電池對(duì)系統(tǒng)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(hù)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(fù)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(fù)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(nèi)取電。翼片拍打水面，產(chǎn)生氧氣［1］。

2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)翼片振動(dòng)增加水中含氧量

蓄電池直接供電由電機(jī)驅(qū)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［2］。

3 結(jié)束語(yǔ)

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(wèn)題，魚缸等家居裝飾品更是如此，而市場(chǎng)上魚缸種類品種單一，創(chuàng)新性不強(qiáng)。定期換水費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且經(jīng)常疏忽忘記更是使魚類沒(méi)有一個(gè)適宜的生存環(huán)境而導(dǎo)致死亡。基于透射式光電開關(guān)的自動(dòng)換水魚缸的設(shè)計(jì)就解決了這一問(wèn)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(wú)法即時(shí)換水，水中氧氣含量不足致使魚類死亡的問(wèn)題。此套設(shè)計(jì)系統(tǒng)以太陽(yáng)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(wú)污染，符合可持續(xù)發(fā)展要求。其經(jīng)濟(jì)實(shí)用，簡(jiǎn)易創(chuàng)新，綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)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。

［1］蔣慧海.光電開關(guān)的原理及應(yīng)用［J］.銅業(yè)工程，2009(2):41－43，+46.

［2］張志偉.激光濁度儀的研究與設(shè)計(jì)［D］.大慶:東北石油大學(xué)，2010.

［3］洪剛.蓄電池太陽(yáng)能充電系統(tǒng)研究［D］.重慶:重慶大學(xué)，2008.