魚缸自動控制裝置的制作方法

專利名稱：魚缸自動控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用單片機控制的魚缸自動控制裝置。
技術背景對于觀賞魚的飼養包括各種日常管理，如水的溫度控制，水質的管理、燈、氧氣泵 或二氧化碳泵、水泵和喂食等的定時開啟關閉，任何一項都直接影響到魚飼養的質量，并且 各功能有規律的啟動與停止對魚的飼養同樣極有 好處。而這些日常規律性工作對于現代生 活節奏越來越緊張的大多數人來說逐漸顯現出矛盾的一面，尤其是經常需要離家的人。目前有各種各樣與觀賞魚飼養相關的裝置，如定時投飼器、定時插座等等，功能集 成性差，如定時投飼器在不與水泵配合，在沒有關閉水循環情況下投喂，飼料就會隨水流到 處漂流或加速沉底，影響魚的進食。中國專利說明書ZL03241170. 7包含溫度控制，含氧量控制和自動換水三個部分， 其溫度感應是通過放大熱敏電阻的微弱信號進行溫度的測量，并且在信號到到信號放大部 分有較長的信號線，這使得可靠性和準確性都不高。因而缺少安全性和實用性。并且沒有 制冷控制功能，而制冷在夏天氣溫過高時對大多數魚類是必須的。其自動換水是以混濁度 為依據進行換水，通過測量水體的混濁度以判斷是否換水，這種方法對觀賞魚的養殖存在 很大問題，在水體比較渾濁的情況下會出現需要更換大量的水以達到符合設定要求的混濁 度，而在短時間內的大量換水是觀賞魚養殖非常危險的，另外該專利沒有給出換水裝置和 換水的方法。中國專利說明書ZL200720183146. X公開的是一種將一個溫度控制器和兩個定時 控制器簡單拼湊而成的控制裝置，其溫度控制部分不能控制制冷，沒有自動控制換水功能， 定時控制部分的四個通道由兩個時控開關控制，使用操作不方便，集成性差。中國專利說明書ZL200520065913. 8公開的一種魚缸自動換水裝置，因其只是由 模擬電路實現，所以不能實現完全意義上的自動換水，還是需要有人工的簡單參與，因而也 不能實現定時自動換水功能，簡單的延時電路使得裝置的穩定性差。
發明內容本實用新型解決的是上述各用于觀賞魚養殖裝置存在的功能集成性差，實用性差 等的問題。為解決上述問題，本實用新型通過單片機實現魚缸溫度的自動控制，自動換水和 獨立的六通道時間控制插座，本控制器功能集成度高，溫度控制全面，不但可以在天冷時進 行加熱控制還可以再天熱時進行制冷控制，自動換水功能實用性強、穩定可靠，可以定時定 量換水，也可以在魚缸溢流時自動排水和缺水時自動加水，獨立六通道的時控插座滿足全 方面的使用要求，使得各裝置之間可以進行配合運行。本實用新型包括溫度控制部分，自動換水部分和六通道時間控制部分，這三部分 都由單片機控制，裝置狀態信息及控制設置通過LCD屏幕顯示。[0010]本實用新型解決技術問題所使用的技術方案為它由溫度控制、自動換水和多通道時間控制插座三部分組成，溫度控制部分由溫度控制電路，溫度探頭，加熱插座和制冷插座組成，加熱插座和制冷插座受溫度控制電路的 控制，溫度探頭置于魚缸水中，恒溫電加熱棒接到加熱插座上，制冷裝置接到制冷插座上， 溫度控制電路由單片機電路，單片機端口信號放大電路和繼電器組成，單片機將實時測得 的溫度與設置的溫度控制上下限進行比較，當溫度超過上限設置時打開制冷插座關閉加熱 插座，開啟制冷裝置，當溫度低于上限設置時關閉制冷插座打開加熱插座，開啟恒溫加熱 棒；自動換水部分由電磁閥自動控制電路、水位感應開關，電磁閥、水泵和困水桶組成，電磁 閥自動控制電路由單片機電路，時鐘電路，單片機端口信號放大電路和繼電器組成，水位感 應探頭置于魚缸水體上部，水位上限感應開關位于上限水位處，水位下限感應開關置于下 限水位處，水位上限和水位下限的垂直高度通過調整一體化的感應探頭的傾角進行調節， 單片機感應水位上限開關和水位下限開關的狀態分析魚缸水面的位置，當水位超過水位上 限時開啟放水電磁閥進行排水，低于水位下限時開啟入水電磁閥和入水水泵進行加水，當 水位達到水位上限時關閉所有電磁閥和水泵，在定時換水時間到達時首先進行排水，在水 位低于下限時開啟入水電磁閥和水泵進行加水，同時關閉放水電磁閥，把困水桶中的水加 到魚缸中，達到魚缸水位上限時結束換水過程，在為魚缸加水過程中，當困水桶中的水位低 于最低水位時，困水桶的下限水位開關斷開，強制關閉入水電磁閥和入水水泵，在關閉入水 電磁閥和入水水泵后打開自來水電磁閥對困水桶進行補水，在困水桶水位超過最高上限 時，困水桶的上限水位開關斷開，自來水電磁閥關閉，停止給困水桶補水；多通道時間控制 插座部分由單片機電路、時鐘電路、單片機端口信號放大電路、繼電器和六位插座構成，單 片機通過比較實時時間和各通道的定時設置時間打開和關閉通道，進而開啟和關閉插座上 的裝置。本實用新型功能全面，自動化程度高，穩定可靠，實用性好，有效降低的養魚的工作量。

圖1時本實用新型的原理框圖圖2是本實用新型的程序流程圖圖3是本實用新型的電路原理圖圖4是本實用新型的控制箱體圖5是本實用新型的一體化探頭圖6是本實用新型的水路示意圖圖7是簡化的入水排水方案1、一體化探頭，2、魚缸、3、困水桶，4、困水桶水管接口，5、水管，6、12864IXD顯示 屏，7、一體化探頭接口，8、按鍵，9、繼電器及水泵接口，10、加熱插座，11、制冷插座，12，六位 時控插座，13、浮球，14、浮球上止位擋，15、浮球下止位擋，16、密封管，K1，魚缸上水位感應 開關，K2、魚缸下水位感應開關，K3、困水桶上限水位開關，K4、困水桶下限水位開關，F1、入 水電磁閥，F2、排水電磁閥，F3、自來水電磁閥，VI、入水泵，U3、溫度感應探頭具體實施方式
由圖1,3,4,5,6的實施可知，DS1307時鐘電路、12864LCD顯示屏、89S52單片機、溫度控制插座、按鍵以及六通道的時間控制插座一起安裝于控制箱內，DS18B20溫度感應探 頭U3和水位感應開關封裝于密封管中組成一體化的探頭，入水電磁閥F1、排水電磁閥F2、 入水泵VI、水管5和困水桶組成入水和排水水路，困水桶3內有一上限水位開關K3和一下 限水位開關K4，89S52單片機讀取DS1307實時時鐘電路的時鐘數據并在12864LCD顯示屏顯示 出來，時間信息包括星期和時間，通過按鍵8和屏幕6調整小時，分鐘和秒，時鐘電池BTl 在沒有外部電源的情況下維持時鐘電路繼續運行，單片機以實時時鐘為基準，比照存儲于 DS1307內預置的定時時間，控制定時換水和時控通道，定時最小單位為分鐘，定時最長周期 為168小時，最短周期為一分鐘。一體化感應探頭1固定于魚缸2壁上，水位感應探頭由常開簧管ΚΙ、K2和內帶磁 鐵的浮球13組成，開簧管ΚΙ、K2在內帶磁鐵的浮球接近時接通，干簧管和DS18B20溫度感 應探頭U3 —起封裝在密封管16內，溫度感應探頭U3和下水位感應開關K2位于下端，上水 位感應開關Kl位于上端，密封管16長度為15CM，浮球13中間有孔，密封管16穿過浮球13， 浮球13在密封管上自由滑動，密封管16兩端有浮球上止位擋14和浮球下止位擋15，用于 限制浮球活動范圍，一體化探頭下端沒入水面下，上端位于水面之上，當水位低于下限水位 感應開關K2時，浮球16止于下止位擋15處，水位下限感應開關K2接通，當水位超過上限 水位感應開關Kl時，浮球16止于上止位擋14處，水位上限感應開關Kl接通，當水位位于 中間位置時，感應開關Kl和K2都為斷開狀態。電磁閥及水泵控制電路由8550三極管Q8和Q9，DC5V驅動的繼電器RLY8和RLY9， 困水桶上限水位開關K3和下限水位開關K4，89S52單片機電路和DS1307時鐘電路組成， RLY8和RLY9的驅動線圈分別與Q8和Q9的集電極串聯接到5V VCC上，繼電器RLY8和RLY9 輸入端接DC12V電源，Q8和Q9的發射極接地，自來水電磁閥F3與RLY8的常閉端串聯接到 12V上，入水電磁閥Fl和入水泵Vl分別與RLY8常開端相連，排水電磁閥F2與RLY9常開端 相連，89S52單片機實時監測水位感應探頭狀態，維持魚缸水位在水位感應探頭Kl和K2之 間，在正常水位狀態時水位感應開關Kl和K2為斷開狀態，單片機Pl. 2和Pl. 3置1，三極管 Q8和Q9截止，排水電磁閥F2，入水電磁閥Fl和入水泵Vl關閉；當監測到上限水位感應開 關Kl關閉且下限水位感應開關K2斷開后，延時5秒，水位感應探頭維持相同狀態則判斷水 位超過上限水位，單片機Pl. 3置0，Pl. 2置1，進行強制排水，三極管Q9導通，Q8截止，Q9 導通驅動RLY9常開端接通，排水電磁閥開啟，入水電磁閥Fl和入水泵Vl關閉，當水位上限 感應開關Kl斷開時Pl. 2和Pl. 3置1，停止排水；當監測到下限水位感應開關K2關閉且上 限水位感應開關Kl斷開后，延時5秒，水位感應探頭維持相同狀態判斷水位低于下限水位， 進行強制補水，單片機Pl. 2置0，Pl. 3置1，三極管Q8導通，Q9截止，，Q8導通驅動RLY8常 開端接通，入水電磁閥Fl和入水泵Vl開啟，排電磁閥Fl關閉，當水位超過上限水位時Pl. 2 置1，Pl. 3置0，開始排水，在水位上限感應開關Kl斷開后結束自動補水；自來水電磁閥F3 在Q8截止時與12V VDD接通，開啟自來水為困水桶加水；困水桶內的上限水位開關K3和下 限水位開關K4由干簧管和浮球組成的，上限水位開關K3為常閉型，下限水位開關K4為常 開型，入水電磁閥Fl和入水泵Vl分別與困水桶的水位下限開關K4串聯到地，當困水桶3的水位低于下限開時，水位下限開關K4關斷，入水電磁閥Fl和入水泵Vl關斷，自來水電磁 閥F3與困水桶3上限水位開關Κ3串聯到地，當困水桶3的水位高于上限水位開關Κ3時， 上限水位開關Κ3斷開，自來水電磁閥F3關斷；當單片機檢測到自動換水的定時時間到時， 程序開啟自動換水標志，Pl. 2置1，Ρ1. 3置0，開啟排水電磁閥F2，開始排水，水位低于魚缸 水位下限后Pl. 2置0，Pl. 3置1，開啟入水電磁閥Fl和入水泵VI，開始加水，水位高于魚缸 水位上限后Pl. 2置1，Pl. 3置0，開啟排水電磁閥F1，排除多余的水，在水位上限感應開關 Kl斷關閉自動換水標志，結束換水過程。自動換水可以通過顯示屏6和按鍵8在手動控制 界面進行手動開啟和關閉自動換水，調整一體化感應探頭的安裝角度以改變上限水位感應 開關和下限水位感應開關的垂直距離，實現對控制換水量的控制。六通道的時控插座由89S52單片機電路、DS1307的時鐘電路U2，8550三極管Q2、 Q3、Q4、Q5、Q6、Q7的繼電器驅動電路和DC 5V驅動電壓的繼電器RLY2、RLY3、RLY4、RLY5、 RLY6、RLY7、和六位通用插座12組成，繼電器驅動線圈與三極管集電極串聯接到5V VCC 上，繼電器輸入端接220V交流電源，六位插座12接在繼電器常開端，六位插座分別定義為 燈-1、燈-2、UV燈、氣泵、水泵和其它，對應的控制端口是Pl. 5、Pl. 6、Pl. 7、Ρ3. 0、Ρ3. 1和 Ρ3.2，單片機實時讀取DS1307的時鐘信息，與存儲在DS1307內預置的各通道定時時間進 行比較，在開啟時間段控制端口置0，端口信號放大三極管導通，繼電器常開端接通220V電 源，插在對應插座上的裝置接通電源，關閉時間段將控制端口置1，插在對應插座上的裝置 斷開電源，各插座可以通過按鍵8和顯示屏6在手動控制界面進行手動控制打開和關閉；溫度控制由89S52單片機電路、8550三極管Ql的繼電器驅動電路、DC 5V驅動電 壓的繼電器RLY1，加熱插座CZl和制冷插座CZ2組成，繼電器驅動線圈與三極管集電極串聯 接到5V VCC上，繼電器RLYl輸入端接220V交流電源，制冷插座CZ2接在繼電器常開端，力口 熱插座CZl與繼電器RLYl常閉端串聯接到220V交流電源，單片機89S52實時讀取DS18B20 溫度傳感器的溫度數據并12864LCD顯示屏顯示出來，預置的溫度上限和下限值存儲在溫 度傳感器DS18B20內，單片機實時比較感應溫度和預設的溫度上下限值，感應溫度高于上 限溫度時端口 Pl. 2置0，三極管Ql導通，繼電器RLYl常開端接通220V電源，制冷插座RLY2 上的制冷裝置接通電源，感應溫度低于上限溫度時Pl. 2置1，三極管Ql截止，繼電器RLYl 常閉端接通220V電源，加熱插座上的裝置接通電源，感應溫度低于下限和高于上限溫度溫 度時打開蜂鳴器Yl報警，蜂鳴器Yl與8550三極管QlO集電極串聯到5V電源，Ρ2. 4輸出 震蕩信號驅動蜂鳴器Yl發出報警聲，溫度分辨率為0. 1度。水管5，入水電磁閥Fl，出水電磁閥F2，入水水泵Vl，自來水電磁閥F3和困水水桶 3組成入水和排水通道，放水電磁閥F2的入水口與入水電磁閥Fl的出水口由三通相連接入 魚缸2，入水電磁閥Fl入水口與入水水泵Vl出水口串聯，入水水泵Vl入水口與自來水電磁 閥F3出水口由三通相連接到困水桶3，排水口低于魚缸最低水面，排水時排水電磁閥F2打 開，魚缸內的水由于虹吸原理從缸中流出，加水時排水電磁閥F2關閉，入水電磁閥Fl和入 水泵Vl打開，入水泵Fl將困水桶3中的水泵入魚缸2中，在非加水期間自來水電磁閥F3 開啟，為困水桶3補水，水位達到困水桶3水位上限時上限水位開關Κ3斷開，停止補水。本實用新型屏幕顯示包含基本信息顯示界面、手動控制界面、時間及溫度限制調整界面和定時控制設置界面，基本信息界面有時間、溫度、溫度控制狀態、換水狀態和時間 控制狀態信息，在手動控制界面包括時間控制的開啟與停止，手動控制換水和六通道插座的手動控制，時間及溫度限制調整界面可以調整時間、溫度上限和下限設置，在定時控制設 置界面設置自動換水時間，獨立六通道的定時設置。圖7為另一種入水排水方案，將自來水直接加入到魚缸中，這種方法在一次換水 比例較小的情況下可以使用，且可以降低成本。所述一體化感應探頭可以分開上水位感應開關，下水位感應開關和獨立的溫度感 應探頭實現，水位感應探頭也可以使用電阻式的。
權利要求一種用于魚缸自動控制裝置，包括溫度控制部分，自動換水部分和多通道時間控制插座，其特征在于溫度控制部分由溫度感應探頭、加熱裝置插座、制冷裝置插座和溫度控制電路構成，加熱控制插座連接電加熱棒，制冷控制插座連接制冷裝置，溫度感應探頭置于水中，溫度測量數據及溫度控制指令通過與控制器箱體相連的信號線進行傳輸；自動換水部分由水位感應探頭、電磁閥、水泵、困水桶和電磁閥及水泵控制電路所構成，水位感應探頭置于魚缸中，水位感應信號通過與控制器箱體相連的信號線進行傳輸；多通道時間控制插座由單片機電路、時鐘電路、單片機端口信號放大電路、繼電器和插座構成，繼電器(RLY2)至(RLY7)的常開端分別與六位插座連接，繼電器(RLY2)至(RLY7)的輸入端接220V電源。
2.根據權利要求1所述的魚缸自動控制裝置，其特征是所述溫度控制電路由單片機 電路、單片機端口信號放大電路和繼電器構成，加熱裝置插座與繼電器(RLYl)常閉端相串 聯接于220V和地之間，制冷裝置插座與繼電器(RLYl)常開端相串聯，繼電器輸入端接AC 220V。
3.根據權利要求1所述的魚缸自動控制裝置，其特征是所述溫度感應探頭和水位感 應探頭封裝于密封管(16)中，溫度感應探頭(U3)的數據線與單片機(Ul)的端口(P2. 5)相 連，端口(P2.5)接上拉電阻到5V VCC，水位感應探頭由一個帶磁鐵的浮球和兩個常開干簧 管開關構成，兩個干簧管分別是上限水位感應開關(Kl)和下限水位感應開關(K2)，干簧管 一端接地，上限水位感應開關(Kl)另一端經信號線與單片機端口(P2.6)相連，上限水位感 應開關(Kl)另一端經信號線與單片機端口(P2.7)相連，端口(P2.6)和(P2.7)接上拉電 阻到5VVCC，溫度感應探頭(U3)和下限水位感應開關(K2)位于密封管底端，上限水位感應 開關(Kl)位于密封管上端，密封管上端有浮球上止位擋(14)，下端有浮球下止位擋(15)， 浮球(13)限制在止位擋之間。
4.根據權利要求1所述的魚缸自動控制裝置，其特征是所述困水桶由水容器(3)、上 限水位開關(K3)、下水限位開關(K4)和位于水桶底部的水管接口構成，困水桶上限水位開 關(K3)與自來水電磁閥(F3)串聯到地，下限水位開關(K4)與入水水泵(Vl)和入水電磁 閥(Fl)串聯到地。
5.根據權利要求1所述的魚缸自動控制裝置，其特征是所述電磁閥和水泵由放水電 磁閥(F2)、入水電磁閥(Fl)、入水泵(Vl)和自來水電磁閥(F3)構成，放水電磁閥(F2)的 入水口與入水電磁閥(Fl)的出水口由三通相連接入魚缸(2)，入水電磁閥(Fl)入水口與入 水泵(Vl)出水口串聯，入水泵(Vl)水口與自來水電磁閥(F3)出水口由三通相連接到困水 桶(3)。
6.根據權利要求1所述的魚缸自動控制裝置，其特征是所述電磁閥及水泵自動控制 電路由單片機電路，時鐘電路、單片機端口信號放大電路，繼電器和水位開關構成，入水電 磁閥(Fl)與入水泵(Vl)的一端分別和困水桶(3)下水位開關(K4)串聯到地，另一端與繼 電器(RLY8)常開端串聯后接至12V直流電源，自來水電磁閥(F3) —端和困水桶(2)上限 水位開關(K3)串聯到地，另一端與繼電器(RLY8)常閉端串聯接到12V直流電源，出水電磁 閥(F2)與繼電器(RLY9)常開端串聯接至12V電源和地之間，電磁閥和水泵電源由控制箱 接口輸出。
7.根據權利要求1所述的魚缸自動控制裝置，其特征是所述單片機電路、單片機端口信號放大電路，繼電器，加熱控裝置制插座、制冷裝置控制插座、時鐘控制插座，電源電路安裝于控制箱體內，箱體表面有8位插座、12864 LCD顯示屏、按鍵、一體化感應探頭信號接 口，電磁閥和水泵電源接口。
專利摘要本實用新型涉及一種魚缸自動控制裝置，包括自動換水部分，溫度控制部分和多通道定時控制部分，本實用新型具有如下優點，它由單片機控制實現，電路穩定可靠，大屏幕讓信息清晰了然，設置簡單直觀，通過屏幕可以直接手動或自動控制所有功能及通道設備，獨立六通道的時間控制的插座，滿足養魚全方位的需要，溫度控制不但可以在冬天實現加熱控制，還可以在夏天實現制冷控制，自動換水功能可以實現全自動的魚缸自動換水，可以在魚缸缺水時實行自動補水，還可以防止魚缸溢流。
文檔編號G05B19/042GK201569891SQ20092013219
公開日2010年9月1日 申請日期2009年5月22日 優先權日2009年5月22日
發明者舒雪斌 申請人:舒雪斌