自动筏钓装置的制作方法

本实用新型涉及一种自动筏钓装置。

背景技术：

筏钓作为一项休闲活动，受到越来越多人的青睐。筏钓是一个寻找鱼层、不断搜鱼的作钓过程，所谓搜鱼就是控制饵勾的运动状态逗引鱼来吃饵，这是一个长时间的作业。目前有一些筏钓辅助装置，但都局限在简单的搜鱼操作，还是需要钓鱼人看竿稍、抬竿刺鱼，不能完全地将人从精神高度集中的状态下解放出来。

因此，有必要设计一种能自动完成搜鱼、刺鱼动作的自动筏钓装置。

技术实现要素：

本实用新型所解决的技术问题就是，针对现有技术的不足，提供一种自动筏钓装置，能替代筏钓人完成搜鱼、刺鱼等作钓过程，可在钓鱼人休息或离开时能自主完成钓鱼任务，自动化程度较高。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种自动筏钓装置，包括筏竿和筏轮，筏轮固定于筏竿的手柄上，筏轮上固定有线杯；还包括控制单元、机械传动单元，竿稍动作检测单元及鱼线监测单元和支架；

所述竿稍动作检测单元及鱼线监测单元均与控制单元的信号输入端相连；所述机械传动单元受控于控制单元，用于驱动线杯收线和放线；

所述支架包括主支架、筏竿支架和竿稍动作检测单元支撑杆；

所述筏竿支架、竿稍动作检测单元支撑杆、控制单元和机械传动单元均固定在主支架上；

所述筏竿支架用于放置筏竿；筏轮固定在筏竿上；

所述竿稍动作检测单元安装在竿稍动作检测单元支撑杆的前端，位于筏竿的竿稍侧下方，用于检测筏竿的竿稍是否有向下弯曲动作，以检测是否有鱼吃饵；

所述鱼线监测单元用于检测线杯是否正常出线。

所述竿稍动作检测单元为漫反射激光光电开关，当筏竿的竿稍有向下弯曲动作时，触发激光光电开关输出信号至控制单元，控制单元控制机械传动单元驱动线杯收线。

所述鱼线监测单元为漫反射红外线光电开关，当筏竿置于筏竿支架上，筏轮的线杯正常出线时，鱼线位于漫反射红外线光电开关的检测面，漫反射红外线光电开关输出信号至控制单元，控制单元控制控制机械传动单元正常工作；当筏竿离开支架或线杯咬线时，鱼线离开 漫反射红外线光电开关的检测面，漫反射红外线光电开关无信号输出至控制单元，控制单元控制机械传动单元暂停工作。

所述机械传动单元包括直流减速电机和传动装置；直流减速电机受控于控制单元；直流减速电机通过传动装置与筏轮上的线杯相连，驱动线杯动作；

所述传动装置包括联轴器、传动轮和强磁体；通过联轴器、强磁体使传动轮与筏轮上的线杯紧密接触；

联轴器一端联接电机轴，另一端联接传动轮，传动轮与联轴器相连的一端为圆筒状，内径等于联轴器外径，套在联轴器外面；传动轮另一端为喇叭口状，边缘涂有硅胶或套牛筋套圈；

强磁体包括强磁圆片A、强磁圆片B和强磁环C；强磁圆片B嵌入强磁环C，结合为一体并嵌入联轴器与传动轮相连的一端的内部；强磁圆片A用强力胶粘在线杯固定螺帽上，线杯固定螺帽是将线杯固定在筏轮上的部件；将筏轮靠近传动轮时，强磁圆片A与强磁圆片B的相对面极性相异，强磁圆片A与强磁环C的相对面极性相同，使得线杯与传动轮二者同心。

所述控制单元为PLC。

所述PLC与直流减速电机之间接有电位器、PWM直流电机调速器和电机供电切换电路；

所述电位器用于直流减速电机转速的微调；

所述PWM直流电机调速器用于根据PLC输出信号调节直流减速电机的转速；

所述电机供电切换电路用于根据PLC输出信号控制直流减速电机在调速后的正反转状态的切换；以及在PLC通过漫反射激光光电开关检测到筏竿的竿稍有向下弯曲动作时，输出刺鱼指令，使电机瞬时切入高电压电源快速转动。

所述直流减速电机还连接有编码器，用于测量位移，并反馈至PLC。

本实用新型的自动筏钓装置还包括与控制单元相连的声光报警模块。当竿稍动作检测单元检测到筏竿的竿稍发生有向下弯曲动作时，触发报警。

还包括与控制单元相连的人机交互界面。

还包括与控制单元相连的无线遥控电路。

有益效果：

本实用新型自动化控制水平高，结构简单，操作方便，可自动完成钓鱼人的各种操作。通过鱼线状态监测、竿稍动作检测、强磁吸力下的传动轮的摩擦力传动系统设计，使得本实用新型可自主完成搜鱼、刺鱼。除上饵、收鱼外均可替代钓鱼人完成作钓任务，即使在无人值守的情况下也能很好的工作。

附图说明

图1为本实用新型电路结构图；

图2为本实用新型电路原理图；

图3为本实用新型鱼线监测单元原理图；

图4为本实用新型竿稍动作检测单元原理图；

图5为本实用新型机械传动单元结构图；

图6为本实用新型传动轮结构图；

图7为本实用新型强磁体装配结构图；

图8为本实用新型强磁体原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步具体说明。

本实用新型公开了一种自动筏钓装置，包括筏竿和筏轮，筏轮固定于筏竿的手柄上，筏轮上固定有线杯；还包括控制单元、机械传动单元，竿稍动作检测单元及鱼线监测单元和支架；

所述竿稍动作检测单元及鱼线监测单元均与控制单元的信号输入端相连；所述机械传动单元受控于控制单元，用于驱动线杯收线和放线；

所述支架包括主支架、筏竿支架和竿稍动作检测单元支撑杆；

所述筏竿支架、竿稍动作检测单元支撑杆、控制单元和机械传动单元均固定在主支架上；

所述筏竿支架用于放置筏竿；筏轮固定在筏竿上；

所述竿稍动作检测单元安装在竿稍动作检测单元支撑杆的前端，位于筏竿的竿稍侧下方，用于检测筏竿的竿稍是否有向下弯曲动作，以检测是否有鱼吃饵；

所述鱼线监测单元用于检测线杯是否正常出线。

所述支架包括主支架、筏竿支架和激光光电开关支撑杆。主支架顶端固定控制单元，主支架中间位置装有筏竿支架、竿稍动作检测单元支撑杆(激光光电开关支撑杆)和连接固定板，连接固定板用于将筏竿支架和竿稍动作检测单元支撑杆(激光光电开关支撑杆)固定在主支架上。

本实用新型电气控制部分采用PLC，完成筏钓相关的作钓模式设定和作钓参数设置，并对检测单元收到的相关信号做出相应的处理动作指令；

本实用新型机械传动单元包括带编码器的直流减速电机和传动装置，直流减速电机通过传动装置与线杯相连；

PLC开关量输出控制电机正反转，数模输出调制直流电机转速等完成对筏轮的控制、以及报警输出等动作。

以下对本实用新型的电气控制部分、机械传动部分结构及原理、以及使用本实用新型的作钓流程进行具体说明。

一、电气控制部分

本实用新型装置采用PLC自控制模块作为系统的中央处理单元，通过其输入输出接口完成参数设置、操作、及动作输出，结构原理见附图2。

1、参数设置：通过操控控制面板，完成筏钓过程中筏钓装置的一系列动作参数设置；比如自动模式下开始搜鱼(鱼在水下有一个自身适应的水层范围，具体位置钓鱼人无从得知，或可通过探鱼器获知其大致深度，因此要不断调整饵钩的深度，经过或到达鱼出没的深度位置附近，通过或上或下、或快或慢控制饵勾的运动状态逗引鱼来吃饵，这就是搜鱼。)的起搜深度和搜鱼饵钩到达的最大深度，这两种深度决定的水层也就是搜鱼范围，开始的时候这是一个经验值，或根据作钓环境的水深情况，或作钓过程中鱼吃饵的情况，也是就哪个深度有鱼吃饵动作等进行调整；回线预置位置，也就是回线过程中防止顶铅的饵勾最小深度；自动搜鱼的多种程式，包括直线缓降快升、点动缓降快升、直线缓降缓升、点动缓降缓升、快降直线缓升、快降点动缓升、提逗性的缓升缓降和快升缓降(上升一个行程后马上下降一个行程，然后停顿预置的停顿时间，尔后又开始上升下降，不断往复循环。当上升与下降同为预置的缓降速度时为缓升缓降，当上升为快速收线速度下降为缓降速度时为快升缓降，这里的行程涉及到上升和下降两个，这是两个大小不等的数值按要求适时置入，当上升行程大于下降行程时，饵钩总体运动趋势是上升，当下降行程大于上升行程时饵钩总体运动趋势是下降，这样饵钩会在设定的搜鱼范围内提逗性搜鱼，这里的小行程为提逗搜鱼行程，大行程为提逗搜鱼行程+差值)、以及定层模式(此模式下有两种状态，一是静止，二是提逗搜鱼，提逗搜鱼运动形式同前，只是上升下降行程同为提逗搜鱼行程，保证饵钩深度不变)；点动搜鱼的停顿时间；和多项行程主要包括点动搜鱼行程、提逗性搜鱼行程及差值等，差值调整主要调节提逗搜鱼程式下，饵钩上升或下降的总体相对速度；缓降速度和快速收、放线速度；调整控制饵勾深度精度的电子齿轮，这里的电子齿轮是一个可调整数值，数码板显示的饵钩深度是PLC计数器数值通过一系列运算后的结果，其中电子齿轮的可调整数值作为一个运算值参与其中运算，保证运算结果就是筏轮实际出线的长度，通过调整其数值可使数码显示更精准地表现实际出线长度；自动搜鱼往返次数设定等多项参数的预置和调整；以 及电机正反转切换、报警输出及竿稍检测激光光电开关的接入等动作预置。同时，除自动模式外还可手动随意控制筏轮，这是通过按键面板上相应按键操作，主要操控按键为上、下两键、和一个暂停键，可通过PLC设定不同的按键时间和方式输出不同的动作响应。比如按上键1秒、2秒、4秒等分别控制筏轮让饵钩直线缓升、点动缓升、快升动作，按下键1秒、2秒、4秒等分别控制筏轮让饵钩直线缓降、点动缓降、快降等动作。按上、下键系统即从自动模式切换到手动模式，按返回键返回自动模式。同时按下上下键切入到提逗搜鱼的定层模式，此时分别按上下键可调整定层深度，按上或下键快升或快降，再按停止快升或快降回到定层模式下。再次同时按下上下键切入自动模式或按返回键切入。按键的同时伴有语音提示，可准确知道按键的不同时间和按键是否到位。可随意按键操控，以最后一次按键的定义为动作输出，暂停键就是暂停系统工作键，按一下暂停，再按一下启动。暂停时可视为静止状态下的定层模式。自主完成想做的任何作钓动作，并可随时完成自动与手动之间的相互切换，具有很高的可操控性。同时配合遥控电路可实施远距离操作，使得操控更加便利。

2、漫反射红外光电开关位于筏轮前端，用于监测鱼线状态，如图3所示(正常运转和线杯发生咬线时鱼线位置状态图)。筏钓装置正常工作时，鱼线通过红外光电开关检测面，会有一个开关信号让系统保持正常工作。当遇到线杯咬线时，所谓咬线就是鱼线被卡在线杯上的鱼线间或粘连，因鱼线牵引力较小不能正常出线，线杯转动会引起鱼线离开光电开关检测面，开关信号失去后PLC控制系统暂停工作，避免筏轮继续转动而致使缠线。只有在鱼线自行或人为恢复正常状态后，从漫反射红外线光电开关被触发到鱼线到位稳定正常这个恢复过程也有一定的时间需求，所以PLC设定系统会延时启动工作。基于此原理，装置同时具备了摘竿(即将鱼竿从鱼竿支架上拿起，手持或手控鱼竿)自动停机，竿上架自行延时启动之功用。摘竿后鱼线同线杯咬线状态一样是鱼线离开漫反射红外光电开关检测面，开关信号失去，PLC设定即刻根据相应状态做出系统暂停工作的动作，当竿上架后，鱼线置于开关检测面，待筏竿放置稳定，饵钩到位有一个过程，同咬线鱼线复位一样，所以有必要设定延时启动。

3、漫反射激光光电开关光束点大小约1mm，用于竿稍动作检测，如图4所示(搜鱼或停顿时以及鱼吃饵时竿稍与激光束的位置关系图)。开关置于竿稍侧面部位，搜鱼过程中或停顿时，光束通过竿稍下方，当有鱼吃饵时，竿稍会有一个不同幅度的弯弓动作触及光束，光电开关动作，刺鱼动作指令输出。调整激光束与竿稍之间距离可调整刺鱼动作应对鱼的吃口的反应灵敏度，鱼吃饵有一个轻、重之别，吃口轻反应到竿稍的动 作就是弯曲小，吃口重则竿稍弯曲幅度大。搜鱼过程中或停顿时，激光束与竿稍之间距离小时，吃口轻的动作会触发激光光电开关，距离大时只有吃口重的动作才能触激光发光电开关，所以调整这个激光束与竿稍之间距离也就是调整应对鱼吃口的刺鱼动作灵敏度。光电开关是通过PLC控制适时接入的，避免快速收线始末竿稍触及激光束而引起误动作。2中漫反射红外光电开关主要监测鱼线的出线是否正常，以及筏竿是否上架，这是保障系统稳定工作的监测单元，3中激光漫反射光电开关主要是检测作钓过程中是否有鱼吃饵引起的竿稍弯曲动作，触发光电开关让系统做出相应的刺鱼动作。

4、PWM直流电机调速器是控制缓降、缓升或快速收放线速度的单元，根据PLC指令，D/A输出相应的电压模拟量来调制调速器输出，控制电机做出相应的速度调整。同时在D/A输出后加入电位器做适当的调整，可以起到适当微调电机转速的作用。

5、电机供电切换电路主要完成PLC输出的电机在调制调速后的正反转状态的切换、刺鱼指令输出下的电机瞬时切入高电压电源致高速转动、以及电机正反向的设置。

6、声光报警模块输出用于有刺鱼动作的发生或完成预置的作钓任务回线到设定位置后的警示，输出数秒自停。

7、数码显示板在作钓时上排实时显示饵勾位置即深度，下排显示自动作钓模式下的往返次数，当此值达到设定值时会自动回线至预置位置，也可以不设置做无限次自动往复搜鱼。当进入参数设置调整时上排显示参数代码和下排显示参数值便于调整。

8、编码器为AB两相输出旋转编码器，接入到PLC相应计数器实现可逆加减计数，计算出饵勾位置，并实时显示在数码显示板上。同时通过PLC实时控制收、出线的长度符合预置值。

二、机械传动部分

传动核心采用带编码器的直流减速电机，通过联轴器、强磁吸力使传动轮与筏轮线杯紧密接触。如图5所示。

1、传动轮是电机带动筏轮线杯的部件，传动轮结构如图6所示。一端为圆筒，内径为联轴器外径，使之无间隙地套在联轴器外面，保障电机轴和传动轮同心。另一端为外径52mm喇叭口状(因为线杯固定螺帽凸出，为便于摘竿时筏轮很平顺的离开传动轮而采用这种形状)，边缘涂硅胶或套牛筋套圈，因强磁体的吸力而让线杯和传动轮之间具有的一定压力作用，从而使边缘涂有硅胶或套牛筋圈的传动轮和线杯接触处具有一定的摩擦力，使传动轮产生的摩擦力矩足以克服线杯上的阻力力矩，从而完成动力传递，使线杯能与传动轮很好的同步转动，精确控制和数显饵勾深度，同时也能 满足刺鱼(即当鱼有吃饵时，竿稍弯曲动作，此时饵钩已被鱼吸入口中，迅速抬竿的动作过程)力度。当有刺鱼动作，电机瞬间高速转动收线中鱼(即鱼钩刺入鱼嘴某部位且鱼通过鱼线能被控制)，线杯上的阻力力矩就会很大，大于传动轮上的摩擦力矩，此时传动轮与线杯之间接触处就会出现相对滑移现象，也就是打滑。此时不论线杯的阻力矩多大也影响不了整个装置的平稳，即使是中鱼要线，线杯与传动轮之间也只存在打滑现象。

2、强磁体的安装结构分为两部分如图7和图8所示(线杯固定螺帽、强磁片、联轴器强磁体装配结构图，以及强磁铁的极性)：一是线杯固定螺帽部分，线杯及其固定螺帽均是筏轮的一个配件，固定螺帽将线杯固定于筏轮的相关位置，将强磁圆片A用强力胶粘在线杯固定螺帽上，使之与其合为一体；这样强磁圆片A也就视为与筏轮一体了。二是联轴器部分，将强磁圆片B嵌入强磁环C，同一面上B、C极性不同。然后将B和C的结合体嵌入连轴器一端的凹陷部位内，满足强磁圆片B的外露面极性与线杯固定螺帽上粘接的强磁圆片A的外露面极性不同。并用强力胶粘连使强磁环C、强磁B、联轴器三者合为一个整体，如图5所示。这样可以让筏轮随手靠上传动轮时线杯与传动轮基本做到二者同心，电机转动时线杯可平稳转动，因筏轮是安装固定于筏竿手柄上，二者视为一体，因此放置在筏竿支架上的筏竿也不会产生晃动或抖动。筏轮在靠近传动轮时，线杯固定螺帽上的强磁片A因与嵌入联轴器的磁环C的相对面同极性而相斥，只有在其与嵌入联轴器的圆形磁片B基本同心时，因异极性相吸。在线杯靠紧传动轮的过程中，因强磁体的排列结构，线杯会趋于同心传动轮。

三、作钓流程

首先，将筏轮靠上传动轮，线杯与传动轮接触良好。调整传动轮在联轴器上的固定位置，也就是调整筏轮线杯固定螺帽上强磁片A与嵌入联轴器的强磁之间的间隙，间隙大之间吸力小，间隙小吸力则大，线杯与传动轮之间的压力因此而变化，得到适当的传动轮摩擦力矩和摘竿的适中力度。然后将筏轮安装到筏竿上并放置于筏竿支架上，调整筏竿支架角度、高度等使线杯和传动轮同心并接触良好。筏竿支架是由前后两根可伸缩的支撑杆组成，其中两杆一端固定于支撑板上可调节其倾斜度，前支架杆另一端连接固定有前叉，后支架杆另一端连接固定有尾叉，筏竿就是放置在前叉和尾叉上，筏竿前部放于前叉，把手尾部放于尾叉，调整两支撑杆的伸缩长度、倾斜度可调整筏竿放置高度和水平倾斜度，筏竿支架固定于与主支架固定连接板的一端，可调整筏竿与左右位置和水平方向角度，保障筏轮线杯与传动轮同心并接触良好，从而拥有大的摩擦力矩。激光光电开关支撑杆为可伸 缩杆一端固定激光光电开关，一端固定于与主支架固定连接板的另一端，支撑杆可伸缩长度和通过螺丝调整其与水平方向的角度，来达到调整激光光电开关位置的目的，接通电源后，调整激光光电开关支撑杆使激光束与竿稍(竿稍就是筏竿的最前端一段部位，很细。一般在0.3mm左右，很细微的力都能使之弯曲，用于表现鱼吃饵的鱼讯动作，便于适时提竿刺鱼)之间的距离满足鱼轻、重吃口动作使竿稍触发激光光电开关的较理想的距离要求，设置、调整相关参数等，完成各项准备工作后即可打开筏轮出线开关开始作钓。

按清零启动键，清除内部寄存器、计数器里的无关数据，同时系统启动进入自动模式。此时为快速出线状态，PLC模块D/A输出相应的电压模拟量控制电机转速。当饵勾位置到达设定的起搜深度，也就是数码显示板上排数显值为起搜深度时，开始进入自动搜鱼预置程式搜鱼，当饵勾下到预置的最大搜鱼深度时，此时搜鱼次数计数累加1次，再根据自动搜鱼的预置程式要求向上搜或快速回线致起搜深度，然后开始下一次的搜鱼动作，不停往复。作钓中可根据情况调整所有参数，筏钓装置的动作会根据新的参数做出相应的调整。当显示板下排显示的往复次数值到达预置数时，退出搜鱼动作，快速回线饵钩致预置位置进行换饵，一次自动搜鱼作钓过程完成。往复搜鱼次数也可不做设定，这样可以无限制往复搜鱼，适时按相应键收线或摘竿手动收线。

在自动作钓模式时，因为作钓需要需自主控制饵勾或快速调整饵勾深度，可按相应按键控制筏轮动作，完成想要进行的操作，也就是手动操作筏竿作钓时的所有动作，在这里就只需按键就可以轻松完成。同时，操作键对应无线遥控电路手柄按键，可实施遥控操作。此时装置已从自动模式切入手控模式。如想从手控模式切入自动模式，可随时按相应按键完成。

无论是自动模式下还是手动控制，当有鱼吃饵会使竿稍弯弓触发激光光电开关，刺鱼动作。电机供电切换至无调制的高电压电源高速转动，带动筏轮线杯高速收线，模仿手动抬竿刺鱼动作，回线会在不大于1秒的时间内不小于1米，传动轮的摩擦力矩完全可以满足刺鱼的速度和力度，同时开始声光报警提示数秒，当小于1秒的刺鱼动作之后，程序设定后续数秒的收线过程，钓鱼人此时可判断是否中鱼，中鱼既摘竿收线，完成一个上鱼过程。未中鱼可不予摘竿，数秒后系统会控制筏轮出线快速将饵勾送到刺鱼动作位置，恢复到之前的搜鱼动作，继续完成作钓任务。