专利名称：鱼缸自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用单片机控制的鱼缸自动控制装置。
技术背景对于观赏鱼的饲养包括各种日常管理，如水的温度控制，水质的管理、灯、氧气泵 或二氧化碳泵、水泵和喂食等的定时开启关闭，任何一项都直接影响到鱼饲养的质量，并且 各功能有规律的启动与停止对鱼的饲养同样极有 好处。而这些日常规律性工作对于现代生 活节奏越来越紧张的大多数人来说逐渐显现出矛盾的一面，尤其是经常需要离家的人。目前有各种各样与观赏鱼饲养相关的装置，如定时投饲器、定时插座等等，功能集 成性差，如定时投饲器在不与水泵配合，在没有关闭水循环情况下投喂，饲料就会随水流到 处漂流或加速沉底，影响鱼的进食。中国专利说明书ZL03241170. 7包含温度控制，含氧量控制和自动换水三个部分， 其温度感应是通过放大热敏电阻的微弱信号进行温度的测量，并且在信号到到信号放大部 分有较长的信号线，这使得可靠性和准确性都不高。因而缺少安全性和实用性。并且没有 制冷控制功能，而制冷在夏天气温过高时对大多数鱼类是必须的。其自动换水是以混浊度 为依据进行换水，通过测量水体的混浊度以判断是否换水，这种方法对观赏鱼的养殖存在 很大问题，在水体比较浑浊的情况下会出现需要更换大量的水以达到符合设定要求的混浊 度，而在短时间内的大量换水是观赏鱼养殖非常危险的，另外该专利没有给出换水装置和 换水的方法。中国专利说明书ZL200720183146. X公开的是一种将一个温度控制器和两个定时 控制器简单拼凑而成的控制装置，其温度控制部分不能控制制冷，没有自动控制换水功能， 定时控制部分的四个通道由两个时控开关控制，使用操作不方便，集成性差。中国专利说明书ZL200520065913. 8公开的一种鱼缸自动换水装置，因其只是由 模拟电路实现，所以不能实现完全意义上的自动换水，还是需要有人工的简单参与，因而也 不能实现定时自动换水功能，简单的延时电路使得装置的稳定性差。
发明内容本实用新型解决的是上述各用于观赏鱼养殖装置存在的功能集成性差，实用性差 等的问题。为解决上述问题，本实用新型通过单片机实现鱼缸温度的自动控制，自动换水和 独立的六通道时间控制插座，本控制器功能集成度高，温度控制全面，不但可以在天冷时进 行加热控制还可以再天热时进行制冷控制，自动换水功能实用性强、稳定可靠，可以定时定 量换水，也可以在鱼缸溢流时自动排水和缺水时自动加水，独立六通道的时控插座满足全 方面的使用要求，使得各装置之间可以进行配合运行。本实用新型包括温度控制部分，自动换水部分和六通道时间控制部分，这三部分 都由单片机控制，装置状态信息及控制设置通过LCD屏幕显示。[0010]本实用新型解决技术问题所使用的技术方案为它由温度控制、自动换水和多通道时间控制插座三部分组成，温度控制部分由温度控制电路，温度探头，加热插座和制冷插座组成，加热插座和制冷插座受温度控制电路的 控制，温度探头置于鱼缸水中，恒温电加热棒接到加热插座上，制冷装置接到制冷插座上， 温度控制电路由单片机电路，单片机端口信号放大电路和继电器组成，单片机将实时测得 的温度与设置的温度控制上下限进行比较，当温度超过上限设置时打开制冷插座关闭加热 插座，开启制冷装置，当温度低于上限设置时关闭制冷插座打开加热插座，开启恒温加热 棒；自动换水部分由电磁阀自动控制电路、水位感应开关，电磁阀、水泵和困水桶组成，电磁 阀自动控制电路由单片机电路，时钟电路，单片机端口信号放大电路和继电器组成，水位感 应探头置于鱼缸水体上部，水位上限感应开关位于上限水位处，水位下限感应开关置于下 限水位处，水位上限和水位下限的垂直高度通过调整一体化的感应探头的倾角进行调节， 单片机感应水位上限开关和水位下限开关的状态分析鱼缸水面的位置，当水位超过水位上 限时开启放水电磁阀进行排水，低于水位下限时开启入水电磁阀和入水水泵进行加水，当 水位达到水位上限时关闭所有电磁阀和水泵，在定时换水时间到达时首先进行排水，在水 位低于下限时开启入水电磁阀和水泵进行加水，同时关闭放水电磁阀，把困水桶中的水加 到鱼缸中，达到鱼缸水位上限时结束换水过程，在为鱼缸加水过程中，当困水桶中的水位低 于最低水位时，困水桶的下限水位开关断开，强制关闭入水电磁阀和入水水泵，在关闭入水 电磁阀和入水水泵后打开自来水电磁阀对困水桶进行补水，在困水桶水位超过最高上限 时，困水桶的上限水位开关断开，自来水电磁阀关闭，停止给困水桶补水；多通道时间控制 插座部分由单片机电路、时钟电路、单片机端口信号放大电路、继电器和六位插座构成，单 片机通过比较实时时间和各通道的定时设置时间打开和关闭通道，进而开启和关闭插座上 的装置。本实用新型功能全面，自动化程度高，稳定可靠，实用性好，有效降低的养鱼的工作量。
图1时本实用新型的原理框图图2是本实用新型的程序流程图图3是本实用新型的电路原理图图4是本实用新型的控制箱体图5是本实用新型的一体化探头图6是本实用新型的水路示意图图7是简化的入水排水方案1、一体化探头，2、鱼缸、3、困水桶，4、困水桶水管接口，5、水管，6、12864IXD显示 屏，7、一体化探头接口，8、按键，9、继电器及水泵接口，10、加热插座，11、制冷插座，12，六位 时控插座，13、浮球，14、浮球上止位挡，15、浮球下止位挡，16、密封管，K1，鱼缸上水位感应 开关，K2、鱼缸下水位感应开关，K3、困水桶上限水位开关，K4、困水桶下限水位开关，F1、入 水电磁阀，F2、排水电磁阀，F3、自来水电磁阀，VI、入水泵，U3、温度感应探头具体实施方式
由图1,3,4,5,6的实施可知，DS1307时钟电路、12864LCD显示屏、89S52单片机、温度控制插座、按键以及六通道的时间控制插座一起安装于控制箱内，DS18B20温度感应探 头U3和水位感应开关封装于密封管中组成一体化的探头，入水电磁阀F1、排水电磁阀F2、 入水泵VI、水管5和困水桶组成入水和排水水路，困水桶3内有一上限水位开关K3和一下 限水位开关K4，89S52单片机读取DS1307实时时钟电路的时钟数据并在12864LCD显示屏显示 出来，时间信息包括星期和时间，通过按键8和屏幕6调整小时，分钟和秒，时钟电池BTl 在没有外部电源的情况下维持时钟电路继续运行，单片机以实时时钟为基准，比照存储于 DS1307内预置的定时时间，控制定时换水和时控通道，定时最小单位为分钟，定时最长周期 为168小时，最短周期为一分钟。一体化感应探头1固定于鱼缸2壁上，水位感应探头由常开簧管ΚΙ、K2和内带磁 铁的浮球13组成，开簧管ΚΙ、K2在内带磁铁的浮球接近时接通，干簧管和DS18B20温度感 应探头U3 —起封装在密封管16内，温度感应探头U3和下水位感应开关K2位于下端，上水 位感应开关Kl位于上端，密封管16长度为15CM，浮球13中间有孔，密封管16穿过浮球13， 浮球13在密封管上自由滑动，密封管16两端有浮球上止位挡14和浮球下止位挡15，用于 限制浮球活动范围，一体化探头下端没入水面下，上端位于水面之上，当水位低于下限水位 感应开关K2时，浮球16止于下止位挡15处，水位下限感应开关K2接通，当水位超过上限 水位感应开关Kl时，浮球16止于上止位挡14处，水位上限感应开关Kl接通，当水位位于 中间位置时，感应开关Kl和K2都为断开状态。电磁阀及水泵控制电路由8550三极管Q8和Q9，DC5V驱动的继电器RLY8和RLY9， 困水桶上限水位开关K3和下限水位开关K4，89S52单片机电路和DS1307时钟电路组成， RLY8和RLY9的驱动线圈分别与Q8和Q9的集电极串联接到5V VCC上，继电器RLY8和RLY9 输入端接DC12V电源，Q8和Q9的发射极接地，自来水电磁阀F3与RLY8的常闭端串联接到 12V上，入水电磁阀Fl和入水泵Vl分别与RLY8常开端相连，排水电磁阀F2与RLY9常开端 相连，89S52单片机实时监测水位感应探头状态，维持鱼缸水位在水位感应探头Kl和K2之 间，在正常水位状态时水位感应开关Kl和K2为断开状态，单片机Pl. 2和Pl. 3置1，三极管 Q8和Q9截止，排水电磁阀F2，入水电磁阀Fl和入水泵Vl关闭；当监测到上限水位感应开 关Kl关闭且下限水位感应开关K2断开后，延时5秒，水位感应探头维持相同状态则判断水 位超过上限水位，单片机Pl. 3置0，Pl. 2置1，进行强制排水，三极管Q9导通，Q8截止，Q9 导通驱动RLY9常开端接通，排水电磁阀开启，入水电磁阀Fl和入水泵Vl关闭，当水位上限 感应开关Kl断开时Pl. 2和Pl. 3置1，停止排水；当监测到下限水位感应开关K2关闭且上 限水位感应开关Kl断开后，延时5秒，水位感应探头维持相同状态判断水位低于下限水位， 进行强制补水，单片机Pl. 2置0，Pl. 3置1，三极管Q8导通，Q9截止，，Q8导通驱动RLY8常 开端接通，入水电磁阀Fl和入水泵Vl开启，排电磁阀Fl关闭，当水位超过上限水位时Pl. 2 置1，Pl. 3置0，开始排水，在水位上限感应开关Kl断开后结束自动补水；自来水电磁阀F3 在Q8截止时与12V VDD接通，开启自来水为困水桶加水；困水桶内的上限水位开关K3和下 限水位开关K4由干簧管和浮球组成的，上限水位开关K3为常闭型，下限水位开关K4为常 开型，入水电磁阀Fl和入水泵Vl分别与困水桶的水位下限开关K4串联到地，当困水桶3的水位低于下限开时，水位下限开关K4关断，入水电磁阀Fl和入水泵Vl关断，自来水电磁 阀F3与困水桶3上限水位开关Κ3串联到地，当困水桶3的水位高于上限水位开关Κ3时， 上限水位开关Κ3断开，自来水电磁阀F3关断；当单片机检测到自动换水的定时时间到时， 程序开启自动换水标志，Pl. 2置1，Ρ1. 3置0，开启排水电磁阀F2，开始排水，水位低于鱼缸 水位下限后Pl. 2置0，Pl. 3置1，开启入水电磁阀Fl和入水泵VI，开始加水，水位高于鱼缸 水位上限后Pl. 2置1，Pl. 3置0，开启排水电磁阀F1，排除多余的水，在水位上限感应开关 Kl断关闭自动换水标志，结束换水过程。自动换水可以通过显示屏6和按键8在手动控制 界面进行手动开启和关闭自动换水，调整一体化感应探头的安装角度以改变上限水位感应 开关和下限水位感应开关的垂直距离，实现对控制换水量的控制。六通道的时控插座由89S52单片机电路、DS1307的时钟电路U2，8550三极管Q2、 Q3、Q4、Q5、Q6、Q7的继电器驱动电路和DC 5V驱动电压的继电器RLY2、RLY3、RLY4、RLY5、 RLY6、RLY7、和六位通用插座12组成，继电器驱动线圈与三极管集电极串联接到5V VCC 上，继电器输入端接220V交流电源，六位插座12接在继电器常开端，六位插座分别定义为 灯-1、灯-2、UV灯、气泵、水泵和其它，对应的控制端口是Pl. 5、Pl. 6、Pl. 7、Ρ3. 0、Ρ3. 1和 Ρ3.2，单片机实时读取DS1307的时钟信息，与存储在DS1307内预置的各通道定时时间进 行比较，在开启时间段控制端口置0，端口信号放大三极管导通，继电器常开端接通220V电 源，插在对应插座上的装置接通电源，关闭时间段将控制端口置1，插在对应插座上的装置 断开电源，各插座可以通过按键8和显示屏6在手动控制界面进行手动控制打开和关闭；温度控制由89S52单片机电路、8550三极管Ql的继电器驱动电路、DC 5V驱动电 压的继电器RLY1，加热插座CZl和制冷插座CZ2组成，继电器驱动线圈与三极管集电极串联 接到5V VCC上，继电器RLYl输入端接220V交流电源，制冷插座CZ2接在继电器常开端，力口 热插座CZl与继电器RLYl常闭端串联接到220V交流电源，单片机89S52实时读取DS18B20 温度传感器的温度数据并12864LCD显示屏显示出来，预置的温度上限和下限值存储在温 度传感器DS18B20内，单片机实时比较感应温度和预设的温度上下限值，感应温度高于上 限温度时端口 Pl. 2置0，三极管Ql导通，继电器RLYl常开端接通220V电源，制冷插座RLY2 上的制冷装置接通电源，感应温度低于上限温度时Pl. 2置1，三极管Ql截止，继电器RLYl 常闭端接通220V电源，加热插座上的装置接通电源，感应温度低于下限和高于上限温度温 度时打开蜂鸣器Yl报警，蜂鸣器Yl与8550三极管QlO集电极串联到5V电源，Ρ2. 4输出 震荡信号驱动蜂鸣器Yl发出报警声，温度分辨率为0. 1度。水管5，入水电磁阀Fl，出水电磁阀F2，入水水泵Vl，自来水电磁阀F3和困水水桶 3组成入水和排水通道，放水电磁阀F2的入水口与入水电磁阀Fl的出水口由三通相连接入 鱼缸2，入水电磁阀Fl入水口与入水水泵Vl出水口串联，入水水泵Vl入水口与自来水电磁 阀F3出水口由三通相连接到困水桶3，排水口低于鱼缸最低水面，排水时排水电磁阀F2打 开，鱼缸内的水由于虹吸原理从缸中流出，加水时排水电磁阀F2关闭，入水电磁阀Fl和入 水泵Vl打开，入水泵Fl将困水桶3中的水泵入鱼缸2中，在非加水期间自来水电磁阀F3 开启，为困水桶3补水，水位达到困水桶3水位上限时上限水位开关Κ3断开，停止补水。本实用新型屏幕显示包含基本信息显示界面、手动控制界面、时间及温度限制调整界面和定时控制设置界面，基本信息界面有时间、温度、温度控制状态、换水状态和时间 控制状态信息，在手动控制界面包括时间控制的开启与停止，手动控制换水和六通道插座的手动控制，时间及温度限制调整界面可以调整时间、温度上限和下限设置，在定时控制设 置界面设置自动换水时间，独立六通道的定时设置。图7为另一种入水排水方案，将自来水直接加入到鱼缸中，这种方法在一次换水 比例较小的情况下可以使用，且可以降低成本。所述一体化感应探头可以分开上水位感应开关，下水位感应开关和独立的温度感 应探头实现，水位感应探头也可以使用电阻式的。
权利要求一种用于鱼缸自动控制装置，包括温度控制部分，自动换水部分和多通道时间控制插座，其特征在于温度控制部分由温度感应探头、加热装置插座、制冷装置插座和温度控制电路构成，加热控制插座连接电加热棒，制冷控制插座连接制冷装置，温度感应探头置于水中，温度测量数据及温度控制指令通过与控制器箱体相连的信号线进行传输；自动换水部分由水位感应探头、电磁阀、水泵、困水桶和电磁阀及水泵控制电路所构成，水位感应探头置于鱼缸中，水位感应信号通过与控制器箱体相连的信号线进行传输；多通道时间控制插座由单片机电路、时钟电路、单片机端口信号放大电路、继电器和插座构成，继电器(RLY2)至(RLY7)的常开端分别与六位插座连接，继电器(RLY2)至(RLY7)的输入端接220V电源。
2.根据权利要求1所述的鱼缸自动控制装置，其特征是所述温度控制电路由单片机 电路、单片机端口信号放大电路和继电器构成，加热装置插座与继电器(RLYl)常闭端相串 联接于220V和地之间，制冷装置插座与继电器(RLYl)常开端相串联，继电器输入端接AC 220V。
3.根据权利要求1所述的鱼缸自动控制装置，其特征是所述温度感应探头和水位感 应探头封装于密封管(16)中，温度感应探头(U3)的数据线与单片机(Ul)的端口(P2. 5)相 连，端口(P2.5)接上拉电阻到5V VCC，水位感应探头由一个带磁铁的浮球和两个常开干簧 管开关构成，两个干簧管分别是上限水位感应开关(Kl)和下限水位感应开关(K2)，干簧管 一端接地，上限水位感应开关(Kl)另一端经信号线与单片机端口(P2.6)相连，上限水位感 应开关(Kl)另一端经信号线与单片机端口(P2.7)相连，端口(P2.6)和(P2.7)接上拉电 阻到5VVCC，温度感应探头(U3)和下限水位感应开关(K2)位于密封管底端，上限水位感应 开关(Kl)位于密封管上端，密封管上端有浮球上止位挡(14)，下端有浮球下止位挡(15)， 浮球(13)限制在止位挡之间。
4.根据权利要求1所述的鱼缸自动控制装置，其特征是所述困水桶由水容器(3)、上 限水位开关(K3)、下水限位开关(K4)和位于水桶底部的水管接口构成，困水桶上限水位开 关(K3)与自来水电磁阀(F3)串联到地，下限水位开关(K4)与入水水泵(Vl)和入水电磁 阀(Fl)串联到地。
5.根据权利要求1所述的鱼缸自动控制装置，其特征是所述电磁阀和水泵由放水电 磁阀(F2)、入水电磁阀(Fl)、入水泵(Vl)和自来水电磁阀(F3)构成，放水电磁阀(F2)的 入水口与入水电磁阀(Fl)的出水口由三通相连接入鱼缸(2)，入水电磁阀(Fl)入水口与入 水泵(Vl)出水口串联，入水泵(Vl)水口与自来水电磁阀(F3)出水口由三通相连接到困水 桶(3)。
6.根据权利要求1所述的鱼缸自动控制装置，其特征是所述电磁阀及水泵自动控制 电路由单片机电路，时钟电路、单片机端口信号放大电路，继电器和水位开关构成，入水电 磁阀(Fl)与入水泵(Vl)的一端分别和困水桶(3)下水位开关(K4)串联到地，另一端与继 电器(RLY8)常开端串联后接至12V直流电源，自来水电磁阀(F3) —端和困水桶(2)上限 水位开关(K3)串联到地，另一端与继电器(RLY8)常闭端串联接到12V直流电源，出水电磁 阀(F2)与继电器(RLY9)常开端串联接至12V电源和地之间，电磁阀和水泵电源由控制箱 接口输出。
7.根据权利要求1所述的鱼缸自动控制装置，其特征是所述单片机电路、单片机端口信号放大电路，继电器，加热控装置制插座、制冷装置控制插座、时钟控制插座，电源电路安装于控制箱体内，箱体表面有8位插座、12864 LCD显示屏、按键、一体化感应探头信号接 口，电磁阀和水泵电源接口。
专利摘要本实用新型涉及一种鱼缸自动控制装置，包括自动换水部分，温度控制部分和多通道定时控制部分，本实用新型具有如下优点，它由单片机控制实现，电路稳定可靠，大屏幕让信息清晰了然，设置简单直观，通过屏幕可以直接手动或自动控制所有功能及通道设备，独立六通道的时间控制的插座，满足养鱼全方位的需要，温度控制不但可以在冬天实现加热控制，还可以在夏天实现制冷控制，自动换水功能可以实现全自动的鱼缸自动换水，可以在鱼缸缺水时实行自动补水，还可以防止鱼缸溢流。
文档编号G05B19/042GK201569891SQ20092013219
公开日2010年9月1日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者舒雪斌 申请人:舒雪斌