鱼塘自动增氧控制器需求分析报告
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关于鱼塘自动增氧机的研究摘要:为了提高水产养殖技术的自动化水平和鱼类产品饲养的数量和质量,本文分析和研究了国内鱼塘增氧机自动控制的实现方式和工作原理,并提出了现有自动增氧机的不足的地方,随后分析了影响各类增氧系统推行普及的制约因素,最后给出了结论与改良。
关键词:鱼塘增氧机自动增氧机自动控制1.引言高密度养鱼是实现淡水养殖高产的重要途径。
但是随着养殖密度的增加,水中氧气也会急剧减少,一旦水体缺氧,就会严重影响鱼类的生长,乃至造成鱼类死亡。
1972年中国水产科学研究院渔业机械所成功研制出了叶轮式增氧机,实现了将空气中的氧气及时转移到水体中,不仅达到了水体增氧的目的,同时还能除去水体中的有害气体,具有增进上下水层对流互换、改善水质、提高鱼池活性等作用。
增氧机在问世以来的近四十年间,不仅使中国水池养鱼打破了单产不过“千斤”的瓶颈,也使中国淡水养殖产量占到了淡水产品总产量90%以上,中国也当之无愧地成了水产养殖产量世界第一的渔业大国。
增氧机问世之初,多依托渔民的实践经验来人工控制增氧机的开启和增氧时间的长短。
若是渔民不能准确判断增氧的机会,那么就可能会出现增氧时间太长,造成资源浪费;或增氧时间不足,造成鱼类死亡等状况,这都直接影响着增氧机的利用效果与推行普及。
通常来讲,增氧机从每一年从5 月份开始一直可能工作到10 月份,一般天天增氧电机持续工作8 小时。
在现今提倡节能、环保的大环境下,咱们有必要依托科技进步,将鱼塘增氧机实现自动控制,进一步减小增氧机消耗的电能。
本文首先系统论述了增氧机自动控制系统的研发思路,随后扼要介绍了中国淡水养殖增氧机自动控制系统的研究现状及其设计原理,并分析了影响各类自动控制系统推行普及的制约因素。
2.自动增氧机的研发思路国内外实现鱼塘增氧机自动控制的主要方式之一,是自动控时系统。
其大体控制元件是一种经济、实用的时间控制器。
其本质是,在大量实践基础上,结合一系列实地监测数据总结出来的按时增氧控制系统。
2023年增氧机行业市场前景分析随着人们对于水产养殖行业需求的日益增加以及国家政策的推动下,增氧机市场需求呈现不断上升之势。
增氧机的主要功能就是通过充氧,促进水体中的氧气浓度增加,使水体中的有机物质得到有效分解,最终提升水产养殖效益。
那么,增氧机行业市场前景如何?以下为您具体分析:一、政策推动促进市场需求增加中国水产养殖业的发展水平已逐渐进入成熟期,而水产养殖过程中环境污染问题也日益凸显。
为了避免对环境造成负面影响,政府出台了一系列相关政策,如加强对水产养殖环境的监管、推动污染物排放标准实施、加强增氧系统建设等,这些政策的实行对于增氧机市场需求的不断提高起到了重要的作用。
二、养殖产业需求推动市场发展中国水产养殖业发展迅速,市场需求大,这样的市场环境为增氧机市场提供了广阔的发展空间。
从产量上看,近年来,我国水产养殖产量总体呈现出逐年递增的趋势,2019年全国水产养殖总产量达到61.75万吨,同比增长5.5%。
从区域分布上看,我国水产养殖覆盖面积广,需求市场遍布全国各地。
此外,当前养殖产业也在不断提升养殖技术,推广“绿色养殖”理念,以高质量的养殖产品满足消费者的需求,这一切都促进了增氧机市场的不断发展和成熟。
三、市场竞争日趋激烈当前国内增氧机市场竞争日渐激烈,主要集中在低端市场,而中高端市场比较缺乏。
由于制造技术的逐步提升,新的产品辈出,消费者对产品的选择需求也在不断提高。
对增氧机市场企业而言,如何打造出绿色、高效、智能的产品,迎合市场需求将成为竞争的关键。
此外,提高售后服务质量也是企业不可或缺的一部分,这将提高客户的忠诚度和品牌价值。
综上,增氧机作为水产养殖领域的关键装备,被广泛应用于水产养殖、水处理、河湖修复等领域,其市场需求的不断增加,预示着增氧机市场前景无限大。
然而,企业需要结合当前市场竞争的现状,提出相应的市场运营策略,加大科技创新力度,不断提升产品竞争力和品牌价值,以赢取更大的市场份额。
增氧机市场分析报告1.引言1.1 概述增氧机是一种可以提供水体氧气溶解的设备,广泛应用于水产养殖、水族馆、水处理等领域。
随着人们对水质要求的提高和环境保护意识的增强,增氧机市场需求逐渐增大。
本报告将对增氧机市场进行全面分析,研究市场现状、需求情况以及竞争格局,旨在为行业内的企业和投资者提供参考,帮助他们更好地把握市场机遇,制定合适的发展战略。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括对整篇文章的章节安排和内容概述。
具体可以包括每个章节的主题和内容概要,以及各个章节之间的逻辑关系和连接。
在增氧机市场分析报告中,文章结构部分可以包括对引言、正文和结论部分的概述,以及各部分的主题和内容概要。
同时,还可以说明整篇文章的逻辑结构和思路,以帮助读者更好地理解整篇报告的内容和意图。
"1.3 目的":本报告旨在对增氧机市场进行深入分析,以便为行业相关企业和投资者提供准确的市场信息和发展趋势预测。
通过对市场现状、需求分析和竞争格局的全面分析,旨在为读者揭示增氧机市场的风险和机遇,并为相关方提供决策参考。
同时,通过对市场发展趋势和前景展望的探讨,为行业发展和市场投资提供全面的市场情报和建议。
1.4 总结总结部分将对整个增氧机市场分析报告进行总结,总结其中得出的主要结论和观点。
同时,总结部分还会简要提及市场发展趋势和前景展望,为读者提供对整个报告的一个综合性的概览。
2.正文2.1 增氧机市场现状增氧机市场现状部分的内容:增氧机市场是指以增加水中溶解氧含量为主要目的的设备市场。
目前,全球增氧机市场呈现出稳步增长的趋势。
增氧机主要应用于水产养殖、污水处理、水体氧化还原修复等领域。
随着全球水产养殖业的快速发展,增氧机市场需求不断增加。
同时,随着工业化进程的加快,水体污染日益严重,增氧机市场也得到了更多的关注。
在全球范围内,增氧机市场竞争激烈,主要厂家包括美国Xylem、德国Evoqua Water Technologies、日本ALITA等,国内厂家有艾格(中国)环保科技有限公司、上海赫华环保设备有限公司等。
渔工鱼塘全自动增氧机控制器渔工鱼塘增氧机控制器性能:渔业养殖很辛苦,特别是大面积泛塘时有发生,本产品可在夜间天气变化时帮助您自动启动增氧机,助您养殖一臂之力;本产品具有自动,手动及定时增氧控制3大功能。
仪器内设定有多种天气变化增氧模式,无需特殊维护,操作简单,适用于不需长期测氧,帮您防止天气变化所致的鱼塘缺氧情况,让您夜里高枕无忧!方式一:自动控制当天气变化,大气中氧气压力降低,导致鱼塘内氧气溢出到空气中,水中含氧量下降,仪器可自动启动增氧机增氧。
方式二:手动增氧根据不同养殖情况,您可以手动启动本仪器增氧。
方式三:定时增氧仪器内置定时功能,可根据需要定时启动增氧机增氧,本仪器可设置3组定时增氧启动时间。
渔工鱼塘增氧机控制器优势特点:1、采用高灵敏度溶氧传感器监测水中氧含量;2、有线传送数据,放置简便;3、主机内设空气开关,接触器,有过载过流保护功能;4、接线简单,设有专用接线端口,只需接好进线、电机即可;5、操作容易,无需用户特殊设置,专为养殖户贴心设计;6、努力打造老百姓用得起的高科技产品,同类产品,价格最低。
渔工鱼塘增氧机控制器产品性能:渔工增氧控制器高灵敏度溶氧传感器监测水中氧含量,传感器采用最新数字传感器技术,有线传送数据,仪器采用模块化设计,使用维护方便。
1)实时监测水中氧含量2)测试信号采用高灵敏度数字传感器,灵敏度高。
使用寿命长。
3)有线数据传送,取放便捷,测试距离可达500米。
4)缺氧自动增氧,水中含氧量达到设定值停止增氧。
5)报警功能。
6)系统自动校准功能。
7)故障自动检测、过载自动保护功能8)异常状态下系统自动启动增氧机,最大限度保证安全。
为什么要使用渔工增氧控制器?池塘的溶解氧:溶解氧是池塘养殖最重要的水质标准。
溶解氧的来源主要是有浮游植物的光合作用产生,以及由空气中的氧气溶入水中产生的;溶解氧的消耗主要是由浮游生物的呼吸作用、水中有机物的分解,以及鱼类的呼吸作用造成的。
光合作用对溶氧的影响较大。
• 148•为了提高淡水养殖的自动化水平和水产养殖的质量,研制了鱼塘水体溶氧监控和自动增氧控制系统,该系统采用无线传感技术,将水体温度和溶氧量信号通过ZigBee 通信网络传输给单片机,通过单片机分析和处理,实现增氧机的自动控制和实时监控。
鱼塘水体含氧量是池塘水产养殖管理中的一项重要指标,在传统的淡水养殖中,水体增氧一般是根据经验确定,这种方法随意性比较大,时常会发生由于增氧不及时而造成的鱼苗缺氧死亡等养殖损失现象。
为此,本文设计了一种鱼塘自动增氧控制系统,该系统的使用改变了传统的水产养殖方式,从而对提高淡水养殖产量的提高、降低养殖成本、减轻人工劳动强度都具有重要的意义。
1 系统设计本系统主要由溶氧量传感器采集模块、水温传感器采集模块、信号处理与无线通信模块、STC89C52主控器模块、增氧机控制模块、上位机监控显示设置模块组成,系统框图如图1所示。
块发出控制指令。
接收和存储上位机的参数设置信号。
系统主控器使用的是STC89C52单片机,该单片机是宏晶公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K 字节系统可编程Flash 存储器,指令代码完全兼容传统8051,具有512字节内部RAM ,4KB 内部ROM ,完全能够满足设计要求。
2.2 数据采集模块本设计主要对鱼塘的水温和溶氧量进行测量,数据采集模块包括温度传感器模块和溶氧量传感器模块。
温度传感器型号选用DS18B20,是DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器,通过单线接口与主控模块通讯。
溶氧量传感器采用北京博海志远科技有限公司生产的DOB-300A 型在线溶解氧传感器和变送器, 其测量范围是0-20mg/L ,分辨率为01mg/L ,输出模拟电压0-5V 。
2.3 信号处理与通信模块该模块采用美国TI(Chipcon)公司生产的一款基于ZigBee 技术鱼塘自动增氧控制系统设计华北理工大学人工智能学院 王睿铮华北理工大学电气工程学院 曹文军 于文硕图1 鱼塘自动增氧控制系统原理框图传感器模块将溶氧浓度信号、水温信号经信号处理与无线传输模块转化成数字信号后通过无线网络传给主控器模块,主控器模块将接收到的数据与设定数据比较,输出相应的控制指令,通过无线网络传输给对应的信号处理与无线传输模块,通过驱动电路,控制增氧机工作。
增氧机研究报告随着人口的不断增长和经济的不断发展,水产养殖业也越来越重要。
养殖过程中,养殖池水体积大、深度浅、养殖密度高,养殖物体呼吸强度大,导致养殖池水中氧气含量不足,容易出现养殖物体窒息、死亡等问题。
为了解决这些问题,人们研发出了增氧机。
增氧机是一种能够将空气中的氧气通过氧气发生器转化为臭氧、负离子和氧气的设备,是水产养殖中常用的设备之一。
本文将从增氧机的分类、原理、优缺点、应用以及未来发展等方面进行探讨。
一、增氧机的分类增氧机可以根据不同的分类标准进行分类,主要有以下几种分类方法:1.按照氧气供应方式分类:增氧机可以分为压缩空气增氧机和超声波增氧机。
压缩空气增氧机是通过压缩空气将空气中的氧气注入到水中,超声波增氧机则是通过超声波的振动将空气中的氧气分子分解并注入到水中。
2.按照增氧方式分类:增氧机可以分为喷氧增氧机、曝气增氧机和微泡增氧机。
喷氧增氧机是通过喷洒氧气的方式将氧气注入到水中,曝气增氧机是通过曝气管将氧气注入到水中,微泡增氧机则是通过微小气泡的方式将氧气注入到水中。
3.按照应用场景分类:增氧机可以分为室内增氧机和户外增氧机。
室内增氧机主要应用于室内水族箱、水生植物栽培等场景,户外增氧机则主要应用于水产养殖场、水体修复等场景。
二、增氧机的原理增氧机的原理是将空气中的氧气分子转化为臭氧、负离子和氧气,然后将其注入到水中,以提高水中氧气含量。
不同类型的增氧机原理略有不同。
1.压缩空气增氧机的原理:压缩空气增氧机是通过压缩机将空气压缩至一定压力,然后通过氧气发生器将空气中的氧气分子分解成臭氧、负离子和氧气,最后通过管道将氧气注入到水中。
2.超声波增氧机的原理:超声波增氧机是通过超声波的振动将空气中的氧气分子分解成臭氧、负离子和氧气,然后将其注入到水中。
3.喷氧增氧机的原理:喷氧增氧机是通过喷洒氧气的方式将氧气注入到水中,增加水中氧气含量。
4.曝气增氧机的原理:曝气增氧机是通过曝气管将氧气注入到水中,增加水中氧气含量。
鱼塘增氧机行业报告鱼塘增氧机是一种用于提高水体溶解氧含量的设备,广泛应用于养殖业和水产养殖业中。
随着养殖业的发展和水产养殖业的兴起,鱼塘增氧机行业也迅速发展壮大。
本报告将对鱼塘增氧机行业进行深入分析,包括市场规模、发展趋势、技术创新等方面的内容。
一、市场规模。
鱼塘增氧机市场规模庞大,主要受益于养殖业和水产养殖业的发展。
据统计,全球养殖业产值已经超过千亿美元,而水产养殖业也呈现出快速增长的态势。
这为鱼塘增氧机行业提供了巨大的市场需求。
据市场研究机构预测,未来几年鱼塘增氧机市场将保持稳健增长,市场规模有望超过数十亿美元。
二、发展趋势。
随着科技的不断进步,鱼塘增氧机的技术也在不断创新。
传统的鱼塘增氧机主要依靠机械方式进行气体传输,效率较低。
而随着新材料和新技术的应用,一些高效节能的鱼塘增氧机开始逐渐进入市场。
此外,一些智能化的鱼塘增氧机也开始受到关注,可以实现远程监控和自动调节,大大提高了养殖效率和管理水平。
另外,环保和节能也成为鱼塘增氧机行业的发展趋势。
随着环境污染问题的日益严重,人们对于水体的保护和治理也越来越重视。
因此,一些环保型的鱼塘增氧机开始受到市场的青睐。
这些设备在提高水体溶解氧含量的同时,还可以减少能耗和减少对水体的污染,符合现代社会的可持续发展理念。
三、技术创新。
在鱼塘增氧机行业,技术创新一直是推动行业发展的关键。
近年来,一些新型材料和新技术的应用为鱼塘增氧机的性能提升和节能减排带来了新的可能。
例如,一些新型的气体传输设备可以大大提高氧气的溶解效率,减少能耗。
同时,一些高效的气泵和气体分配系统也可以实现对水体的精准供氧,提高了养殖效率。
此外,一些智能化的技术也开始应用到鱼塘增氧机中。
通过传感器和控制系统,可以实现对水体溶解氧含量的实时监测和调节,提高了设备的自动化程度,减少了人工管理的成本。
四、市场竞争。
鱼塘增氧机市场竞争激烈,主要集中在一些大型的设备制造商和供应商之间。
这些企业在技术研发、产品质量和售后服务等方面展开激烈竞争,市场格局较为稳定。
增氧泵市场分析报告1.引言1.1 概述增氧泵是一种用于水产养殖和废水处理等领域的重要设备,其作用是将空气中的氧气输送到水中,提高水体中的溶解氧含量,从而改善水质环境,促进水体中生物的生长和繁殖。
随着全球水产养殖业和环境保护意识的提高,增氧泵市场需求不断增加。
本报告将对增氧泵市场进行全面分析,从市场概况、需求分析、竞争格局等多个方面展开,旨在为行业从业者和投资者提供准确的市场情报和发展趋势,帮助他们做出明智的决策。
1.2 文章结构文章结构部分内容:本报告分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,将对增氧泵市场进行概述,并解释文章的结构和目的。
在正文部分,将首先介绍增氧泵市场的概况,包括市场规模、增长趋势等;其次,对增氧泵市场的需求进行分析,包括市场需求的主要来源和趋势;最后,对增氧泵市场的竞争格局进行深入剖析,包括市场主要竞争者和其竞争策略。
在结论部分,将对增氧泵市场的发展趋势和前景进行展望,并对整个报告进行总结。
通过这样的结构,可以全面客观地分析增氧泵市场的现状和未来发展趋势。
1.3 目的本报告的目的是对增氧泵市场进行全面深入的分析和研究,以便于了解当前市场的发展状况、竞争格局和需求情况。
通过对市场发展趋势和前景展望的分析,可以为相关行业企业、投资者和决策者提供重要的参考和指导,帮助他们更好地把握市场机遇,制定科学有效的发展战略,推动增氧泵行业健康、可持续发展。
同时,也能够为研发机构和生产企业提供有益的市场信息,促进技术创新和产品优化,满足市场需求,提高产品竞争力和市场占有率。
1.4 总结通过本文的分析,我们可以得出以下几点结论:首先,增氧泵市场具有巨大的发展潜力,随着水产养殖和污水处理行业的不断扩大,增氧泵的需求将会持续增长。
其次,增氧泵市场竞争格局激烈,主要厂商之间竞争激烈,技术创新和产品质量将成为竞争的关键因素。
最后,随着环保意识的提高,增氧泵市场将会面临更多的机遇和挑战,需要不断创新和提高产品性能,以满足行业的需求。
2024年增氧机市场调查报告一、市场概述增氧机是一种将空气中的氧气通过特定的机械设备输入水体中,以提供水体中鱼类和其他水生生物所需的氧气的设备。
随着人们对水产品需求的不断增长,增氧机市场呈现出快速增长的趋势。
本报告旨在对增氧机市场进行调查,并分析其发展前景。
二、市场规模根据调查数据显示,2019年我国增氧机市场规模达到X万元,预计2025年增长至X万元。
预计未来几年,增氧机行业将保持10%以上的年均增长率,市场前景广阔。
三、市场驱动因素1.养殖业的发展:随着养殖业的不断发展,人们对水产品的需求也越来越大。
为了提高养殖效率和产品质量,养殖户们越来越重视水体中溶解氧的补充,从而推动了增氧机市场的增长。
2.环境保护意识的提高:随着环保意识的逐渐提高,人们对水质的重视程度也在增加。
增氧机作为一种环境友好型设备,得到了广大用户的认可和青睐。
3.技术进步:增氧机行业通过技术的创新和进步,实现了设备体积小、效率高、运行可靠等特点,进一步满足了用户需求。
四、市场分析1.市场份额:据调查显示,目前我国增氧机市场上主要的品牌有A公司、B公司和C公司,其中A公司占据了市场的30%份额,B公司和C公司分别占据了25%和20%的份额。
2.市场竞争:目前增氧机行业竞争激烈,主要表现在产品性能、品牌知名度、售后服务等方面。
各大品牌积极推出创新型产品,提高产品性能和质量,以获取更多的市场份额。
3.市场前景:未来几年,随着养殖业的不断发展和人们对水质要求的提高,增氧机市场有望继续保持稳定增长,特别是在水产养殖领域有着广阔的市场需求。
五、市场挑战1.价格竞争:目前市场上增氧机品牌众多,价格竞争激烈,产品同质化现象严重,导致企业利润空间受限。
2.技术难题:增氧机在使用过程中,存在一些技术难题,如噪音扰民、设备寿命较短等问题,需要进一步研发和改进。
六、市场推荐策略1.创新研发:企业应加大技术研发力度,不断改进产品性能,提高用户满意度,增强市场竞争力。
一、设计依据及研究意义1、背景来源我国发展淡水养殖具有十分优越的客观条件,国内淡水水面居世界之首,面积达3 亿多亩,其中可以用来养鱼的面积占1/3 以上。
江河、湖泊、水库、塘池遍布全国,且大部分处于温带和亚热带地区,气候温暖,雨量充沛、水质肥沃、饵料丰富、鱼类生长期长,适合在我国生长的鱼类资源又十分丰富,为我国淡水养殖业的发展,提供了一个很好的客观条件。
近年来,随着养鱼事业的发展和单位面积产量的提高,养鱼机械已成为淡水养鱼不可缺少的设备。
我国的淡水养鱼机械,是60 年代中期开始兴起的一门新的科学技术,起步较晚,到目前为止也不过只有40 多年的历史,但在淡水养鱼的主要环节上,已有了相应的设备。
如水力挖塘机组、各种规格型号的颗粒饲料机组、各种起捕设备、鱼类的保鲜运输设备,以及适用于机械化、工厂化养鱼的专用设备等。
养鱼机械在淡水养鱼中的应用,促使养鱼技术有了新的发展,养鱼技术的发展,又向养鱼设备提出了更新的要求。
传统的养鱼技术,受客观条件的限制,使养鱼的单位面积产量长期得不到提高,要想大幅度提高淡水养鱼的产量,在养鱼技术上要突破一系列的难关。
例如,在一定的鱼塘内,要提高单位面积产量,就必须增加鱼苗的投放尾数,但是鱼苗多了,鱼池内的饲料就成了问题,天然饲料不能满足鱼类生长的需要,这就需要人工饲料补充。
在解决饲料的同时,还要解决一系列有关问题,象饲料成分、饲料组成方法、饲料采集、饲料投放后的充分利用等问题。
于是饲料采集及加工机械、饲料投放机械等就成了需要解决的课题。
另外水中的含氧量是有一定限度的,当水中氧气的含量不足时,就不能保证鱼群正常生活,这就要求补充氧气,于是水体增氧设备的研究设计,被提到议事日程上来。
水中溶氧量的高低直接影响鱼类的摄食、生长和饲料利用率,乃至影响鱼类的生存。
实验表明,当池水中的含氧量在3mg/L 以上时,鱼类多能正常生活;池水含氧量在2mg/L左右时,就影响一些鱼类的正常生活;如果池水中含氧量低于1mg/L 时,许多种鱼就会感到呼吸困难,甚至停止摄食,出现浮头现象。
鱼塘自动增氧控制器需求分析报告1 引言1 .1 编写目的本项目旨在研制一种鱼塘自动增氧控制器,该仪器能准确测量鱼塘中溶解氧含量,并能根据用户设定的上、下限值自动控制增氧机启停,当溶氧低于下限时启动增氧机,当溶氧高于上限时关闭增氧机,使溶解氧含量保持在设定的最佳状态。
溶解氧是池塘养殖业最重要的水质指标,鱼类的呼吸依赖于水中的溶解氧含量,如果水中的氧含量过低鱼类将无法正常生长。
主要养殖鱼类正常生长所需要的溶解氧含量一般在4-5mg/L以上。
此时鱼类摄食好、生长快、饲料利用率高。
当溶氧低于此值时,鱼类的摄食和生长都将受到一定的影响。
特别是当溶氧低于2mg/L时,鱼类基本上停止摄食。
当溶氧低于1mg/L时,鱼类就会浮头。
而当溶氧低于0.5mg/L时,鱼类即可窒息死亡。
如果溶氧偏高,一般对鱼类没有太大的危害,但深度过饱和溶氧有时会引起气泡病,并且会消耗太多的能源。
目前增补池塘增氧量的设备是增氧机,而增氧机工作状况的控制却是人工手动作,这样必然存在着判断不准确等现象,而在一般情况下,鱼塘缺氧往往是在夜间,特别是在拂晓气压较低时,鱼塘溶解氧浓度下降到最低点。
渔民为观察鱼情而彻夜不眠。
为将渔民从繁忙的体力劳动中解脱出来,确保增氧机工作的可靠性,研制了智能型池塘增氧机控制器,该控制器能够根据池塘中溶解氧浓度的高低,对增氧机的工作状况进行自动控制,大大提高了增氧机工作的可靠性,使鱼更快更好生长。
1 .2 立项的背景a.所开发的系统的名称;鱼塘自动增氧控制器b.该系统同其他系统或其他机构的基本的相互来往关系。
该系统可通过RS232\485与上位机的通信,实现远程控制。
2 任务概述2 .1 目标准确测量鱼塘中溶解氧含量,并能根据用户设定的上、下限自动控制增氧机启停,当溶氧低于下限时启动增氧机,当溶氧高于上限时关闭增氧机,使溶解氧含量保持在设定的最佳状态。
2 .2 用户的特点中小型鱼塘,用增氧器且无控制设备3 需求规定3 .1 项目的功能规定该鱼塘自动增氧控制器包括开关机限值的设定、氧传感器校准、溶氧含量测量与显示、水温测量与显示、传感器故障报警与显示、手动工作与显示、控制溶解氧传感器电极搅拌装置的关闭和启动、传感器测量值的RS232传送、EEPROM 存储等功能。
3 .2 主要技术指标3.2.1 测量范围:0~20 mg/L3.2.2最小分度值:0.01 mg/L3.2.3测量误差:≤±0.2 mg/L3.2.4 显示方式:4位数码管显示3.2.5 响应时间:小于20秒3.2.6 故障处理能力要求:当传感器出现故障时,控制器能自动检测到并启动增氧机间歇性工作3.2.7 工作环境:0-50℃,避免强腐蚀液体和气体3.2.8 报警方式:声光报警,同时以30秒的间隔周期控制继电器的输出3.2.9 控制方式:用插座和插头将继电器和单片机连接,继电器输出220V交流,可以控制增氧机的中间继电器(220V控制的交流接触器)3.2.10 通讯方式:RS232\4854 系统硬件结构图1系统硬件结构4 .1 芯片选型及主要参数4.1.1 传感器本系统采用的溶解氧传感器是内置温度传感器的,该产品具有高稳定性,打破电化学传感技术难题,实现传感器不换透气膜和电解液。
溶解氧传感器技术参数如下:⏹测量范围:-55℃~150℃。
⏹线性度:10mV/℃。
⏹工作电压:4V~30V。
⏹输出接口:VCC、GND、信号输出。
4.1.2 放大电路由于溶解氧传感器输出的电压信号非常微弱,只有15~21mV,温度传感器输出的电压满足关系式:V=10t (mV),它输出的电压也非常微弱。
欲用单片机实现对VF芯片输出数据的采集和处理,必须先对传感器输出的电压信号不失真地放大许多倍。
4.1.2.1 溶解氧传感器放大电路设计溶解氧传感器输出的电压只有15~21mV,而V\F转换芯片要求入口信号为0~5V。
所以,必须将溶解氧传感器的输出信号放大250倍,考虑到单运放,若选择其外围电阻参数使其放大倍数太大,则运放增益偏离理论值就相对大,并且增益的稳定性和一致性相对差些。
所以只用一级运放来放大250倍显然不妥当。
又在实验中发现对称双运放差分电路比单运放电路的实测增益值更接近理论增益值。
因此,本系统高增益电路设计为三运放差分电路,如图3所示。
因为同相放大器具有极高的输入阻抗。
所以在图3的输入电路中使用两个同相放大器,把各自的输出作为下一级差动放大器的输入,从而得到非常高输入阻抗。
若设同相放大器,各自的输出电压分别为e3,e4,则有:e3=(1+R2/R1)e1 - e2R2/R1 (1)e4=(1+R3/R1)e2 - e1R3/R1 (2)取R2 =R3=, R4= R5, R6= R7,则该电路的输入,输出关系如下:e0= -(e3 - e4) R6/R4= R6/R4(1+2(e2 – e1)R2/R1) (3) 图3电路左端两个同相放大电路的增益为式(3)中1+2R2/R1=1+2×12=25倍。
图3右端为增益R6/R4=10倍差分放大电路,图3电路全部增益为250倍。
电位器W1和W2分别用于二级运放的调零。
调零、稳零是保证运放增益正确性和精确性的一个重要环节。
0.01uF的二个电容是为了防止高频成分的噪声和振荡。
4.1.2.2 温度传感器放大电路设计温度传感器输出的电压满足关系式:V=10t (mV),如环境温度为25℃时输出电压为250mV,因此它的放大倍数略小,我们选增益为20。
利用差分式电路如下:图2若选取电阻值满足R f /R 1=R 3/R 2,则V 0=R f (V 1-V 2)/R 1,其中R f /R 1=20。
4.1.2.2 器件选择图3电路由二级放大器的级联组成,级联放大器噪声系数主要由初级放大器决定,所以图左端的两个初级运放选择低噪声放大器非常重要。
又由于前置放大器存在零点漂移的问题,所以它还必须是低零漂、高线性度的优质放大器。
本系统用高精度运放LMOP07为初级运放。
另外,二级差分放大选用集成模块ICL7650,它由具有自稳零性能的运算放大器组成。
图2放大器也选用LMOP07。
4.1.3 V/F 转换电路V/F 转换即电压 /频率转换,是将一定的输入电压信号按线性的比例关系转换成频率信号 ,当输入电压变化时 ,输出频率也响应变化。
实现 V/ F 转换有很多的集成芯片可以利用 ,其中LM331 是一款性能价格比较高的芯片,由美国NS 公司生产, 是一种目前十分常用的电压/ 频率转换器, 还可用作精密频率电压转换器、A/ D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。
由于LM331 采用了新的温度补偿能隙基准电路, 在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。
LM331 的动态范围宽, 可达100dB ; 线性度好, 最大非线性失真小于0. 01 % , 工作频率低到01Hz 时尚有较好的线性; 变换精度高, 数字分辨率可达12 位; 较宽的频率变化范围,可从1Hz变化到100kHz,最佳的频率范围为:10Hz~11kHz;外接电路简单, 只需接入几个外部元件就可方便构成V / F 或F/ V 等变换电路, 并且容易保证转换精度。
LM331可采用双电源或单电源供电, 可工作在4. 0~40V之间,输出可高达40V,而且可以防止V s短路。
图4是由LM331组成的典型的电压/ 频率变换器。
图4 V / F 转换电路原理图其输出频率与电路参数的关系为:Fout = V in·Rs/ (2. 09·RL·Rt·Ct )可见, 在参数Rs、RL 、Rt 、Ct确定后, 输出脉冲频率Fout与输入电压Vin成正比, 从而实现了电压-频率的线性变换。
改变式中Rs 的值, 可调节电路的转换增益, 即V 和F 之间的线性比例关系。
VF转换的分辨率取决于计数器计满时的值N,只要增加N就可以达到任意高的分辨率。
因为N等于VF的输出频率f与时基门脉冲宽度T的乘积,即N=f ×T。
所以要提高分辨率就要增加VF的输出频率f和增加门脉冲宽度T。
不过VF一般在10~10kHz内精度最高,频率越高精度越差,而门脉冲T实际上就是模数转换的转换时间。
由于溶解氧传感器输出的信号经放大电路以后输出的电压为:3.75V~5.25V,本电路中将3~6V的电压转换成3kHz~6kHz的频率信号, 电路参数理论值为Rt = 6.8kΩ, Ct= 0. 01μF , RL = 100kΩ, Rs = 14.212kΩ,由于元器件与标称值存在误差, 在电路参数基本确定后, 通过调节Rs的电位器, 可以实现所需V / F线性变换。
由Fout = V in·Rs/ (2. 09·RL·Rt·Ct ) 可知, 电阻Rs 、RL 、Rt 和电容Ct 直接影响转换结果Fout , 因此对元件的精度要有一定的要求, 可根据转换精度适当选择, 其中Rt 、Ct 、Rs 、RL要选用低温漂的稳定元件, Cin可根据需要选择0. 1μF 或1μF。
电容CL对转换结果虽然没有直接的影响, 但应选择漏电流小的电容器。
电阻RL和电容CL组成低通滤波器, 可减少输入电压中的干扰脉冲, 有利于提高转换精度。
电路中的47Ω电阻对确保电路线性失真度小于0. 03 %是十分必须的。
4.1.4 单片机本系统所使用的单片机选用AT89S52, 它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。
在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。
另外,AT89S52可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
4 .2 个模块功能介绍4.2.1 显示模块本模块主要完成所测温度和溶解氧值的显示,采用4段数码管显示。
4.2.2 报警模块本模块采用声光报警,用LED和有源蜂鸣器实现。
当溶解氧传感器或温度传感器出现故障(短路或断路)时,面板上的“故障指示”灯亮,蜂鸣器鸣叫,输出继电器以约30秒的间隔周期工作。