CN101422145B - 超声波智能驱鸟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波智能驱鸟装置，其特点是该装置由电源模块(2)、雷达信号检测模块(3)、超声波驱鸟模块(4)、微处理器控制模块构成(1)，电源模块、雷达信号检测模块、超声波驱鸟模块均与微处理器控制模块连接；微处理器控制模块由单片机构成；电源模块由太阳能电池和12伏的蓄电池构成；雷达信号检测模块由多个普勒雷达构成；超声波驱鸟模块由两个以上的超声波高频喇叭构成。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声波智能驱鸟装置，属于超声波惊吓鸟类的领域。
背景技术
鸟类，是自然生态的重要组成部分，自古以来就与人类的生产和生活息息相关。鸟类的活动也深刻影响着人类的活动。随着人类社会的进步与发展，人类进入现代文明以后，交通、能源等领域发生了巨大的变化，如飞机、电网等显著的例子。近年来，由于电网的进一步建设与发展，自然环境的进一步变化以及鸟类活动的一些改变，电网安全同样面临鸟类活动所带来的多种危险。鸟类在杆塔上啄食实物，排泄粪便，脏物挂在绝缘子串上易造成绝缘子串闪络事故；大型鸟类停靠或飞翔在绝缘子串附近时，因翼展而极易引起绝缘子串的闪络；鸟类在电力设施上鸟类筑巢，极易导致相间或对地放电，甚至造成跳闸事故。
中国专利CN2759193在2006年02月22日公开的低功耗超声波驱鸟器中，利用太阳能及蓄电池为电源，采用超声波和光线驱逐鸟类的装置。该技术不足的是在工作时一直发出超声波或者光线，因而能耗高。在阴雨天由于充电不足，而容易导致蓄电池电放光而无法正常工作。同时由于发出的超声波频段固定，也无法控制，驱赶对此声波频段不太受影响的鸟类效果不佳，不能解决鸟类对声音产生适应性的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种超声波智能驱鸟装置，其特点是该装置能耗低、防止蓄电池的过冲或过放、能变化超声波频率、解决了鸟类的适应性问题。
本发明的目的由以下技术措施实现
超声波智能驱鸟装置
超声波智能驱鸟装置由电源模块、雷达信号检测模块、超声波驱鸟模块、微处理器控制模块构成，电源模块、雷达信号检测模块、超声波驱鸟模块均与微处理器控制模块连接，其特征在于：微处理器控制模块由单片机构成；电源模块由太阳能电池和12伏的蓄电池构成；雷达信号检测模块由多个普勒雷达构成；超声波驱鸟模块由两个以上的超声波高频喇叭构成。
微处理器控制模块的单片机为ATMEGA8单片机。
电源模块电路由外接12V蓄电池于J2通过ACT4060U4开关电源芯片实现5V输出；电源模块的太阳能电池电压于J1通过R10，R12分压后连接在ATMEGA8单片机的24脚，电池电压通过R24，R25分压后连接在ATMEGA8单片机的23脚；太阳能电池通过二极管D3为蓄电池充电；ATMEGA8单片机通过监测23脚上的电压，通过内部程序计算判断电池是否充满，如果充满，通过ATMEGA8芯片的13脚由R22控制Q2断开充电。
雷达信号检测模块U3由HB100微波移动传感器构成，微波移动传感器输出信号经过电容10进行高频滤波后由电容C2进行耦合后输入由UlA构成的第一级放大器；由于微波移动传感器的输出是低电压低频的信号对单电源供电系统的运算放大器来说不能保证良好的交流特性，所以在此放大中采用了虚地的技术，由R1，R4，C1，C3产生1/2VCC的虚地经R2，R3送U1A运放，由R14和C11构成了一个交流的反馈回路，故而U1A构成了一个高性能的低成本的前级预放大处理单元；由U1A放大后的信号还不足以驱动后面的比较电路，此时U1A放大后的信号由U1A的第一脚通过电容C5进行耦合后送由U1B构成的第二级放大器放大矫正；放大矫正后的信号是一个中值为1/2VCC的交变信号，此信号跟随微波移动传感器的输出变化，将此信号送入由U2A，U2B构成的电压比较器；U2A，U2B够成的比较器的比较上限和下限值分别由R2，R6，R7和R16，R18，R19决定；比较完毕后分别从U2的第1脚和第7脚输出一个数字电平量，经D1，D5构成的一个逻辑电路后合成一个总的数字电平量通过电阻R8送往ATMEGA8的第4脚进行计算处理是否有鸟类飞入保护区域。
超声波驱鸟模块电路是ATMEGA8单片机的15脚输出一个超声波信号，此信号通过4个三极管Q3、Q4、Q5、Q6进行功率放大后，连接多个超声波高频喇叭J3、J4、J5、J6进行发声驱赶。
本发明具有如下优点
与现有技术相比，本发明在监测到鸟类进入保护范围时才启动超声波驱鸟装置。能耗低，防止蓄电池的过冲或过放，能变换超声波频率，解决鸟类的适应性的问题。
附图说明
图1为本发明的结构框架图。
1：微处理器控制模块；2：电源模块；3：雷达信号检测模块；4：超声波驱鸟模块
图2为本发明的电源模块电路示意图。
图3为本发明的雷达信号检测模块电路示意图。
图4为本发明的超声波驱鸟模块电路示意图。
图5为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例
如图1所示，本发明由电源模块2、雷达信号检测模块3、超声波驱鸟模块4、微处理器控制模块1构成，电源模块、雷达信号检测模块、超声波驱鸟模块均与微处理器控制模块连接。其中未处理控制模块由单片机构成，电源模块由太阳能电池和12伏的蓄电池构成，雷达信号检测模块由多普勒雷达构成，超声波驱鸟模块由多个超声波喇叭构成。
如图2所示，电源模块由太阳能电池和12伏的蓄电池构成，本发明除了超声波之外均采用5V供电，外接12V蓄电池于J2通过ACT4060U4开关电源芯片实现5V输出。电源模块的太阳能电池电压于J1通过R10，R12分压后连接在ATMEGA8单片机的24脚，电池电压通过R24，R25分压后连接在ATMEGA8单片机的23脚。太阳能电池通过二极管D3为蓄电池充电。ATMEGA8单片机通过监测23脚上的电压，通过内部程序计算判断电池是否充满，如果充满，通过ATMEGA8芯片的13脚由R22控制Q2断开充电。
如图3所示，雷达信号检测模块U3由HB100微波移动传感器构成。微波移动传感器采用X频段的多普勒收发信机，它由DRO(介质振荡器)和一对微带天线构成。微波探测传感器应用Doppler Radar多普勒雷达原理，发射一个低功率微波并接受物体反射过来的能量，一旦物体的运动被探测到发射频率就会被反射回的微波频率所代替，代替的微波与发射的微波混和在一起从传感器输出一个低频率低电压的物体运动信号。由于传感器输出的电压信号幅值很小不能由处理器直接捕获，所以需要预放大处理后才能送处理器计算处理。微波移动传感器输出信号经过电容C10进行高频滤波后由电容C2进行耦合后输入由U1A构成的第一级放大器。由于微波移动传感器的输出是低电压低频的信号对单电源供电系统的运算放大器来说不能保证良好的交流特性，所以在此放大中采用了虚地的技术，由R1，R4，C1，C3产生1/2VCC的虚地经R2，R3送U1A运放，由R14和C11构成了一个交流的反馈回路，故而U1A构成了一个高性能的低成本的前级预放大处理单元。由U1A放大后的信号还不足以驱动后面的比较电路，此时U1A放大后的信号由U1A的第一脚通过电容C5进行耦合后送由U1B构成的第二级放大器放大矫正。放大矫正后的信号是一个中值为1/2VCC的交变信号，此信号跟随微波移动传感器的输出变化，将此信号送入由U2A，U2B构成的电压比较器。U2A，U2B够成的比较器的比较上限和下限值分别由R2，R6，R7和R16，R18，R19决定。比较完毕后分别从U2的第1脚和第7脚输出一个数字电平量，经D1，D5构成的一个逻辑电路后合成一个总的数字电平量通过电阻R8送往ATMEGA8的第4脚进行计算处理是否有鸟类飞入保护区域。
如图4所示，当ATMEGA8根据微波移动传感器送来的数据计算处理得到有鸟类飞入保护区域时，通过软件协议控制ATMEGA8的15脚输出一个超声波信号，此信号通过4个三极管Q3、Q4、Q5、Q6进行功率放大后，连接4个超声波高频喇叭J3、J4、J5、J6进行发声驱赶。并在此时仍然检测由微波移动传感器送过来的物体运动数据，进行驱赶数据分析鸟是否飞走还是飞近，进行实时的驱赶声波调制；并记录驱赶结果构成本设备的智能学习系统，以构成日后对鸟类的驱赶做出实时性的调整。
Claims (1)
1.一种超声波智能驱鸟装置，其特征在于：所述装置由电源模块(2)、雷达信号检测模块(3)、超声波驱鸟模块(4)、微处理器控制模块(1)构成，电源模块、雷达信号检测模块、超声波驱鸟模块均与微处理器控制模块连接，微处理器控制模块由单片机构成；电源模块由太阳能电池和12伏的蓄电池构成；雷达信号检测模块由多普勒雷达构成；超声波驱鸟模块由4个超声波高频喇叭构成；
其中，微处理器控制模块的单片机是ATMEGA8单片机；
雷达信号检测模块由微波移动传感器HB100构成，微波移动传感器的输出信号经过电容C10进行高频滤波后由电容C2进行耦合后输入第一运算放大器；此运算放大器采用了虚地的技术，由电阻R1、R4和电容C1、C3产生0.5VCC的虚地经电阻R2、电阻R3送第一运算放大器，由电阻R14和电容C11构成了一个交流的反馈回路，故而第一运算放大器构成了一个前级预放大处理单元；第一运算放大器放大后的信号由第一运算放大器的输出脚通过电容C5进行耦合后送第二运算放大器放大校正；放大校正后的信号是一个中值为0.5VCC的交变信号，此交变信号跟随微波移动传感器的输出变化，将此信号送入由第三运算放大器和第四运算放大器构成的电压比较器；第三运算放大器和第四运算放大器构成的该电压比较器的比较上限和下限值分别由电阻R5，R6，R7和电阻R16，R18，R19决定；比较完毕后分别从第三运算放大器的输出脚和第四运算放大器的输出脚输出一个数字电平量，经二极管D1，D5构成的一个逻辑电路后合成一个总的数字电平量通过电阻R8送往单片机ATMEGA8的第4脚进行计算处理是否有鸟类飞入保护区域；
当单片机ATMEGA8根据微波移动传感器HB100送来的数据计算处理得到有鸟类飞入保护区域时，通过软件协议控制ATMEGA8的15脚输出一个超声波信号，此超声波信号通过4个三极管进行功率放大后，连接4个超声波高频喇叭进行发声驱赶，并在此时仍然检测由微波移动传感器HB100送过来的物体运动数据，进行驱赶数据分析鸟是否飞走还是飞近，进行实时的驱赶声波调制；并记录驱赶结果构成智能学习系统，以构成日后对鸟类的驱赶做出实时性的调整。
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