CN104365569A - 一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置，包括探蝇传感器部件、灭蝇部件、苍蝇收集部件、控制系统和气动系统，其中，苍蝇收集部件固定于底座上，气动系统与苍蝇收集部件连接，控制苍蝇收集部件的开合，底座上固定有立杆，立杆上活动连接有固定块组件，固定块组件上连接有探蝇传感器部件，下端固定有灭蝇部件，探蝇传感器部件的位置与苍蝇收集部件的位置相对应。本发明采用单片机控制技术和独创的探蝇传感器，所以自动化程度很高，可实现自动探测苍蝇，自动连续灭蝇和收集，对环境无污染，无需派人看管，具有使用方便、效率高、性能稳定可靠、制造容易等优点。

Description

一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置

技术领域

本发明涉及一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置。

背景技术

医学实验离不开各种动物，动物的气味和粪便容易引来苍蝇，苍蝇乱飞容易污染实验用器具，影响实验的操作和结果的判断；还容易引起人畜交叉感染的疾病。现有的灭蝇技术虽然有一定的灭蝇效果，但自动化程度较低，灭蝇效率低，费时，费事，且易造成二次污染。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置，本装置能实现自动探测苍蝇，并根据苍蝇的有无加载电击电压(以防止预先有高压干扰诱蝇)，自动连续灭蝇和收集，对环境无污染，无噪声，具有结构简单、性能稳定可靠、灭蝇效率高、使用方便、制造容易、成本较低等优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置，包括探蝇传感器部件、灭蝇部件、苍蝇收集部件、控制系统和气动系统，其中，苍蝇收集部件固定于底座上，气动系统与苍蝇收集部件连接，控制苍蝇收集部件的开合，底座上固定有立杆，立杆上活动连接有固定块组件，固定块组件上连接有探蝇传感器部件，探蝇传感器部件下端固定有灭蝇部件，且灭蝇部件的位置与苍蝇收集部件的位置相对应，使得灭除的苍蝇落入苍蝇收集部件中。

所述探蝇传感器部件，用于探测苍蝇，包括发射光纤与接收光纤阵列、发射光纤传光束、接收光纤传光束、射入光纤传光束、高亮度LED(或大功率LED)、光敏三极管对管和LED驱路电路，其中，发射光纤与接收光纤阵列包括若干个发射光纤列和接收光纤列，发射光纤列和接收光纤列相对应，接收光纤传光束将每个接收光纤接收到的亮光传递给光敏三极管对管中的T2管处，接收光纤传光束在电网处排列成阵列，发射光纤传光束中有一个参比发射光纤，参比发射光纤发射的光线通过反光板反射后由参比接收光纤接收，传导到光敏三极管对管的T1管处，光敏三极管对管连接比较器，微处理器连接LED驱动电路和比较器，LED驱动电路连接高亮度LED；所述射入光纤传光束一端位于发射光纤与接收光纤阵列处(在此处排列成一行)，另一端位于透镜及光敏三极管对管的T1管处(在此处排列成圆形)。

所述发射光纤列包括若干个发射光纤，接收光纤列包括若干个接收光纤，每个发射光纤对应一个接收光纤且安装在同一侧(由苍蝇充当反光板)；高亮度LED灯通过透镜发送亮光给发射光纤传光束，发射光纤传光束在透镜及高亮度LED处排列成圆形，在电网处排列成阵列，接收光纤传光束在电网处排列成阵列，在透镜及光敏三极管对管处排列成圆形。

所述探蝇传感器部件上端设有诱饵盒，诱饵盒内设有诱蝇剂或诱蝇物(如鱼品下脚料等)。

所述探蝇传感器的工作原理为：高亮度LED发出的光线通过发射光纤传光束及发射光纤阵列照射出去，由接收光纤阵列及接收光纤传光束传导到光敏三极管对管的T2管(需通过苍蝇反光)，同时参比发射光纤发射的光线通过反光板反射后由参比接收光纤接收，传导到光敏三极管对管的T1管(为比较器提供参考基准)，当没有苍蝇出现时，光敏三极管对管的T2管接收不到光线，比较器输出低电平，当苍蝇受诱饵引诱在发射光纤与接收光纤阵列以及正负电网之间移动时，光纤阵列中某点的发射光纤发射的光线只要被一只苍蝇反射(苍蝇充当反光板且翅膀反光最强)，光敏三极管对管的T2管就能接收到光线，比较器输出高电平，微处理器控制电网接通进行灭蝇。

发射光纤阵与接收光纤阵列相当于构成了若干个反射式光纤传感器。

采用光敏三极管对管，不仅灵敏度高，而且受温度影响小，采用参比的方式为比较器提供参考基准，可以实现参考电位的自动调整，这样不仅能消除光源波动的影响、提高检测灵敏度，而且调节灵敏度时不存接触不良的问题。

设置射入光纤传光束的作用是减小环境光的影响，其原理是，射入光纤传光束的一端和发射光纤与接收光纤阵列放置在同一环境中，环境光通过射入光纤传光束和接收光纤传光束，分别传导到T1管和T2管上，当环境光变化时，由于变化情况相同，对T1管和T2管产生的作用基本可以抵消(等同于T1管和T2管处在电网的环境中)，因此T1管与T2管的输出受环境光变化影响很小(即不产生电桥的输出)。

光纤可采用数值孔径大的塑料光纤，塑料光纤导光性强且价格低廉。

所述苍蝇收集部件，包括漏斗、集蝇盒和充气管，集蝇盒和充气管注塑为一体，其中，漏斗设置在灭蝇部件下端，漏斗下端有集蝇盒，集蝇盒放置在集蝇盒座上且能从集蝇盒座上取下，方便倒掉集满的死蝇，漏斗下端的出口处设有气球，气球下端固定在充气管上，充气管连接气动系统，充气管末端设有密封圈充气管插入其中，充气管可方便的插入拔出。

所述气动系统，包括压力传感器、放气电磁阀、单向阀和气泵，其中，压力传感器、放气电磁阀设置于充气管末端，充气管通过管路及单向阀连接气泵，放气电磁阀与气泵通过微处理器控制，压力传感器连接压力传感器信号处理电路，压力传感器信号处理电路连接微处理器。

所述苍蝇收集部件的工作原理为：被击毙的苍蝇先落在漏斗中(电网朝下被击毙的苍蝇会自然下落)，放气阀在微处理器的控制下放气，气球可以起盒盖的作用，气球还起紧固件的作用，把漏斗与集蝇盒紧固在一起，在弹力的作用下收缩并紧贴于充气管上端的圆球上，使苍蝇下落顺畅，集蝇盒口打开使死蝇落入集蝇盒中。然后微处理器控制充气泵向气球中充气使集蝇盒口关闭，防止死蝇外溢污染环境，同时也能消除堆积的死蝇给人的心理造成不良影响。

设置压力传感器的作用是，当气路出现慢撒气时压力会下降，通过压力传感器对压力进行检测，微处理器根据压力值控制气泵进行自动充气，保证集蝇盒口可靠关闭，同时可以防止过度充气使气球破裂。

采用给气球充放气的方式来自动开关集蝇盒口，结构简单紧凑，可靠性高，机械加工精度要求低，所需的动力很小，微型气泵就能满足需要动力需求，不存在机械卡死问题，封闭效果好。

所述灭蝇部件，包括框型托板、L型托架、电网正极板和电网负极板，框型托板通过螺钉连接固定块组件，L型托架固定于框型托板下端，电网正极板和电网负极板固定于L型托架中间，且分别位于发射光纤与接收光纤阵列的上端和下端。

电网的构造与普通灭蝇拍电网的构造相同。

所述控制系统，包括微处理器，所述微处理器连接比较器、气泵电机驱动电路、LED驱动电路；微处理器还连接有放气电磁阀驱动电路、压力传感器信号处理电路，放气电磁阀驱动电路驱动放气电磁阀，LED驱动电路驱动高亮度LED，气泵电机驱动电路驱动气泵电机；压力传感器信号处理电路连接压力传感器；微处理器还连接有电网高压模块，电网高压模块为电网提供高压。

本发明的工作过程：在诱饵盒中放入诱蝇剂或诱蝇物(如鱼品下脚料等)，在诱蝇剂的引诱下有苍蝇进入发射光纤与接收光纤阵列以及正负电网之间；通过探蝇传感器对苍蝇进行探测，并控制电网接通进行灭蝇。

本发明的有益效果为：

(1)采用微处理器控制技术和独创的探蝇传感器，所以自动化程度高，可实现自动探测苍蝇，自动连续灭蝇和收集；

(2)采用光敏三极管对管不仅灵敏度高，而且受温度影响小，用参比发射光纤和参比接收光纤加一个反光板的独创方法，为比较器提供参考基准可以实现参考电位的自动调整，这样不仅能消除光源波动的影响，增强稳定性，进一步提高探测灵敏度，而且探蝇传感器灵敏度的调整可以通过调节反光板与光纤的距离来实现，这样可以消除用电位器调整灵敏度时接触不良的问题，并且简单易行；

(3)加一个射入光纤传光束可以使T1管受到于T2管同样的环境光的影响，环境光对T1管和T2管产生的作用基本可以抵消，因此T1管与T2管的输出受环境光变化影响很小(即不产生电桥的输出)；用加一个射入光纤传光束的方法来减小环境光的影响，不仅可以基本消除环境光的影响，而且与其它常规的方法相比简单易行可靠性高；

(4)用光纤作敏感元件进行探蝇，光纤具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力，光纤很细、柔软和可挠，可以很方便的安装在间距很小的正负电网之间，且排列方便，光纤成本低可以排列很多的探测点(以提高探测准确度)，光纤能长线传输信号可以使转换元件(光敏三极管对管)远离高压电网并与信号处理电路(比较器)安装在一起，这样可以大大提高信噪比，有利于进行电磁屏蔽；

(5)由于采用了探蝇传感器和单片机控制，本发明能根据苍蝇的有无加载电击电压(可以防止预先有高压干扰诱蝇)，电网不是连续工作(工作时间非常短)，并且高亮度LED工作在脉冲状态，因此省电；

(6)电网向下开口苍蝇被电击后靠重力马上下落，自然就可落入漏斗中；

(7)自动关闭集蝇盒口，能防止死蝇外溢污染环境，同时也能消除堆积的死蝇给人的心理造成不良影响，还可以保持美观；

(8)采用向气球中充放气的方式开关集蝇盒口，结构简单紧凑，可靠性很高，机械加工精度要求低，所需的动力小，微型气泵就能满足需要(如电子血压计中的气泵)，不存在机械卡死问题，不存在烧毁电机的问题，封闭效果好；

(9)没有机械式连续灭蝇器运转时产生的机械噪声，连续运转不仅易造成机械磨损使振动增大(噪声增大)，并且费电，还会影响诱蝇；

(10)成本低，光敏三极管，塑料光纤，微型气泵和微型放气阀等成本都不高，(如采用电子血压计中的价格低廉的微型气泵和微型放气阀，且光敏三极管只有零点几元)；

(11)本发明还具使用方便、对环境无污染、无噪声、无需派人看管、效率高、性能稳定可靠、制造容易等优点，合于物动实验室、医院、家庭、公共餐厅、饭店等场所使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中B-B线剖视图；

图3为本发明的控制电路的结构框图；

图4为本发明的探蝇传感器部件的结构示意图；

图5为本发明的气动系统的结构示意图。

其中，1、诱饵盒；2、诱饵盒盖；3、纱网板；4、密封圈；5、固定块组件；6、螺钉；7、框形托板；8、L型托架；9、电网正极板；10、发射光纤与接收光纤阵列；11、电网负极板；12、漏斗；13、气球；14、集蝇盒；15、集蝇盒座；16、底座壳体；17、充气管；18、压力传感器；19、放气电磁阀；20、单向阀；21、气泵；22、控制板；23、光纤传光束；24、立杆；25、压力传感器信号处理电路；26、比较器；27、气泵电机驱动电路；28、光敏三极管对管；29、高亮度LED(或大功率LED)；30、LED驱动电路；31、微处理器；32、微型放气电磁阀驱动电路；33、电网高压模块；34、高压电网；35、发射光纤传光束；36、透镜；37、接收光纤传光束；38、参比发射光纤；39、反光板调节螺丝(灵敏度调节螺丝)；40、反光板；41、遮光盒；42、参比接收光纤；43、射入光纤传光束。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1-图5所示，一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置，包括探蝇传感器部件、灭蝇部件、苍蝇收集部件、控制系统和气动系统，其中，苍蝇收集部件固定于底座上，气动系统与苍蝇收集部件连接，控制苍蝇收集部件的开合，底座上固定有立杆24，立杆24上活动连接有固定块组件5，固定块组件5上连接有探蝇传感器部件，下端固定有灭蝇部件，探蝇传感器部件的位置与苍蝇收集部件的位置相对应。

探蝇传感器部件，用于探测苍蝇，包括发射光纤与接收光纤阵列10、发射光纤传光束35、接收光纤传光束37、高亮度LED(或大功率LED)29、光敏三极管对管28和LED驱路电路，其中，发射光纤与接收光纤阵列10包括若干个发射光纤列和接收光纤列，发射光纤列和接收光纤列相对应，接收光纤传光束37将每个接收光纤接收到的亮光传递给光敏三极管对管28中的一个，接收光纤传光束37在电网处排列成阵列，发射光纤传光束35中有一个参比发射光纤38，参比发射光纤38发射的光线通过反光板40反射后由参比接收光纤42接收，传导到光敏三极管对管28的另一个管，光敏三极管对管28连接比较器26，微处理器31连接LED驱动电路30和比较器26，LED驱动电路30连接高亮度LED。

反光板40通过反光板调节螺丝39固定在遮光盒41内。

发射光纤列包括若干个发射光纤，接收光纤列包括若干个接收光纤，每个发射光纤对应一个接收光纤且安装在同一侧(由苍蝇充当反光板)；高亮度LED灯29通过透镜发送亮光给发射光纤传光束36，发射光纤传光束36在透镜处排列成圆形，在电网处排列成阵列，接收光纤传光束37在电网处排列成阵列，在透镜及光敏三极管对管28处排列成圆形。

探蝇传感器部件上端设有诱饵盒1，诱饵盒1内设有诱蝇剂或诱蝇物(如鱼品下脚料等)。

探蝇传感器的工作原理为：高亮度LED发出的光线通过发射光纤传光束35及发射光纤阵列照射出去，由接收光纤阵列及接收光纤传光束37传导到光敏三极管对管28的T2管，同时参比发射光纤38发射的光线通过反光板40反射后由参比接收光纤42接收，传导到光敏三极管对管28的T1管(为比较器26提供参考基准)，当没有苍蝇出现时，光敏三极管对管28的T2管接收不到光线，比较器26输出低电平，当苍蝇受诱饵引诱在发射光纤与接收光纤阵列10以及正负电网之间移动时，光纤阵列中某点的发射光纤发射的光线只要被一只苍蝇反射(苍蝇充当反光板且翅膀反光最强)，光敏三极管对管28的T2管就能接收到光线，比较器26输出高电平，微处理器31控制电网接通进行灭蝇。

发射光纤阵与接收光纤阵列相当于构成了若干个反射式光纤传感器。

采用光敏三极管对管28，不仅灵敏度高，而且受温度影响小，采用参比的方式为比较器26提供参考基准可以实现参考电位的自动调整，这样不仅能消除光源波动的影响提高检测灵敏度，而且调节灵敏度时不存接触不良的问题。

设置射入光纤传光束43的作用是减小环境光的影响，其原理是，射入光纤传光束43的一端和发射光纤与接收光纤阵列10放置在同一环境中，环境光通过射入光纤传光束43和接收光纤传光束37，分别传导到T1管和T2管上，当环境光变化时，由于变化情况相同，对T1管和T2管产生的作用基本可以抵消(等同于T1管和T2管处在电网的环境中)，因此T1管与T2管的输出受环境光变化影响很小。

光纤可采用数值孔径大的塑料光纤，塑料光纤导光性强且价格低廉。

苍蝇收集部件，包括漏斗12、集蝇盒14和充气管17，集蝇盒14和充气管17注塑为一体，其中，漏斗12设置在灭蝇部件下端，漏斗12下端有集蝇盒14，集蝇盒14放置在集蝇盒座15上且能从集蝇盒座15上取下，方便倒掉集满的死蝇，漏斗12下端的出口处设有气球13，气球13下端固定在充气管17上，充气管17连接气动系统，充气管17末端设有密封圈4充气管17插入其中，充气管17可方便的插入拔出。

气动系统，包括压力传感器18、放气电磁阀、单向阀20和气泵，其中，压力传感器18、放气电磁阀设置于充气管17末端，充气管17通过管路及单向阀20连接气泵，放气电磁阀与气泵通过微处理器31控制，压力传感器18连接压力传感器信号处理电路25，压力传感器信号处理电路25连接微处理器31。

苍蝇收集部件的工作原理为：被击毙的苍蝇先落在漏斗12中(电网朝下被击毙的苍蝇会自然下落)，放气阀在微处理器的控制下放气，气球13可以起盒盖的作用，气球13还起紧固件的作用，把漏斗12与集蝇盒14紧固在一起，在弹力的作用下收缩并紧贴于充气管17上端的圆球上，使苍蝇下落顺畅，集蝇盒14口打开使死蝇落入集蝇盒14中。然后微处理器31控制充气泵向气球13中充气使集蝇盒14口关闭，防止死蝇外溢污染环境，同时也能消除堆积的死蝇给人的心理造成不良影响。设置压力传感器18的作用是，当气路出现慢撒气时压力会下降，通过压力传感器18对压力进行检测，微处理器31根据压力值控制气泵进行自动充气，保证集蝇盒14口可靠关闭，同时可以防止过度充气使气球13破裂。

采用给气球13充放气的方式来自动开关集蝇盒14口，结构简单紧凑，可靠性高，机械加工精度要求低，所需的动力很小，微型气泵21就能满足需要动力需求，不存在机械卡死问题，封闭效果好。

灭蝇部件，包括框型托板、L型托架8、电网正极板9和电网负极板11，框型托板通过螺钉6与振动弹簧片的一端连接，振动弹簧片的另一端连接固定块组件5，L型托架8固定于框型托板下端，电网正极板9和电网负极板11固定于L型托架8中间，且分别位于发射光纤与接收光纤阵列10的上端和下端。

电网的构造与普通灭蝇拍电网的构造相同。

控制系统，包括微处理器31，所述微处理器31连接比较器26、气泵电机驱动电路27、LED驱动电路30；微处理器31还连接有放气电磁阀驱动电路、压力传感器信号处理电路25，放气电磁阀驱动电路32驱动放气电磁阀19；LED驱动电路30驱动高亮度LED29；压力传感器信号处理电路25连接压力传感器18；微处理器31还连接有电网高压模块33，电网高压模块33为电网提供高压。

微处理器31、压力传感器信号处理电路25、LED驱动电路30、微型放气电磁阀驱动电路32等控制电路均设置于控制板22上。

上述所涉及的电路单元与结构中，未详尽描述的均为现有技术中已有的常规技术(如控制系统、信号处理电路、驱动电路、气动系统、电网高压模块等均是常规技术)，对所属领域技术人员而言容易实现，其工作原理在此不再赘述。

诱蝇剂的诱蝇原理为现有技术，在此不再赘述。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置，其特征是：包括探蝇传感器部件、灭蝇部件、苍蝇收集部件、控制系统和气动系统，其中，苍蝇收集部件固定于底座上，气动系统与苍蝇收集部件连接，控制苍蝇收集部件的开合，底座上固定有立杆，立杆上活动连接有固定块组件，固定块组件上连接有探蝇传感器部件，探蝇传感器部件下端固定有灭蝇部件，且灭蝇部件的位置与苍蝇收集部件的位置相对应，使得灭除的苍蝇落入苍蝇收集部件中。

2.如权利要求1所述的一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置，其特征是：所述探蝇传感器部件，用于探测苍蝇，包括发射光纤与接收光纤阵列、发射光纤传光束、接收光纤传光束、射入光纤传光束、高亮度LED、光敏三极管对管和LED驱路电路，其中，发射光纤与接收光纤阵列包括若干个发射光纤列和接收光纤列，发射光纤列和接收光纤列相对应，接收光纤传光束将每个接收光纤接收到的亮光传递给光敏三极管对管中的T2管处，接收光纤传光束在电网处排列成阵列，发射光纤传光束中有一个参比发射光纤，参比发射光纤发射的光线通过反光板反射后由参比接收光纤接收，传导到光敏三极管对管的T1管处，光敏三极管对管连接比较器，微处理器连接LED驱动电路和比较器，LED驱动电路连接高亮度LED；所述射入光纤传光束一端位于发射光纤与接收光纤阵列处，另一端位于透镜及光敏三极管对管的T1管处。

3.如权利要求2所述的一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置，其特征是：所述发射光纤列包括若干个发射光纤，接收光纤列包括若干个接收光纤，每个发射光纤对应一个接收光纤且安装在同一侧；高亮度LED灯通过透镜发送亮光给发射光纤传光束，发射光纤传光束在透镜处排列成圆形，在电网处排列成阵列，接收光纤传光束在电网处排列成阵列，在透镜及光敏三极管对管处排列成圆形。

4.如权利要求1所述的一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置，其特征是：所述探蝇传感器部件上端设有诱饵盒，诱饵盒内设有诱蝇剂或诱蝇物。

5.如权利要求1所述的一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置，其特征是：所述苍蝇收集部件，包括漏斗、集蝇盒和充气管，集蝇盒和充气管注塑为一体，其中，漏斗设置在灭蝇部件下端，漏斗下端有集蝇盒，集蝇盒放置在集蝇盒座上且能从集蝇盒座上取下，方便倒掉集满的死蝇，漏斗下端的出口处设有气球，气球下端固定在充气管上，充气管连接气动系统，充气管末端设有密封圈充气管插入其中，充气管可方便的插入拔出。

6.如权利要求1所述的一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置，其特征是：所述气动系统，包括压力传感器、放气电磁阀、单向阀和气泵，其中，压力传感器、放气电磁阀设置于充气管末端，充气管通过管路及单向阀连接气泵，放气电磁阀与气泵通过微处理器控制，压力传感器连接压力传感器信号处理电路，压力传感器信号处理电路连接微处理器。

7.如权利要求1所述的一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置，其特征是：所述灭蝇部件，包括框型托板、L型托架、电网正极板和电网负极板，框型托板通过螺钉与振动弹簧片的一端连接，振动弹簧片的另一端连接固定块组件，L型托架固定于框型托板下端，电网正极板和电网负极板固定于L型托架中间，且分别位于发射光纤与接收光纤阵列的上端和下端。

8.如权利要求1所述的一种基于反射式光纤传感器的自动灭蝇装置，其特征是：所述控制系统，包括微处理器，所述微处理器连接比较器、气泵电机驱动电路、LED驱动电路；微处理器还连接有放气电磁阀驱动电路、压力传感器信号处理电路，放气电磁阀驱动电路驱动放气电磁阀；压力传感器信号处理电路连接压力传感器；微处理器还连接有电网高压模块，电网高压模块为电网提供高压。