CN104914754A - 智能鱼食投放系统及其投食方法 - Google Patents

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CN104914754A CN201510177913.5A CN201510177913A CN104914754A CN 104914754 A CN104914754 A CN 104914754A CN 201510177913 A CN201510177913 A CN 201510177913A CN 104914754 A CN104914754 A CN 104914754A
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李钊合
张志佳
刘凌峰
刘大川
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
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Abstract

本发明涉及一种智能鱼食投放系统，包括鱼食定量投放结构和自动控制部分，自动控制部分连接鱼食定量投放结构的步进电机，由单片机控制鱼食定量投放结构按照设定要求进行定量的鱼食投放；鱼食定量投放结构包括投食斗、定量投食碗和步进电机，在投食斗下方的管状部分内设置有一个球形碗状的定量投食碗；步进电机连接定量投食碗；在定量投食碗的上下沿分别放置一个防漏环。本发明可以有效防止鱼食不受控制地从投食斗中漏下，准确的控制投食量。

Description

智能鱼食投放系统及其投食方法
技术领域
 本发明涉及一种鱼食投放系统及方法，具体说是涉及一种藉由单片机控制的可预约可定时可定量的智能鱼食投放系统及其投食方法。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高，越来越多人开始养鱼，然而市面上并没有并较为简单的用于小型水族箱的可预约可定时可定量的鱼食投放系统，现有的鱼食投放系统不够准确且预约定时不够简便。
发明内容
发明目的
为了弥补现有的鱼食投放系统不可预约不可定时无法准确定量的不足，为人们养鱼提供更多便利，本发明提供了一种可预约可定时可定量的智能鱼食投放系统及其投食方法。
技术方案
一种智能鱼食投放系统，包括鱼食定量投放结构和自动控制部分，其特征在于：自动控制部分连接鱼食定量投放结构的步进电机，由自动控制部分的单片机控制鱼食定量投放结构按照设定要求进行定量的鱼食投放；鱼食定量投放结构包括投食斗、定量投食碗和步进电机，在投食斗下方的管状部分内设置有一个球形碗状的定量投食碗；步进电机电机轴的一端连接传动装置，电机轴的另一端连接定量投食碗；在定量投食碗的上下沿分别放置一个防漏环。
防漏环为内部中空的圆柱体，其内部中空部分的上部为圆台，中空部分的下部为与定量投食碗相配合的球缺。
步进电机通过传动装置带动定量投食碗旋转，定量投食碗旋转的圈数由步进电机控制。
步进电机的电机轴穿过定量投食碗的轴心。
当定量投食碗旋转至朝上时，投食斗与防漏环构成一个使鱼食能在重力作用下顺利下滑落入定量投食碗中的通道。
当定量投食碗旋转至朝下时，定量投食碗的背面与防漏环恰好将投食斗堵住。
手机端通过蓝牙与单片机通信，由手机端进行蓝牙通信来对单片机进行预约，从而设定喂食时间以及喂食量。
一种如上所述智能鱼食投放系统的投食方法，其特征在于：单片机读取用户预先设置的喂食时间以及喂食量，时钟模块持续给单片机提供环境时间，当环境时间达到预约的喂食时间时，触发喂食程序，启动步进电机，按照预先设定好的速度驱动步进电机，以达到定量投喂的目的。
该方法具体步骤如下：
（1）单片机将获取的环境时间信息与预先设定的喂食时间进行比较是否相同；当获取的环境时间信息与预先设定的喂食时间不同时，重新获取环境时间信息；当获取的环境时间信息与预先设定的喂食时间相同时，启动步进电机并开始记录步进电机的旋转周数。
（2）步进电机通过传动装置带动投食碗旋转，投食碗每转动一圈投下定量碗容量的鱼食。
（3）单片机将记录的当前旋转周数与设定的周数比对是否相同；若当前旋转周数与设定的周数不同则重新比对；若当前旋转周数与设定的周数相同时，将步进电机旋转至初始位置停下，结束喂食。
优点及效果
本发明涉及一种智能鱼食投放系统及其投食方法，具有如下优点和有益效果：
可以准确地控制投食量、投放时间、投放次数，投食碗旋转一圈仅投下投食碗固定容量的鱼食，结构简单，构件少，适合批量生产，并且可以从手机端对自动控制部分进行设置。
附图说明
图1是鱼食定量投放结构的立体结构图。
图2是鱼食定量投放结构的纵向剖面图。
图3是防漏环的立体结构图。
图4是防漏环的纵向剖面图。
图5是定量投食碗的立体结构图。
图6是定量投食碗的纵向剖面图。
图7是鱼食投放的流程图。
图8手机端与单片机通讯示意图。
图9自动控制部分整体电路图。
图10智能鱼食投放系统整体示意图。
附图标记说明：
1.  投食斗，2. 步进电机，3. 传动装置，4. 防漏环，5. 定量投食碗。
具体实施方式
本发明涉及一种智能鱼食投放系统，包括鱼食定量投放结构和自动控制部分，其特征在于：自动控制部分连接鱼食定量投放结构的步进电机，由单片机控制鱼食定量投放结构按照设定要求进行定量的鱼食投放。
如图1和图2所示，鱼食定量投放结构包括投食斗1、定量投食碗5和步进电机2，在投食斗1下方的管状部分内设置有一个球形碗状的定量投食碗5；步进电机2电机轴的一端连接传动装置3，电机轴的另一端连接定量投食碗5；在定量投食碗5的上下沿分别放置一个弹性橡胶制的防漏环4。
如图3和图4所示，防漏环4为内部中空的圆柱体，其内部中空部分的上部为圆台，中空部分的下部为与定量投食碗5相配合的球缺。防漏环4卡在定量投食碗5的上下沿，可以有效防止有鱼食从定量投食碗与投食斗1之间的缝隙中漏出。保证定量投食碗5的碗口始终只会出现在朝上开口、朝下开口以及朝侧面被防漏环4堵住三种情况，从而有效防止鱼食不受控制地从投食斗中漏下。
步进电机2通过传动装置3带动定量投食碗5旋转，定量投食碗5旋转的圈数由步进电机2控制。如图5和图6所示，步进电机2的电机轴穿过定量投食碗5的轴心。
投食斗1与防漏环4负责引流，使鱼食能在重力的作用下顺利落入定量投食碗5中。
当定量投食碗5旋转至朝上时，投食斗1与防漏环4构成一个使鱼食能在重力作用下顺利下滑落入定量投食碗5中的通道，鱼食在重力的作用下顺着投食斗1和防漏环4形成的通道流入投食碗5内。每旋转一圈则只将将碗内填充的鱼食漏下一次，从而准确控制鱼食的投放量。
当定量投食碗5旋转至朝下状态时，定量投食碗5的背面与防漏环4恰好将投食斗1堵住，从而防止鱼食不受控制地漏下。
如图8所示，本发明还可以用手机端通过蓝牙与单片机通信，由手机端进行蓝牙通信来对单片机（单片机采用arduino mega 2560）进行预约，从而设定喂食时间以及喂食量。
一种如上所述智能鱼食投放系统的投食方法，其特征在于：单片机读取用户预先设置的喂食时间以及喂食量，时钟模块持续给单片机提供环境时间，当环境时间达到预约的喂食时间时，触发喂食程序，启动步进电机，按照预先设定好的速度驱动步进电机，以达到定量投喂的目的。
图7为鱼食投放的流程图，上述方法具体步骤如下：
（1）单片机将获取的环境时间信息与预先设定的喂食时间进行比较是否相同；当获取的环境时间信息与预先设定的喂食时间不同时，重新获取环境时间信息；当获取的环境时间信息与预先设定的喂食时间相同时，启动步进电机并开始记录步进电机的旋转周数。
（2）步进电机通过传动装置带动投食碗旋转，投食碗每转动一圈投下定量碗容量的鱼食。
（3）单片机将记录的当前旋转周数与设定的周数比对是否相同；若当前旋转周数与设定的周数不同则重新比对；若当前旋转周数与设定的周数相同时，将步进电机旋转至初始位置停下，结束喂食。
图9为自动控制部分整体电路图，是一台以Atmega16U2-MU为核心的arduino mega 2560单片机，Atmega16U2-MU核心连接USB接口以及在线串行编程接口等元器件，其中pin10、11、12、13引脚分别连接步进电机的四个引脚用以控制步进电机以及投食碗的转动。
图10为本发明整体示意图，单片机与步进电机连接控制鱼食定量投放结构按照设定要求进行定量的鱼食投放，步进电机通过5V稳压直流电源供电。步进电机的4个相位顺序针pin10-pin13顺序通电，使电机顺时针旋转，将定量投食碗中的鱼食投下。
本发明工作原理如下：
多线程控制：
系统使用多线程控制和中断控制并存的原因是系统并未使用单片机自带的时钟芯片而是使用了外接的时钟模块，这样可以准确的获取时间信息，从而做出独立于系统运行时间的真实时间。
用户控制与反馈：
系统由于受单片机运算能力所限，只能向用户提供一部分控制功能，这种部分开放的方式可以有效避免因误操作或恶意操作所导致的系统故障，同时，系统并未考虑使用过多的外部显示设备，而是选择使用手机显示，这样可以减少成本，同时减轻了系统的处理压力，反馈的模式采用基本的询问—回答模式。在处理反馈和控制操作前，用户需输入实现设定的口令，由于系统安全级别不高因此口令不进行加密，直接使用明文存储，这样可以一定程度避免因恶意连接而导致的长时间占用。
本发明的工作过程如下：
本发明使用时，用户可以从手机端通过蓝牙连接给单片机设定喂食时间以及喂食量，单片机的时钟模块持续给单片机提供环境时间，当环境时间到达喂食设定时间时，触发喂食程序，启动步进电机，从而带动定量投食碗5旋转，当定量投食碗5处于朝上的初始状态时，鱼食在重力的作用下顺着投食斗1和防漏环4约束成的通道将定量投食碗5的内部填充，然后定量投食碗5旋转到碗口侧面，将碗内的鱼食与投食斗内的鱼食通过防漏环4隔开，定量投食碗5继续旋转至碗口朝下时，鱼食在重力的作用下从碗中流下，接着定量投食碗5继续旋转至初始状态重新填充一碗鱼食。将此循环进行设定的次数，达到定量投喂的目的。

Claims (9)

1.一种智能鱼食投放系统，包括鱼食定量投放结构和自动控制部分，其特征在于：自动控制部分连接鱼食定量投放结构的步进电机，由自动控制部分的单片机控制鱼食定量投放结构按照设定要求进行定量的鱼食投放；鱼食定量投放结构包括投食斗（1）、定量投食碗（5）和步进电机（2），在投食斗（1）下方的管状部分内设置有一个球形碗状的定量投食碗（5）；步进电机（2）电机轴的一端连接传动装置（3），电机轴的另一端连接定量投食碗（5）；在定量投食碗（5）的上下沿分别放置一个防漏环（4）。
2. 根据权利要求1所述的智能鱼食投放系统，其特征在于：防漏环（4）为内部中空的圆柱体，其内部中空部分的上部为圆台，中空部分的下部为与定量投食碗（5）相配合的球缺。
3. 根据权利要求1所述的智能鱼食投放系统，其特征在于：步进电机（2）通过传动装置（3）带动定量投食碗（5）旋转，定量投食碗（5）旋转的圈数由步进电机（2）控制。
4. 根据权利要求1、2或3所述的智能鱼食投放系统，其特征在于：步进电机（2）的电机轴穿过定量投食碗（5）的轴心。
5. 根据权利要求1、2或3所述的智能鱼食投放系统，其特征在于：当定量投食碗（5）旋转至朝上时，投食斗（1）与防漏环（4）构成一个使鱼食能在重力作用下顺利下滑落入定量投食碗（5）中的通道。
6. 根据权利要求1、2或3所述的智能鱼食投放系统，其特征在于：当定量投食碗（5）旋转至朝下时，定量投食碗（5）的背面与防漏环（4）恰好将投食斗（1）堵住。
7. 根据权利要求1所述的智能鱼食投放系统，其特征在于：手机端通过蓝牙与单片机通信，由手机端进行蓝牙通信来对单片机进行预约，从而设定喂食时间以及喂食量。
8. 一种如权利要求1所述智能鱼食投放系统的投食方法，其特征在于：单片机读取用户预先设置的喂食时间以及喂食量，时钟模块持续给单片机提供环境时间，当环境时间达到预约的喂食时间时，触发喂食程序，启动步进电机，按照预先设定好的速度驱动步进电机，以达到定量投喂的目的。
9. 根据权利要求8所述智能鱼食投放系统的投食方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
（1）单片机将获取的环境时间信息与预先设定的喂食时间进行比较是否相同；当获取的环境时间信息与预先设定的喂食时间不同时，重新获取环境时间信息；当获取的环境时间信息与预先设定的喂食时间相同时，启动步进电机并开始记录步进电机的旋转周数；
（2）步进电机通过传动装置带动投食碗旋转，投食碗每转动一圈投下定量碗容量的鱼食；
（3）单片机将记录的当前旋转周数与设定的周数比对是否相同；若当前旋转周数与设定的周数不同则重新比对；若当前旋转周数与设定的周数相同时，将步进电机旋转至初始位置停下，结束喂食。
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