CN110547258A - 一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒。所述孵化盒包括：亚克力透明箱体、红外光幕发射端、红外光幕接收列阵、微处理器及声光报警器。所述红外光幕发射端设置在所述亚克力透明箱体的顶盖上，所述红外光幕接收列阵设置在所述亚克力透明箱体的底部；所述微处理器通过导线与所述红外光幕发射端、所述红外光幕接收列阵和所述声光报警器连接。本发明所述孵化盒可以检测到孵化的幼虫，控制声光报警器对饲养者发出提示信息，以便饲养者及时对幼虫进行处理，防止幼虫死亡，最大限度保证了幼虫的成活率。并且本发明孵化盒结构简单，易于加工制造，适合大批量推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及昆虫卵孵化监测技术领域，特别是涉及一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒。
背景技术
目前，规模化养殖昆虫过程中，昆虫卵鞘的的孵化依靠人工计时、观察，经常发生卵鞘孵化后没有及时对幼虫进行分装和喂食，导致幼虫死亡率偏高的问题，给饲养者造成一定的经济损失。而且市面上虽然生产了一部分卵鞘孵化的自动监测装置，如视频识别类和精密称重类等装置，但其往往结构复杂、制造成本高，并不适合批量应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒，以解决人工观察卵鞘孵化导致幼虫死亡率偏高，且现有的卵鞘孵化自动监测装置结构复杂、制造成本高、不适合批量应用的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒，其特征在于，包括：
亚克力透明箱体，用于放置待监测的昆虫卵鞘，作为所述昆虫卵鞘的孵化空间；
红外光幕发射端，设置在所述亚克力透明箱体的顶盖上，用于发射红外光信号；
红外光幕接收列阵，设置在所述亚克力透明箱体底部，用于接收、处理所述红外光信号，产生电平信号；所述电平信号为低电平或高电平；
微处理器，通过导线与所述红外光幕发射端和所述红外光幕接收列阵连接，用于控制所述红外光幕发射端的工作频率，并接收所述红外光幕接收列阵产生的电平信号，产生控制信号；
声光报警器，通过导线与所述微处理器相连，根据所述微处理器产生的所述控制信号发出报警信息。
可选的，所述红外发射装置采用波长为940nm，光束角为30°的红外发射二极管；所述红外发射二极管发射的所述红外光信号的载波频率为38KHz，占空比为1/3。
可选的，所述红外光幕接收列阵包括多个红外光幕接收装置；所述红外光幕接收装置包括红外光电二极管和单稳态差分调理电路；
所述红外光电二极管，用于接收所述红外光幕发射端发射的所述红外光信号，产生光电流；
所述单稳态差分调理电路，用于处理所述光电流，产生所述电平信号。
可选的，所述单稳态差分调理电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、二极管、运算放大器和三极管；所述第一电阻并联在所述红外光电二极管两端；所述红外光电二极管的阴极连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述运算放大器的反相端；所述红外光电二极管的阳极连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述运算放大器的同相端；所述运算放大器的同相端通过所述第五电阻接地；所述第四电阻并联在所述运算放大器的反相端和输出端之间；所述运算放大器的输出端连接所述二极管的阳极；所述二极管的阴极通过所述第四电容接地；所述二极管的阴极连接所述三极管的基极；所述三极管的发射极接地；所述三极管的集电极通过所述第六电阻接供电电压；所述三极管的集电极通过所述第三电容接地；所述三极管的集电极与所述微处理器的输入输出管脚连接。
可选的，所述孵化盒还包括开关电源和设置在所述亚克力透明箱体底部的电路板；所述红外光幕接收阵列、所述微处理器、所述声光报警器和所述开关电源焊接在所述电路板上；所述红外光幕接收阵列、所述声光报警器、所述红外光幕发射端和所述微处理器分别与所述开关电源电相连。
可选的，所述孵化盒还包括串行通讯模块；所述串行通讯模块焊接在所述电路板上；所述串行通讯模块分别与所述微处理器和所述开关电源电相连；所述串行通讯模块用于通过有线通讯方式向上位机发送报警提示信息。
可选的，所述孵化盒还包括无线通讯模块；所述无线通讯模块焊接在所述电路板上；所述无线通讯模块分别与所述微处理器和所述开关电源电相连；所述无线通讯模块用于通过无线通讯方式向上位机发送报警提示信息。
可选的，所述亚克力透明箱体下方还设有透明亚克力材料制成的挡板；所述挡板与所述亚克力透明箱体的底面之间形成安装空间；所述红外光幕接收列阵、所述微处理器、所述声光报警器、所述开关电源、所述电路板、所述串行通讯模块和所述无线通讯模块均设置在所述安装空间内。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒，在卵鞘未孵化时，所述孵化盒中没有移动个体，当红外光幕发射端发射红外光时，孵化盒不存在遮挡物，红外光幕接收列阵接收所述红外光，输出低电平信号至微处理器；当卵鞘成功孵化时，幼虫数量很多，而且幼虫会在孵化盒中随机爬动，当幼虫爬到红外光幕接收阵列中的红外光电二极管的上方时，红外光幕接收列阵接收不到所述红外光，电路的输出状态为高电平。经微处理器监测红外光幕接收阵列的输出状态，就可以有效地实时监测是否有幼虫孵化出来，并且能够第一时间对工作人员发出报警提示信号，最大限度保证了幼虫的成活率。并且本发明孵化盒结构简单，易于加工制造，单台成本不足15元，适合大批量推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒的结构示意图；
图2为本发明提供的用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒的电路连接示意图；
图3为本发明提供的红外光幕接收装置的电路结构示意图；
图4为本发明提供的红外光幕原理示意图；
图中标号分别表示：1亚克力透明箱体、2昆虫卵鞘、3红外光幕接收列阵、4挡板、5红外光幕发射端、6导线、7电路板、8声光报警器、9串行通讯接口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒，所述孵化盒可以检测到孵化的幼虫，控制声光报警器对饲养者发出提示信息，以便饲养者及时对幼虫进行处理，防止幼虫死亡。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒的结构示意图，所述昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒包括：亚克力透明箱体1、红外光幕接收列阵3、红外光幕发射端5、声光报警器8和微处理器(图中未示出)。其中，所述红外光幕发射端5，设置在所述亚克力透明箱体1的顶盖上。所述红外光幕接收列阵3，设置在所述亚克力透明箱体1的底部。所述微处理器，通过导线6与所述红外光幕发射端5、所述红外光幕接收列阵3和所述声光报警器8连接。
所述亚克力透明箱体1用于放置待监测的昆虫卵鞘2，作为所述昆虫卵鞘2的孵化空间。
所述红外光幕发射端5设置在所述亚克力透明箱体1的顶盖上，用于发射红外光信号。所述红外光幕接收列阵3设置在所述亚克力透明箱体1的底部，用于接收、处理所述红外光信号，产生电平信号。所述电平信号为低电平或高电平。
所述微处理器通过所述导线6与所述红外光幕发射端5和所述红外光幕接收列阵3连接，用于控制所述红外光幕发射端5的工作频率，并接收所述红外光幕接收列阵3产生的电平信号，产生控制信号。
所述声光报警器8通过所述导线6与所述微处理器相连，根据所述微处理器产生的所述控制信号发出报警信息。
具体的，如图1所示，所述亚克力透明箱体1被挡板4分为两个部分，上部空间较大，作为卵鞘的孵化空间；下部较小作为安装空间，用于安装电路板7。所述电路板7上焊接有所述红外光幕接收阵列3、所述微处理器、所述无线通讯模块、所述串行通讯模块以及所述开关电源。
图2为本发明提供的用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒的电路连接示意图。如图2所示，所述微处理器分别与红外光幕发射端5、所述红外光幕接收列阵3、所述声光报警器8、所述无线通讯模块、所述串行通讯模块以及所述开关电源连接。
图3为本发明提供的红外光幕接收装置的电路结构示意图。本发明所述红外光幕接收列阵包括多个红外光幕接收装置；所述红外光幕接收装置包括红外光电二极管和单稳态差分调理电路；所述红外光电二极管，用于接收所述红外光幕发射端发射的所述红外光信号，产生光电流；所述单稳态差分调理电路，用于处理所述光电流，产生所述电平信号。
如图3所示，所述红外光幕接收装置包括：红外光电二极管D1和单稳态差分调理电路。其中，所述单稳态差分调理电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、二极管D2、运算放大器U1和三极管Q1。所述第一电阻R1并联在所述红外光电二极管D1两端。所述红外光电二极管D1的阴极连接所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接所述第一电容C1的一端，所述第一电容C1的另一端连接所述运算放大器U1的反相端。所述红外光电二极管D1的阳极连接所述第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端连接所述第二电容C2的一端，所述第二电容C2的另一端连接所述运算放大器U1的同相端。所述运算放大器U1的同相端通过所述第五电阻R5接地。所述第四电阻R4并联在所述运算放大器U1的反相端和输出端之间。所述运算放大器U1的输出端连接所述二极管D2的阳极；所述二极管D2的阴极通过所述第四电容R4接地。所述二极管D2的阴极连接所述三极管Q1的基极。所述三极管Q1的发射极接地。所述三极管Q1的集电极通过所述第六电阻R6接供电电压VCC。所述三极管Q1的集电极通过所述第三电容C3接地。所述三极管Q1的集电极与所述微处理器的输入输出管脚连接。
图4为本发明提供的红外光幕原理示意图。所述红外光幕分为红外光幕发射端5和红外光幕接收阵列3两部分，所述红外光幕发射端5安装在亚克力透明箱体1的顶盖上，采用波长为940nm，光束角为30°的红外发射二极管，发射红外光的载波频率为38KHz，占空比为1/3。所述红外光幕接收阵列3同其他部件焊接在电路板7上，电路板7安装在亚克力透明箱体1的下部，红外光幕接收阵列3中包含红外光电二极管D1和单稳态差分调理电路，红外光电二极管D1和单稳态差分调理电路的个数由需要可以调整。
本发明采用的红外光幕的具体工作原理如下：
如图2所示，所述开关电源将AC220V转换成DC3V，为电路中其他部件供电。微处理器的一个输入输出管脚发出方波来驱动所述红外光幕发射端5，驱动所述红外光幕发射端5的方波的频率为38KHz，占空比为1/3。微处理器的数个输入输出管脚连接到所述红外光幕接收阵列3中的相应的数个单稳态差分调理电路的光电流信号的调理信号输出端，即三极管Q1的集电极上。微处理器的一个输入输出管脚连接声光报警器8的驱动端。如图4所示，当微处理器监测到红外光幕接收阵列3中的红外光电二极管D1没有遮挡信号时，即幼虫未成功孵化时，红外光电二极管D1接收到发射端5以载波频率为38KHz，占空比为1/3发射红外光，产生光电流信号IL，IL流过第一电阻R1，第一电阻R1两端产生电压U+和U-的瞬态过程中，U+经过第二电阻R2、第一电容C1到达运算放大器U1的反相端；U-经过第三电阻R3，第二电容C2到达运算放大器U1的同相端，瞬态过程中U+和U-形成的ΔU约为20mv，瞬态过程的时间常数由第二电阻R2、第三电阻R3的电阻值和第一电容C1、第二电容C2的电容值决定，本发明中时间常数约为1.0ms，实现单稳态触发的功能。瞬态过程中ΔU经过运算放大器U1的放大为Uo，放大倍数由第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5的电阻值决定，本发明中放大倍数为150。Uo经过二极管D2到达三极管Q1的基极，使三极管Q1工作在“开”状态，三极管Q1的集电极为低电平。如图3所示，即单稳态差分调理电路在时间常数(1.0ms)内的输出为低电平。当红外光电二极管D1有遮挡时，也就是有孵化的幼虫爬到红外光幕接收阵列中的红外光电二极管D1的上方时，红外光幕接收阵列中的红外光电二极管D1接收不到发射端以载波频率为38KHz，占空比为1/3发射红外光，没有产生光电流信号，此时单稳态差分调理电路的输出状态为高电平。
三极管Q1的集电极输出电平信号(高电平或低电平)，微处理器接收所述电平信号，通过输入输出管脚驱动声光报警器8，发出声光提示信号，可以提示工作人员及时处理孵化成功的幼虫。微处理器的串行通讯接口9连接到无线通讯模块或串行通讯模块上，当微处理器监测到红外光幕接收阵列3中的红外光电管D1被遮挡时，即有幼虫成功孵化时，微处理器通过无线通讯模块或串行通讯模块向上位机发送提示信号，可以提示在远端的工作人员及时处理孵化成功的幼虫。
本发明提供的所述孵化盒可以实时监测昆虫卵鞘是否孵化成功，当幼虫从卵鞘中孵化出来后，孵化盒可以发出声光提示，同时可以通过有线或无线通信的方式上传提示信息，使得饲养者可以及时处理幼虫，防止幼虫死亡，提高幼虫存活率。并且本发明孵化盒采用的原理简单、结构合理，单台成本不足15元，适合大批量推广应用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒，其特征在于，包括：
亚克力透明箱体，用于放置待监测的昆虫卵鞘，作为所述昆虫卵鞘的孵化空间；
红外光幕发射端，设置在所述亚克力透明箱体的顶盖上，用于发射红外光信号；
红外光幕接收列阵，设置在所述亚克力透明箱体的底部，用于接收、处理所述红外光信号，产生电平信号；所述电平信号为低电平或高电平；
微处理器，通过导线与所述红外光幕发射端和所述红外光幕接收列阵连接，用于控制所述红外光幕发射端的工作频率，并接收所述红外光幕接收列阵产生的电平信号，产生控制信号；
声光报警器，通过导线与所述微处理器相连，根据所述微处理器产生的所述控制信号发出报警信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒，其特征在于，所述红外发射装置采用波长为940nm，光束角为30°的红外发射二极管；所述红外发射二极管发射的所述红外光信号的载波频率为38KHz，占空比为1/3。
3.根据权利要求1所述的一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒，其特征在于，所述红外光幕接收列阵包括多个红外光幕接收装置；所述红外光幕接收装置包括红外光电二极管和单稳态差分调理电路；
所述红外光电二极管，用于接收所述红外光幕发射端发射的所述红外光信号，产生光电流；
所述单稳态差分调理电路，用于处理所述光电流，产生所述电平信号。
4.根据权利要求3所述的一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒，其特征在于，所述单稳态差分调理电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、二极管、运算放大器和三极管；所述第一电阻并联在所述红外光电二极管两端；所述红外光电二极管的阴极连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述运算放大器的反相端；所述红外光电二极管的阳极连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述运算放大器的同相端；所述运算放大器的同相端通过所述第五电阻接地；所述第四电阻并联在所述运算放大器的反相端和输出端之间；所述运算放大器的输出端连接所述二极管的阳极；所述二极管的阴极通过所述第四电容接地；所述二极管的阴极连接所述三极管的基极；所述三极管的发射极接地；所述三极管的集电极通过所述第六电阻接供电电压；所述三极管的集电极通过所述第三电容接地；所述三极管的集电极与所述微处理器的输入输出管脚连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒，其特征在于，所述孵化盒还包括开关电源和设置在所述亚克力透明箱体底部的电路板；所述红外光幕接收阵列、所述微处理器、所述声光报警器和所述开关电源焊接在所述电路板上；所述红外光幕接收阵列、所述声光报警器、所述红外光幕发射端和所述微处理器分别与所述开关电源电相连。
6.根据权利要求5所述的一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒，其特征在于，所述孵化盒还包括串行通讯模块；所述串行通讯模块焊接在所述电路板上；所述串行通讯模块分别与所述微处理器和所述开关电源电相连；所述串行通讯模块用于通过有线通讯方式向上位机发送报警提示信息。
7.根据权利要求6所述的一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒，其特征在于，所述孵化盒还包括无线通讯模块；所述无线通讯模块焊接在所述电路板上；所述无线通讯模块分别与所述微处理器和所述开关电源电相连；所述无线通讯模块用于通过无线通讯方式向上位机发送报警提示信息。
8.根据权利要求7所述的一种用于昆虫卵鞘孵化监测的孵化盒，其特征在于，所述亚克力透明箱体下方还设有透明亚克力材料制成的挡板；所述挡板与所述亚克力透明箱体的底面之间形成安装空间；所述红外光幕接收列阵、所述微处理器、所述声光报警器、所述开关电源、所述电路板、所述串行通讯模块和所述无线通讯模块均设置在所述安装空间内。
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