CN207305862U - 一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，包括太阳能电池板、装置外壳、光敏开关、蓄电池、超声波发射器、功率放大器、喇叭、黑光灯、支撑架及控制系统；太阳能电池板通过支撑架设置在装置外壳的上方；黑光灯设置在支撑架的顶部，黑光灯与太阳能电池板电连接；光敏开关安装在装置外壳上，喇叭嵌装在装置外壳的外壁上，蓄电池分别与太阳能电池板及控制系统连接，超声波发射器的一端与控制系统连接，超声波发射器的另一端通过功率放大器与喇叭连接。本实用新型采用超声波驱赶和黑光灯诱捕技术，达到绿色灭虫的目的；利用线性声学中的干涉效应原理实现声波定向，通过声波定向驱虫的最适宜声阵列达到驱虫、杀虫的最大效果。

Description

一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置

技术领域

本实用新型涉及一种灭虫害设备，尤其涉及一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置。

背景技术

目前，在国内外解决田间害虫的方法大多都是用化学农药，它既能防治田间病虫害，也会对人畜产生危害，破坏人类赖以生存的环境。大量使用农药，在杀死害虫的同时，也会杀死食害虫的益鸟、益兽，从而破坏了生态平衡。加之经常使用农药，使害虫产生了抗药性，导致用药次数和用药量的增加，加大了对环境的污染和对生态的破坏，由此形成滥用农药的恶性循环。据文献报道，农药利用率一般为10％，约90％的农药残留在环境中，造成环境的污染。大量散失的农药挥发到空气中，流入水体中，沉降聚集在土壤中，污染农畜渔果产品，并通过食物链的富集作用转移到人体，对人体产生危害。

基于以上原因，既要对环境没有污染，又要对害虫防治有效，只能是利用物理防虫的办法。但现在市面上能见到的大多为太阳能物理杀虫灯，利用害虫的趋光波特性，诱害虫成虫扑灯并杀死，达到杀灭害虫控制虫害的目的。该种装置是可用于大田防治，同时也可作为害虫测报工具。但此种装置只能是晚上诱捕害虫。对于白天起不到防治害虫的目的。

大多数害虫是随着空气中气流的流动而迁移，所以晚上的灯光诱杀只能防治晚上迁移的害虫，现有技术的灯光诱杀设备对害虫的捕捉效果不佳。

声波定向发射，即声波辐射表现出一定的指向性。早在上世纪80年代日本学者就曾首次尝试研制声波定向扬声器，此种扬声器声束具有指向性高和调节性强等显著优点，因此，声波此种性能一直都使其备受关注。传统的扬声器，特别是低频声波的波长较长，单个声源孔径尺寸与波长相比太小，声波是向各个方向传播的，没有强指向性，无论听者在哪个方向都能听到扬声器发出的声音，而且听者能清楚的辨别出发声的扬声器位置；另外，扬声器的音量随距离下降显著，与传播的距离平方成反比。而声波定向发射具有指向性，只有进入指定区域或者反射区域才能听到声音。目前，市面上还没有能利用声波有效灭杀害虫的设备。

实用新型内容

本实用新型的目的：提供一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，利用太阳能和蓄电池，贯穿了“节能、绿色、智能化”理念，实现了全自动全天候的工作，能够有效改善农田生态环境，确保农产品的质量安全，促进了无公害、有机食品生产，为绿色食品的发展开拓了广阔的前景。作为物理防治中的一项重要技术具有明显的驱捕虫效果。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，包括太阳能电池板、装置外壳、光敏开关、蓄电池、超声波发射器、功率放大器、喇叭、黑光灯、支撑架及控制系统；所述的装置外壳为中空的箱型结构，所述的太阳能电池板通过所述的支撑架设置在所述的装置外壳的上方；所述的黑光灯设置在所述的支撑架的顶部，位于所述的装置外壳的上方，所述的黑光灯与所述的太阳能电池板电连接；所述的光敏开关安装在所述的装置外壳上，位于所述的装置外壳的一侧外壁上，所述的喇叭嵌装在所述的装置外壳的外壁上，环绕在所述的装置外壳上；所述的蓄电池、超声波发射器、功率放大器及控制系统分别设置在所述的装置外壳内，所述的蓄电池分别与所述的太阳能电池板及控制系统连接，所述的超声波发射器的一端与所述的控制系统连接，所述的超声波发射器的另一端通过所述的功率放大器与所述的喇叭连接。

上述的单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其中，所述的控制系统包括单片机芯片、第一电容、第二电容、晶体振荡器及第三电容；所述的单片机芯片上设有电源端口、接地端口、第一外部晶振端口、第二外部晶振端口、复位端口、电阻及IO端口；所述的第一电容的一端与所述的第二电容的一端连接，所述的第一电容的一端及第二电容的一端分别与所述的电阻的一端连接并连接到所述的单片机芯片的接地端口，所述的第一电容及第二电容的另一端分别与所述的晶体振荡器的两端连接并连接到所述的单片机芯片的第一外部晶振端口及第二外部晶振端口上；所述的电阻的另一端分别与所述的第三电容的一端及光敏开关的一端连接并连接到所述的单片机芯片的复位端口上，所述的单片机芯片的电源端口、第三电容的另一端及光敏开关的另一端分别外接5V电源；所述的功率放大器与所述的单片机芯片的IO端口连接。

上述的单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其中，所述的第三电容为有极性电容，所述的第三电容的负极与所述的单片机芯片的复位端口连接，所述的第三电容的正极与电源连接。

上述的单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其中，所述的单片机芯片上设有控制定时器，所述的单片机芯片通过所述的控制定时器与所述的超声波发射器连接。

上述的单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其中，所述的超声波发射器的频率为25KHz-55KHz。

上述的单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其中，所述的支撑架的顶部两侧分别设有转动轴，所述的太阳能电池板通过所述的转动轴安装在所述的支撑架上并翻转。

上述的单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其中，所述的装置外壳的顶部设有水盆，位于所述的黑光灯的下方，且所述的黑光灯的四周设有透明挡板。

本实用新型采用超声波驱赶和黑光灯诱捕技术，达到绿色灭虫的目的；利用线性声学中的干涉效应原理实现声波定向，通过声波定向驱虫的最适宜声阵列达到驱虫、杀虫的最大效果。

附图说明

图1是本实用新型一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置的主视图。

图2是本实用新型一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置的控制系统的原理图。

图3是本实用新型一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置的控制系统的程序框图。

图4是本实用新型一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置的流程图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

请参见附图1所示，一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，包括太阳能电池板1、装置外壳2、光敏开关3、蓄电池4、超声波发射器5、功率放大器6、喇叭7、黑光灯8、支撑架9及控制系统；所述的装置外壳2为中空的箱型结构，所述的太阳能电池板1通过所述的支撑架9设置在所述的装置外壳2的上方；所述的黑光灯8设置在所述的支撑架9的顶部，位于所述的装置外壳2的上方，所述的黑光灯8与所述的太阳能电池板1电连接；所述的光敏开关3安装在所述的装置外壳2上，位于所述的装置外壳2的一侧外壁上，所述的喇叭7嵌装在所述的装置外壳2的外壁上，环绕在所述的装置外壳2上；所述的蓄电池4、超声波发射器5、功率放大器6及控制系统分别设置在所述的装置外壳2内，所述的蓄电池4分别与所述的太阳能电池板1及控制系统连接，所述的超声波发射器5的一端与所述的控制系统连接，所述的超声波发射器5的另一端通过所述的功率放大器6与所述的喇叭7连接。

请参见附图2及附图3所示，所述的控制系统包括单片机芯片10、第一电容C1、第二电容C2、晶体振荡器11及第三电容C3；所述的单片机芯片10上设有电源端口Vcc、接地端口GND、第一外部晶振端口XTAL1、第二外部晶振端口XTAL2、复位端口RsT、电阻R及IO端口P1.0；所述的第一电容C1的一端与所述的第二电容C2的一端连接，所述的第一电容C1的一端及第二电容C2的一端分别与所述的电阻R的一端连接并连接到所述的单片机芯片10的接地端口GND，所述的第一电容C1及第二电容C2的另一端分别与所述的晶体振荡器11的两端连接并连接到所述的单片机芯片10的第一外部晶振端口XTAL1及第二外部晶振端口XTAL2上；所述的电阻R的另一端分别与所述的第三电容C3的一端及光敏开关3的一端连接并连接到所述的单片机芯片10的复位端口RsT上，所述的单片机芯片10的电源端口Vcc、第三电容C3的另一端及光敏开关3的另一端分别外接5V电源；所述的功率放大器6与所述的单片机芯片10的IO端口P1.0连接。

所述的第三电容C3为有极性电容，所述的第三电容C3的负极与所述的单片机芯片10的复位端口RsT连接，所述的第三电容C3的正极与电源连接。

所述的单片机芯片10上设有控制定时器，所述的单片机芯片10通过所述的控制定时器与所述的超声波发射器5连接。

所述的超声波发射器5的频率为25KHz-55KHz。单片机芯片10通过控制定时器产生25kHz、30kHz、35kHz、40kHz、45kHz、50kHz、55kHz等一系列的中频信号，通过间隔性的产生形成扫描式的信号，在通过功率放大器将单片机芯片10产生的低功率信号进行放大，传至喇叭7，将声音传播出去。考虑到了声波频率能在较大范围变化，以达到较好的驱蛾效果。考虑到远离人耳听觉频率范围(20Hz～20kHz)，本实用新型把超声波发出范围的频率设定在25kHz-55kHz。

所述的支撑架9的顶部两侧分别设有转动轴12，所述的太阳能电池板1通过所述的转动轴12安装在所述的支撑架9上并翻转，使太阳能电池板1面向太阳光照射的方向，充分利用太阳能。

所述的装置外壳2的顶部设有水盆13，位于所述的黑光灯8的下方，且所述的黑光灯8的四周设有透明挡板，能防止黑光灯8被害虫频繁撞击，撞击在透明挡板上的害虫顺势掉落到水盆13内淹死。

通过对昆虫听觉系统的研究，电生理数据表明，大多数昆虫听器进化出的最佳调谐频率范围是20-50kHz。如果超出昆虫的最佳调谐频率范围，可刺激昆虫的神经系统。超声波在空气中产生的振荡通过昆虫头部的触须使听觉神经感到不适，使得昆虫力求避开声波区域。还可以刺激蚊虫的肌肉系统，蚊虫依靠翅膀颤动飞行，翅膀颤动引起空气颤动，而超声波在空气中所引发的超声振荡会加剧空气的颤动，从而使得蚊虫飞行时空气阻力加大，肌肉负担增大，难于忍受，只得逃逸。

本实用新型以单片机芯片10为控制核心，单片机芯片10可采用MP89S52，以太阳能为供电能源，由超声波驱虫系统和黑光灯诱虫系统构成。白天使用超声波驱虫系统，利用单片机芯片10控制的变频超声波信号，将机器周围的田间虫害驱赶走，晚间使用黑光灯诱虫系统，利用害虫的趋光性将害虫吸引来并杀死。以达到保护农作物的目的。

利用光敏开关3采集信号送入单片机芯片10来控制白天、夜晚两种模式的自动切换，以实现全自动全天候的工作。晚间，打开黑光灯8诱虫系统，利用昆虫的趋光性，也就是“飞蛾扑火”的原理，引诱昆虫飞至水盆上方，由于透明挡板的阻挡，而使得空中飞舞的害虫跌落至水盆中淹死。从而起到杀虫的目的。可在水中放少许糖和醋，气味对害虫有引诱作用，水变粘稠可使掉到水中的害虫无法逃逸。

请参见附图4所示，控制系统的控制流程如下：首先，系统进行初始化。然后，单片机芯片10检测光控电路是“0”还是“1”，当检测为“1”时，让整个系统工作在超声波驱虫状态；当检测为“0”时，让整个系统工作在黑光灯诱虫系统。

综上所述，本实用新型采用超声波驱赶和黑光灯诱捕技术，达到绿色灭虫的目的；利用线性声学中的干涉效应原理实现声波定向，通过声波定向驱虫的最适宜声阵列达到驱虫、杀虫的最大效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其特征在于：包括太阳能电池板、装置外壳、光敏开关、蓄电池、超声波发射器、功率放大器、喇叭、黑光灯、支撑架及控制系统；所述的装置外壳为中空的箱型结构，所述的太阳能电池板通过所述的支撑架设置在所述的装置外壳的上方；所述的黑光灯设置在所述的支撑架的顶部，位于所述的装置外壳的上方，所述的黑光灯与所述的太阳能电池板电连接；所述的光敏开关安装在所述的装置外壳上，位于所述的装置外壳的一侧外壁上，所述的喇叭嵌装在所述的装置外壳的外壁上，环绕在所述的装置外壳上；所述的蓄电池、超声波发射器、功率放大器及控制系统分别设置在所述的装置外壳内，所述的蓄电池分别与所述的太阳能电池板及控制系统连接，所述的超声波发射器的一端与所述的控制系统连接，所述的超声波发射器的另一端通过所述的功率放大器与所述的喇叭连接。

2.根据权利要求1所述的单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其特征在于：所述的控制系统包括单片机芯片、第一电容、第二电容、晶体振荡器及第三电容；所述的单片机芯片上设有电源端口、接地端口、第一外部晶振端口、第二外部晶振端口、复位端口、电阻及IO端口；所述的第一电容的一端与所述的第二电容的一端连接，所述的第一电容的一端及第二电容的一端分别与所述的电阻的一端连接并连接到所述的单片机芯片的接地端口，所述的第一电容及第二电容的另一端分别与所述的晶体振荡器的两端连接并连接到所述的单片机芯片的第一外部晶振端口及第二外部晶振端口上；所述的电阻的另一端分别与所述的第三电容的一端及光敏开关的一端连接并连接到所述的单片机芯片的复位端口上，所述的单片机芯片的电源端口、第三电容的另一端及光敏开关的另一端分别外接5V电源；所述的功率放大器与所述的单片机芯片的IO端口连接。

3.根据权利要求2所述的单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其特征在于：所述的第三电容为有极性电容，所述的第三电容的负极与所述的单片机芯片的复位端口连接，所述的第三电容的正极与电源连接。

4.根据权利要求2所述的单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其特征在于：所述的单片机芯片上设有控制定时器，所述的单片机芯片通过所述的控制定时器与所述的超声波发射器连接。

5.根据权利要求4所述的单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其特征在于：所述的超声波发射器的频率为25KHz-55KHz。

6.根据权利要求1所述的单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其特征在于：所述的支撑架的顶部两侧分别设有转动轴，所述的太阳能电池板通过所述的转动轴安装在所述的支撑架上并翻转。

7.根据权利要求1所述的单片机控制的超声波定向驱捕害虫装置，其特征在于：所述的装置外壳的顶部设有水盆，位于所述的黑光灯的下方，且所述的黑光灯的四周设有透明挡板。