CN213127785U - 一种超声波驱鸟器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超声波驱鸟器，供电电源、ARM控制器、串口总线、光耦合器和滤波保护电路，还包括驱动电路；ARM控制器分别通过光耦合器和滤波保护电路连接驱动电路，驱动电路还连接有扬声器；ARM控制器还连接有显示屏、转换器和震荡电路，振荡电路为ARM控制器提供振荡时钟；ARM控制器与串行通讯接口之间还依次连接有隔离电路和外围电路，本实用新型通过发生不同的频率超声波来对不同类型的鸟群进行驱散，同时通过程序软件进行控制，将鸟防设备全套进行连接将设备状态随时通过命令进行传输，让整个鸟防系统安全运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及声电控制领域，尤其涉及一种超声波驱鸟器。
背景技术
超声波驱鸟器，采用的是物理驱鸟法，利用超声波能够有效地将鸟类驱离家居、工作等生产、生活环境。驱鸟器利用一种超声波脉冲干扰刺激和破坏鸟类神经系统、生理系统,使其生理紊乱以达到驱鸟、灭鸟的最终目的。超声波驱鸟器采用的超声波具有不能穿透障碍物、方向性强、衰减快等的特性，所以使用较大功率的驱鸟器通过超声波无数次的反射方式进行传播，形成超声波防护网覆盖整个驱鸟空间。以达到最佳驱除的效果。有关部门研究结果证明：在一定的空间有一定“供养量”，杀死一只鸟类,就会多生一只鸟类，因此“驱鸟”比“杀鸟”更具有积极意义。
对于民用机场及军用机场来说飞机频繁起飞降落，鸟群的存在对飞机起飞降落存在很大风险，可以随时对飞机安全造成影响。尤其在夜间驱鸟器对比较黑暗的环境下就非常重要。
现有技术包括音频发生器，通过功放放大后经扬声器输出(参考图1)，主要有以下缺点：
1.体积大，仪器比较大笨重，源和功放及电源比较分散。
2.超声波频率无法程序控制。
3.无法集成化，功放无法用同一个电源。
4.波形占空比无法在线修改，无法实现错误信息反馈及无法做系统保护。
发明内容
本实用新型为解决上述问题，提供一种超声波驱鸟器，主要由电源，驱动板，扬声器组成，通过发生不同的频率超声波来对不同类型的鸟群进行驱散，同时通过程序软件进行控制，将鸟防设备全套进行连接将设备状态随时通过命令进行传输，让整个鸟防系统安全运行。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
超声波驱鸟器包括供电电源、ARM控制器、串口总线、光耦合器和滤波保护电路，还包括驱动电路；ARM控制器分别通过光耦合器和滤波保护电路连接驱动电路，驱动电路还连接有扬声器；ARM控制器还连接有显示屏、转换器和震荡电路，振荡电路为ARM控制器提供振荡时钟；ARM控制器与串行通讯接口之间还依次连接有隔离电路和外围电路；外围电路包括烧写接口保护电路和看门狗电路，烧写接口保护电路对芯片的程序下载口进行保护，看门狗电路用于保护单片机的启动；
ARM控制器控制PWM波形输出，光耦合器对输出信号进行隔离放大到5VDC电平，然后滤波保护电路进行信号反向处理及干扰处理，驱动电路通过H桥产生具备驱动能力的脉冲波形然后通过滤波保护电路进行监控保护后，送给扬声器进行超声波信号输出；
ARM控制器还连接有用于存储数据的存储电路，串口总线将数据调出来进行处理后传送到驱动电路，同时存储电路通过板载电池对信号进行实时进行存储，滤波保护电路对输出信号进行状态监控并返回到ARM控制器进行处理判断；
光耦合器用于信号隔离，防止信号反馈对处理器进行损坏；同时通过芯片对信号进行处理整形，然后通过H桥进行驱动，最后通过MOSFET进行波形功率推动。
进一步的，转换器包括大功率16A的继电器进行切换，信号直接连接到A与B通道。
进一步的，串口总线为RS232总线。
进一步的，振荡电路包括8.0MHz有源晶振。
更进一步的，存储电路通过IIC总线接口实现对外部电路进行连接。
采用本实用新型的产生的有益效果为：
1.采用嵌入式控制平台将音频产生及驱动电源做到一张板卡。
2.通过串口实现波形的频率任意设置，上电能进行50Hz-30KHz至少六种频率的声音信号产生，同时通过两个通道A与B进行切换输出，通过上位机软件进行操作。
3.通过嵌入平台共用12vdc电源，具备状态存储以及实时时间存储功能。
4.通过PWM调节方式实现波形的占空比任意设置。
附图说明
图1为现有现有驱鸟器结构示意图；
图2为本实用新型结构示意图；
图3为防反接电路结构示意图；
图4为供电电源电路结构示意图；
图5为继电器驱动电路结构示意图；
图6为比较器状态判断电路结构示意图；
图7为串口总线电路结构示意图；
图8为看门狗电路结构示意图；
图9为晶振振荡电路结构示意图；
图10为ARM控制器电路图结构示意图；
图11为存储电路结构示意图；
图12为驱动电路结构示意图；
图中：
101-供电电源；200-存储电路；201-显示屏；202-ARM控制器；203-隔离电路；204-外围电路；205-串口总线；206-转换器；207-振荡电路；208-光耦合器；209-滤波保护电路；301-驱动电路；302-扬声器。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型为针对机场研制的一种超声波驱鸟器，主要由供电电源101，驱动板和扬声器302组成，通过发生不同的频率超声波来对不同类型的鸟群进行驱散，同时通过程序软件进行控制，将鸟防设备全套进行连接将设备状态随时通过命令进行传输，让整个鸟防系统安全运行。
参考图2，超声波驱鸟器包括供电电源101，ARM控制器202、串口总线205、光耦合器208和滤波保护电路209，还包括驱动电路301；ARM控制器202分别通过光耦合器208和滤波保护电路209连接驱动电路301，驱动电路301还连接有扬声器302；ARM控制器202还连接有显示屏201、转换器206和震荡电路207，ARM控制器202与串行通讯接口205之间还依次连接有隔离电路203和外围电路204；外围电路204包括烧写接口保护电路和看门狗电路，烧写接口保护电路对DA芯片的程序下载口进行保护，看门狗电路用于保护单片机的启动。
整个驱动板以ARM控制器为控制核心控制PWM波形输出，通过6N137高速光耦合器208对信号进行隔离放大到5VDC电平，然后滤波保护电路209通过74HCV14进行信号反向处理及干扰处理，通过H桥驱动电路301产生具备驱动能力的脉冲波形然后通过滤波保护电路209进行监控保护后，送给扬声器302进行超声波信号输出。
驱动板通过存储电路200通过24c02对状态数据进行存储，通过串口总线205将数据调出来进行处理后传送的驱动电路301，同时存储电路200通过DS1307实时进行存储，通过板载电池对信号进行保存。滤波保护电路209通过LM2903对输出信号进行状态监控，返回到ARM控制器202进行处理判断。
转换器206选用大功率16A的继电器进行切换，这样信号能直接连接到A与B通道。同时留有备用显示接口OLED接口连接显示屏201，对关键参数进行显示及状态监控。
上位机通过LabwindosCVI2013软件编写，串口总线205通过RS232串口组帧方式实现实际的频率控制，然后通过上位机对下位机进行控制。
以ARM控制器STM32F103VET6为核心，光耦合器208通过高速6N137进行信号隔离，防止信号反馈对处理器进行损坏；同时通过74VHC14芯片对信号进行处理整形，然后通过H桥进行驱动，最后通过MOSFET进行波形功率推动。同时滤波保护电路209对实际的状态进行监控，从而实现实际的状态；
参考图3，滤波保护电路209包括防反接电路，防反接电路防止电源正负极接反造成控制板损坏。
参考图4，二次电源电路电源部分采用线性稳压芯片LM1085-3.3VDC，以及模块电源DM50将12VDC转化成5VDC电源；其中D1,D3为保护二极管，C53，C54，C55,C56也是实现滤波功能，R19为自恢复保险丝，D12为3.3VDC电压指示。
参考图5，继电器驱动电路采用ULN2803为继电器提供驱动能力，同时通过1N4148为继电器提供续流能力，C43为12VDC电源滤波功能。
参考图6，通过比较器LM2903对驱动桥反馈的信号进行进行比较输出，从而将状态输入到ARM控制器202进行扫描判断，从而实现实际的状态显示。
参考图7，驱动电路301采用MAX3232芯片，具备双路RS232驱动能力，同时通过DB9插头与外部电路通讯接口。
参考图8，外围电路204包括烧写接口保护电路和看门狗电路，烧写接口保护电路对DA芯片的程序下载口进行保护，烧写接口保护电路包括设置在内部的TVS管，TVS管对高压静电产生放电脉冲进行吸收保护；看门狗电路用于保护单片机的启动，看门狗电路包括MIC1832芯片和电源耦合滤波电容。
烧写接口保护电路主要对ARM控制器202程序下载口进行保护，内部为TVS管主要对高压静电产生放电脉冲进行吸收保护。
看门狗电路为MIC1832看门狗芯片，对单片机进行启动保护，当单片机复位后，工作不正常，需要重启产生复位信号，自动进行复位或通过复位按键给复位信号，通过WADOG_IO信号喂狗让单片机重新工作。
参考图9，振荡电路207采用有源晶振电路，采用8.0MHz有源晶振为ARM控制器提供振荡时钟。
图10，处理器采用ARM控制器。
参考图11，存储电路通过IIC总线接口实现对外部电路进行连接，从而对数据及参数进行存储，U7芯片采用储存芯片24C02；
参考图12，驱动电路30通过U1芯片H全桥芯片HIP4081AIBZ来对Q1与Q3和Q2,Q4四个mos管进行控制形成驱动能力，将对负载扬声器进行驱动产生音频信号输出。
本实用新型采用嵌入式控制平台将音频产生及驱动电源做到一张板卡。通过串口实现波形的频率任意设置，上电能进行50Hz-30KHz至少六种频率的声音信号产生，同时通过两个通道A与B进行切换输出，通过上位机软件进行操作。通过嵌入平台共用12vdc电源，具备状态存储以及实时时间存储功能。通过PWM调节方式实现波形的占空比任意设置。
以上内容是结合具体实施例对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只限于此。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (5)
1.一种超声波驱鸟器，包括供电电源(101)、ARM控制器(202)、串口总线(205)、光耦合器(208)和滤波保护电路(209)，其特征在于：还包括驱动电路(301)；ARM控制器(202)分别通过光耦合器(208)和滤波保护电路(209)连接驱动电路(301)，驱动电路(301)还连接有扬声器(302)；ARM控制器(202)还连接有显示屏(201)、转换器(206)和振荡电路(207)，振荡电路(207)为ARM控制器(202)提供振荡时钟；ARM控制器(202)与串口总线(205)之间还依次连接有隔离电路(203)和外围电路(204)；外围电路(204)包括烧写接口保护电路和看门狗电路，烧写接口保护电路对芯片的程序下载口进行保护，看门狗电路用于保护单片机的启动；
ARM控制器(202)控制PWM波形输出，光耦合器(208)对输出信号进行隔离放大到5VDC电平，然后滤波保护电路(209)进行信号反向处理及干扰处理，驱动电路(301)通过H桥产生具备驱动能力的脉冲波形然后通过滤波保护电路(209)进行监控保护后，送给扬声器(302)进行超声波信号输出；
ARM控制器(202)还连接有用于存储数据的存储电路(200)，串口总线(205)将数据调出来进行处理后传送到驱动电路(301)，同时存储电路(200)通过板载电池对信号进行实时进行存储，滤波保护电路(209)对输出信号进行状态监控并返回到ARM控制器(202)进行处理判断；
光耦合器(208)用于信号隔离，防止信号反馈对处理器进行损坏；同时通过芯片对信号进行处理整形，然后通过H桥进行驱动，最后通过MOSFET进行波形功率推动。
2.根据权利要求1所述的超声波驱鸟器，其特征在于：转换器(206)包括大功率16A的继电器进行切换，信号直接连接到A与B通道。
3.根据权利要求1所述的超声波驱鸟器，其特征在于：串口总线(205)为RS232总线。
4.根据权利要求1所述的超声波驱鸟器，其特征在于：振荡电路(207)包括8.0MHz有源晶振。
5.根据权利要求1所述的超声波驱鸟器，其特征在于：存储电路(200)通过IIC总线接口实现对外部电路进行连接。
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