微型定量自动投饵机的设计_周晓林

《渔业现代化》2012年第39卷第2期69

微型定量自动投饵机的设计

周晓林

（河南省水产科学研究院，河南郑州450044）

摘要：为满足科研项目实施过程中大量分组对比小水体试验养殖投饵需求，设计了一种微型定量自动投饵机。该机下料机构采用直流减速电机通过丝杠螺旋进给装置，带动定量孔滑板循环往复运动，实现微量定量投饵；应用单片机CC1110及SimpliciTI网络协议，构建一个简单易用的无线网络，实现对多个小水体养殖投饵的集中自动控制，网络范围可达100～200m。具有可移动、安装容易、不受环境限制等特点。关键词：投饵机；微型定量投饵；单片机；水产养殖doi：10．3969/j．issn．1007-9580．2012．02．014中图分类号：S969．31

文献标识码：A

9580（2012）02-069-04文章编号：1007-

在水产科研项目实施过程中，经常进行分组对比养殖试验，养殖单元较小，数量多，少则十几多则上百组，大都需要进行定时定量饵料投组，

喂，而现有的投饵机主要应用于较大水体，每次下料较多且量不确定，不适合用于精确定量的小水体。设计一款外形尺寸小，每次可定量零点几克至几克的微型定量自动投饵机，不仅适用于水产科研中，还可用于观赏鱼、稚鱼、设施渔业等各类养殖自动投饵。

现有的定量投饵机构主要有三种形式：（1）采用管螺旋给料方式，其原理是采用电机带动螺旋叶旋转强制推动饵料前进，通过推动持续时间进行定量给料

［1-3］

，其优点是结构简单，定量准确，缺点是

噪音高，不适合微型投饵应用。电磁铁电流大，量投饵

结合以上各种定量机构原理，本文在定量机

［4］

构基础上，提出一种采用微型直流减速电机通过丝杠螺旋进给装置带动一定厚度的滑板，滑板

通过滑板在料斗与下料位置循环上钻有定量孔，

往复运动，实现定量投饵。

［4］

1结构设计

投饵机包括储料斗、滑槽底座、定量滑板、丝

杠螺母、丝杠、联轴器、滑板定位装置、减速电机、

光电位置检测器、光电对射料斗检测器及控制器等（图1）。试验投饵机机体采用7．5mm厚有机玻璃板制作，定量滑板有4×4个定量孔，其直径均为10mm；动力采用60r/min的6V/GA25型直流减速电机。储料斗固定在滑槽底座上部，定量并能在滑槽底座滑板在储料斗与滑槽底座之间，

上滑动。在定量滑板上钻有通孔即定量孔，在定量滑板一端固定有丝杠螺母及滑板定位装置。减速电机固定在滑槽底座上，通过联轴器联接丝杠，丝杠旋入丝杠螺母中，当减速电机正转或反转时，丝杠旋转，推动或拉动丝杠螺母及定量滑板在滑槽底座上平行前后移动，光电位置检测器可根据滑板定位装置上的定位孔检测到当前定量滑板的

，其缺点是机械加工精度要求较

高，微量定量不准，适用于给料量较大的投饵设备。（2）采用旋转盘回转式定量孔给料方式，是日本最先用于小型养殖单元投饵机械，其原理是在旋转盘上有定量圆采用减速电机带动旋转盘，

孔，当旋转盘上的定量孔与料箱的落料缝隙重合时，饵料落入定量孔，当旋转盘继续旋转到下料缝饵料落下，完成定量投饵隙时，

［2-3］

，该装置可用于

各种定量投饵方式，其缺点是旋转面与上下静止面接触面积较大，加工精度高，成本高。（3）采用电磁铁拉动滑动定量板或定量盒方式，使定量板或定量盒在料斗口与下料口之间往复滑动完成定

02-24修回日期：2012-03-31收稿日期：2012-46-38）资助基金项目：国家大宗淡水鱼类产业技术体系建设项目（CARS-mail：zhxl@139．com作者简介：周晓林（1965—），男，高级工程师，研究方向：渔业机械。E-

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准确位置。光电对射料斗检测器安装在料斗下部

对料斗中饵料进行监测，当料斗空时就输出两侧，

告警信号。开机后，控制器发出初始化命令，电机旋转通过丝杠拉动定量滑板，使得定量孔全部进入到储料斗下部，饵料依靠重力作用填入定量孔，初始化完成。

根据控制器命令，投饵开始，减速电机旋转通

当第一排下料孔过丝杠推动定量滑板向外移动，

到达储料斗外下料位置时，减速电机停止转动，饵

料依靠重力从定量孔下口落下，完成一次投料；根据投料间隔时间设定，减速电机再旋转推动定量滑板，饵料落下，完成第二次投料；依此进行，当定量孔内的料全部投完后，控制器控制减速电机反向转动，通过丝杠拉动定量板回到初始化位置，饵完成一次循环。每一次定量孔料填入定量孔中，

数量及每一定量孔所容饵料重量累计，直到完成投饵机停止运行，等待下本轮所设置的投喂总量，

［5］

一轮设定时间投喂。

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当投喂单元较多时，可组成无线网络进行集中控控制器分为中心控制器（AP）、投饵控制器制，

（ED）和路由控制器（RE）三种类型。PC机通过中心控制器随时以无线方式控制并设置每台投饵机的每孔饵料重量、每排投喂孔数、投喂时间、投喂总量、投喂间隔及每次投喂量等，并收集投饵机的状态信息，并在PC机上实时显示，实现无线双集中控制，如网络距离较远，可通过路由向通信、

控制器转发，扩展范围。投饵控制器基本功能为初始化投饵机、接受本机键盘命令或网络命令并执行，驱动减速电机带动定量滑板往返滑动循环投饵，确定定量滑板准确位置，监测料斗中是否有饵料，并把当前的状态信息传送到中心控制器，如：完成投饵任务，进

定时唤醒与主控制器通信，接受投饵入休眠状态，任务等。

2．2硬件设计

根据控制器集中控制功能要求，系统采用星状网络结构，其拓扑结构如图2所示。它包含一个中心控制器（AP）、多个终端设备投饵控制器（ED）和路由控制器（RE）。中心控制器是数据中数据收集与发送等；终端设备投心负责网络管理、

饵控制器负责接收中心控制器命令，控制投饵机投饵，并把当前状态信息传回到中心控制器；当网

系统使用距离扩展设备路由控制络范围较大时，

器（RE），以增加网络覆盖范围，该设备同时具有

ED功能，ED可以进行投饵控制。网络运行时，设备在不投饵时进入睡眠状态以降低能耗，可使

1．控制器2．减速电机3．联轴器4．丝杠

5．丝杠螺母6．储料斗7．定量孔8．定量滑板9．滑槽底座10．滑板定位装置11．光电位置检测器

12．光电对射料斗检测器

AP及RE为常开设备，用电池供电，可使用电源适配器供电。

三种控制器均采用带无线网络功能的CC1110［6-7］为主控芯片控制器，硬件结构原理如图3所示。它由电源、显示、键盘、减速电机驱动、

EEPROM等模块组成。三种设光电检测、时钟、备硬件电路一致，都可以作为投饵控制器使用，仅

在软件设计时增加主控制器及路由功能。控制器采用6V电源，可选择电池或220V电源适配器，减速电机由6V直接供电，其他电路由LM1117变为3．3V供电。显示采用HB12864串并行液晶模块，采用PCF8563作为实时时钟，EEPROM采用AT24C02用于参数掉电存储，两者均由I2C总线与单片机通信。3个光电检测均采

图1投饵机结构简图

Fig1Schematicpresentationoftheautomaticfeeder

2

2．1

控制器设计

功能设计

投饵控制器可以单机工作，同时具有无线网络控制功能。单机工作时，控制器可设定每孔饵

每排定量孔数并存储，工作时可随时设定料重量、

投喂时间、投喂总量、投喂间隔及每次投喂量等。

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用红外光电对管，位置检测采用槽型光电对管，料

红外发光二极管仅在监斗检测采用红外对射对管，

测时通电，以减少电源能量消耗。减速电机由

LG9110驱动。控制器留有串行及编程接口，可随时与PC机通信或软件升级。PC机通过主控制器串口对网络内所有控制器进行控制

。

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终端设备以便执行。终端设备投饵控制器软件功

申请加入网络、接收中心控能包括初始化投饵机、

制信息进行投饵控制、定时发送当前状态信息到

中心控制器、完成投饵任务后进入睡眠状态、定时唤醒与主控制器通信。路由控制器是在终端设备基础上增加数据包转发功能。PC机软件采用图形化界面，可实时显示各投饵机状态，编制每个投饵机投饵任务，随时对各投饵机进行控制。

4讨论与结论

通过文献检索，适合小水体定量投饵的投饵机较少，有两款是南方地区生产的输往欧美国家的应用于家庭鱼缸的微型投饵机，通过旋转固定

［8-9］，没有联网功能；英国生产容器进行定量投喂

的一款为根据饵料不同可更换螺旋轴的螺旋给料

方式的小型投饵机，通过螺旋进给时间进行定量，没有联网功能

图2

Fig．2

［10］

；澳洲生产的一款应用于多组小

系统网络拓扑结构

Networktopologyof

system

采用电磁铁拉动方水体养殖试验的微型投饵机，

［11］

式进行投喂，控制方式为有线联网，安装复杂。本设计实现了无线网络集中控制小型水体精确投饵，为水产科研、工厂化养殖及观赏鱼养殖提供了方便、快捷的自动化设备。该系统具有可移可靠、动性、安装容易、组网灵活、网络范围不受环境限制等特点。

本设计已获国家发明专利授权。试验结果表明，无线网络距离达到100m左右，加入距离扩展设备（RE）可达到200m。通过10次001号鲤鱼

每孔饵料均为0．3g；每次4孔料单孔下料试验，

投饵，连续循环10次共计160孔，所投饵料重

57．6g，用时25min，平均每孔饵料0．36g，每分

图3控制器电路原理图

满足了每单元50条以下11钟投饵量为2．304g，

～100g鲤鱼养殖试验投饵要求。如需投放较大饵料，需要更换相应孔径的定量滑板。

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Fig．3Principlediagramoftheautomaticfeedercontrol

□

2．3软件设计

本系统选用美国TI公司推出的针对简单小

型低功耗RF协议—SimpliciTI网络协议为基础开

该协议以免版税、免许可费的源代码形式发软件，

提供，具有应用简单、低功耗、占用单片机资源少

等特点。中心控制器软件主要功能包括网络初始化、终端设备加入并与其交互通信，把加入网络的终端设备编号及状态上传到PC，发送控制信息到

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［5］周晓林，．中国：胡亚东，焦仁育．自动定量投饵机［P］

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Designofmicro-quantitativeautomaticfeeder

ZHOUXiao-lin

（HenanAcademyofFisheryScience，Zhengzhou，450044China）

Abstract：Amicro-quantitativeautomaticfeederwasdesignedforfeedingsmallwaterbodies’fishculture．Thefeederrealizesmicro-quantitativefeedingthroughmicroDCgearmotordrivingarationingslidingplatewhichcanslidebackandforthbetweenstoragehopperandthepositionoffeeddroppingbyleadscrewnut．AsimplewirelessnetworkwasestablishedwithMCUCC1110andSimpliciTInetworkprotocolinordertorealizetheautomaticcontroloffishfood，andtherangeofnetworkcanreach100-200m．Ithasthefeaturesofbeingmovable，easytofixandnoenvironmentlimited．

Keywords：feeder；micro-quantitativeautomaticfeeder；single-chipmicrocomputer；aquaculture

檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿·信息·

智利采用LED灯控制银鲑鱼光周期获得成功

智利Trusal鲑鱼养殖公司尝试通过使用LED灯改变银鲑鱼光周期的试验获得了成功。通过控制光周期节约了电能，减少了发生性早熟的银鲑鱼的数量，并且增进了银鲑鱼的福利和生产率。在项目试验中，该公司选用条重1000g的银鲑鱼开始在晚间采用LED灯实施光照。银鲑鱼24小时都处于光照状态下。使用了LED灯以后，一个养殖场在一个养殖周期内仅电力一项就能节省约8000美元（金属卤素灯功率300W，而LED灯只有32W）。试验采用的LED灯只有一个色域（500nm，绿色）。这些LED灯耗电更少，不会在水中产生热量或者伤害到鱼类的眼睛（如导致白内障等）。该公司还发现了采用LED灯的其他一些好处，包括观察到摄食、生长和生存率等方面有了改善，平均收获条重增加，性早熟数量减少。还观察到几个试验网箱中的银鲑鱼的收获期提前了1个月，甚至2个月。

（www．fishfarmingxpert．com）

挪威执行确定渔场关闭或开放的新管理体系

为了保护幼鱼、小鱼并减少渔获物的丢弃，挪威将执行一套确定北海和斯卡格拉克海峡渔场关闭与开放的新体系。巴伦支海渔场恰好包括在新体系涵盖范围内，而该渔场在过去的30年里执行的渔场关闭体当在作业渔场的捕捞活动对小规格鱼类造成太大的影响时该渔场就会被关闭。从挪威北鳕资源情系是，

况良好这一状况显出，对幼鱼的有效保护是渔业可持续管理的一个重要组成部分。同时，渔民也非常配合，因为捕捞的那些尺寸不足的小鱼不仅必须丢弃，而且还会减少海中的小鱼数量，从而使鱼类资源衰竭。

（www．thefishsite．com）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mfs1.html