鱼塘自动增氧控制器需求分析报告

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1、鱼塘自动增氧控制器需求分析报告1引言1.1编写目的本项目旨在研制一种鱼塘自动增氧控制器，该仪器能准确测量鱼塘中溶解氧含量，并能根据用户设定的上、下限值自动控制增氧机启停，当溶氧低于下限时启动增氧机，当溶氧高于上限时关闭增氧机，使溶解氧含量保持在设定的最佳状态。溶解氧是池塘养殖业最重要的水质指标，鱼类的呼吸依赖于水中的溶解氧含量，如果水中的氧含量过低鱼类将无法正常生长。主要养殖鱼类正常生长所需要的溶解氧含量一般在4－5mg/L以上。此时鱼类摄食好、生长快、饲料利用率高。当溶氧低于此值时，鱼类的摄食和生长都将受到一定的影响。

2、特别是当溶氧低于2mg/L时，鱼类基本上停止摄食。当溶氧低于1mg/L时，鱼类就会浮头。而当溶氧低于0.5mg/L时，鱼类即可窒息死亡。如果溶氧偏高，一般对鱼类没有太大的危害，但深度过饱和溶氧有时会引起气泡病，并且会消耗太多的能源。目前增补池塘增氧量的设备是增氧机，而增氧机工作状况的控制却是人工手动作，这样必然存在着判断不准确等现象，而在一般情况下，鱼塘缺氧往往是在夜间，特别是在拂晓气压较低时，鱼塘溶解氧浓度下降到最低点。渔民为观察鱼情而彻夜不眠。为将渔民从繁忙的体力劳动中解脱出来，确保增氧机工作的可靠性，研制了智能型池

3、塘增氧机控制器，该控制器能够根据池塘中溶解氧浓度的高低，对增氧机的工作状况进行自动控制，大大提高了增氧机工作的可靠性，使鱼更快更好生长。1.2立项的背景a.所开发的系统的名称；鱼塘自动增氧控制器b.该系统同其他系统或其他机构的基本的相互来往关系。该系统可通过RS232485与上位机的通信，实现远程控制。101任务概述1.1目标准确测量鱼塘中溶解氧含量，并能根据用户设定的上、下限自动控制增氧机启停，当溶氧低于下限时启动增氧机，当溶氧高于上限时关闭增氧机，使溶解氧含量保持在设定的最佳状态。1.2用户的特点中小型鱼塘，用增氧

4、器且无控制设备2需求规定2.1项目的功能规定该鱼塘自动增氧控制器包括开关机限值的设定、氧传感器校准、溶氧含量测量与显示、水温测量与显示、传感器故障报警与显示、手动工作与显示、控制溶解氧传感器电极搅拌装置的关闭和启动、传感器测量值的RS232传送、EEPROM存储等功能。2.2主要技术指标3.2.1测量范围：0～20mg/L3.2.2最小分度值：0.01mg/L3.2.3测量误差：≤±0.2mg/L3.2.4显示方式：4位数码管显示3.2.5响应时间：小于20秒3.2.6故障处理能力要求：当传感器出现故障时，控制器能自动检

5、测到并启动增氧机间歇性工作3.2.7工作环境：0－50℃，避免强腐蚀液体和气体103.2.8报警方式：声光报警，同时以30秒的间隔周期控制继电器的输出3.2.9控制方式：用插座和插头将继电器和单片机连接，继电器输出220V交流，可以控制增氧机的中间继电器（220V控制的交流接触器）3.2.10通讯方式：RS2324851系统硬件结构溶解氧传感器温度传感器放大电路v/f转换电路单片机显示模块按键模块存储模块报警模块继电器模块继电器LED指示灯模块继电器RS232通讯模块继电器控制搅拌装置模块继电器电源模块图1系统硬件结构

6、1.1芯片选型及主要参数4.1.1传感器本系统采用的溶解氧传感器是内置温度传感器的，该产品具有高稳定性，打破电化学传感技术难题，实现传感器不换透气膜和电解液。溶解氧传感器技术参数如下：测量范围0～20mg/L温度适用范围0～40℃最小分度值0.01mg/L响应时间（T90）＜20s温度补偿误差(0～40℃)＜3%温度补偿自动温度补偿（0~50℃）零点输出<0.3mV输   出大气中15to21mV10测量误差≤±0.1mg/L零值误差≤0.1mg/L重复性≤±0.10mg/L稳定度±0.03mg/L输出阻抗约20KΩ测温

7、误差≤±0.50℃探头外形尺寸φ20×125mm接   口2根正负极连接线温度传感器主要参数：n测量范围：-55℃~150℃。n线性度：10mV/℃。n工作电压：4V~30V。n输出接口：VCC、GND、信号输出。4.1.2放大电路由于溶解氧传感器输出的电压信号非常微弱，只有15~21mV，温度传感器输出的电压满足关系式：V=10t(mV)，它输出的电压也非常微弱。欲用单片机实现对VF芯片输出数据的采集和处理,必须先对传感器输出的电压信号不失真地放大许多倍。4.1.2.1溶解氧传感器放大电路设计溶解氧传感器输出的电压只有

8、15~21mV,而VF转换芯片要求入口信号为0~5V。所以,必须将溶解氧传感器的输出信号放大250倍,考虑到单运放,若选择其外围电阻参数使其放大倍数太大,则运放增益偏离理论值就相对大,并且增益的稳定性和一致性相对差些。所以只用一级运放来放大250倍显然不妥当。又在实验中发现对称双运放差分电路比单运放电路的实测增益值