CN106386750A - 应用于地内外的杀虫装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于地内外的杀虫装置，包括：电磁波部分，其具有电磁波发射部分、驱动电磁波发射部分的电磁驱动电路和为电磁驱动电路提供发射频率的LC振荡电路；过零检测电路，连接所述LC振荡电路，以进行过零检测；控制装置，输入连接所述过零检测电路，以生成同步信号；超声部分，包括超声驱动电路和超声波发射探头，其中超声驱动电路的控制端连接控制装置，超声波源信号受控于同步信号而与电磁波部分同步。依据本发明提高了驱虫和杀灭害虫的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种杀虫装置。
背景技术
伴随着国家对林业的大力度政策扶持，我国林业生产正大跨步的向设施林业、绿色林业、产业化林业快速发展，针对林业生产需求，如何在春秋季节保护树木不受虫害的侵扰，一直是被广泛关注的问题。传统的杀虫方法无非就是喷洒药物或者在春秋之际在树木根部涂石灰，这样的方法浪费了大量的人力物力和财力，而且喷洒农药也不符合我国绿色发展的要求，如何能有效绿色的灭虫成为人民关注的热点话题。
有鉴于此，电子杀虫器投入使用，在杀灭害虫的同时，也不会产生类似于农药的残留。较早的杀虫器可见于灭蚊器、灭蛾器，利用昆虫的趋光性，然后使用高压触杀。其原理比较简单，通常也主要是对昆虫的成虫有作用，难以对幼虫进行捕杀。
中国专利文献提出了一种电子驱虫电磁炉，其在电磁炉上设置超声波发射装置，利用超声波的特性防止蟑螂、蚂蚁等进入电磁炉内部，用于保护电磁炉的电气安全。超声驱虫的原理是基于设备模拟昆虫天敌翅膀振翅抖动所产生的声波，昆虫在辨识到超声波后，会逃走，从而起到驱虫的目的。然而，超声目前主要用于驱虫，并不能有效杀灭害虫。
同样地，例如中国CN2917288Y公开了一种多功能电子驱虫器，其采用声光电配合的方式实现驱虫，其目的仍然是驱虫，而不是灭虫。
中国专利文献CN1172587C则公开了一种物理杀虫机，其采用亚紫外光、超声波和电磁波三种物理手段相结合，使用亚紫外光的强光，以使害虫眼睛失明或者直接击杀害虫，又利用金属网的电场只杀害虫；利用电磁波和超声波的穿透物堆或土壤的能力，击杀土壤内的害虫。
更为重要的是，中国专利文献CN1172587C于其说明书发明内容最后一段指出，将上述三种物理手段结合的各种方案，可以相互协同，杀灭各种空间内的害虫。其提出了多种物理手段结合的研究方向，然而并没有给出如何协同，以及在什么条件下协同和协同条件等因素，并且从其上下文中可以看出，其协同大致是通过一种物理手段驱赶害虫，在使用另一种物理手段击杀害虫。该种方式虽然可行，但需要两种物理手段具有可靠的协同条件，否则其驱虫和灭虫效果会较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于在中国专利文献CN1172587C基础上进一步基于物理手段同步的方式，提出一种应用于地内外的杀虫装置，提高驱虫和灭杀害虫的效果。
本发明采用以下技术方案：
一种应用于地内外的杀虫装置，包括：
电磁波部分，其具有电磁波发射部分、驱动电磁波发射部分的电磁驱动电路和为电磁驱动电路提供发射频率的LC振荡电路；
过零检测电路，连接所述LC振荡电路，以进行过零检测；
控制装置，输入连接所述过零检测电路，以生成同步信号；
超声部分，包括超声驱动电路和超声波发射探头，其中超声驱动电路的控制端连接控制装置，超声波源信号受控于同步信号而与电磁波部分同步。
上述应用于地内外的杀虫装置，可选地，所述电磁波发射部分包括地下部分和地上部分。
可选地，所述地下部分包括多个发射柱极板，发射柱极板间距为4~7米。
可选地，地上部分和地下部分通过转换开关与电磁驱动电路连接。
可选地，所述LC振荡电路所使用电容器为可变电容器，该可变电容器由步进电机驱动。
可选地，步进电机输出轴配有两个用于约束其转角的限位开关。
可选地，所述超声驱动电路包括电源、连接电源的高压驱动电路和调制高压驱动电路输出电压的调制电路，以及连接高压驱动电路以直接驱动超声波发射探头的高压电子驱动电路；
其中，高压电子驱动电路接入所述同步信号。
可选地，所述电压调制电路为PWM调制电路，该PWM调制电路连接控制装置的PWM接口。
可选地，还包括连接于所述控制装置的控制面板，该控制面板包括控制超声部分和电磁波部分模式转换的控制按钮。
可选地，控制装置开关量输出和波形输出采用与控制侧的光电隔离输出。
依据本发明的应用于地内外的杀虫装置，基于电磁波部分和超声部分的叠加，产生更强能量的波，达到更好的灭虫效果。这种叠加需要同步信号控制，从而不同于常规的复合驱虫灭虫设备随机的驱虫杀虫，而具有更高的能量利用率。
附图说明
图1为依据本发明的一种应用于地内外的杀虫装置的电气原理图。
图2为依据本发明的一种应用于地内外的杀虫装置的外部结构原理图。
图中：1.聚焦换能器，2.超声波输出口，3.壳体，4.功能选择区，5.超声波显示器，6.电磁波显示器，7.工作开始按钮，8.频率调低按钮，9.频率调高按钮，10.确定按钮，11.极板，12.电磁波输出口。
具体实施方式
依据本发明，只使用超声波和电磁波作为杀虫驱虫的物理手段，应当理解，例如具有较大强度的光，即便是在较远的距离内，对人员也具有杀伤作用。诚然，使用可见光谱外的光，例如紫外光，不具有人眼可见性，但不具有人眼可见，不代表着不会对人体产生作用。例如具有医疗作用的近红外和远红外，具有化学作用的近紫外和远紫外，尽管都在可见光谱之外，但都会对人体产生作用。
对于超声波，只有能量足够大时，才会对人体产生负面影响，而对于电磁波，其辐射也需要比较大的强度才会对人体产生作用。
如图1和图2所示一种应用于地内外的杀虫装置，其包括三个部分，其中两个是功能部分，余一是关联这两个功能部分的关联部分。
其中两个功能部分其一是电磁波部分，另一是超声部分（超声波部分）。
图1中可见，驱动电源是24V安全电源，对于驱动电压，设置高压包，如图中所示的高压驱动，表示高压驱动装置，一般是变压器，升压后用于提供驱动电磁波部分和超声部分的电能，电磁波部分和超声部分所需要的电源，一般是直流电源，图中使用整流二极管进行整流获得。
高压驱动部分有图中的单片机进行脉宽调制，即图中所示的PWM调宽，而PWM则是脉冲宽度调整的缩略语，简称脉宽调制。其利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，进而实现输出电压的控制。输出电压的范围从0到5000V进行调整。
电磁波部分的电源部分也是来自高压驱动，其其本结构包括电磁波发射部分、驱动电磁波发射部分的电磁驱动电路和为电磁驱动电路提供发射频率的LC振荡电路；其中，电磁驱动电路连接所述高压驱动的变压器副边。
LC振荡电路是电感L和电容器C组成的振荡电路，用于产生高频正弦波信号，可以通过调整电容器C的电容量变化，来改变其输出的电磁波的输出频率。
LC振荡电路所输出的是正弦波电路，每一个周期两次过零点，配置过零检测电路用于检测过零时刻，进而就可以跟踪LC振荡电路。
关于过零检测电路，原本应用于交流系统中，而LC振荡电路本质上也是一种交流系统，当波形从正半周向负半周转换时，经过零位，系统做出的检测行为。过零检测电路自身可以用作开关电路的检测，也可以用于频率的检测（1秒钟内的正负半周的翻转次数即为频率）。
检测到的过零信号被送入图中所示的型号为STM32F的单片机，然后通过输出口送出，此信号可以直接被转发，但为了安全起见，需要做一定的隔离，例如光耦隔离输出电路。
单片机可以不进行任何的运算，也可以进行过零采样或者频率采样后去匹配超声发射探头，即输出相应的同步信号。
应当理解，所谓同步，并不是指超声部分与电磁波部分频率相同，而是起点相同。
似乎在一个电路中，总开关开启的同时，相关的功能部分即可保持同步。然而，电路并不是理想的通路，电路中会存在很多节点，节点会存在节点电容，从而影响其到达各个节点的时间并不同步。
在此，采用专门的同步电路进行两个部分的相对精确地同步，从而提高灭虫效率。
进而关于超声部分，首先该部分也与高压驱动部分连接，同时该超声部分包括超声驱动电路和超声波发射探头，其中超声驱动电路的控制端连接STM32F单片机，超声波源信号受控于同步信号而与电磁波部分同步。
所述电磁波发射部分包括地下部分和地上部分。通常条件下，可参见CN1172587C，电磁波能够穿透物堆，从而可以将藏于物堆之下的害虫有效杀灭，但不同介质之间会存在界面，该界面会影响波的损耗或者畸变，从而影响灭虫效果。在此条件下，在本实施例中，电磁波发射部分包括地下部分，也包括地上部分，地下部分直接与例如土壤接触，而不会产生空壤界面，不会产生损耗和畸变，从而具有更强的灭虫能力。
超声波与地上电磁波两种叠加。这样可以更加适应实际生产的需求，根据实际情况选择合适的工作方式，一般可以选择先通过发射地下电磁波把地下的害虫杀死或者驱逐出地下，然后再利用超声波杀虫，这样杀虫更加彻底，做到地下和地上同时杀虫超声波的杀虫频率为4500HZ-7000HZ，最佳灭虫频率为5000HZ；电磁波杀驱虫频率为2HZ-5HZ，杀虫频率2HZ-3HZ，最佳为2.5HZ。驱虫频率为3HZ-5HZ，最佳频率为3.5HZ。
一定条件下，可以只开启电磁波部分或者超声部分，从而具有更多的选择，在不需要较强的灭虫能力时，可以只部分开启电磁波部分或者超声部分，需要更好的杀虫效果时，可以同时使用电磁波与超声波，使两者的作用叠加。
改变电容器的电容，也就是使振荡电路电容值改变，通过过零检测电路，实现电磁波与超声波的同步，然后通过STM32F单片机来实现电磁波与超声波的同步叠加，产生能量更加强的波，达到更好的灭虫效果。
超声波与电磁波叠加杀虫是最佳的电磁波与超声波的频率相应为3HZ，5000HZ。
图2的所示的壳体3结构的右上角，是功能选择区4，而图1中，电磁波部分和超声部分都可以通过STM32F单片机进行开关控制，面板的上的功能选择区为开关面板，连接到单片机的输入口，实现功能选择。
关于地下部分，采用电极板作为发射单元，如图1右上角所示，其具有四个用于插入地下的发射柱极板，尽管地下部分布设相对于地上部分，麻烦，但其对例如土壤中的害虫的杀灭能力却远远高于地上部分。
对于地下部分的电极结构，在优选的实施例中，采用如前所述的发射柱极板，该种结构有利于向地下部分布设。
尽管专利文献CN1172587C生成能够单纯的使用地上部分就能够杀灭例如土壤内5米之内的害虫，但实际的灭杀效果并不十分理想，经过长期实验，确定发射柱极板间距不宜大于7，否则会有较多的漏网之虫。
同时，在最近距离上，也不是过近，否则也会生不必要的损耗。发射柱极板最小间距不宜小于4米。
图2的前面板的右上角则表示出了4中工作模式，分别是（1）发射超声波；（2）发射地上电磁波；（3）发射地下电磁波；（4）超声波与地上电磁波两种叠加，四种工作模式可以通过开关量的控制实现，相对比较简单，在此不再赘述。
对于地上部分和地下部分，可以互斥使用，因而，两者通过转换开关（change-overswitch）与电磁驱动电路连接。
转换开关又称组合开关，是一种可供两路或两路以上电源或负载转换用的开关电器。转换开关由多节触头组合而成，在电气设备中，多用于非频繁地接通和分断电路，接通电源和负载，测量三相电压以及控制小容量异步电动机的正反转和星-三角起动等。
最简单的一种转换开关是单刀双掷开关，可以手动控制，在一些实现中，也可以使用开关量进行控制。
在一些实施例中，所述LC振荡电路所使用电容器为可变电容器，该可变电容器由步进电机驱动，可以由单片机控制步进电机的转角，实现LC振荡电路输出频率的自动控制。
进一步地，为了保护可变电容器，步进电机输出轴配有两个用于约束其转角的限位开关，用于相应约束步进电机的最大正转转角和最大反转转角。
进而，如图1所示，所述超声驱动电路包括电源、连接电源的高压驱动电路和调制高压驱动电路输出电压的调制电路，以及连接高压驱动电路以直接驱动超声波发射探头的高压电子驱动电路。
其中，高压电子驱动电路接入所述同步信号。
如图1所示，控制装置开关量输出和波形输出采用与控制侧的光电隔离输出，用于包括单片机。
Claims (10)
1.一种应用于地内外的杀虫装置，其特征在于，包括：
电磁波部分，其具有电磁波发射部分、驱动电磁波发射部分的电磁驱动电路和为电磁驱动电路提供发射频率的LC振荡电路；
过零检测电路，连接所述LC振荡电路，以进行过零检测；
控制装置，输入连接所述过零检测电路，以生成同步信号；
超声部分，包括超声驱动电路和超声波发射探头，其中超声驱动电路的控制端连接控制装置，超声波源信号受控于同步信号而与电磁波部分同步。
2.根据权利要求1所述的应用于地内外的杀虫装置，其特征在于，所述电磁波发射部分包括地下部分和地上部分。
3.根据权利要求2所述的应用于地内外的杀虫装置，其特征在于，所述地下部分包括多个发射柱极板，发射柱极板间距为4~7米。
4.根据权利要求2或3所述的应用于地内外的杀虫装置，其特征在于，地上部分和地下部分通过转换开关与电磁驱动电路连接。
5.根据权利要求1-3任一所述的应用于地内外的杀虫装置，其特征在于，所述LC振荡电路所使用电容器为可变电容器，该可变电容器由步进电机驱动。
6.根据权利要求5所述的应用于地内外的杀虫装置，其特征在于，步进电机输出轴配有两个用于约束其转角的限位开关。
7.根据权利要求1-3任一所述的应用于地内外的杀虫装置，其特征在于，所述超声驱动电路包括电源、连接电源的高压驱动电路和调制高压驱动电路输出电压的调制电路，以及连接高压驱动电路以直接驱动超声波发射探头的高压电子驱动电路；
其中，高压电子驱动电路接入所述同步信号。
8.根据权利要求7所述的应用于地内外的杀虫装置，其特征在于，所述电压调制电路为PWM调制电路，该PWM调制电路连接控制装置的PWM接口。
9.根据权利要求1-3任一所述的应用于地内外的杀虫装置，其特征在于，还包括连接于所述控制装置的控制面板，该控制面板包括控制超声部分和电磁波部分模式转换的控制按钮。
10.根据权利要求1-3任一所述的应用于地内外的杀虫装置，其特征在于，控制装置开关量输出和波形输出采用与控制侧的光电隔离输出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170215 |