基于STM32的智能鱼塘投料机设计

朱国栋，王启睿，徐 胜，鲁新生，石 全，苏 铭

（南京航空航天大学 金城学院，江苏 南京 210000）

随着水产养殖产业的迅猛发展，水产养殖的面积、密度都在不断的增加，饲料投喂的工作量也有了很大的增加，简单的人工投喂工作量很大，效率也相对较低，尤其随着鱼塘面积的越来越来人工投喂已经不能够满足现代化水产养殖的发展了。为了解决这个问题，文章利用气力输送原理设计了一款远距离输送饲料，并能够实现360°圆周抛撒的鱼塘投饲机。渔夫在岸边通过下料箱将鱼饵装入，鱼饵通过叶片落料装置进入运输塑料管，再由风机吹至抛料装置，并在离心力的作用下抛出。

1 投料机结构设计

鱼塘投料机结构主要由固定在岸边的下料箱与落料装置及漂浮在鱼塘上的鱼饵抛料装置组成，两部分之间通过运输塑料管连接。

（1）下料箱。下料箱的上半部分是长方体，下半部分是漏斗形状的容器，四边有四条腿支撑起整个下料箱。渔夫将饲料投入下料箱，饲料自动滑落到落料装置中。

（2）落料装置。落料装置的外部是圆筒状的外壳，开有两个长方形的口，一个进料，另一个出料；内部是叶片式拨料装置，连接着电机。饲料由下料箱进入落料装置后，叶片拨料装置在电机的带动下，叶片匀速旋转，均匀地将饲料拨入到管道中，再由鼓风机将饲料吹入到远端的抛料装置。

（3）抛料装置。抛料装置分为三部分，输料弯管、抛料盘和大底板。①输料弯管是连接在轴承上的，轴承又与上底板相连接，上底板通过4个支承杆与大底板相连接从而保持稳定；于抛料盘是一个圆盘上竖立着4个长方形板，将整个圆盘等分，圆盘背面连接着法兰与电机轴相连接，电机轴与法兰通过一个M2的螺栓连接；③电机是固连在大底板上。

2 投料机控制系统设计

（1）遥控程序。遥控程序为基于D-BUS协议的通信形式，分为接收机和遥控器两部分，工作频率在2.4GHz频段，配对成功后基本不会因受到干扰产生控制错位的情况。有效遥控距离可达500m，遥控器每7ms发送一帧遥控数据。接收机经过相应电路转换后接到STM32单片机的串口上，通过串口中断+双DMA缓存的形式接收遥控器数据并保存。通过解码程序便可以实时获取相应通道的控制数据，保证了通信的准确性和实时性。

（2）电机控制程序。无刷电机采用PWM波的形式进行控制。STM32定时器32位自动重载计数器，该计数器由可编程预分频器驱动。使用定时器预分频器和RCC时钟控制器预分频器，可将脉冲宽度和波形周期从几微秒调制到几毫秒。这些定时器彼此完全独立，不共享任何资源。可以快速的实时改变PWM的占空比，从而迅速获取所需的相应转速，更加有效的控制抛料机的实时姿态。

（3）防出错程序。使用了STM32的双看门狗。独立看门狗独立于系统之外，因为有独立时钟，所以不受系统影响的系统故障影响，主要用于监视硬件错误。窗口看门狗的时钟与系统相同。如果系统时钟不走了，这个狗也就失去了作用了，主要用于监视软件错误。所以当程序出现错误时便会及时复位程序，防止出错。

（4）水质检测程序。浊度传感器利用光学原理，通过测量溶液中的透光率和散射率来综合判断溶液浊度情况，从而达到检测水质的目的。将传感器的数据线连接至STM32的IO端口，通过判断该端口的电平变化，来判断水体质量。下面是测试代码，使用数字量输出，通过调节电位器来提高/降低触发条件。

3 结语

文章设计了一个鱼塘投料机，该系统基于STM32F 103ZET6，使用无刷航模电机作为动力输出源。实验测试结果证明，岸边的饲料箱利用饲料自身的重力，将饲料送入叶片旋转器，叶片旋转将饲料落入运输管，利再用鼓风机将鱼饲料通过运输管，吹送到投料机上，电机带动转盘，利用离心力将鱼饵均匀的洒在水面上，双U2212+kv2400可以带动本装置克服水面阻力和湖面上的微风；使用了六颗浮球来使装置能漂浮在水面，达到可以智能抛料的作用。

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