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频振式杀虫灯的设计

来源:/ 更新时间:2013-09-06 阅览1552次

    频振式杀虫灯技术是在提倡绿色植物保护形势下发展起来的无害化杀虫技术。它利用昆虫的趋光、趋波、趋色、趋性特性,采用特定光谱的光源和灭杀装置对害虫进行物理灭杀。该方法大大减少了杀虫剂的使用量,可延缓害虫的抗药性,对于解决农产品农药残留问题具有十分重要的意义。
    1.频振式杀虫灯工作原理
    根据有关研究, 昆虫具有较强的趋光、趋波、趋色、趋性特性, 大多数趋光性昆虫对波长365±50nm的光波趋性极强。故杀虫灯光源采用365±50 nm 波长紫外光,并利用放电产生的低温等离子体紫外光辐射对害虫产生的趋光兴奋效应,引诱害虫扑向灯的光源。
    频振式杀虫灯主要由电源电路、光控开关电路、湿度保护电路、光源及驱动电路、静电高压发生电路和电网组成。其工作原理如图1 所示。
    图1 电子杀虫灯工作原理示意图
    电源电路将220 V 市电转化为频振式杀虫灯需要的直流电。光控开关电路根据作业环境的光照强度,自动控制光源及光源外配置的高压电网进行工作,利用365±50 nm 波长紫外光对害虫的引诱力, 将害虫引诱过来;在害虫飞扑光源的过程中,触及设在光源外围的高压电网,高压电网瞬间放电将其杀死。同时,在诱捕害虫的过程中,利用同种害虫雌雄间相互发出和接收性激素气味信号, 吸引更多的害虫飞向杀虫灯,使害虫在未交尾产卵前就被灭杀,有效阻断害虫的生殖繁育链。高压电网通电时,电极所带的高压电能形成较强的电场,具有很强的吸附能力,能将周围的飞虫吸附到电极上,利用电极所带的高压电能将其迅速杀死。湿度保护电路保证电子杀虫灯在阴雨天或湿度特大的环境中停止工作。
    频振式杀虫灯电路部分
    2.1 电源电路
    电源电路由电源开关K、熔断器FU、电源变压器T1、全部桥整流堆、滤波电容器(C1、C2、C3、C4)、三端稳压集成电路IC1、保险电阻R1、限流电阻器R2 和电源指示发光二极管VL组成。该电路将市电220 V 通过变压器降压并与市电网隔离,再通过整流、滤波、稳压、滤波电路为整机提供稳定的直流电源。
    2.2 湿度保护电路和光控开关电路
    湿度保护电路和光控开关电路由湿敏传感器Q、光敏电阻器RL、三极管VT1、三极管VT2 和续电器K等元件组成。
    湿度传感器Q 在干燥的环境内, 电阻呈现无穷大。若湿度过大或被水淋湿,湿度传感器的电阻值会迅速下降到几千或几百欧姆以下, 此时三极管VT1导通、VT2 截止,继电器K 不动作。继电器触点呈断路状态,光源驱动电路和静电高压发生电路因得不到供电而不工作。同理,若电子杀虫灯工作环境照度较高,光敏电阻RL 因能感受到光线照射而呈现低电阻,也会导致VT1 导通、VT2 截止,光源驱动电路和静电高压发生电路同理也不工作。RP1 和RP2 是调节湿度保护电路和光控开关电路灵敏度的。只有在夜晚和湿度允许的条件下,湿敏传感器Q与光敏电阻RL组成的等效电阻才呈现高阻,VT1 截止、VT2 导通;继电器K 得电吸合,其触点动作,闭合;光源驱动电路和静电高压发生电路得电工作,光源发光以引诱昆虫,电网产生高压静电。
    2.3 光源及驱动电路
    光源及驱动电路由集成电路IC2 (本电路采用TWH8751)、可变电阻RP1、电容器C1、变压器T2(其构成一个脉冲振荡器)和光源等组成。
    当符合电子杀虫灯工作条件时, 继电器得电动作,触电K1-1 闭合,将DC 的12 V 电压送入光源驱动电路。光源驱动电路得电后,集成电路IC2 输出端的4脚瞬时输出信号;RP1 将该信号正反馈到输入端1脚;因IC2 的选通端2 脚接地为低电平,该电路为振荡电路;输出端4 脚输出振荡信号,振荡电压经升压变压器T2 升压后, 使光源L 点亮。调节电位器RP1可改变电路的振荡频率,以调节光源L 的发光效率。
    2.4 静电高压发生电路
    静电高压发生电路由IC3(本电路采用集成电路NE555)及外围元器件构成的脉冲振荡电路、大功率管3DDl5、变压器T3等组成。当符合电子杀虫灯工作条件时,继电器得电动作,触电K1-1 闭合,将DC 的12 V 电压送入静电高压发生电路。由集成电路NE555 及外围元器件构成的脉冲振荡电路得电工作;由集成电路输出端3 脚输出高频率的脉冲信号,驱动大功率管3DDl5导通,在行变压器T3 的次级感应出高压脉冲,经过整流二极管输出,得到近万伏的直流电压,通向高压电网。
    3 关键元器件制作
    3.1 变压器T3 的制作
    变压器T3 选用黑白电视机行输出变压器。高压包带有的硅堆用作本电路的高反压二极管VD2,使用时将行输出高压包的第2 脚和第5 脚作为变压器的初级,第4脚作高压的负端。
    3.2 湿度传感器Q 的制作
    湿敏传感器Q 是用环氧树脂单面敷铜板制作的。选用45~65 mm 的环氧树脂单面敷铜板,用小刀刻划成两组相邻但互不接触的电极,要求两组电极铜箔条间距为3~5 mm。在干燥的情况下,两组电极间电阻为无穷大;若湿度过大时,两极间电阻应迅速下降到几千或几百欧姆以下。
    3.3 高压电网的制作
    高压电网的高压电极采用Φ2 的裸导线,两电极间距为5 mm,有效工作长度为220 mm,电极呈灯笼状布置制成封闭的电网。
    4 电子杀虫灯分类与应用
    电子杀虫灯按光源色泽分为黄色和蓝色两种。黄色光源的杀虫灯主要用于引诱趋黄色的蚜虫、白粉虱、斑潜蝇等。蓝色光源的杀虫灯主要用于引诱蓟马等害虫。电子杀虫灯也能有效地吸引双翅目害虫、鞘翅目害虫、鳞翅目害虫、蚊子、苍蝇等1 000 多种害虫。本文设计的电子杀虫灯,力求电路简单、元件易购、安装调试方便,使其制作成本低廉、安全实用、易于推广,从而适合批量生产和广泛使用。
    5 结语
    电子杀虫灯具有杀虫谱广、杀虫数量大、选择杀虫、保护天敌、投入成本低、使用方便、无毒无污染等特点, 其推广应用可有效保护粮食蔬菜不受害虫侵害,降低农药的使用量,减少农作物中的农药残留,减轻对生态环境的污染,降低农业生产成本,保护生态环境,提高经济效益、社会效益和生态效益。
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