电子驱灭蚊蝇技术的研究
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- 发布时间:2014-11-02
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目前市场上电子驱、灭蚊器主要有三大类:电击、电热液和超声波。电蚊香气味过浓,过敏体质的人不宜使用。蚊香液如果质量不过关,极易危害人体降。由于电子驱灭蚊相对传统的方法更加安全、便捷而且高效,它越来越受到人们的重视,得到了较广泛的研究发展。
本文通过分析蚊蝇的生活习性和电子灭蚊的原理,采用了仿生学和电子技术结合的方法。该方案通过紫外灯和诱蚊气体将蚊蝇引诱到电击网上,高压直流电将其击死。当切换模式时,该装置又可以模拟公蚊和蜻蜒的振翅频率,将咬人的雌性蚊子驱走。
2 电子驱灭蚊蝇的原理经研究发现:怀了孕的雌蚊才会叮人,公蚊主要以树汁为。在此期间,雌性蚊子会竭力回避公蚊。因此电子驱灭蚊装置只需锁定雌蚊,切断蚊子的繁殖链,便可达到彻底消灭蚊子的效果。另外,由于蚊子还存在 天敌”--蜻蜒和蝙蝠,故可以由生物学和仿生学的原理,模拟发出公蚊和蜻蜒翅膀抖动的声音,把这两种声音融入-种特殊的超声波中,从而能够驱逐雌蚊,使其远离人群。
2.1 利用诱蚊气味灭蚊通过实验发现,如果电击网附近有活蚊,会诱集更多的蚊子,这证明了活蚊会释放信息素,能够提高诱捕率。因此,在高压电击网下边安装-个收集蚊蝇尸体的袋子既可以及时清理现场,还可以引诱蚊蝇。
经研究还证明,人体发出的气味及呼出的二氧化碳对蚊子的诱惑力很强烈。因此可以采用-种蚊子引诱气体模仿人和动物汗液释放的气味(人类闻不到),令雌性蚊子无法抗拒。
2.2 利用蚊子的趋光性蚊子有趋光性,到了晚上,它们很容易被紫外光吸引。
利用蚊子趋光的特性,室外的太阳能灭蚊灯成为了城市诱杀收稿 日期2013-03-15作者简介王钧 (1985-),男,湖北黄冈人,广西华蓝设计 (集团)有限公司助理工程师,工学硕士研究生,研究方向为检测技术与自动化装置、电力 自动装置、新能源技术与应用、电力节能、建筑电气;陈明媛 (1983-),女 ,广西人,广西大学电气工程学院电力系统在读博士,现公派美国宾夕法尼亚州立大学学习两年,研究方向为电力自动装置、检测技术、电力系统非线性鲁棒控制技术。
蚊虫的主要猎手。实验发现,幼蚊的趋光性更强。同时还发现各种小飞蛾也有很强的趋光性,在诱杀蚊子的同时也会被大量击杀。但据观察,苍蝇并非趋光性的飞虫。苍蝇主要在白天活动,晚上会停止飞行,因此灭蚊灯对它无诱杀作用。
2.3 利用蚊虫的厌光性来驱赶蚊虫蚊子具有厌光性,对黄色光表现出明显的躲避行为。在- 些公众的休闲诚,如公园的草坪上可以利用这-特性来驱赶蚊虫。黄色的灯光不仅能照亮空间,映衬夜景,而且能有效地驱赶蚊子。
2.4 利用仿生声波蚊子不会发声,嗡嗡的声音是其翅膀振动产生的 。并且其振动的声音是由两种不同频率合成的,包括肉耳能听见的声波和听不见的超声波 。雄蚊和雌蚊的声音频率也是不同的。由于雌性的蚊子在怀孕期间会竭力的避开公蚊,因此可以模拟发出公蚊的声音和它的天敌蜻蜓振翅的频率,使其闻声而逃。在灭蚊模式下,还可以模拟雌性蚊子吸血的声音从而吸引其他的雌蚊,利用高压电网击死。同理,也可以模拟出雌蚊的频率吸引公蚊将其电死,从而使雌性蚊子不能受孕,影响其繁殖。
3 电子驱灭蚊器的设计3.1 系统整体设计该系统集灭蚊和驱蚊的功能于-身,而且节能环保,移动方便。其电源输入可以采用多种方式:太阳能、干电池、市电。当装置处于灭蚊模式时,充分利用太阳能这种绿色环保资源 ,通过太阳能电池板,在白天时将太阳能转化为电能,并储存在蓄电池里。通过-个高频振荡电路和变压器,三倍压后形成高压直流电网,从而可以击毙蚊蝇。如果碰到了阴雨天气 ,或者晚上蓄电池电量不足时,只需再按下-个按钮会 自动 切换到市电供 电模式直接倍压。当使用干电池供电时可 以将其便携移动,主要出于驱蚊状态。
图1 系统功能框图3.2 高压灭蚊电路该电路接通市电或由太阳能光板转换过来的交流电时,流经 C4降压限流后将紫外荧光灯 Ds点亮。由于蚊子的趋光性,当它扑向紫外灯时,会被挡在其前面的高压电网电击而死。图中 c1、c2、C3与 D1、D2、D3构成三倍压电路,形成800多伏的直流高压铁丝网。铁丝网的间距约 34mm,当蚊子撞上时,高压网会通过蚊子放电,会降低电网的电压。蚊子的电阻越序者多只蚊子尸体粘附时,电网降压的现象会越明显。蚊子的尸体被烧干掉落后,直流高压电网恢复工作,继续捕杀蚊子。
构成高压直流铁丝网的整流电路原理如下:其中Rl为限流电阻。设输入电压为 U,当交流电为负半周 (上负下正)时,D3导通,C3被充电到√ ;当变为正半波时,C3上的电压也-起加到电容 C1上,因此 c1被充电到约2x/2U:当再次变为负半波时,C1上的电压也随着电源 电压-起加到 C2上。因此高压铁丝网上的电压约为3t2U,即实现了三倍压整流。该整流电路的负载,即搭在铁丝网上的蚊子的尸体电阻越大,其工作性能越稳定。否则直流铁丝网的端电压会降低,影响电击蚊子的效率。在设计时,需要安装-个电风扇定时的清理蚊子的尸体,能保证电击蚊子的效率。该由于电路中有限流电阻,当铁丝网短路时,其短路电流很小,对人体并不构成危险。
在使用灭蚊紫外灯时,尽量保障房间-片黑暗,减少其他光源对文字的吸引,而且要摆放在膝盖以上的地方,但离地面也不能太高,旧能的在密闭的空间里灭蚊效果更好。
由于紫外线对人体有害,尽量将背光-面对着人体,而且不要直视,另外灯管功率不宜过大。
c1图2 高压灭蚊电路图3.3 太阳能供电电路如果将磁灭蚊器放在户外使用时,可以充分利用太阳能以实现节能。当 S11和 $12按下时,太阳能直流供电。此时指示灯 D11发光,表示太阳能或小型蓄电池 BT11工作。PNP型的三极管和变压器-次侧构成-个振荡电路,输出约 20KHz的交流电。其中三极管可以选用 JE8550,变压器建议直接采用废旧的黑白电视机的行输出变压器。该高频交流电,经变压器升压,然后由上述的倍压整流电路形成高压电网。二次侧的开关 S13可以控制是否采用太阳能供电,当 S13断开时,. 9O。
可以直接用市电供电。由于该装置采用了多种电源设计,如果放在户外使用,考虑风雨的影响,因此太阳能板的外观采用了伞字形的设计,控制部分安装在其下部。
- - - - 太阳能直V图3 太阳能供电电路图3.4 超声波驱蚊电路该超声波驱蚊电路采用 NE555多谐振荡器,通过调节 R2的阻值可以改变输出的频率,此装置的输出频率能在 30Hz到 28kHz范围内变化。其输出的振荡信号驱动压电陶瓷蜂鸣片 Y1发出超声波。
驱蚊时,必须要有足够的功率,使雄蚊子翅膀产生谐振,迫使它们难以起飞而也不敢靠近,同时雌蚊误以为是雄蚊而远离。为使驱蚊更有效果可以再加-级放大电路,增强功率。
由于人们肉耳能听见的声音范围在 1620000Hz之间,因此可以在蜂鸣片附近设置-开关,白天按下用有声档,驱蚊范围更大。晚上用超声波档,不开启蜂鸣器从而不影响睡眠。
据研究,驱蚊声波的外壳采用多孔的结构,能够使声音产生共鸣和混响效应。这样模仿雄蚊的效果会更好,而
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