智能电子发光鱼漂
技术领域
本发明涉及一种带有信号装置的钓鱼浮子，尤其是涉及一种带有检测、控制电路和发光 装置的智能电子发光鱼漂。
背景技术
钓鱼是一种备受人们喜爱的古老传统运动，不少垂钓爱好者还特别喜欢夜钓。然而夜钓 时，由于受到夜晚光线的限制，大都采用在鱼漂上加设荧光棒、发光二极管等器件来显示“鱼 汛”。现有不少有关电子鱼漂的专利申请。
李洪伟在专利申请号为CN85104958的发明专利申请中提供一种会自动发光的电子鱼 漂，在管状鱼漂体的外壁上有上下两个电触点，鱼漂体顶部装有发光体，鱼漂体内部装有微 型线路板和串联有高阻值的微型电池，发光体为发光二极管，微型线路板上两支晶体管组成 复合管，发光二极管连接在两晶体管的集电极之间，形成发光驱动电路，两触点分别取自一 个晶体管的基极和高阻电阻的一端。会自动发光的电子鱼漂可以在夜间或视线不良(如清晨、 傍晚、阴天)情况下使用，它能在鱼咬食或咬钩时自动发光信号。这种鱼漂的结构与传统的 相似，适合在江河湖泊钓鱼使用。刘文峰在公告号为CN2199683的实用新型专利申请中提 供一种灯光鱼漂，设有塑料漂体，漂体分上、下两体，下体为封闭的空心体，上体为带螺口 可装卸的空心罩，其螺口处装有电源开关，罩的下部侧壁开口，其内设有电源、发光元件、 湿敏电阻、导线，发光元件与湿敏电阻并联，并同电源联接，随漂的沉浮由湿敏电阻控制发 光元件的亮灭。张永义在公告号为CN2032794的实用新型专利中提供一种自动发光鱼漂， 包括有壳体、电池和发光元件，设有与电池和发光元件构成发光电路的液体导电开关及供挂 线的悬臂。唐兴华在公告号为CN2031607的实用新型专利中提供一种垂钓用的光电鱼漂， 包括浮子和由电池，发光二极管，三极管组成的电路装置，电池的正极有一引出线，该引出 线与三极管的基极引出线分别缠绕在浮子外部的上下端处。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的电子鱼漂存在的在夜间光线不足的情况下难以判断鱼汛 的问题，提供一种能正确地将“鱼汛”通过控制电路在鱼漂上的发光二极管表示出来，让钓 鱼爱好者在夜间光线不足的情况下也能很好地判断鱼汛，从而决定是否提杆或者换饵的智能 电子发光鱼漂。
本发明设有漂尾、漂体、漂体上盖、漂体下盖、漂脚、2个导电环、检测电容器、控制 电路和电池座。漂尾作为鱼漂的标识部分，为钓鱼人观测鱼讯号提供标识，漂体上盖的上端 接漂尾的下端，漂体上盖的下端与漂体的上部连接；漂体下盖的上端与漂体的下部活动连接， 漂体下盖的下端接漂脚；2个导电环组成水触点开关，2个导电环分别设于漂体外表面的两 端并分别与电池正极和控制电路连接，控制电路和电池座设于漂体内腔，漂脚与鱼线连接， 设于控制电路中的发光二极管与漂尾由光导纤维连接，漂尾的内壁为极板，该极板与水体形 成检测电容器，检测电容器用于检测鱼漂的状态。
控制电路主要是通过检测外接电容器(漂尾内壁极板与水体形成的可变电容器)的变化， 相应地把检测结果对应的状态通过控制红绿发光二极管反映出来。控制电路设有电源开关控 制电路、输入频率振荡电路、参考频率振荡电路、灵敏度调节电路、状态检测电路、PWM产 生电路和上电复位电路，电源开关控制电路接电源和开关，输入频率振荡电路的振荡回路外 接电容器，输入频率振荡电路的输出端接灵敏度调节电路的输入端，灵敏度调节电路的灵敏 度选择输入端接灵敏度选择开关，灵敏度调节电路的输出端接状态检测电路输入端；参考频 率振荡电路用于产生参考频率，参考频率振荡电路的频率选择端(CLKS)悬空或接电源，参 考频率振荡电路的输出端分别接状态检测电路的输入端和PWM产生电路的输入端；状态检测 电路用于检测输入振荡频率的变化量，状态检测电路的输出端接PWM产生电路的输入端；PWM 产生电路用于设置对应于相应状态的LED显示方式，PWM产生电路的双路PWM输出端接状态 显示LED(控制红绿发光二极管)；上电复位电路用于调用以前验证过可用的电路，上电复 位电路与灵敏度调节电路连接。集成电路可以自动切断内部工作电源。
控制电路采用XLT806型集成电路。
与现有的电子鱼漂相比，由于本发明将现有的鱼漂设计为由漂尾、漂体、漂体上下盖和 漂脚组成，因此便于鱼漂的装配，可将控制电路、发光二极管、电池座等设置于漂体内腔， 便于电池的更换。由于在漂体上设有2个导电环，因此可组成水触点开关。由于将漂尾的内 壁涂上导电银浆构成电容C的一个极板，因此可将此极板与水体组成管状电容器，通过采集 此电容器的电容量变化量来标识鱼汛的状态，以便决定是否提杆或者换饵。由于采用2种颜 色不同的发光模式，因此鱼汛状态的显示更为明显。由此可见，本发明可以正确地将鱼漂上 的鱼汛通过控制电路上的发光二极管表示出来，让钓鱼爱好者在夜间光线不足的情况下也能 很好地判断鱼汛，从而决定是否提杆或者换饵，不仅采用两种颜色发光，而且当没鱼咬钩时 绿光慢闪，一旦有鱼咬钩则转变为红光快闪。
附图说明
图1为本发明实施例的外观结构示意图。
图2为图1的结构分解示意图。
图3为本发明实施例的控制电路原理图。
图4为本发明实施例的XLT806型集成电路功能组成框图。
图5为图4的输入频率RC振荡电路原理图。
图6为图4的参考频率RC振荡电路原理图。
图7为图4的灵敏度调节电路原理图。
图8为图4的状态检测电路原理框图。
图9为图4的状态检测电路的8次采样的方案原理框图。
图10为图4的PWM产生电路的LED时序图(处于静止状态时)。
图11为图4的PWM产生电路的LED时序图(正在运动状态时)。
图12为图4的PWM产生电路的LED时序图(有动作和鱼漂站立时)。
图13为图4的PWM产生电路有动作A消失到静止的显示方式以及静止状态的显示方式。
图14为图4的PWM产生电路正在运动的显示方式以及正在运动和有动作B同时存在时 的显示方式。
图15为图4的PWM产生电路正在运动到有动作A，在从有动作A到静止的显示方式。
图16为图4的PWM产生电路的多种状态同时出现时的显示方式(有动作B与正在运动， 有动作B与静止，有动作B与有动作A)。
图17为图4的PWM产生电路的鱼漂过高状态以及鱼漂过高与正在运动状态同时出现的 显示方式。
图18为图4的上电复位电路的逻辑图。
图19为图4的电源控制电路原理图。
具体实施方式
以下实例将结合附图对本发明作进一步的说明。
参见图1和2，本发明设有漂尾1、漂体2、漂体上盖3、漂体下盖4、漂脚5、2个导电 环6和7、控制电路8和电池座9。漂尾1作为鱼漂的标识部分，为钓鱼人观测鱼讯号提供 标识。漂体上盖3的上端接漂尾1的下端，漂体上盖3的下端与漂体2的上部利用胶粘剂固 接；漂体下盖4的上端与漂体2的下端利用内外螺纹和设于漂体2的下端上的密封槽活动连 接，漂体下盖4的下端接漂脚5。设于漂体2外周的2个导电环6和7组成水触点开关，2 个导电环6和7分别设于漂体2外表面的两端并分别与电池正极和控制电路8连接。控制电 路8设于漂体2内腔，电池座9设于漂体2的下部。漂脚5与鱼线连接。设于控制电路8中 的发光二极管与漂尾1由光导纤维连接，漂尾1的内壁为极板，该极板与水体组成检测电容 器，检测电容器用于检测鱼漂的状态，
参见图1～3，设于漂体2内腔的控制电路8主要是通过检测漂尾1的内壁极板与水体形 成的可变电容器的电容C的变化，相应地把检测结果对应的状态通过控制红绿发光二极管 LED1和LED2反映出来。在图3中，控制电路的电源端VCC接3V电源的正极，振荡回路端 CEX接电容C，RLED和GLED端分别接红绿发光二极管LED1和LED2，ENVDD端通过开关K1接 3V电源的正极，选择开关端SEL1～SEL3分别接选择开关K2、K3和K4，GND端接3V电源的 负极。控制电路采用XLT806型集成电路。
当鱼漂入水以后，依靠水的导电性，通过漂体2上的2个导电环6和7，将电池的正极 连接到ENVDD端，电路开始工作。当鱼漂出水后，由于ENVDD端没有连接到电池正极，整个 电路断电停止工作。因此，本发明的电池装好以后，每次钓鱼结束，无须取下电池。
鱼漂的漂尾1的内壁为一个极板，水为另一个极板，2个极板形成1个电容器。由于鱼 漂在水中运动，使得电容器的电容值C发生变化，导致阻容振荡器的频率发生变化。本发明 正是采集电容C的变化量来指示鱼漂的运动状态。当鱼漂静止不动时，电容C不变，振荡频 率不变，指示灯LED2以绿光闪烁；当鱼漂上下运动时，振荡频率将发生高低变化；当鱼漂 运动的幅度达到预设值时，红色发光二极管LED1闪烁，表示有鱼在咬钩。由于水面上经常 会有一些风浪，为了排除风浪的干扰，可在集成电路中增加风浪排除算法，一般情况下，2～ 3级的风浪可以排除。在2个导电环6和7中，一个连接电池正极，另一个连接集成电路的 ENVDD端。当鱼漂入水以后，通过水将两个导电环6和7连接起来，给整个集成电路通电工 作。同时，连接电池正极的导电环还将电池正极连接到水中，使电容C的另一个极板与电池 正极连接，组成电容和电阻的振荡回路。在图3中，开关K是由漂体上的2个导电环所组成 的水触点开关，这是本发明的一个重要特点。将漂尾的内壁涂上导电银浆构成电容C的一个 极板，以塑料管壁为介质，以水为另一个极板组成管状电容并采集此电容变化量，由此标识 鱼漂状态，这是本发明的另一个重要特点。两种颜色不同的发光模式是本发明的第三个重要 特点，以往电子发光鱼漂只有一种颜色，本发明不仅采用两种颜色发光，而且，没鱼咬钩时 绿光慢闪，一旦有鱼咬钩则转变为红光快闪。这一点是其它鱼漂无法做到的。
参见图4，控制电路采用XLT806型集成电路，XLT806型集成电路设有电源开关控制电 路81、输入频率振荡电路82、参考频率振荡电路83、灵敏度调节电路84、状态检测电路85、 PWM产生电路86和上电复位电路87，电源开关控制电路81接电源VCC和控制开关ENVDD， 输入频率振荡电路82的振荡回路CEX端外接电容器，输入频率振荡电路82的输出端接灵敏 度调节电路84的输入端，灵敏度调节电路84的灵敏度选择输入端接灵敏度选择开关SEL1～ SEL3，灵敏度调节电路84的输出端接状态检测电路85的输入端。参考频率振荡电路83用 于产生参考频率，参考频率振荡电路83的频率选择端CLKS悬空或接电源，参考频率振荡电 路83的输出端分别接状态检测电路85的输入端和PWM产生电路86的输入端。状态检测电 路85用于检测输入振荡频率的变化量，状态检测电路85的输出端接PWM产生电路86的输 入端。PWM产生电路86用于设置对应于相应状态的LED显示方式，PWM产生电路86的双路 PWM输出端接状态显示控制红绿发光二极管LED1和LED2。上电复位电路87用于调用以前验 证过可用的电路，上电复位电路87的输出端RESET与灵敏度调节电路84连接。XLT806型集 成电路可以自动切断内部工作电源。参考频率RC振荡电路的采样时钟选择输入端(CLKS) 悬空或接电源。XLT806型集成电路的引脚如表1所示。
表1
引脚 描述 VCC 接电池正极 GND 接地脚(电池负极) ENVDD 高电平时开始给芯片内部电路提供电源(内部下拉) CEX 外接电容引脚 RLED 控制红色LED1 GLED 控制绿色LED2 CLKS 选择采样频率(每隔0.2秒或每隔0.4秒) SEL1～SEL3 灵敏度调节控制或型号选择控制引脚(内部下拉)
以下介绍各基本电路的功能。
1.RC振荡电路
RC振荡电路设有输入频率RC振荡电路和参考频率RC振荡电路，参考频率RC振荡电路 用于产生参考频率，全部内置；输入频率RC振荡电路的电容外接，根据外接电容的变化相 应地产生不同的频率。外接电容的变化对应于鱼漂的变化，鱼漂上下浮动导致电容值的大小 变化，这将直接影响到振荡频率的高低。参见图5和6，其中电阻1K和电容1p的作用是使 得当没有外部电容时电路也有比较稳定的振荡输出，有外部电容时又会变为一个延时作用的 电路。CEX端接鱼漂电容，VDD端接集成电路的VDD电源，CLK_CEX端接灵敏度调节电路的 输入端，CLK_REF端接状态检测电路的输入端，40K为电阻，24P为电容。
2.灵敏度调节电路
参见图7，灵敏度调节电路是一种用于选择鱼漂灵敏度的电路，也可以作为选择不同型 号鱼漂的电路。由于不同鱼漂的目数的变化所对应的电容值的变化量是不同的，因此有必要 根据不同型号的鱼漂作相应的处理，使得到的信号直接反映鱼漂目数的变化。作为型号选 择，经过灵敏度调节电路后输出的频率大致一定，即输出频率的变化反映的是鱼漂的目数变 化而不是电容值的变化量。(调节灵敏度的引脚内部下拉)。当电容值达到600pF时，振荡频 率约为16K。表2中的型号对应可以根据实际情况把SEL[3:1]＝000设为常用的型号。在图 7中SEL1，SEL2和SEL3接灵敏度选择开关，RESETN端接上电复位电路，CLK_CEX端接RC输 入频率振荡电路，OUT端接状态检测电路。
表2
SEL3 SEL2 SEL1 型号选择(单目电容值) 灵敏度选择(从1到8逐渐增高) 0 1 1 6pF 8(0pF～96pF) 0 1 0 8pF 7(0pF～128pF) 0 0 1 12pF 6(0pF～192pF) 0 0 0 16pF 5(0pF～256pF) 1 0 0 24pF 4(0pF～384pF) 1 0 1 32pF 3(0pF～512pF) 1 1 0 48pF 2(0pF～600pF) 1 1 1 96pF 1(0pF～600pF)
3.状态检测电路
状态检测电路原理框图如图8所示，状态检测电路主要用于检测频率的变化量，判断出 4种鱼漂状态。采样时钟是2/5秒采样一次，状态定义如表3所示。假定单目鱼漂的电容为 Cl，对应振荡频率为Fs，对应振荡周期为Ts，鱼漂处于m目，2/5秒后处于n目，则振荡周 期变化量为(n-m)×Ts。通过检测前后两次采样所得的振荡周期的变化量就可以判断鱼漂 状态了。XLT806型集成电路的CLKS脚是用来选择采样时钟快慢的，默认状态是选择2/5秒， 若在外部把该脚接高电平，则采样时钟频率为1/5秒。
A动作与B动作都表示可以考虑提竿。当有A动作时，则忽略B动作。两种动作的显示 状态都是有动作状态，不同的是A动作状态消失后1.2秒后才消失有动作显示状态，而有B 动作发生时，只要B动作消失，则马上消失由B动作产生的有动作显示状态。在图8中，CLK _CEX端接输入频率RC振荡电路的输出端，CLK_REF端接参考频率RC振荡电路的输出端， 灵敏度调节电路的输出端控制测量振荡周期Tn，存储振荡周期设为Tn-1，初始状态值为Ti。
表3
状态 定义 意义 静止 两次采样之间的变化量小于0.25目 没鱼咬钩 正在运动 两次采样之间的变化量在0.25～0.5 目范围之内 可能有鱼正在咬钩 有动作 1.两次采样的变化量大于0.5目 2.8次采样之中，有一次采样与初始 值比较变化量大于0.75目 鱼可能已经把钩吃到嘴里了，可以考 虑提竿。 鱼漂过高 频率对应的鱼漂目数小于0.5目 铅坠太轻，水线太长，鱼漂刚刚翻身 站立，还没来得及下沉已经无饵
以8次采样的方案为例，参见图9，鱼漂入水后第1次采样值作为鱼漂初始状态值，存 入初始值寄存器，以后每8次采样则更新一次初始值，都是把第8次采样值存入初始值寄存 器，8次内的每次采样值均在采样值与初始值比较器中与初始值进行比较，变化量均不超过 设定的固定值，则表示鱼漂处于无动作状态，同时清除该方案检测到的上次有动作状态，若 变化量超过一定值，则表示可以有动作，可以考虑提竿。
4.PWM产生电路
该电路是设置对应于鱼漂状态的LED显示方式。具体对应关系如表4所示。由于鱼漂站 立和有动作两种状态都需要提竿，故LED显示是一样的。当鱼漂切换到静止、正在运动和鱼 漂站立3种状态时，对应状态的显示提示可能会延迟1.2秒才能看的出来。对于有动作(包 括动作A和动作B)则会马上看出来，不存在延后问题。
几种状态之间的显示关系是：
1)当有动作状态时，则显示有动作状态，其他状态则要在有动作显示状态消失1.2秒 后才显示。
2)当正在运动状态与鱼漂过高状态同时出现时，则显示正在运动状态。
3)当鱼漂过高状态与静止状态同时出现时，则显示鱼漂过高状态。
4)当正在运动状态与有B动作同时存在时，则显示有B动作。
5)当静止状态与有B动作状态同时存在时，则显示有B动作。
表4
状态 LED显示 静止 绿色LED每隔1.2秒钟闪0.2秒，红色LED不能亮。 正在运动 绿色LED亮，同时红色LED不能亮。 有动作 红色LED亮1.2秒钟。红色LED亮的过程中如果鱼漂还有持续动作，则 绿色LED继续亮，直到动作消失后1.2秒钟。这时绿色LED不能亮。 鱼漂站立 与有动作的状态一样显示。
LED的时序参见图10～12和表4，高电平表示LED不亮，低电平表示LED亮。为了省电， 在输出信号的每个低电平脉宽里使用1KHz的占空比是1∶1的振荡信号代替。
PWM产生电路的有动作A消失到静止的显示方式以及静止状态的显示方式参见图13，有 动作A(STA3A)消失到静止，有动作的显示状态要在动作消失后还要显示1.2秒。
PWM产生电路的正在运动的显示方式以及正在运动和有动作B同时存在时的显示方式参 见图14。
PWM产生电路的正在运动到有动作A，在从有动作A到静止的显示方式参见图15。
PWM产生电路的多种状态同时出现时的显示方式(有动作B与正在运动，有动作B与静 止，有动作B与有动作A)参见图16。
PWM产生电路的鱼漂过高状态以及鱼漂过高与正在运动状态同时出现的显示方式参见图 17。
5.上电复位电路
上电复位电路是调用以前验证过可用的电路，其逻辑图参见图18，VDD端接电源，RESETN 端接灵敏度调节电路。
6.集成电路电源控制电路和ENVDD引脚电路
集成电路电源控制电路和ENVDD引脚电路参见图19，VCC端接电源，VDD端接控制开关， ENLED接指示发光二极管。
由于本发明的参考频率RC振荡电路是完全做在控制集成电路芯片内部，因此在做测试时 为了控制信号时序，有必要在测试模式时把内部RC振荡电路的振荡信号屏蔽。进入测试模 式时，内部振荡与外部振荡使用同一个时钟信号；可以从CEX脚直接加时钟信号，同时利用 灵敏度调节引脚的变化来粗略反应鱼漂变化而达到测试的目的。