[发明专利]全自动可控水头恒定流供水器

说明书

技术领域

本发明创造属于土木工程实验仪器，主要涉及一种提供恒定水头的供水器。

背景技术

在土壤入渗、蒸发等土工实验中，需要具有恒定水头的供水装置。目前，一直惯用的是马利奥特瓶，其通过玻璃管与大气连通以调节瓶内的压强与进气口处于同一水平线的水面压强相同，从而控制出水口的水流为恒定流。马利奥特瓶有以下四个显著的缺点：1、体积笨重，无法在试验中补充水量；2、在实际应用中瓶内压强需要降低到一定程度才能吸入空气来平衡瓶内压强，而在此阶段中瓶内压强总在一定范围内波动，其提供的水头高度不能达到稳定效果；3、马利奥特瓶在较高温度环境下容易失去控制水头的能力；4、读数方面容易造成人为误差。

发明内容

本发明创造的目的就是针对上述现有技术存在的问题，设计一种全自动可控水头恒定流供水器，达到操作简易方便、节省人工、降低劳动强度、保证相应配套实验精度的目的。

本发明创造的目的是这样实现的：在器壳体围成的储水仓顶端安装有气压传感器和液位传感器，储水仓依次通过电控阀门Ⅲ、流量计、出水口与外接连通，在所述储水仓外安装有空气泵和水泵，所述空气泵通过输气管、电控阀门Ⅱ与储水仓相连通，所述水泵通过进水口与外接水源相连通，水泵通过进水管、电控阀门Ⅰ与储水仓相连通，在储水仓外装配有显示屏、按键和电路总成，所述电路总成由通用I/O、A/D转换、驱动模块和单片机控制单元组成，所述液晶显示屏通过通用I/O与单片机控制单元连通，按键与单片机控制单元连通，电控阀门Ⅰ、电控阀门Ⅱ、电控阀门Ⅲ、水泵和空气泵通过驱动模块与单片机控制单元连通，液位传感器、流量计和气压传感器通过A/D转换与单片机控制单元连通。

本发明创造结构新颖、合理、简单，实现了全自动化作业，操作简易方便，节省操作人员，劳动强度低，能在多种环境下提供恒定的水头，作业运行稳定可靠。

附图说明

图1是全自动可控水头恒定流供水器结构示意图；

图2是控制电路总成结构示意图；

图中件号说明：

1、器壳体、2、储水仓、3、气压传感器、4、液位传感器、5、出水口、6、空气泵、7、输气管、8、电控阀门Ⅱ、9、电路总成、10、显示屏、11、按键、12、水泵、13、进水口、14、进水管、15、电控阀门Ⅰ、16、通用I/O、17、A/D转换、18、单片机控制单元、19、驱动模块、20、流量计、21、电控阀门Ⅲ。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造实施方案进行详细描述。一种全自动可控水头恒定流供水器，其特征在于：在器壳体(1)围成的储水仓(2)顶端安装有气压传感器(3)和液位传感器(4)，储水仓(2)依次通过电控阀门Ⅲ(21)、流量计(20)、出水口(5)与外接连通，在所述储水仓(2)外安装有空气泵(6)和水泵(12)，所述空气泵(6)通过输气管(7)、电控阀门Ⅱ(8)与储水仓(2)相连通，所述水泵(12)通过进水口(13)与外接水源相连通，水泵(12)通过进水管(14)、电控阀门Ⅰ(15)与储水仓(2)相连通，在储水仓(2)外装配有显示屏(10)、按键(11)和电路总成(9)，所述电路总成(9)由通用I/O(16)、A/D转换(17)、驱动模块(19)和单片机控制单元(18)组成，所述液晶显示屏(10)通过通用I/O(16)与单片机控制单元(18)连通，按键(11)与单片机控制单元(18)连通，电控阀门Ⅰ(15)、电控阀门Ⅱ(8)、电控阀门Ⅲ(21)、水泵(12)和空气泵(6)通过驱动模块(19)与单片机控制单元(18)连通，液位传感器(4)、流量计(20)和气压传感器(3)通过A/D转换(17)与单片机控制单元(18)连通。

使用时，将外部水源与进水口(13)相连通，通过按键(11)输入所需水头值，单片机(18)在既定程序中计算出控制水头所需的一系列阀值，单片机控制单元(18)通过驱动模块(19)打开电控阀门Ⅰ(15)，同时，单片机(18)通过驱动模块(19)驱动水泵(12)工作，通过进水管(14)电控阀门Ⅰ(15)向储水仓(2)中注水，液位传感器(4)将水位数据通过A/D转换(17)反馈给单片机控制单元(18)，达到默认水位时，单片机控制单元(18)通过驱动模块(19)关闭电控阀门Ⅰ(15)和水泵(12)，开启空气泵(6)和电控阀门Ⅱ(8)，通过输气管(7)和电控阀门Ⅱ(8)向储水仓(2)内充气，气压传感器(3)将气压数据通过A/D转换(17)反馈给单片机控制单元(18)，达到所需水头的气压阀值时，单片机控制单元(18)通过驱动模块(19)关闭空气泵(6)和电控阀门Ⅱ(8)，单片机控制单元(19)通过驱动模块(19)开启电控阀门Ⅲ(21)，随着水流从储水仓(2)通过电控阀门Ⅲ(21)、流量计(20)和出水口(5)流出，储水仓(2)中的水位降低，液位传感器(4)将水位数据通过A/D转换(17)反馈给单片机控制单元(18)，在达到最低水位阀值前，单片机控制单元(18)通过驱动模块(19)不断开启或关闭空气泵(6)和电控阀门Ⅱ(8)，气压传感器(3)将气压数据不断通过A/D转换(17)反馈给单片机控制单元(18)，以保证储水仓(2)内的气压值与水位值始终与所需水头值达到动态平衡，直到储水仓(2)内的水位低于最低水位阀值时，单片机(18)通过驱动模块(19)驱动水泵(12)工作，通过进水管(14)电控阀门Ⅰ(15)向储水仓(2)中补水，液位传感器(4)不断将水位数据通过A/D转换(17)反馈给单片机控制单元(18)，此刻，储水仓(2)内水位上升，单片机控制单元(18)通过驱动模块(19)不断开启或关闭空气泵(6)和电控阀门Ⅱ(8)使得储水仓(2)内的气压值与水位值始终与所需水头值达到动态平衡，直到达到默认水位，继而重复以上的工作，在整个过程中，流量计(20)通过A/D转换(17)不断将数据传输给单片机控制单元(18)，并通过通用I/O(16)将数据显示在液晶显示屏(10)上。