[發明專利]雙穩態自動注水控制機構

有效

• 申請號: 201110120323.0
• 申請日: 2011-05-11
• 公開（公告）號: CN102778902A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 張士軍;張明勤;張瑞軍
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: G05D9/12
• 分類號: G05D9/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種保持水位控制器處于兩穩定狀態的雙穩態自動注水控制機構，屬于自動控制技術領域。

背景技術

目前，稻田的灌溉、水塔或者儲水池等的水位控制主要采用手動控制的方法，通過人工開啟或關閉水管的閥門來控制是否注水。這種方式需用外力旋轉閥門開關，費時費力，不能實現自動化控制。另有一種能夠實現保持水位處于某一高度的電動控制機構，但是這種控制機構的缺點是需要提供電能，不利于節能。近年來，對水位自動控制機構研究取得了一些進展，已經研制出不用電能的自動控制機構，在自動控制機構的作用下，如果水位下降，則進行注水，這種控制機構的缺點是，在使用過程中，控制機構會頻繁動作，降低了機構的使用壽命。

發明內容

為了克服現有注水控制機構頻繁動作的缺點，本發明提出了一種不需要電能的雙穩態自動注水控制機構。該機構通過浮子的重力和浮子所受到的水的浮力的綜合作用帶動控制器動作，實現注水或停水，在注水或停水時，控制器處于穩定的狀態。本發明消除了控制機構的頻繁動作，實現了水位的自動精確控制，提高了機構的壽命。

本發明所采用的技術方案是：雙穩態自動注水控制機構主要由擺塊、支架、連接板、豎桿、浮子、搖臂、控制器、大配重塊、小配重塊組成，擺塊、大配重塊和小配重塊固結在一起，調節大配重塊或小配重塊的數量，可以調節機構的平衡狀態。擺塊鉸接在支架上，擺塊可以繞著鉸接點相對于支架轉動。在注水與停水狀態時，擺塊分別位于鉸接點的兩側。搖臂鉸接在支架上，浮子固定在豎桿上，豎桿與擺塊鉸接在一起，連接板的兩端分別與擺塊及搖臂鉸接，控制器的上端與搖臂鉸接在一起。當稻田、水塔或儲水池等的水位下降到預先設定的下限水位時，浮子在重力的作用下下移，帶動豎桿下移，豎桿帶動擺塊順時針擺動，擺塊的擺動帶動連接板運動，連接板帶動搖臂順時針轉動，搖臂的重心移到鉸接點的右側，搖臂的轉動帶動控制器動作，實現注水。注水期間，盡管水面不斷上升，浮子所受的浮力不斷加大，但浮力對鉸接點的力矩不足以克服浮子重力對鉸接點的力矩、擺塊重力對鉸接點的力矩、控制器運動的阻力矩之和，控制器仍處于開啟的穩定狀態，即始終保持注水狀態，直到水位上升到預先設定的上限水位。當水位上升到預先設定的上限水位時，浮子所受到的浮力對鉸接點的力矩大于浮子重力對鉸接點的力矩、擺塊重力對鉸接點的力矩、控制器運動的阻力矩之和，此時，浮子上移，帶動豎桿上移，豎桿帶動擺塊逆時針擺動，擺塊的重心移到鉸接點的左側，擺塊的擺動帶動連接板運動，連接板又帶動搖臂逆時針轉動，搖臂的轉動帶動控制器動作，實現了自動停水。停水期間，當稻田、水塔或者儲水池等的水面不斷下降時，浮子所受的浮力不斷減小，但浮子重力對鉸接點的力矩不足以克服浮子浮力對鉸接點的力矩、擺塊重力對鉸接點的力矩、控制器運動的阻力矩之和，控制器仍處于關閉的穩定狀態，即始終保持停水狀態，直到水位下降到預先設定的下限水位。

本發明專利的有益效果是：實現了在水位上升到預先設定的上限水位時，自動注水；在水位下降到預先設定的下限水位時，自動停水。并且具有不需要電能、結構簡單、造價低、使用方便、機構壽命高的特點。

附圖說明

圖1注水狀態的雙穩態自動注水控制機構示意圖。

圖2停水狀態的雙穩態自動注水控制機構示意圖。

圖中：1、擺塊，2、支架，3、連接板，4、豎桿，5、浮子，6、搖臂，7、控制器，8、大配重塊，9、小配重塊。

具體實施方式

雙穩態自動注水控制機構主要由擺塊1、支架2、連接板3、豎桿4、浮子5、搖臂6、控制器7、大配重塊8、小配重塊9組成，擺塊1、大配重塊8和小配重塊9固結在一起，擺塊1在A點鉸接在支架2上，擺塊1可以繞著A相對于支架2轉動，搖臂6在B點鉸接在支架2上，搖臂6可以繞著B相對于支架2轉動，浮子5固定在豎桿4上，豎桿4與擺塊1鉸接在一起，連接板3的兩端分別與擺塊1及搖臂6鉸接，控制器7的上端與搖臂6鉸接在一起。當稻田、水塔或者儲水池等的水位下降到預先設定的下限水位時，浮子5在重力的作用下下移，帶動豎桿4下移，豎桿4帶動擺塊1順時針擺動，擺塊1的擺動帶動連接板3運動，連接板3帶動搖臂6順時針轉動，搖臂6的重心移到鉸接點A的右側，搖臂6的轉動帶動控制器7動作，實現注水。注水期間，盡管水面不斷上升，浮子5所受的浮力不斷加大，但浮子5的浮力對鉸接點A的力矩不足以克服浮子5的重力對鉸接點A的力矩、擺塊1的重力對鉸接點A的力矩、控制器7運動的阻力矩之和，控制器7仍處于開啟的穩定狀態，即始終保持注水狀態，直到水位上升到預先設定的上限水位。當水位上升到預先設定的上限水位時，浮子5所受到的浮力對鉸接點A的力矩大于浮子5的重力對鉸接點A的力矩、擺塊1的重力對鉸接點A的力矩、控制器7運動的阻力矩之和，此時，浮子5上移，帶動豎桿4上移，豎桿4帶動擺塊1逆時針擺動，擺塊1的重心移到鉸接點A的左側，擺塊1的擺動帶動連接板3運動，連接板3又帶動搖臂6逆時針轉動，搖臂6的轉動帶動控制器7動作，實現了自動停水。停水期間，當稻田、水塔或者儲水池等的水面不斷下降時，浮子5所受的浮力不斷減小，但浮子5的重力對鉸接點A的力矩不足以克服浮子5的浮力對鉸接點A的力矩、擺塊1的重力對鉸接點A的力矩、控制器7運動的阻力矩之和，控制器7仍處于關閉的穩定狀態，即始終保持停水狀態，直到水位下降到預先設定的下限水位。實現了在水位上升到預先設定的上限水位時，自動注水；在水位下降到預先設定的下限水位時，自動停水。