一种三容水箱液位控制实验教学装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种三容水箱液位控制实验教学装置，包括电源、水槽、第一电动球阀、第二手动球阀、控制箱、处理器，水槽的上方设有第一水箱、第二水箱和第三水箱，水槽内设有潜水泵，潜水泵与第一水箱连通，第一水箱与第二水箱连通，第二水箱与第三水箱连通，第三水箱连通至水槽，第一电动球阀、第二电动球阀分别安装在第二水管、第三水管上，第二水箱、第三水箱内分别设有第一液位传感器、第二液位传感器，第一电动球阀、第二电动球阀、第一液位传感器、第二液位传感器均与控制箱电连接，所述控制箱与处理器相连，所述电源分别与潜水泵、第一电动球阀、第二电动球阀电连接。本实用新型操作简便、功能齐全，适用于测控类专业实验教学。
【专利说明】一种三容水箱液位控制实验教学装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种液位控制装置，特别涉及一种三容水箱液位控制实验教学装置。
【背景技术】
[0002]实验环节是测控类专业实践教学的一个重要环节，一套完善的实验装置平台是实现高质量实验教学的关键。液位控制涉及传感技术、数据处理、控制工程与理论等课程内容，把工业测量与控制和计算机完美结合，利用性能较高的硬件模块与灵活高效的软件系统相结合，实现液位测试、测量和自动化控制功能及应用，可作为一个典型的测控类专业的实验教学内容。
[0003]当前液位控制主要出现在工业生产现场，专利ZL98238085公开了一种电容式油箱液位检测装置、专利ZL201120461208公开了一种水位测量仪器、专利ZL200710078158公开了一种软体罐液位测量仪及测量方法、专利ZL201020650292公开了一种油气分离器液位测量装置，这些技术中所采用的液位检测与控制器件多为电容式液位开关、浮球式液位开关、电极式液位开关、电子式液位开关、电容式液位开关、光控式液位开关，控制系统采用单片机或PLC，只须根据特定对象和场合的要求，设计出产品功能，但这些液位控制装置的软硬件设计与开发依赖于专用硬件芯片，致使该类液位控制装置不具备通用性且功能单一，所包含的技术要求和专业知识不能满足当前测控类专业知识面广的教学要求，不适用于测控类专业实验教学要求。因此，开发一种能真实复现工业过程且功能齐全、具有友好人机界面的液位控制装置对测控类专业的学生熟练掌握并应用传感器、测试信号分析与处理、现代控制工程与理论、LabVIEff等专业知识具有重要的实践教学意义。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种操作简便、实验功能齐全、适用于测控类专业实验教学的三容水箱液位控制实验教学装置。
[0005]本实用新型解决上述问题的技术方案是:一种三容水箱液位控制实验教学装置，包括电源、水槽、第一水箱、第二水箱、第三水箱、第一电动球阀、第二手动球阀、控制箱、处理器，所述水槽的上方设有第一水箱、第二水箱和第三水箱，水槽内设有潜水泵，所述潜水泵经第一水管与第一水箱连通，第一水箱、第二水箱和第三水箱从上而下依次安装，第一水箱经第二水管与第二水箱连通，第二水箱经第三水管与第三水箱连通，第三水箱经第四水管连通至水槽，所述第一电动球阀、第二电动球阀分别安装在第二水管、第三水管上，所述第二水箱、第三水箱内分别设有第一液位传感器、第二液位传感器，所述第一电动球阀、第二电动球阀、第一液位传感器、第二液位传感器均与控制箱电连接，所述控制箱与处理器相连，所述电源分别与潜水泵、第一电动球阀、第二电动球阀电连接。
[0006]上述三容水箱液位控制实验教学装置中，所述第四水管上设有手动球阀。
[0007]上述三容水箱液位控制实验教学装置中，所述第一水箱上设有溢流口，溢流口经第五水管连通至水槽中。
[0008]上述三容水箱液位控制实验教学装置中，所述第一电动球阀、第二电动球阀的型号均为 ZAJ0911F-16P。
[0009]上述三容水箱液位控制实验教学装置中，所述第一液位传感器、第二液位传感器均为HH-T20J型投入式液位变送器。
[0010]上述三容水箱液位控制实验教学装置中，所述的潜水泵型号为AT-450。
[0011]上述三容水箱液位控制实验教学装置中，所述的控制箱内置PC1-6024E数据采集卡。
[0012]本实用新型的有益效果在于:控制箱内的数据采集卡采集液位传感器的液位信号，并将液位信号送入处理器，处理器将输入的液位信号与设置的液位相比较后输出相应的信号至控制箱，以控制电动球阀的开度，进而控制水的流量，最终与设置液位达到平衡，本实用新型具有硬件结构紧凑、操作简便和实验功能齐全等特点，适用于测控类专业实验教学。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的结构示意图。
[0014]图2为本实用新型的液位控制原理图。
[0015]图3为图1中控制箱的电路图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0017]如图1所示，本实用新型包括电源、水槽1、第一水箱2、第二水箱3、第三水箱4、第一电动球阀5、第二手动球阀6、手动球阀7、控制箱、处理器,所述水槽I的上方设有第一水箱2、第二水箱3和第三水箱4，水槽I内设有潜水泵8，所述的潜水泵8型号为AT-450，所述潜水泵8经第一水管9与第一水箱2连通，第一水箱2、第二水箱3和第三水箱4从上而下依次安装，所述第一水箱2上设有溢流口 15，溢流口 15经第五水管16连通至水槽I中，第一水箱2经第二水管10与第二水箱3连通，第二水箱3经第三水管11与第三水箱4连通，第三水箱4经第四水管12连通至水槽1，所述第一电动球阀5、第二电动球阀6的型号均为ZAJ0911F-16P，第一电动球阀5、第二电动球阀6分别安装在第二水管10、第三水管11上，手动球阀7安装在第四水管12上，所述第二水箱3、第三水箱4内分别设有第一液位传感器13、第二液位传感器14，第一液位传感器13、第二液位传感器14均为HH-T20J型投入式液位变送器，所述第一电动球阀5、第二电动球阀6、第一液位传感器13、第二液位传感器14均与控制箱电连接，所述控制箱与处理器相连，所述电源分别与潜水泵8、第一电动球阀5、第二电动球阀6电连接。
[0018]图2为本实用新型的液位控制原理图，利用第一液位传感器13和第二液位传感器14分别测量第二水箱3和第三水箱4中的实际液位信号，控制箱内的数据采集卡采集得到调理后的液位信息及电动球阀开度信息，并将采集到的信号送入处理器与设定的液位进行比较，处理器根据比较结果发出控制信号给第一电动球阀5和第二电动球阀6，控制阀的开度，进而控制水的流量，最终与设置液位达到平衡。
[0019]图3为本实用新型的控制箱电路示意图，控制箱选用PC1-6024E数据采集卡，其具有四路模拟输入及两路模拟输出，第一电动球阀5及第二电动球阀6输出为Γ20πιΑ的电流信号，第一电动球阀5内阻为333Ω，第一电动球阀5内阻为233Ω，而PC1-6024E所需的输入信号为±5V的电压信号,输出为±10V的电压信号，因此数据米集卡PC1-6024E的模拟输入端都需要串联或并联合适大小的电阻，使之相匹配。
[0020]所述处理器内置人机交互操作界面，操作界面包括第二水箱3、第三水箱4的液位设定，液位实时监测曲线，第一电动球阀5和第二电动球阀6的开度实时显示，数据调用、输出等模块，操作界面友好、直观，易于操作。
[0021]本实用新型的工作原理如下:接通电源，设置第二水箱3和第三水箱4的预期液位高度，通过第一液位传感器13和第二液位传感器14分别采集第二水箱3和第三水箱4的实时液位高度并显示，通过处理器的监测界面观察第二水箱3和第三水箱4的液位高度并与设定液位高度进行比较是否相等，是则结束控制过程，否则处理器输出控制信号，分别控制电第一电动球阀5和第二电动球阀6的开度，进而控制水的流量，最终实现实时检测液位与设置液位达到平衡。
[0022]本实用新型设计了一种三容水箱液位控制实验教学装置。通过控制2个电动球阀的开度来控制2个水箱的液位，可以进行水箱液位闭环控制、电动球阀开度模糊控制、液位传感测量、信号采集与传输、虚拟仪器设计等实验教学演示，并且具有人机交互操作界面，可作为测控专业实验教学装置。
【权利要求】
1.一种三容水箱液位控制实验教学装置，其特征在于:包括电源、水槽、第一水箱、第二水箱、第三水箱、第一电动球阀、第二手动球阀、控制箱、处理器，所述水槽的上方设有第一水箱、第二水箱和第三水箱，水槽内设有潜水泵，所述潜水泵经第一水管与第一水箱连通，第一水箱、第二水箱和第三水箱从上而下依次安装，第一水箱经第二水管与第二水箱连通，第二水箱经第三水管与第三水箱连通，第三水箱经第四水管连通至水槽，所述第一电动球阀、第二电动球阀分别安装在第二水管、第三水管上，所述第二水箱、第三水箱内分别设有第一液位传感器、第二液位传感器，所述第一电动球阀、第二电动球阀、第一液位传感器、第二液位传感器均与控制箱电连接，所述控制箱与处理器相连，所述电源分别与潜水泵、第一电动球阀、第二电动球阀电连接。
2.如权利要求1所述的三容水箱液位控制实验教学装置，其特征在于:所述第四水管上设有手动球阀。
3.如权利要求1所述的三容水箱液位控制实验教学装置，其特征在于:所述第一水箱上设有溢流口，溢流口经第五水管连通至水槽中。
4.如权利要求1所述的三容水箱液位控制实验教学装置，其特征在于，所述第一电动球阀、第二电动球阀的型号均为ZAJ0911F-16P。
5.如权利要求1所述的三容水箱液位控制实验教学装置，其特征在于，所述第一液位传感器、第二液位传感器均为HH-T20J型投入式液位变送器。
6.如权利要求1所述的三容水箱液位控制实验教学装置，其特征在于，所述的潜水泵型号为AT-450。
7.如权利要求1所述的三容水箱液位控制实验教学装置，其特征在于，所述的控制箱内置PC1-6024E数据采集卡。
【文档编号】G09B25/02GK204066594SQ201420548695
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】王文韫, 陈安华, 郭迎福, 李学军, 刘小娟 申请人:湖南科技大学