一种自动控制的曝气机的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种自动控制的曝气机，具有自动控制系统，所述自动控制系统能检测水中的氧含量大小并根据氧含量自动控制曝气机的开机、关机和调节曝气机的转速，所述曝气机能净化污水。自动控制系统包括氧电极、数据处理模块、控制器和工作模式切换模块，所述氧电极的输出端与所述数据处理模块的输入端相连，所述数据处理模块的输出端与所述控制器的信号输入端相连，所述控制器的信号输出端与所述工作模式切换模块相连。本发明所提供的可自动控制的曝气机置于水中，能根据水中氧含量的变化自动调节曝气机的工作方式。
【专利说明】
一种自动控制的曝气机
技术领域
[0001] 本发明涉及环境工程领域，尤其涉及曝气机污水处理技术。
【背景技术】
[0002] 目前我国对曝气机的控制程度较低，控制技术不完善，日常控制中主要通过操作 人员操作控制柜上的按钮实现曝气机的开机、关机、调速等功能。这种通过人工操作来控制 曝气机的方法费时费力，而且非常不方便。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种自动控制的曝气机。
[0004] 本发明所提供的自动控制的曝气机，具有自动控制系统，所述自动控制系统有氧 电极、数据处理模块、控制器和工作模式切换模块；所述氧电极的输出端与所述数据处理模 块的输入端相连，所述数据处理模块的输出端与所述控制器的信号输入端相连，所述控制 器的信号输出端与所述工作模式切换模块相连。氧电极用来检测水中氧含量的大小，根据 氧含量的不同输出不同的电压值；数据处理模块由溶氧仪和A/D转换电路组成，用来接受 氧电极输出的电压信号，将该信号转化为控制器可接受识别的数字信号并输出给控制器； 以单片机作为控制器，用来接受数据处理模块输出的信号，并根据接受的信号控制工作模 式切换模块；工作模式切换模块由电机，电机控制器，辅助设备1，辅助设备2和辅助设备3 组成。所述电机和电机控制器用来实现曝气机的开机、关机和调速，切换曝气机工作模式； 所述辅助设备1，辅助设备2和辅助设备3用来完成曝气机的辅助功能，例如实现曝气机的 上浮和下潜。
[0005] 本发明提供的自动控制的曝气机的自动控制系统的数据处理模块能根据水中氧 含量的大小输出〇信号或1信号，控制器接受数据处理模块输出的信号用来控制切换曝气 机的工作方式，数据处理模块输出信号与水中氧含量的函数表达式如下：
其中f (X)表不数据处理模块输出的信号，X表不水中的氧含量，a为4mg/L到6mg/L间 的常数，b为6mg/L到8mg/L的常数。
[0006] 本发明提供的自动控制的曝气机不仅能够根据水中氧浓度的大小自动调节曝气 机的转速，使水中氧含量稳定在一定范围内，满足使用者对水体氧含量的需要，还能利用三 个辅助设备实现一些附加功能，例如实现曝气机的上升和下潜。
[0007] 本发明所提供的自动控制的曝气机实现了对曝气机开机、关机、转速三个主要功 能的自动控制。当该曝气机置于水中进行工作时，氧电极立即会检测水中的氧含量，并向数 据处理模块传输数据，数据处理模块接受到氧电极传来的数据，对数据进行分析处理后输 出0信号或1信号，单片机接受信号后立即控制电机驱动器驱动电机带动叶片转动使曝气 机开始工作并根据信号调整输入给电机控制器的调试电位器的数字信号的占空比，控制曝 气机转速。氧电极检测到水中的氧含量向数据处理模块输出数据，数据处理模块对数据进 行分析处理，若氧含量超过b (b为6mg/L到8mg/L的常数）时，数据处理模块向单片机输 出1信号，单片机接受信号后减小输入给电机控制器的调试电位器的数字信号的占空比， 曝气机转速减小，以低速工作模式工作，减小功率，节约能源；若氧含量低于a (a为4mg/L到 6mg/L的常数）时，数据处理模块向单片机输出0信号，单片机接受信号后增大输入给电机 控制器的调试电位器的数字信号的占空比，曝气机转速增大，以高速工作模式工作，增强曝 气效果，使水中氧含量升高。曝气机每工作一段时间T后需要对它进行清洗和维护，因此本 发明所提供的可自动控制的曝气装置的曝气机在开始工作时，单片机便开始计时，当经过 时间T后，单片机便控制电机控制机停止电机的转动，曝气机关机。
[0008] 本发明所提供的可自动控制的曝气机以气栗，可沉浮浮箱，电磁阀为辅助设备时 可实现曝气机的上浮和下潜。当该曝气机置于水中进行工作时浮箱进水下沉带动曝气机下 潜，氧电极检测水中的氧含量，并向数据处理模块传输数据，数据处理模块接受到氧电极传 来的数据，对数据进行分析处理后输出0信号或1信号，单片机接受信号后立即控制电机 驱动器驱动电机带动叶片转动使曝气机开始工作。电极检测到水中的氧含量向数据处理 模块输出数据，数据处理模块对数据进行分析处理，若氧含量超过b (b为6mg/L到8mg/L的 常数）时，数据处理模块向单片机输出1信号，单片机接受信号后打开气栗，电磁阀通电出 行打开状态，气栗向浮箱中充气，浮箱上浮带动曝气机上浮；若氧含量低于a (a为4mg/L到 6mg/L的常数）时，数据处理模块向单片机输出0信号，单片机接受信号后关闭气栗，另一电 磁阀通电出行打开状态使浮箱中气体与大气相通，浮箱进水排气，浮箱下沉带动曝气机下 潜。
【附图说明】
[0009] 图一为实施例中曝气机的自动控制系统结构框图，由氧电极，数据处理模块，控制 器，工作模式切换模块等四部分组成，各部分间电气连接。
[0010] 图二为实施例一中曝气机的装配图，其中21为电机，22为传动轴，24为浮箱，25为 叶片。
[0011] 图三为实施例二中可沉浮曝气机的装配图，其中1为气栗、3为电磁阀、7为叶片、 11和12为2个浮箱、18为电机。
[0010] 图四为实施例一中曝气机的自动控制系统的电路控制原理图。
[0011] 图五为实施例二中可沉浮曝气机的自动控制系统的电路控制原理图 具体实施例一
[0012] 如图一所示，本曝气机的自动控制系统由氧电极，数据处理模块，控制器，工作模 式切换模块四部分组成，各部分间电气连接。
[0013] 图二为浮在水面上工作的曝气机的装配图，其中电机21同过传动轴22带动叶片 25转动。图四为该曝气机的自动控制系统原理图，通过该自动控制系统能实现该曝气机的 开机、关机、调速并根据不同的辅助设备可实现不同的辅助功能。
[0014] 将该曝气机置于水中，由于浮箱23的作用，曝气机一直浮在水面上，图一中的氧 电极会立即检测水中的氧含量，并向图一中的数据处理模块传输数据，数据处理模块接受 到氧电极传来的数据，对数据进行分析处理后输出〇信号或1信号，单片机接受信号后立即 控制电机驱动器驱动电机21带动叶片25转动使曝气机开始工作并根据信号调整输入给电 机控制器的调试电位器的数字信号的占空比，控制电机21的转速以控制曝气机的转速。图 一中的氧电极检测到水中的氧含量向图一中的数据处理模块输出数据，数据处理模块对数 据进行分析处理，若氧含量超过b (b为6mg/L到8mg/L的常数）时，数据处理模块向单片机 输出1信号，单片机接受信号后减小输入给图一工作模式切换模块中电机控制器的数字信 号的占空比，电机转速减小，曝气机以低速工作模式工作，减小功率，节约能源，起搅动水体 的作用；若氧含量低于a(a为4mg/L到6mg/L的常数）时，数据处理模块向图一中的单片机 输出〇信号，单片机接受信号后增大输入给图一工作模式切换模块中电机控制器的数字信 号的占空比，电机转速增大，曝气机以高速工作模式工作，增强曝气效果，使水中氧含量升 高。曝气机每工作一段时间T后需要对它进行清洗和维护，因此本发明所提供的可自动控 制的曝气机在开始工作时，单片机便开始计时，当经过时间T后，单片机便控制电机控制机 停止电机的转动，曝气机关机。 具体实施例二
[0015] 如图一所示，本曝气机的自动控制系统由氧电极，数据处理模块，控制器，工作模 式切换模块四部分组成，各部分间电气连接。
[0016] 图三为可沉浮式曝气机的装配图，图五为该曝气机自动控制系统原理图，通过该 自动控制系统能实现该曝气机的开机、关机、调速并以气栗，可沉浮浮箱，电磁阀为辅助设 备实现曝气机的上浮和下潜。图三中电机18通过传动轴与叶片连接，带动叶片转动，搅动 水体；气栗1固定在曝气机上，向浮箱11中充气使曝气机浮出水面。当曝气机沉入水中工作 时，图三中左侧电磁阀关闭，右侧电磁阀打开，气栗1不工作，浮箱11中充满水，电机18转 速小；当曝气机浮在水面上工作时时，图三中左侧电磁阀打开，右侧电磁阀关闭，气栗1工 作，浮箱11中充满气体，电机18转速大。
[0017] 将可沉浮曝气机接通电源放入水中，单片机接收到启动信号后控制电机转动并开 始计时，浮箱11充水，曝气机的密度大于水，它会立即沉入水中，曝气机沉入水中工作。在 曝气机工作时，氧电极会时刻检测水中氧含量的大小，并向数据处理模块传输信号，数据处 理模块接受到氧电极传来的数据，对数据进行分析处理后输出〇信号或1信号并输出给单 片机，单片机接受信号后立即根据信号代表的氧含量大小调节曝气机的转速，调整曝气机 的工作模式。当曝气机沉入水中工作时，若检测到水中氧含量大于b，数据处理模块向单片 机输出1信号，继续沉入水中工作，若检测到水中氧含量小于a，单片机将控制图三中的左 侧电磁阀打开，右侧电磁阀关闭，气栗1工作，向浮箱11中充气，将浮箱中的水排出，浮想中 充满气体，曝气机自动上浮，同时单片机控制电机控制器调节电机转速，使电机转速增大， 曝气机浮出水面以高速工作模式工作，增强曝气效果，使水中氧含量升高；当曝气机在水面 上工作时，若检测到水中氧含量小于a，曝气机继续浮出水面以高速工作模式工作，若检测 到水氧含量大于b，单片机将控制图三中的左侧电磁阀关闭，右侧电磁阀打开，气栗1停止 工作，水进入浮箱11中，曝气机自动沉入水中，同时单片机控制电机驱动器调节电机转速， 使电机转速减小，曝气机沉入水中以低速工作模式工作，减小功率，节约能源，曝气机起搅 动水体的做用。当到达单片机计所时的时间时，单片机控制电机停止转动，曝气机关机。
【主权项】
1. 一种自动控制的曝气机，它具有自动控制系统，包括氧电极，数据处理模块，控制器， 工作模式切换模块；数据处理模块由溶氧仪，A/D转换电路构成，AT89C52单片机作为控制 器，工作模式切换模块由电机，电机控制器，辅助设备一，辅助设备二，辅助设备三组成。2. 根据权利要求1所述的自动控制的曝气机，其特征是：具有工作模式切换模块，由电 机、电机控制器、辅助设备1，辅助设备2,辅助设备3组成，在置于水中时能检测水中的氧含 量，根据氧含量的变化自动控制输入给电机控制器的数字信号的占空比的大小来控制曝气 机转速的大小。3. 根据权利要求1和权利要求2所述的自动控制的曝气机，其特征是：具有三个辅助 设备，能通过控制器控制着三个辅助设备实现一些辅助功能，当选取气栗，可沉浮浮箱，电 磁阀为辅助设备时可实现曝气机的上浮和下潜。4. 根据权利要求1所述的可自动控制的曝气机，其特征是：具有自动控制系统，能在置 于水中时，检测到水中氧浓度并发出启动信号，开机，使曝气机开始工作。5. 根据权利要求1所述的可自动控制的曝气机，其特征是：具有控制器，在置于水中开 始工作时控制器AT89C52单片机便开始计时，当经过所计时的时间后单片机便使电机停止 转动，曝气机关机。6. 根据权利要求1所述的数据处理模块，其特征是：由溶氧仪，A/D转换电路构成，能根 据水中氧含量的大小向控制器输出〇信号或1信号，用来切换曝气机的工作模式。
【文档编号】G05B19/042GK105884056SQ201410771072
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月10日
【发明人】仇冰清, 朱冬欣, 金峰
【申请人】南京航空航天大学