专利名称：一种用于水窖沉沙水池盖的自动开合装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于水窖沉沙水池盖的自动开合装置。
背景技术：
水窖是我国缺水地区或山区的人民群众获取生活用水的主要途径之一。目前通常使用的生活水窖一般由水窖窖体和承雨用的沉沙水池构成，蓄水池和沉沙水池通过进水管连接，它通常存在以下缺陷一、由于沉沙水池通常无盖，在无雨时水池容易受到风沙灰尘侵污，更为严重的是，蛇鼠虫类容易侵入沉沙水池并且通过进水管进入窖体，严重污染生活水源，直接威胁人民群众的饮水卫生。
二、当雨量过大或长时间降雨水窖水量溢满时，由于水池无盖，水窖蓄水与地表污水连成一片，生活水源从而受到污染。鉴于上述情况，许多群众自制了一些手动水池盖，人工完成水池盖的开闭操作，但是这些水池盖不仅操作不便(尤其在夜间降雨时)，而且无法完全杜绝上述缺陷。
实用新型内容本实用新型就是针对上述问题提供了一种用于水窖沉沙水池盖的自动开合装置，该装置在下雨时，能自动驱动电机打开沉沙水池盖承雨，蓄水池蓄满水后，可自动关闭沉沙水池盖以避免水量溢出受污；雨停后，该装置亦可及时关闭沉沙水池盖以免蛇鼠虫类侵入污染水源。
本实用新型提供的技术方案是一种用于水窖沉沙水池盖的自动开合装置，主要由雨量传感器及其信号调理电路、雨量信号后续处理及电机接口电路、电机及与电机传动联接的驱动水窖沉沙水池盖开合的传动机构组成，雨量传感器及其信号调理电路的输出端与雨量信号后续处理及电机接口电路的输入端相连，雨量信号后续处理及电机接口电路的输出端和电机的输入端相连。
上述雨量传感器由若干片相互并联且电绝缘的电容器极板构成，电容器极板之间的间隙为雨水通道，雨水通道的两端为进雨口和雨水出口。
上述雨量传感器信号调理电路主要由正弦波发生器电路，雨量传感器测量电路，正弦波90度移相器，移相正弦波幅度调整电路，正弦波/方波转换电路，模拟开关、有源低通滤波器和同相放大器组成，正弦波发生器电路输出端与正弦波90度移相器的输入端相连，正弦波90度移相器的输出端与移相正弦波幅度调整电路的输入端相连，移相正弦波幅度调整电路的输出端与正弦波/方波转换电路的输入端相连，正弦波/方波转换电路的输出端与模拟开关的控制端相连，模拟开关的输入端与雨量传感器测量电路输出端相连，模拟开关的输出端与有源低通滤波器输入端相连，有源低通滤波器的输出经同相放大器接入比较器的同相输入端。
上述雨量信号后续处理及电机接口电路中设有四个继电器，二个位置微动开关，二组常开、常闭联动开关，比较器，555电路；比较器的输出通过三极管与第一个继电器的线圈相连；555电路中设有水位开关，555电路输出端通过三极管与第二个继电器的线圈相连；一个位置微动开关串联第三个继电器的线圈、第二个继电器的常闭触点和第二组联动开关的常闭开关、最后通过由第一个继电器的常开触点、第三个继电器的辅助常开触点和第一组联动开关的常开开关组成的并联电路到地；另一个位置微动开关串联第四个继电器的线圈和第一组联动开关的常闭开关、最后通过由第二个继电器的常开触点、第四个继电器的辅助常开触点、第一个继电器的常闭触点和第二组联动开关的常开开关组成的并联电路到地。
本实用新型由于采用上述技术方案，当下雨时，能自动驱动电机打开沉沙水池盖承雨，蓄水池蓄满水后，可自动驱动电机反转关闭沉沙水池盖以避免水量溢出受污；当雨停后，本实用新型亦可及时使电机反转关闭沉沙水池盖以免蛇鼠虫类侵入污染水源。
图1是本实用新型总体结构示意图；图2是本实用新型电机及传动机构与水窖沉沙水池盖的联接结构示意图；图3是本实用新型雨量传感器信号及其调理电路原理图；图4是本实用新型雨量信号后续处理电路及与电机接口电路原理图；图5是本实用新型雨量传感器结构示意图；图6是图5的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细的描述。
如图1、图2所示，本实用新型由以下几部分构成雨量传感器及其信号调理电路1、雨量信号后续处理及电机接口电路2、步进电机3及与电机3传动联接的驱动水窖沉沙水池盖开合的传动机构5、6组成。目前通常使用的生活水窖一般由蓄水池11(水窖窖体)和承雨用的沉沙水池构成(如附图2所示)，蓄水池11和沉沙水池8通过进水管9连接，本实用新型由固联于水窖沉沙水池盖7上的齿条6和固联于电机3的输出轴4上的齿轮5构成齿轮齿条传动机构5、6。为了减小沉沙水池盖7运动的摩擦阻力，沉沙水池盖7上可设有滚轮12。
图5、图6中所示本实用新型的雨量传感器12的核心部件是8组电容器，电容器极板13是16片0.5mm厚度的不锈钢板，多片电容器极板13相互并联以增大承雨量。四根与电容器极板电绝缘的螺栓14固定8组电容器成一整体，结构排列成直通式(即极板13之间的间隙18为雨水通道，雨水通道18的两端为进雨口15和出雨口16)并与雨量传感器外壳17连接，流进电容器的雨水可穿过直通式电容器极板流走。由电容器原理可知，电容量与电容器极板间介质的介电常数有关，即其电容量CAa的大小与雨量的大小有关。本实用新型利用介质(雨量)组成的电容传感器结构能有效地解决雨量大小的量测，并具有灵敏度高、响应快、易于冲洗等特点。
图3中，本实用新型的雨量传感器信号调理电路1包括ICL8038正弦波发生器电路，雨量传感器中电容量CAa的测量电路U4，正弦波90度移相器U1A，移相正弦波幅度调整电路U1B，正弦波/方波转换电路U2A。如出现降雨，雨量的大小实时地转换为CAa电容量的变化，U4输出的正弦交流电压幅度正比于CAa。ICL8038正弦波发生器电路的输出信号既是CAa的测量电路U4的激励源，又是正弦波90度移相器的参考信号源，该输出一路接电容CAa的测量电路输入端，一路接正弦波90度移相器U1A输入端。正弦波90度移相器U1A输出至正弦波幅度调整电路U1B，再经正弦波/方波转换电路U2A完成波形转换后输出至模拟开关4066A的开关控制端，模拟开关4066A的输入端与电容CAa测量电路U4输出端相连，所以CAa测量电路输出的正弦信号与移相90度后的同频方波通过模拟开关4066A实现相关运算，运算结果输出至有源低通滤波器U6，CAa越大，有源低通滤波器U6输入信号的幅度越大，最后把该输入信号转换成电平信号输出的电平幅度就越大，从而雨量信号检测及调理电路就有效把CAa的大小变化转化成电平幅度的大小变化。
图4中，J1-1、J1-2和J1-3分别是第一个继电器的线圈、常闭触点和常开触点；J2-1、J2-2和J2-3分别是第二个继电器的线圈、常闭触点和常开触点；NP1-1、NP1-2和NP1-3分别是第三个继电器的线圈、辅助常开触点和一对主常开触点；NP2-1、NP2-2和NP2-3分别是第四个继电器的线圈、辅助常开触点和一对主常开触点；NK1、NK2为位置微动开关当水池盖处于全闭合位置时，NK1闭合NK2断开，而当水池盖处于全打开位置时，NK 1断开NK2闭合；QA1和QA2分别是第一组联动开关的常开和常闭开关；QB1和QB2分别是第二个联动开关的常开和常闭开关。
图3中有源低通滤波器U6的输出经同相放大器U7接入图4中比较器U2B的同相输入端，比较器U2B的反相输入端接入参考电压，比较器U2B的输出通过一三极管Q2与第一个继电器的线圈J1-1相连。555电路中AB两触点分别连接图2中水窖窖体盖10上不锈钢水位探测针A和B，555电路输出端通过一三极管Q1与第二个继电器的线圈J2-1相连。NK1串联第三个继电器的线圈NP1-1、第二个继电器常闭触点J2-2和第二组联动开关的常闭开关QB2，最后通过由第一个继电器常开触点J1-3、第三个继电器的辅助常开触点NP1-2和第一组联动开关的常开开关QA1组成的并联电路到地。NK2串联第四个继电器的线圈NP2-1和第一组联动开关的常闭开关QA2，最后通过由第二个继电器常开触点J2-3、第三个继电器的辅助常开触点NP2-2、第一个继电器的常闭触点J1-2和第二组联动开关的常开开关QB1组成的并联电路到地。
当下雨时，比较器U2B输出高电平，线圈J1-1通电，常开触点J1-3闭合，常闭触点J1-2断开，线圈NP1-1通电，辅助常开触点NP1-2和一对主常开触点NP1-3闭合，电机MOTOR正转，沉沙水池盖7打开；沉沙水池盖7到达全打开位置后，NK1断开NK2闭合，线圈NP1-1失电，辅助常开触点NP1-2和一对主常开触点NP1-3断开，电机MOTOR停转。雨下完后，比较器U2B输出低电平，线圈J1-1失电，常开触点J1-3断开，常闭触点J1-2闭合，线圈NP2-1通电，辅助常开触点NP2-2和一对主常开触点NP2-3闭合，电机MOTOR反转，沉沙水池盖7闭合；沉沙水池盖7运动至全闭合位置后，NK1闭合，NK2断开，线圈NP2-1失电，辅助常开触点NP2-2和一对主常开触点NP2-3断开，电机MOTOR停转。当下雨过程中蓄水池11水满时，A，B两不锈钢水位探针之间为低阻导通状态，UAB＜1/3Vcc，555输出高电平，线圈J2-1通电，常开触点J2-3闭合，常闭触点J2-2断开，线圈NP2-1通电，辅助常开触点NP2-2和一对主常开触点NP2-3闭合，电机MOTOR反转驱动沉沙水池盖7全闭合。当蓄水池11水位未满时，555中AB开路，555输出低电平，线圈J2-1失电，常开触点J2-3断开，常闭触点J2--2闭合，沉沙水池盖7下雨则开，雨停则闭。
本实用新型亦可手动控制打开或关闭沉沙水池盖7。当沉沙水池盖7全闭合时按一下第一组联动开关使其常开开关QA1闭合、常闭开关QA2断开，线圈NP1-1通电，辅助常开触点NP1-2和一对主常开触点NP1-3闭合，电机MOTOR正转使沉沙水池盖7全打开；沉沙水池盖7全打开后，再按一下第二组联动开关使其常开开关QB1闭合，其常闭开关QB2断开，线圈NP2-1通电，辅助常开触点NP2-2和一对主常开触点NP2-3闭合，电机MOTOR反转使沉沙水池盖7全闭合。
权利要求1.一种用于水窖沉沙水池盖的自动开合装置，其特征在于主要由雨量传感器及其信号调理电路、雨量信号后续处理及电机接口电路、电机及与电机传动联接的驱动水窖沉沙水池盖开合的传动机构组成，雨量传感器及其信号调理电路的输出端与雨量信号后续处理及电机接口电路的输入端相连，雨量信号后续处理及电机接口电路的输出端和电机的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于雨量传感器由若干片相互并联且电绝缘的电容器极板构成，电容器极板之间的间隙为雨水通道，雨水通道的两端为进雨口和雨水出口。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于雨量传感器信号调理电路主要由正弦波发生器电路，雨量传感器测量电路，正弦波90度移相器，移相正弦波幅度调整电路，正弦波/方波转换电路，模拟开关、有源低通滤波器和同相放大器组成，正弦波发生器电路输出端与正弦波90度移相器的输入端相连，正弦波90度移相器的输出端与移相正弦波幅度调整电路的输入端相连，移相正弦波幅度调整电路的输出端与正弦波/方波转换电路的输入端相连，正弦波/方波转换电路的输出端与模拟开关的控制端相连，模拟开关的输入端与雨量传感器测量电路输出端相连，模拟开关的输出端与有源低通滤波器输入端相连，有源低通滤波器的输出经同相放大器接入比较器的同相输入端。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于雨量信号后续处理及电机接口电路中设有四个继电器，二个位置微动开关，二组常开、常闭联动开关，比较器，555电路；比较器的输出通过三极管与第一个继电器的线圈相连；555电路中设有水位开关，555电路输出端通过三极管与第二个继电器的线圈相连；一个位置微动开关串联第三个继电器的线圈、第二个继电器的常闭触点和第二组联动开关的常闭开关、最后通过由第一个继电器的常开触点、第三个继电器的辅助常开触点和第一组联动开关的常开开关组成的并联电路到地；另一个位置微动开关串联第四个继电器的线圈和第一组联动开关的常闭开关、最后通过由第二个继电器的常开触点、第四个继电器的辅助常开触点、第一个继电器的常闭触点和第二组联动开关的常开开关组成的并联电路到地。
专利摘要本实用新型涉及一种用于水窖沉沙水池盖的自动开合装置，主要由雨量传感器及其信号调理电路、雨量信号后续处理及电机接口电路、电机及与电机传动联接的驱动水窖沉沙水池盖开合的传动机构组成，雨量传感器及其信号调理电路的输出端与雨量信号后续处理及电机接口电路的输入端相连，雨量信号后续处理及电机接口电路的输出端和电机的输入端相连。本实用新型由于采用上述技术方案，当下雨时，能自动驱动电机打开沉沙水池盖承雨，蓄水池蓄满水后，可自动驱动电机反转关闭沉沙水池盖以避免水量溢出受污；当雨停后，本实用新型亦可及时使电机反转关闭沉沙水池盖以免蛇鼠虫类侵入污染水源。
文档编号E03B11/00GK2752400SQ20042005775
公开日2006年1月18日 申请日期2004年12月15日 优先权日2004年12月15日
发明者邓华, 熊昌仑 申请人:武汉大学