一种反坡隧道自动抽排水装置的制作方法

本实用新型涉及反坡隧道抽排水技术领域，特别是涉及一种反坡隧道自动抽排水装置。

背景技术：

反坡隧道自动抽排水是针对隧道施工中反坡集水井集中排水问题所提出的方案，公告号CN203822373U提出一种反坡隧道自动抽排水装置及多级抽排水系统，该方案提出在反坡隧道中一个积水井附近的两台以上水泵，每个水泵均由一个自复位开关控制该水泵的开启及关闭，每个水泵出水口均通过一个单向阀及分管道连接主管道，主管道出口至隧道外；每个水泵的自复位开关均通过一根软绳与积水井中一个浮球连接，各浮球的设置高度不等，从低水位线至高水位线依次增加。但是在实际使用过程中，由于集水井中阴暗潮湿，杂物较多，软绳在长期使用中容易出现断裂，并且浮球受浮力影响总是处于浮动的状态，若水面上下浮动厉害，则会出现控制出错的现象，给实际使用带来很大困难。

所以本实用新型提供一种新的方案来解决此问题。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的在于提供一种反坡隧道自动抽排水装置。

其解决的技术方案是：一种反坡隧道自动抽排水装置，包括两台以上的水泵，所述水泵的控制回路中串接有继电器，所述继电器的控制端连接控制器的输出端，所述控制器的输入端连接水位监测模块；所述水位监测模块包括水位测量电路、稳定放大电路和滤波比较电路，水位测量电路包括用于测量水位的红外测距传感器P1，水位测量电路的输出端连接稳定放大电路的输入端，稳定放大电路的输出端连接滤波比较电路的输出端，滤波比较电路的输出端连接所述控制器的输入端。

优选的，所述水位测量电路中红外测距传感器P1选用型号为SW-LDS50A的红外测距芯片，红外测距传感器P1的供电端通过电阻R1连接+12V电源，+12V电源还通过电容C1接地，红外测距传感器P1的输出端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电容C2的一端，红外测距传感器P1的接地端与电容C2的另一端并联接地。

优选的，所述稳定放大电路包括运放器AR1，运放器AR1的反相输入端连接水位测量电路的输出端，运放器AR1的同相输入端连接电阻R3、R4的一端，电阻R3的另一端接地，运放器AR1的输出端连接电阻R4的另一端、电阻R5的一端和三极管VT1的集电极，电阻R5的另一端和三极管VT1的基极连接稳压二极管DZ1的阴极，稳压二极管DZ1的阳极接地，三极管VT1的发射极连接运放器AR2的同相输入端，运放器AR2的输出端连接反相输入端，并通过电阻R6连接运放器AR1的同相输入端。

优选的，所述滤波比较电路包括电阻R7，电阻R7的一端连接三极管VT1的发射极，电阻R7的另一端连接电容C3、电阻R8的一端，电容C3的另一端接地，电阻R8的另一端连接运放器AR3的同相输入端，运放器AR3的反相输入端连接可变电阻RP1的触点1，可变电阻RP1的触点2连接电阻R9、电容C4的一端和稳压二极管DZ2的阴极，可变电阻RP1的触点3连接电阻R10的一端、电容C4的另一端和稳压二极管DZ2的阳极，电阻R9的另一端连接+12V电源，电阻R10的另一端接地，运放器AR3的输出端连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接电容C5的一端和控制器的输入端，电容C5的另一端接地。

通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为:

1.本实用新型电路设计简单巧妙，通过水位监测模块代替软绳浮球检测，有效地避免了软绳断裂和浮球在水面上下浮动大造成控制出错的现象，水位监测结果准确，控制精确稳定，具有很好的实用价值和开发价值；

2.当水位上下浮动大时，红外测距传感器P1的输出信号会在短时间内波动较大，则输入到运放器AR1反相输入端的信号值变化量也随之变大，此时运放器AR2的输出信号反馈到运放器AR1的同相输入端，有效地补偿短时间内的变化量，消除水位上下浮动大造成的不良影响，提高水位监测的精确度和稳定性；

3.稳压二极管DZ2、电容C4与可变电阻RP1并联，有效提高了可变电阻RP1两端电压的稳定性，使运放器AR3反相输入端的比较电压值更加稳定，提高比较结果的准确度，调节可变电阻RP1阻值可改变比较电压值，从而在实际使用时，仅需调节RP1的阻值就可实现各个水位监测模块在不同临界水位下的输出状态，方便使用。

附图说明

图1为本实用新型的系统控制原理图。

图2为本实用新型中水位监测模块的电路原理图。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。

一种反坡隧道自动抽排水装置，包括两台以上的水泵，水泵的控制回路中串接有继电器，继电器的控制端连接控制器的输出端，控制器的输入端连接水位监测模块。水位监测模块包括水位测量电路、稳定放大电路和滤波比较电路，水位测量电路包括用于测量水位的红外测距传感器P1，水位测量电路的输出端连接稳定放大电路的输入端，稳定放大电路的输出端连接滤波比较电路的输出端，滤波比较电路的输出端连接所述控制器的输入端。

水位测量电路中红外测距传感器P1选用型号为SW-LDS50A的红外测距芯片，具有很好的精确度，红外测距传感器P1的供电端通过电阻R1连接+12V电源，+12V电源还通过电容C1接地，红外测距传感器P1的输出端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电容C2的一端，红外测距传感器P1的接地端与电容C2的另一端并联接地，其中电阻R2、电容C2形成RC滤波对红外测距传感器P1的输出信号进行低通滤波，降低外界杂波干扰。

为了避免水位上下浮动大造成控制出错，设计稳定放大电路对水位测量电路的输出信号进行放大处理，稳定放大电路包括运放器AR1，运放器AR1的反相输入端连接水位测量电路的输出端，运放器AR1的同相输入端连接电阻R3、R4的一端，电阻R3的另一端接地，运放器AR1的输出端连接电阻R4的另一端、电阻R5的一端和三极管VT1的集电极，电阻R5的另一端和三极管VT1的基极连接稳压二极管DZ1的阴极，稳压二极管DZ1的阳极接地，三极管VT1的发射极连接运放器AR2的同相输入端，运放器AR2的输出端连接反相输入端，并通过电阻R6连接运放器AR1的同相输入端，其中，电阻R5、三极管VT1和稳压二极管DZ1形成三极管稳压电路对运放器AR1的输出信号进行稳压处理，提高信号的稳定度，然后再将一部分稳压后的信号送入运放器AR2中进行跟随反馈，当水位上下浮动大时，红外测距传感器P1的输出信号会在短时间内波动较大，则输入到运放器AR1反相输入端的信号值变化量也随之变大，此时运放器AR2的输出信号反馈到运放器AR1的同相输入端，有效地补偿短时间内的变化量，消除水位上下浮动大造成的不良影响，提高水位监测的精确度和稳定性。

稳定放大电路的输出信号送入滤波比较电路中处理，滤波比较电路包括电阻R7，电阻R7的一端连接三极管VT1的发射极，电阻R7的另一端连接电容C3、电阻R8的一端，电容C3的另一端接地，电阻R7、电容C3形成RC滤波进一步消除杂波干扰，电阻R8的另一端连接运放器AR3的同相输入端。运放器AR3的反相输入端连接可变电阻RP1的触点1，可变电阻RP1的触点2连接电阻R9、电容C4的一端和稳压二极管DZ2的阴极，可变电阻RP1的触点3连接电阻R10的一端、电容C4的另一端和稳压二极管DZ2的阳极，电阻R9的另一端连接+12V电源，电阻R10的另一端接地，其中稳压二极管DZ2、电容C4与可变电阻RP1并联，有效提高了可变电阻RP1两端电压的稳定性，使运放器AR3反相输入端的比较电压值更加稳定，提高比较结果的准确度，调节可变电阻RP1阻值可改变比较电压值，从而在实际使用时，仅需调节可变电阻RP1阻值就可改变不同临界水位时运放器AR3的输出状态，方便使用。运放器AR3的输出端连接电感L1的一端，电感L1的另一端连接电容C5的一端和控制器的输入端，电容C5的另一端接地，电感L1和电容C5形成LC滤波器对运放器AR3的输出信号进一步消除震荡信号干扰，提高信号输出的稳定度。

本实用新型在具体使用时，在反坡隧道的每个集水井中仅多台水泵，每个水泵的控制回路中均串接一个继电器，每个继电器的控制端均连接到一个总的控制器的多个输出端上，使用时控制器可选用单片机控制系统，节约成本，控制器的输入端连接多个水位监测模块，且控制器将每个水位监测模块的监测结果处理后分别对应控制每个继电器，为了方便叙述控制原理，图1仅为一个水位监测模块和对应的一个水泵控制回路的模块连接图，具体使用时根据实际需要对水位监测模块和水泵控制回路进行相应增加即可。水位监测模块中红外测距传感器P1横向均匀分布在集水井内上方，对集水井的水位实时检测，并将水位检测高度转化为电信号输出，此电信号经RC滤波后送入运放器AR1中进行放大，然后再送入三极管稳压电路进行稳压处理，提高信号的稳定度，三极管稳压电路再将一部分稳压后的信号送入运放器AR2中进行跟随反馈，当水位上下浮动大时，红外测距传感器P1的输出信号会在短时间内波动较大，则输入到运放器AR1反相输入端的信号值变化量也随之变大，此时运放器AR2的输出信号反馈到运放器AR1的同相输入端，有效地补偿短时间内的变化量，消除水位上下浮动大造成的不良影响，提高水位监测的精确度和稳定性。稳定放大电路的输出信号经RC滤波后送入运放器AR3中进行比较，当每个红外测距传感器P1检测水位超过所设定的临界水位时，运放器AR3的同相输入端电位就会大于反相输入端的比较电压值，从而使运放器AR3的输出信号由低电平翻转变为高电平，此高电平信号经LC滤波后送入控制器中，从而控制器在对应的输出端输出高电平信号控制对应的继电器导通，从而使在此控制回路中的水泵得电开始抽水工作。在实际使用过程中，每个水位监测模块监测的临界水位高度不同，从而实现多级控制水泵工作数量，此时仅通过调节RP1的阻值就可实现各个水位监测模块在不同临界水位下的输出状态，方便使用。

综上所述，本实用新型电路设计简单巧妙，通过水位监测模块代替软绳浮球检测，有效地避免了软绳断裂和浮球在水面上下浮动大造成控制出错的现象，水位监测结果准确，控制精确稳定，具有很好的实用价值和开发价值。

以上所述是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。