一种大范围多区域液控变色系统及其使用方法

本发明涉及一种大范围多区域变色系统及其使用方法。

背景技术：

1、变色控制具有能够实现隐身、示假和艺术效果呈现等作用，在军事伪装、艺术展示以及服装和道具制备等领域具有重要的应用前景。目前自动变色方法主要有电致变色、热致变色和光致变色等，但这几种变色方式存在速度慢、变色单一、使用寿命有限、价格昂贵，且不能基于使用者的意愿手动控制变色，可控性的问题。

2、微流控系统具有体积小、能耗少、效率高、成本低且易于集成等特点。基于微流控技术的液控变色系统通过不同颜色有色液体在变色单元中的流入或排出来实现变色功能，具有变色自然、可控性高、可逆性好、变色方式多样、个性化强和操作方便简单等优点。但基于微流控技术的液控变色方法要实现大范围多区域的变色存在着变色液体驱动困难、控制系统和控制方法复杂的问题。

技术实现思路

1、本发明是要解决目前基于微流控技术的液控变色方法要实现大范围多区域的变色存在变色液体驱动困难、控制系统和控制方法复杂的技术问题，而提供一种大范围多区域液控变色系统及其使用方法。

2、本发明的大范围多区域液控变色系统是由电控部分和n个回路组成，n为回路的数量，为正整数，sn为回路的编号；每个回路是由变色单元和变色驱动部分组成；

3、所述的变色单元是由多个变色载体sn-9组成，变色载体sn-9为透明的且内部设置有微流道；

4、所述的变色驱动单元是由多个储液盒5、气源sn-3、多个气泵sn-4、多个变量液压泵sn-5、进液换向阀sn-1、回液换向阀sn-2、截止阀sn-6、单向阀sn-7、第一转接头sn-8和第二转接头sn-10组成；多个气泵sn-4为并联关系，多个变量液压泵sn-5为并联关系；每个储液盒5中储存一种有色液体，储液盒5上设置n个出液口和n个进液口，储液盒5的每个出液口与进液换向阀sn-1的多个入口一一对应相连；进液换向阀sn-1的出口与变量液压泵sn-5的入口相连；气源sn-3的出气口与气泵sn-4的入口相连，气泵sn-4的出气口连接单向阀sn-7的进气口；所述的变量液压泵sn-5的出液口与单向阀sn-7的出气口并联，通过第一转接头sn-8连接到变色载体sn-9的进液口，第一转接头sn-8的每个出口与一个变色载体sn-9的进液口对应；变色载体sn-9的出液口通过第二转接头sn-10连接到截止阀sn-6的进液口，每个变色载体sn-9的出液口与第二转接头sn-10的进口一一对应；截止阀sn-6的出液口连接回液换向阀sn-2的进液口，储液盒5的每个进液口与回液换向阀sn-2的多个出口一一对应相连；每个回路中元件的连接方式相同；

5、所述的电控部分是由控制器1和电控元件2组成，控制器1的信号输出端与电控元件2的信号输入端连接，电控元件2的信号输出端分别与进液换向阀sn-1、回液换向阀sn-2、截止阀sn-6、变量液压泵sn-5和气泵sn-4的信号输入端连接。

6、本发明的大范围多区域液控变色系统的驱动方式为气液混合驱动方式，采用气泵sn-4实现气体的泵送、液压泵sn-5实现液体泵送，驱动有色液体在变色载体sn-9上的循环流动。

7、本发明的大范围多区域液控变色系统的变色速度调节方式为数字控制和电机连续调速方式相结合的变色速度调节方式。

8、本发明的大范围多区域液控变色系统的颜色切换通过多阀结合结构实现，采用进液换向阀sn-1、回液换向阀sn-2与截止阀sn-6相结合的方式实现变色支回路的切换和液体流动方向的控制。

9、本发明的大范围多区域液控变色系统的使用方法为：

10、在每个储液盒5中装入一种有色液体，当要向变色载体sn-9中装入有色液体a时，控制器1对电控元件2发出控制信号，电控元件2控制进液换向阀sn-1中与装有有色液体a的储液盒5连通的入液口打开，启动变量液压泵sn-5将有色液体a泵入第一转接头sn-8中，然后进入特定的变色载体sn-9中，变色载体sn-9变为有色液体a的颜色；

11、此过程中数字控制和电机连续调速方式的变色速度调节方式分别为：

12、数字控制方式：控制器1对电控元件2发出控制信号，控制变量液压泵sn-5的工作数量，控制有色液体进入变色载体sn-9的速度，从而控制变色速度；

13、电机连续调速方式：控制器1对电控元件2发出控制信号，控制变量液压泵sn-5的电机转速，改变液压泵sn-5的流量速度，控制有色液体进入变色载体sn-9的速度，从而控制变色速度；

14、还可以采用数字控制方式和电机调速方式相结合的方式调节变色速度；

15、当变色载体sn-9从有色恢复成原来状态即排液过程，控制器1对电控元件2发出控制信号，电控元件2控制气泵sn-4开始工作使得气源sn-3中的气体通过第一转接头sn-8泵入到特定的变色载体sn-9中，使有色液体a排出变色载体sn-9，有色液体a依次经过第二转接头sn-10、截止阀sn-6和回液换向阀sn-2回到原储液盒5中；

16、此过程中数字控制和电机连续调速方式的变色速度调节方式分别为：

17、数字控制方式：控制器1对电控元件2发出控制信号，控制气泵sn-4的工作数量，控制气体进入变色载体sn-9的速度，即控制有色液体从变色载体sn-9中排空的速度，从而控制变色载体sn-9的恢复速度；

18、电机连续调速方式：控制器1对电控元件2发出控制信号，控制气泵sn-4的电机转速，改变气泵sn-4的气体流量，控制气体进入变色载体sn-9的速度，即控制有色液体从变色载体sn-9中排空的速度，从而控制变色速度；

19、还可以采用数字控制方式和电机调速方式相结合的方式调节变色速度。

20、本发明的大范围多区域液控变色系统的工作原理为，将变色单元中的变色载体sn-9布置在需要变色的区域，电控部分中的控制器1对电控元件2发出控制信号，控制变色驱动单元中的变量液压泵sn-5或气泵sn-4工作，通过向变色载体sn-9中注入有色液体或排出有色液体实现变色载体sn-9的变色，变色区域呈现出的颜色为变色载体sn-9中有色液体的颜色；通过将变色载体sn-9中的有色液体排出实现变色载体sn-9颜色的恢复，使变色区域恢复成原来的状态。

21、每个回路中换向阀的数量根据需要确定，每个回路中转接头的数量根据需要确定。

22、通过如下方法实现颜色保持：在变色载体sn-9没有进液和出液的过程中，控制器1控制截止阀sn-6，截止阀截止。

23、通过如下方法防止液体回流进入气泵sn-4：单向阀sn-7串联在气泵sn-4的出气口位置，可以使液体截止在气泵sn-4前。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、1、本发明采用气液混合驱动的方式驱动变色载体sn-9中液体的循环，通过变量液压泵sn-5向变色载体sn-9中泵送液体实现变色载体sn-9的无色到有色变化，通过气泵sn-4向变色载体sn-9中泵送气体排出变色载体sn-9中的液体实现变色载体sn-9的有色到无色变化；通过该种方式使不同颜色的液体在交替流入变色载体sn-9时，避免了不同颜色液体的混色，同时气泵正压驱动排出有色液体的方式比液泵负压吸出液体的排出方式速度更快，解决了大范围多区域液控变色过程变色载体中液体排出慢和无法排出的问题；

26、2、本发明采用数字控制和电机连续调速方式相结合的调节方式实现变色速度的调节；针对使用的不同类型的泵采取相应的控制策略，均可实现对变色速度的控制；该调节方式结构简单，易于实现且全面地涵盖了多种使用场合；

27、3、本发明采用多阀结合的结构实现变色支回路的切换和液体流动方向的控制，能够实现颜色的可靠选择，防止液体回流进入气泵，并实现了颜色保持功能，系统工作更加可靠。通过该种方式实现了多区域每次变一种颜色或每次不同区域不同颜色的变色，即变色的多样化，并且可以让变色载体的颜色保持不变。