专利名称：一种数控式雨量计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气象、水文雨量测量技术领域，具体涉及一种数控式雨量计，用于 实现高精度、大量程的雨量测量。
背景技术：
目前全国范围的水文、气象雨量的测量普遍使用“翻斗式雨量计”，翻斗式雨量计 历史悠久，属于解放前国外引进技术，数十年来虽有改进，基本原理及结构依旧，翻斗雨量 计仅适用于中小雨量测量，微小雨量达不到翻斗重量翻斗不翻，雨量不计；大雨及暴雨测量 精度较差，据专业人士评估其精度只达到60%，而且需要每年定期进行鉴定及维修，雨量测 量是气象、水文要素，时隔60 70年之久，在当今科学应用技术高度发展时，还在普遍使用 精度低、量程窄的翻斗雨量计实属不合理，所以，推出以现代科学应用技术实现的数控式雨 量计，来替代翻斗雨量计，成为一项急需的任务。
实用新型内容(一)要解决的技术问题本实用新型要解决的技术问题是如何扩大雨量计的量程、提高其测量精确度、免 除对其定期鉴定，并降低成本。( 二 )技术方案为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种数控式雨量计，其特征在于，包括承水器，设置为漏斗状，用于承接雨水；测试筒，通过通水管与所述承水器连通，用于导入所承接到的雨水，并进行测量；浮筒，设置在所述测试筒内，浮筒下端设置为锥形，用于随测试筒内的水位升/ 降；滑轮，其上绕接有牵引绳索，牵引绳索一端连接浮筒，另一端连接有平衡重锤；所 述浮筒随水位自动升/降，通过牵引绳索带动滑轮转动；光电数码盘，与所述滑轮同轴连接，由所述浮筒与平衡重锤之间的自动平衡力通 过牵引绳索带动光电数码盘与滑轮一起转动，并由光电数码盘输出水位上升的相应数据；单片机系统，通过数据传输电缆与所述光电数码盘相连，用于获取所述光电数码 盘输入的数据，并对数据进行处理、存储和显示。其中，所述通水管与测试筒之间设置有三通电动阀，由所述单片机系统控制三通 电动阀的导通状态，以使雨水进/出测试筒。其中，所述三通电动阀内设置有可控转动阀芯，以使进水时，阀芯关闭排水口，使 通水管与测试筒之间连通，排水时，阀芯关闭进水口，使测试筒与排水口连通。其中，所述测试筒的横截面面积与承水器上端开口面积按比例设置，使自然降水 量在测试筒内的上升动态扩大整数倍以测量自然降水量。其中，所述单片机系统中设置有数码显示屏，所述数码显示屏上设置有百、十、个、分四位LED数码管以进行数码显示，个位与分位LED数码管之间设置有小数点标示，用于直 接显示实际被测雨水量。其中，所述浮筒的重量设置为大于平衡重锤的重量。其中，所述光电数码盘的中心轴采用滚珠轴承组装，以减少光电数码盘转动时的 摩擦力。其中，所述单片机系统中设置有数据输出接口，且外接有外部存储或显示设备，所 述单片机系统用于通过所述数据输出接口将雨水测量过程及实时水位数据传送至所述外 部存储或显示设备。(三)有益效果本实用新型提供的数控式雨量计充分利用单片机数控技术，扩大了量程，将分辨 率提高到1%。，精确度误差提高到士 1%。，实现由微雨量至大到暴雨均可测量，为气象、水文 雨量测量提供一种高精度的测试仪器。并且光电数码盘的轴转动非常灵活，无需驱动力，既 不需步进电机也不要伺服电机，仅依靠浮筒与重锤自动平衡的微小动力由牵引绳索带动滑 轮及码盘转动，属无源传动，节能。
图1是本实用新型数控式雨量计的结构示意图；图2是本实用新型数控式雨量计中滑轮、光电数码盘和单片机系统的连接结构示 意图；图3是本实用新型数控式雨量计中三通电动阀在进水口关闭时的状态图。其中1 承水器；1-2 通水管；2 三通电动阀；2-1 阀芯；3 测试筒；4 浮筒；5 牵引绳索；6 滑轮；7 光电数码盘；8 平衡重锤；9 数据传输电缆；10 单片机系统。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下 实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。如图1和图2所示，为本实用新型数控式雨量计的结构示意图以及滑轮、光电数码 盘和单片机系统的连接结构示意图。本实用新型提供的数控式雨量计，按照雨量计国家标 准尺寸设置承水器1，承水器1的开口端内径设置为200毫米，以承水器开口端面积缩小10 倍设置雨水测试筒3的横截面积(即测试筒横截面积与承水器开口端面积比为1 10)，自 然雨水降至承水器1，承水器1接收雨水，通过通水管1-2将雨水导入测试筒3内，测试筒3 水位上升动态较自然雨量扩大10倍，在通水管1-2与测试筒3之间组装了进排水的三通电 动阀2，控制测试筒3进水及排水，三通电动阀2的三端开口为A、B、C，当由承水器1向测试 筒3内进水时，电动阀的阀芯2-1关闭C 口，A 口和B 口导通，即通水管1-2和测试筒3导 通，承水器1所接的雨水导入测试筒3内，如图1中三通电动阀2的状态所示；当测试筒3 向外排水时，电动阀的阀芯2-1关闭B 口，A 口和C 口导通，即测试筒3和排水口导通，使测 试筒3内的雨水排出，如图3中三通电动阀2的状态所示。由于承水器1和测试筒3的相 关比例设置，测试筒3的水位以十倍于自然雨水动态量上升，也就是说，1毫米自然雨水相 当于注入测试筒10毫米雨水量，即在测量过程中，将实际降雨量的水位动态扩大了 10倍， 由此提高测试分辨率及精确度。在本实施例中，单片机系统中设置有数码显示屏，所述数码显示屏上设置有百、十、个、分四位LED数码管以进行数码显示，所述百、十两位LED数码管为十进制累加计数， 所述个、分两位LED数码管为可逆计数，个位与分位LED数码管之间设置有小数点标示， 用于直接显示实际被测雨水量。采用数据发生器光电数码盘7，光电数码盘7轴旋转一周 发出200个数据，与其同轴安装的滑轮6的周长设置为200毫米；滑轮直径=200+ π = 63. 66-绳索直径，滑轮上绕接一条牵引绳索5，牵引绳索5 —端系浮筒4，另一端系平衡重 锤8，浮筒4重量大于平衡重锤8，在测量筒3无水时浮筒4处于零位，当雨水进入测量筒3 时，由于浮力作用，浮筒4随水位上升，平衡重锤8下降，从而通过牵引绳索5带动滑轮6及 光电数码盘7向左转动，光电数码盘7精确输出水位上升的实时数据。测试筒3的最大上 升水量为100毫米，当水位达到100毫米时，单片机系统10的数码显示屏显示10. 0，同时驱 动三通电动阀2的阀芯2-1关闭B 口，将测试筒3内的水从排水口排出。随水位下降，浮筒 4下降，同时通过牵引绳索5带动滑轮6和光电数码盘7向右转动，数码显示屏所显示数字 个位与分位做减法运算，当水位降至0时，数码显示屏尾数两位数码管显示0. 0，同时发出 驱动三通电动阀2的阀芯关闭C 口，开通B 口，继续向测试筒3内进水，并且数码显示屏记 录下10. 0的水位量。在本实施例中，浮筒4的重量大于重锤8的重量，在测试筒3内没有水的时候，浮 筒4下沉到测试筒3底部，当测试筒3内进水时，随着水位上升，浮筒4受水的浮力作用上 浮，重锤8下沉，所以浮筒4是自动跟随水位升降，从而通过牵引绳索5带动滑轮6及光电 数码盘7左右旋转，并将升降数据由光电数码盘7传送至单片机系统10进行处理和显示。在本实施例中，由于光电数码盘7采用滚珠轴承，其轴转动非常灵活，无需驱动 力，既不需步进电机也不要伺服电机，仅仅依靠浮筒4与重锤8自动平衡的微小动力即可实 现牵引绳索5带动滑轮6及光电数码盘7转动，该技术为无动力的“无源技术”，可以节能。在本实施例中，所述单片机系统设置有标准数据输出接口，可外接外部存储或显 示设备，通过所述输出接口将雨量测量过程存储及实时雨量数据传送至外部存储或显示设 备。在同一被测雨量的区域内，可以使用多个雨量计，以实现测量的准确，数控式雨量计可 通过有线或无线装置，将降雨量测量过程及结果传送至水文、气象站进行进一步异地分析 操作，实现整个雨量测量自动化。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改 进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求一种数控式雨量计，其特征在于，包括承水器(1)，设置为漏斗状，用于承接雨水；测试筒(3)，通过通水管(1 2)与所述承水器(1)连通，用于导入所承接到的雨水，并进行测量；浮筒(4)，设置在所述测试筒(3)内，浮筒(4)下端设置为锥形，用于随测试筒(3)内的水位升/降；滑轮(6)，其上绕接有牵引绳索(5)，牵引绳索(5)一端连接浮筒(4)，另一端连接有平衡重锤(8)；所述浮筒(4)随水位自动升/降，通过牵引绳索(5)带动滑轮(6)转动；光电数码盘(7)，与所述滑轮(6)同轴连接，由所述浮筒(4)与平衡重锤(8)之间的自动平衡力通过牵引绳索(5)带动光电数码盘(7)与滑轮(6)一起转动，并由光电数码盘(7)输出水位上升的相应数据；单片机系统(10)，通过数据传输电缆(9)与所述光电数码盘(7)相连，用于获取所述光电数码盘(7)输入的数据，并对数据进行处理、存储和显示。
2.如权利要求1所述的数控式雨量计，其特征在于，所述通水管(1-2)与测试筒(3)之 间设置有三通电动阀(2)，由所述单片机系统(10)控制三通电动阀(2)的导通状态，以使雨 水进/出测试筒(3)。
3.如权利要求2所述的数控式雨量计，其特征在于，所述三通电动阀(2)内设置有可控 转动阀芯(2-1)，以使进水时，阀芯(2-1)关闭排水口，使通水管(1-2)与测试筒(3)之间连 通，排水时，阀芯(2-1)关闭进水口，使测试筒(3)与排水口连通。
4.如权利要求1所述的数控式雨量计，其特征在于，所述测试筒(3)的横截面面积与承 水器(1)上端开口面积按比例设置，使自然降水量在测试筒(3)内的上升动态扩大整数倍 以测量自然降水量。
5.如权利要求1所述的数控式雨量计，其特征在于，所述单片机系统(10)中设置有数 码显示屏，所述数码显示屏上设置有百、十、个、分四位LED数码管以进行数码显示，个位与 分位LED数码管之间设置有小数点标示，用于直接显示实际被测雨水量。
6.如权利要求1所述的数控式雨量计，其特征在于，所述浮筒(4)的重量设置为大于平 衡重锤(8)的重量。
7.如权利要求1所述的数控式雨量计，其特征在于，所述光电数码盘(7)的中心轴采用 滚珠轴承组装，以减少光电数码盘(7)转动时的摩擦力。
8.如权利要求1所述的数控式雨量计，其特征在于，所述单片机系统(10)中设置有数 据输出接口，且外接有外部存储或显示设备，所述单片机系统(10)用于通过所述数据输出 接口将雨水测量过程及实时水位数据传送至所述外部存储或显示设备。
专利摘要本实用新型公开了一种数控式雨量计，包括承水器，承接雨水；测试筒，与承水器相连；浮筒，设置在测试筒内，随水位升降；滑轮，其上绕接牵引绳索，牵引绳索一端连接浮筒，另一端连接平衡重锤，根据浮筒随水位升/降由牵引绳索带动滑轮转动；光电数码盘，与滑轮同轴连接，由浮筒带动其转动，并输出其转动数据；单片机系统，与光电数码盘相连，用于获取光电数码盘输入的数据，并对其进行处理、存储和显示，以及根据所接收数据控制光电数码盘转动。本实用新型提供的数控式雨量计充分利用单片机数控技术，扩大了量程，将分辨率提高到1‰，精确度误差提高到±1‰，可用于对微雨量至大到暴雨的测量，可作为气象、水文雨量测量的一种高精度测试仪器。
文档编号G01W1/14GK201732176SQ20102017581
公开日2011年2月2日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者刘家棣 申请人:温京辉