一种微灌产品流量自动化量测装置的制作方法

本发明属于计量装置领域，涉及流量量测装置，尤其是一种微灌产品流量自动化量测装置。

背景技术：

微灌等灌溉试验中通过收集水量数据来分析其水力性能(均匀度、水头损失等)。目前的数据收集工作一般采用人工摆放雨量桶的方式来收集水量，并通过人工进行计时和读数。

传统数据采集过程中难以避免的存在一些误差，如人工摆放雨量桶收集水量所造成的系统误差，或由于人为因素造成的计时时间，读数和雨量桶摆放时间不一致所造成的人为误差等。上述误差的累积会对雨量桶中水量数据的测量精度造成影响，进而对微灌等水力性能分析的准确性造成影响。除此之外，对于喷头、滴头、孔口等多组分压力重复测量水量或间歇式测量水量，也会提升操作人员的劳动强度。

因此，为解决上述问题，应设计一种可提高对雨量桶测量水量的精度，减小误差、方便人工操作的量测装置。除此之外，随着自动化技术的普及，还在解决上述问题的基础上实现自动计时、采集水量、读取水量、存储水量、排放水量等一体化的功能，进而减少人工参与，降低工作强度，提高量测精度。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构合理，便于操作，精度更高，劳动强度低的微灌产品流量自动化量测装置。

本发明采取的技术方案是：

一种微灌产品流量自动化量测装置，其特征在于包括一台机架，所述机架底部布设有一电子天平，电子天平的上端面用于放置集水容器，所述机架的顶部悬装有一出水装置，该出水装置与水箱连通，所述出水装置通过管路连通制出一出水口，该出水口位于集水容器的上方，在出水口与水箱之间的管路内安装有压力变送器和节流阀；位于集水容器旁侧的机架内安装有一机械臂，该机械臂可夹持集水容器，并将集水容器移动至电子天平外侧。

进一步的，所述水箱通过水泵与外部水源相连通。

进一步的，所述出水装置和机械臂均采用一中控箱进行控制，所述中控箱采用plc，所述压力变送器、电子天平和水泵的信号输出端均与plc相连通，用于采集水箱的压力信号、电子天平输出的rs485的协议信号和水泵的输水信号；plc与机械臂和节流阀控制端相连接，用于控制机械臂的动作和节流阀的流量。

进一步的，所述机械臂包括一升降气缸，该升降气缸沿纵向设置，所述升降气缸的活塞杆上端部一体安装有一升降板，该升降板内安装有一转动台，所述转动台内安装有一夹持装置。

进一步的，所述夹持装置包括一机座，该机座的的输出端安装有一旋转盘，该旋转盘可在竖直方向内进行周向转动，所述旋转盘的前端两侧对称安装有一侧气缸，该两侧气缸的活塞杆端部分别安装有一夹持板，该两侧气缸在回程状态下，两夹持板同侧的端面与集水容器的外壁紧密接触。

进一步的，在所述出水口和集水容器之间的机架内安装有一挡水气缸，该挡水气缸的活塞杆端部一体安装有一挡水槽；所述挡水气缸的活塞杆位于出程状态下，挡水槽位于出水口和集水容器之间，挡水气缸的活塞杆位于回程状态下，挡水槽位于出水口和集水容器的旁侧位置。

进一步的，所述挡水槽的底部制出一通孔，该通孔底部连通有一回水管的一侧端部，所述回水管采用柔性材质制出，其另一侧端部连接有一回水箱。

本发明的优点和积极效果是：

本发明中，出水装置用于将水箱与集水容器导通，实现给排水操作。压力变送器用于将出水口的压力信号转换为电信号进行输出，节流阀用于调整出水流速，以模拟微灌，滴灌等不同的出水模式，电子天平用于采集积水容器中实时的重量信息，并将其通过rs485信号输出。上述输出的信息避免了人工集水和读数所造成的误差，提升了测量的精度；而机械臂则用于对集水容器进行夹持、移动和倾倒，无需人工参与，操作简便，进而可实现采集水量、读取水量、存储水量和排放水量的一体化操作。

本发明中，所用的中控箱采用plc，技术成熟，操作简便，功能齐全，即可采集相应的流量，重量及给排水信息，也可对于机械臂的动作进行有序简便的控制，另外，还可进行定时设置，并对上述数据进行储存，显示。

本发明中，水泵用于水箱的给排水控制。机械臂则用于带动集水容器进行动作，其中升降气缸用于带动集水容器抬升，转动台用于带动集水容器平移，夹持装置机座两侧的侧气缸用于对集水容器进行夹持，旋转盘用于对容器进行倾倒，多个气缸均由plc进行控制，相互协作。

本发明中，挡水槽的作用在于减小系统误差，在集水开始前和集水完毕后，挡水槽布置在出水口和集水容器之间，即集水开始前调试过程的中流量不稳定状态的落水，也承接集水完毕后存留在出水口内的水滴，防止其在在自重作用下掉落在集水容器内，进而提升数据的准确性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为集水容器平移状态的结构示意图；

图3为集水容器倾倒状态的结构示意图。

1-水箱；2-变送器；3-节流阀；4-机架；5-挡水槽；6-挡水气缸；7-集水容器；8-夹持板；9-电子天平；10-侧气缸；11-机座；12-升降板；13-升降气缸；14-回水管；15-水管；16-水泵；17-旋转盘

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

一种微灌产品流量自动化量测装置，本发明的创新在于，包括一台机架4，所述机架底部布设有一电子天平9，电子天平的上端面用于放置集水容器7，所述机架的顶部悬装有一出水装置，该出水装置与水箱1连通，所述出水装置通过管路连通制出一出水口，所述的出水口可直接采用微灌产品，如滴头、滴灌带、微喷头、涌泉头，亦可采用孔管代替。该出水口位于集水容器的上方，在出水口与水箱之间的管路内安装有压力变送器2和节流阀3，所述管路内安装有一给排水气缸，该气缸在出程状态可将出水口密封，在回程状态可将出水口导通；位于集水容器旁侧的机架内安装有一机械臂，该机械臂可夹持集水容器，并将集水容器移动至电子天平外侧。

本实施例中，所述水箱布置在机架的顶部，该水箱通过水泵16通过水管15与外部水源相连通。该实施例中，优选采用两个水泵，分别与水箱的进水管和出水管导通，出水管可与回水箱连通设置。

本实施例中，所述出水装置和机械臂均采用一中控箱进行控制，所述中控箱采用plc，所述压力变送器、电子天平和水泵的信号输出端均与plc相连通，用于采集水箱的压力信号、电子天平输出的rs485的协议信号和水泵的输水信号；plc与机械臂的节流阀控制端相连接，用于控制机械臂的动作和节流阀的流量。

本实施例中，所述机械臂包括一升降气缸13，该升降气缸沿纵向设置，所述升降气缸的活塞杆上端部一体安装有一升降板12，该升降板内安装有一转动台，所述转动台内安装有一夹持装置。

本实施例中，所述夹持装置包括一机座11，该机座的的输出端安装有一旋转盘17，该旋转盘可在竖直方向内进行周向转动，所述旋转盘的前端两侧对称安装有一侧气缸10，该两侧气缸的活塞杆端部分别安装有一夹持板8，该两侧气缸在回程状态下，两夹持板同侧的端面与集水容器的外壁紧密接触。

本实施例中，在所述出水口和集水容器之间的机架内安装有一挡水气缸6，该挡水气缸的活塞杆端部一体安装有一挡水槽5；所述挡水气缸的活塞杆位于出程状态下，挡水槽位于出水口和集水容器之间，挡水气缸的活塞杆位于回程状态下，挡水槽位于出水口和集水容器的旁侧位置。

本实施例中，所述挡水槽的底部制出一通孔，该通孔底部连通有一回水管14的一侧端部，所述回水管采用柔性材质制出，其另一侧端部连接有一回水箱。

本实施例中，plc与给排水气缸、升降气缸、挡水气缸、侧气缸、机座以及旋转盘等装置的控制端相连接，用于控制上述装置的出程和回程动作。

本发明的工作过程是：

本发明使用时，包括如下步骤：

1、检查试验整体装置的安装状态，密闭状态，运行状态。

2、将集水容器放置水箱的出水口下方。

3、为控制箱通电，并开启电子天平，可按不同微灌设备，如微喷带、滴灌带等根据集水试验规范要求，在控制箱触摸屏点击参数设置，设定相应量水压力值、集水时间等。

4、按动触摸屏启动按钮，启动出水装置。

5、当水量采集结束后，出水装置停止运行，操作人员可从控制箱触摸屏查看测量水量数据，下载测量数据，进行整理拷贝数据。

6、试验结束，整理完成后，可再次启动按钮，启动出水装置进行下一轮集水量测试验。

其中步骤4中包括如下步骤：

4-1出水装置开始出水开始出水，与此同时，此时可调节节流阀，调节水流流态(模拟出流为水滴或水流)；

4-2待水流流速稳定，开始集水过程后，挡水槽移动至与出水口错位的位置；

4-3达到设定集水时间后，水箱停止出水，挡水槽移动至出水口下方，电子天平(重量传感器)进行称重，并将相应数据传输至plc中；

4-4水量数据传输完成后，机械臂控制集水容器完成夹紧、上升、平移、倒水等机械动作，集水容器清空后，再反向动作将其重新放置于电子天平的上端面；

4-5之后，可在控制箱内查看相应数据。