CN102778902B - 双稳态自动注水控制机构 - Google Patents

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Abstract

一种保持水位控制阀处于两稳定状态的双稳态自动注水控制机构，属于自动控制装置的领域，由摆块、支架、连接板、竖杆、浮子、摇臂、控制器、大配重块、小配重块组成。摆块铰接在支架上，在注水和停水状态，摆块分别位于铰接点的两侧，摇臂铰接在支架上，浮子固定在竖杆上，竖杆与摆块铰接在一起，连接板的两端分别与摆块及摇臂铰接，控制器的上端与摇臂铰接在一起，浮子固定在竖杆上，竖杆与摆块铰接在一起，连接板的两端分别与摆块及摇臂铰接，控制器的上端与摇臂铰接在一起。在注水或者停水时，双稳态自动注水控制机构的控制器始终保持稳定的状态。

Description

双稳态自动注水控制机构
所属技术领域
本发明涉及一种保持水位控制器处于两稳定状态的双稳态自动注水控制机构，属于自动控制技术领域。
背景技术
目前，稻田的灌溉、水塔或者储水池等的水位控制主要采用手动控制的方法，通过人工开启或关闭水管的阀门来控制是否注水。这种方式需用外力旋转阀门开关，费时费力，不能实现自动化控制。另有一种能够实现保持水位处于某一高度的电动控制机构，但是这种控制机构的缺点是需要提供电能，不利于节能。近年来，对水位自动控制机构研究取得了一些进展，已经研制出不用电能的自动控制机构，在自动控制机构的作用下，如果水位下降，则进行注水，这种控制机构的缺点是，在使用过程中，控制机构会频繁动作，降低了机构的使用寿命。
发明内容
为了克服现有注水控制机构频繁动作的缺点，本发明提出了一种不需要电能的双稳态自动注水控制机构。该机构通过浮子的重力和浮子所受到的水的浮力的综合作用带动控制器动作，实现注水或停水，在注水或停水时，控制器处于稳定的状态。本发明消除了控制机构的频繁动作，实现了水位的自动精确控制，提高了机构的寿命。
本发明所采用的技术方案是：双稳态自动注水控制机构主要由摆块、支架、连接板、竖杆、浮子、摇臂、控制器、大配重块、小配重块组成，摆块、大配重块和小配重块固结在一起，调节大配重块或小配重块的数量，可以调节机构的平衡状态。摆块铰接在支架上，摆块可以绕着铰接点相对于支架转动。在注水与停水状态时，摆块分别位于铰接点的两侧。摇臂铰接在支架上，浮子固定在竖杆上，竖杆与摆块铰接在一起，连接板的两端分别与摆块及摇臂铰接，控制器的上端与摇臂铰接在一起。当稻田、水塔或储水池等的水位下降到预先设定的下限水位时，浮子在重力的作用下下移，带动竖杆下移，竖杆带动摆块顺时针摆动，摆块的摆动带动连接板运动，连接板带动摇臂顺时针转动，摇臂的重心移到铰接点的右侧，摇臂的转动带动控制器动作，实现注水。注水期间，尽管水面不断上升，浮子所受的浮力不断加大，但浮力对铰接点的力矩不足以克服浮子重力对铰接点的力矩、摆块重力对铰接点的力矩、控制器运动的阻力矩之和，控制器仍处于开启的稳定状态，即始终保持注水状态，直到水位上升到预先设定的上限水位。当水位上升到预先设定的上限水位时，浮子所受到的浮力对铰接点的力矩大于浮子重力对铰接点的力矩、摆块重力对铰接点的力矩、控制器运动的阻力矩之和，此时，浮子上移，带动竖杆上移，竖杆带动摆块逆时针摆动，摆块的重心移到铰接点的左侧，摆块的摆动带动连接板运动，连接板又带动摇臂逆时针转动，摇臂的转动带动控制器动作，实现了自动停水。停水期间，当稻田、水塔或者储水池等的水面不断下降时，浮子所受的浮力不断减小，但浮子重力对铰接点的力矩不足以克服浮子浮力对铰接点的力矩、摆块重力对铰接点的力矩、控制器运动的阻力矩之和，控制器仍处于关闭的稳定状态，即始终保持停水状态，直到水位下降到预先设定的下限水位。
本发明专利的有益效果是：实现了在水位上升到预先设定的上限水位时，自动注水；在水位下降到预先设定的下限水位时，自动停水。并且具有不需要电能、结构简单、造价低、使用方便、机构寿命高的特点。
附图说明
图1注水状态的双稳态自动注水控制机构示意图。
图2停水状态的双稳态自动注水控制机构示意图。
图中：1、摆块，2、支架，3、连接板，4、竖杆，5、浮子，6、摇臂，7、控制器，8、大配重块，9、小配重块。
具体实施方式
双稳态自动注水控制机构主要由摆块1、支架2、连接板3、竖杆4、浮子5、摇臂6、控制器7、大配重块8、小配重块9组成，摆块1、大配重块8和小配重块9固结在一起，摆块1在A点铰接在支架2上，摆块1可以绕着A相对于支架2转动，摇臂6在B点铰接在支架2上，摇臂6可以绕着B相对于支架2转动，浮子5固定在竖杆4上，竖杆4与摆块1铰接在一起，连接板3的两端分别与摆块1及摇臂6铰接，控制器7的上端与摇臂6铰接在一起。当稻田、水塔或者储水池等的水位下降到预先设定的下限水位时，浮子5在重力的作用下下移，带动竖杆4下移，竖杆4带动摆块1顺时针摆动，摆块1的摆动带动连接板3运动，连接板3带动摇臂6顺时针转动，摇臂6的重心移到铰接点A的右侧，摇臂6的转动带动控制器7动作，实现注水。注水期间，尽管水面不断上升，浮子5所受的浮力不断加大，但浮子5的浮力对铰接点A的力矩不足以克服浮子5的重力对铰接点A的力矩、摆块1的重力对铰接点A的力矩、控制器7运动的阻力矩之和，控制器7仍处于开启的稳定状态，即始终保持注水状态，直到水位上升到预先设定的上限水位。当水位上升到预先设定的上限水位时，浮子5所受到的浮力对铰接点A的力矩大于浮子5的重力对铰接点A的力矩、摆块1的重力对铰接点A的力矩、控制器7运动的阻力矩之和，此时，浮子5上移，带动竖杆4上移，竖杆4带动摆块1逆时针摆动，摆块1的重心移到铰接点A的左侧，摆块1的摆动带动连接板3运动，连接板3又带动摇臂6逆时针转动，摇臂6的转动带动控制器7动作，实现了自动停水。停水期间，当稻田、水塔或者储水池等的水面不断下降时，浮子5所受的浮力不断减小，但浮子5的重力对铰接点A的力矩不足以克服浮子5的浮力对铰接点A的力矩、摆块1的重力对铰接点A的力矩、控制器7运动的阻力矩之和，控制器7仍处于关闭的稳定状态，即始终保持停水状态，直到水位下降到预先设定的下限水位。实现了在水位上升到预先设定的上限水位时，自动注水；在水位下降到预先设定的下限水位时，自动停水。

Claims (2)

1.一种双稳态自动注水控制机构，由摆块(1)、支架(2)、连接板(3)、竖杆(4)、浮子(5)、摇臂(6)、控制器(7)、大配重块(8)、小配重块(9)组成，其特征是：摆块(1)在A点铰接在支架(2)上，摇臂(6)在B点铰接在支架(2)上，浮子(5)固定在竖杆(4)上，竖杆(4)与摆块(1)铰接在一起，连接板(3)的两端分别与摆块(1)及摇臂(6)铰接，控制器(7)的上端与摇臂(6)铰接在一起，当水位下降到下限水位时，摆块(1)的重心在铰接点A的右侧，且距离铰接点A达到极限位置，注水期间，尽管水面不断上升，控制器(7)仍处于开启的稳定状态，即始终保持注水状态，直到水位上升到预先设定的上限水位；当水位上升到上限水位时，摆块(1)的重心摆动到铰接点A的左侧，且距离铰接点A达到另一极限位置，停水期间，尽管水面不断下降，控制器(7)仍处于关闭的稳定状态，即始终保持停水状态，直到水位下降到预先设定的下限水位。
2.根据权利要求1所述的双稳态自动注水控制机构，其特征是：在注水和停水状态，摆块(1)的重心分别位于铰接点A的两侧。
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