CN107782872A - 一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置 - Google Patents

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Abstract

一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置。包括电机、丝杆、活塞杆和活塞腔，所述电机通过联轴器连接丝杆，丝杆通过丝杠副连接活塞杆，活塞杆在活塞腔内左右移动，活塞腔连接有进水管和排水管；还包括红外距离传感器、光电式距离传感器和控制器，所述红外距离传感器的两端分别安装在电机与活塞杆相对的面上，光电式距离传感器安装在储水器上方且正对储水器内部，控制器分别与红外距离传感器和光电式距离传感器电连接。本发明可以精确控制水质采样样本水的体积，实现水质采样的精确化与自动化，从而提高水质检测结果的精确度。

Description

一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置
技术领域
本发明涉及一种液体计量装置，尤其是一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置。
背景技术
为了保护水环境，必须加强对污水排放的监测；饮用水水质下降，对人类健康危害极大，水质检测仪在环境保护、水质的检测和水资源保护中起到了重要的作用。然而，传统模式下，水样的采集采用人工的方式进行，人们通过量筒等器具，采用人眼目视的方法保证检测水样的体积。这种方法误差大，精度低，无法保证所采集水样体积的精确度，这将直接影响水质监测仪对于目标水样的检测结果。
已知的一种电驱动活塞式液体微小流量计量标准装置(ZL201110208724.1)。步进电机经减速机、刚性联轴器与滚珠螺杆的一端连接，其另一端与活塞孔滑动连接；活塞缸通过三通接头与电磁阀的出水口连接，电磁阀的进水口与水箱连接；底座的两根横梁上分别安装平行于滚珠螺杆的导轨，两个接近开关分别安装在一根导轨的两端，并与控制系统的下位PLC的输入端子电连接；两根导轨的滑块上装有凹形连接块，螺杆螺母和活塞端部均固定连接块侧面；位于另一根导轨一侧安装有光栅尺，安装在凹形连接块上的L型连接板下方装有光栅头。采用活塞式原理和利用光栅尺测量活塞的移动距离，将活塞的位置反馈给控制系统，可控制活塞运动速度、时间和位置，对微小流量进行计量标定。但是该装置活塞往返一次仅实现单次计量，存在计量范围小，精度低的不足。此外，现有的能够实现二次测量的装置(CN 201611233219.1)，虽然实现了计量范围宽和二次计量的要求，但是其流量计计量受到液体温度、流速、电磁干扰和测量装置内部沉淀等的影响，存在计量精度波动大，刻度尺计量方式难以实现自动计量的同时，对计量者的要求高，计量结果受人为主观影响大，同样存在计量精度低的不足。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置，能够更为精确地和保障性地控制所采水样的体积，提高水质检测结果的精确度，可以实现自动化计量。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括电机、丝杆、活塞杆和活塞腔，所述电机通过联轴器连接丝杆，丝杆通过丝杠副连接活塞杆，活塞杆在活塞腔内左右移动，活塞腔连接有进水管和排水管；还包括红外距离传感器、光电式距离传感器和控制器，所述红外距离传感器的两端分别安装在电机与活塞杆相对的面上，光电式距离传感器安装在储水器上方且正对储水器内部，控制器分别与红外距离传感器和光电式距离传感器电连接。
进一步地，所述进水管和排水管上分别安装有进水管单向阀和排水管单向阀。
进一步地，所述光电式距离传感器通过固定器固定在储水器上。
进一步地，所述电机和控制器分别安装在电机座的上方和侧部。
进一步地，所述红外距离传感器一端安装在电机座上，另一端安装在活塞杆上。
进一步地，所述电机为步进电机。
相比现有技术，本发明的一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置，利用光电式传感器精确检测液面高度，同时利用红外距离传感器精确检测活塞杆移动距离，通过控制器调控两者形成冗余设计，从而保证了活塞杆位移距离的精确控制，确保获取的水样体积的精确度，进而提高了水质检测结果的精确度，同时操作过程实现了自动化计量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图中，1、电机座；2、电机；3、联轴器；4、丝杆；5、活塞杆；6、轴承；7、活塞腔；8、进水管；9、排水管；10、排水管单向阀；11、进水管单向阀；12、光电传感器；13、储水器；14、固定器；15、控制器；16、红外距离传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图，图中的一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置，包括电机座1、电机2、联轴器3、丝杆4、活塞杆5、轴承6、活塞腔7、进水管8、排水管9、排水管单向阀10、进水管单向阀11、光电传感器12、储水器13、固定器14、控制器15和红外距离传感器16。
所述电机座1上安装有电机2，电机座1支撑电机2的高度与丝杠4水平对接；所述电机2通过联轴器3连接丝杆4；所述丝杆4通过丝杠副连接活塞杆5之后的端部通过轴承6支承，活塞杆在活塞腔7内左右移动；所述活塞腔7连接有进水管8和排水管9，进水管8从储水器13中吸水，再通过排水管9输送至质检容器；所述红外距离传感器16一端安装在电机座1上，另一端安装在活塞杆5上；光电式距离传感器12通过固定器14固定在储水器13上，与储水器的相对位置不变。
所述活塞杆5上包含丝杠螺母结构，该结构与丝杆4共同组成丝杠副。采用丝杠副传动，能够保证较高的基础位移精度，且传动平稳，机械效率高。
所述进水管9和排水管12上分别安装有进水管单向阀10和排水管单向阀11；所述活塞腔8吸水时，所述进水管单向阀10打开，排水管单向阀11关闭；所述活塞腔8排水时，所述排水管单向阀11打开，进水管单向阀10关闭。单向阀的设计能够在活塞腔吸水和排水过程中保证单向正常工作。
所述光电式距离传感器12与储水器13相对位置固定，在排水过程中可精确检测储水器13内采样水液面高度；所述红外距离传感器16一端安装在电机座1上，另一端安装在活塞杆5，在吸水、排水过程中可精确检测活塞杆移动距离，光电式距离传感器12与红外距离传感器16形成冗余设计，可精确的稳定的控制活塞腔的吸水和排水量。
所述电机座1上安装有控制器15；所述控制器15能够根据光电式距离传感器12、红外距离传感器16的反馈信息精确控制活塞杆5的位移距离，从而精确控制活塞腔7的向左与向右运动量，实现精确采样。
所述电机2为步进电机。采用步进电机为动力源，控制性能好且成本低。
本发明的工作原理是：
(a)电机通过联轴器驱动丝杠正转；
(b)丝杠驱动活塞杆左移，实现吸水；
(c)红外距离传感器实时检测活塞杆移动距离d1，并反馈给控制器；
(d)控制器根据反馈来的活塞杆移动距离d1，当d1等于设定值时，活塞杆停止运动；若不等于，则电机继续运行，直到到达预定位置；
(e)一段时间后，电机反转，驱动丝杠反转，实现排水；
(f)控制器对活塞杆移动距离d1与反馈来的液面高度d2综合考虑，设置权重w1与w2，当w1d1+w2d2等于设定值时，活塞杆停止运动；若不等于，则电机继续运行，直到到达预定位置。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置，包括电机(2)、丝杆(4)、活塞杆(5)和活塞腔(7)，所述电机(2)通过联轴器(3)连接丝杆(4)，丝杆(4)通过丝杠副连接活塞杆(5)，活塞杆(5)在活塞腔(7)内左右移动，活塞腔(7)连接有进水管(8)和排水管(9)；其特征是：还包括红外距离传感器(16)、光电式距离传感器(12)和控制器(15)，所述红外距离传感器(16)的两端分别安装在电机(12)与活塞杆(5)相对的面上，光电式距离传感器(12)安装在储水器(13)上方且正对储水器(13)内部，控制器(15)分别与红外距离传感器(16)和光电式距离传感器(12)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置，其特征是：所述进水管(9)和排水管(12)上分别安装有进水管单向阀(10)和排水管单向阀(11)。
3.根据权利要求1或2所述的一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置，其特征是：所述光电式距离传感器(12)通过固定器(14)固定在储水器(13)上。
4.根据权利要求1或2所述的一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置，其特征是：所述电机(2)和控制器(15)分别安装在电机座(1)的上方和侧部。
5.根据权利要求4所述的一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置，其特征是：所述红外距离传感器(16)一端安装在电机座(1)上，另一端安装在活塞杆(5)上。
6.根据权利要求1或2所述的一种机械光感组合冗余式水质监测仪用计量装置，其特征是：所述电机(2)为步进电机。
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