CN108733093A - 一种电弧炉炉盖的自动补水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电弧炉炉盖的自动补水系统，包括嵌设于水箱上的控制器；控制器流量检测传感器、电磁阀、水位检测报警电路、控制盒和倍频电路连接；控制盒与水泵电连接；倍频电路通过无线通信模块与路由器连接；路由器依次与监控室服务器、云服务器和APP客户端连接。

Description

一种电弧炉炉盖的自动补水系统

技术领域

本发明属于电弧炉炉盖制备系统的技术领域，具体涉及一种电弧炉炉盖的自动补水系统。

背景技术

在电弧炉炉盖制备过程中，需要大量的用水，而现有电弧炉炉盖制备过程中大多直接采用人工控制自来水的形式进行供水，而随着电弧炉炉盖制备自动化程度的提高，对于水箱的自动化程度的要求较高。而现有的水箱不具备对水箱进行自动供水和自动补水的功能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种电弧炉炉盖的自动补水系统，以解决现有水箱不具备对水箱进行自动供水和自动补水功能的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种电弧炉炉盖的自动补水系统，其包括嵌设于水箱上的控制器；控制器流量检测传感器、电磁阀、水位检测报警电路、控制盒和倍频电路连接；控制盒与水泵电连接；倍频电路通过无线通信模块与路由器连接；路由器依次与监控室服务器、云服务器和APP客户端连接。

优选地，水箱出水管道上设有电磁阀和流量检测传感器；水箱的顶部嵌设一控制面板，控制面板内集成有控制器和与控制器电连接的水位检测报警电路；水位检测报警电路包括一片四双向模拟开关集成电路CD4066芯片；CD4066芯片的13引脚延伸至水箱四分之一深度的水位处，5引脚延伸至二分之一深度的水位处，6引脚延伸至四分之三深度的水位处，12引脚位于水箱顶部位置；水位检测报警电路中包括嵌设于控制面板上的第一LED灯、第二LED灯、第三LED灯和第四LED灯；第一LED灯依次与开关S1和CD4066芯片的13引脚连接，第二LED灯依次与开关S2和CD4066芯片的5引脚连接，第三LED灯依次与开关S3和CD4066芯片的6引脚连接，第四LED灯依次与开关S4和CD4066芯片的12引脚连接。

优选地，水泵上嵌设一控制盒；控制盒内嵌设一移动手机；移动手机内的听筒喇叭依次与二极管V2、整流电容C2和可控硅V连接；可控硅V与继电器J连通；继电器J包括常开接点J1和常开接点J2；常开接点J2通过常开触头K2与水泵连接；控制器通过RS485总线与移动手机的业务信道通信连接。

一种电弧炉炉盖的自动补水系统的控制方法，包括：

水位检测报警电路实时采集水箱内水位信息，并将采集的水位信息传送至控制器内；

控制器接收水位信息，并根据流量检测传感器和电磁阀状态判断当前水箱是否向外供水；

若当前水箱未向外供水，则根据接受的水位信息判断当前水箱的水位；

若当前水箱水位低于或等于水箱的二分之一时，则控制器发出数字信号至控制盒，水泵开启向水箱供水，直至水箱内水满，控制器根据水位检测报警电路反馈的水位信息，停止数字信号的发送，水泵停止作业，停止供水；

若当前水箱正在向外供水，则根据接受的水位信息判断当前水箱的水位；

若当前水箱水位低于或等于水箱的四分之三时，则控制器发出数字信号至控制盒，水泵开启向水箱供水，直至水箱内水满，控制器根据水位检测报警电路反馈的水位信息，停止数字信号的发送，水泵停止作业，停止供水。

优选地，水箱供水方法包括：

控制器根据流量检测传感器和电磁阀状态判断当前水箱正在向外供水时；

流量检测传感器实时采集出水管道上的水流量信息，并将水流量信息传送至控制器内；

控制器对接收的水流量信息进行累加，当累加所得的水流量等于电弧炉炉盖原料一次搅拌所需用水时，则控制器控制电磁阀关闭，停止供水。

优选的，水箱供水方法包括：

控制器根据流量检测传感器和电磁阀状态判断当前水箱正在向外供水时；

流量检测传感器实时采集出水管道上的水流量信息，并将水流量信息传送至控制器内；

控制器接收水流量信息，并根据控制器内置的计时器计算电磁阀开启时间，进而得到出水管道单位时间段内的出水量；

控制器根据出水管道单位时间段内的出水量和电弧炉炉盖原料一次搅拌所需用水量，设定电磁阀的临界开启时间T；

当计时器计数得到当前电磁阀开启的时间等于电磁阀的临界开启时间T时，则控制器控制电磁阀关闭供水。

本发明提供的电弧炉炉盖的自动补水系统，具有以下有益效果：

本发明可以实时检测当前水箱的水位，并根据当前的水位进行自动补水；同时，可根据电弧炉炉盖原料搅拌一次所需水量进行自动供水，且水量与搅拌所需水量相同。本发明结构巧妙，有效地解决了现有水箱不具备对水箱进行自动供水和自动补水功能的问题。

附图说明

图1为电弧炉炉盖的自动补水系统的原理图。

图2为电弧炉炉盖的自动补水系统的结构图。

图3为电弧炉炉盖的自动补水系统水位检测报警电路图。

图4为电弧炉炉盖的自动补水系统控制盒内的电路原理图。

图5为电弧炉炉盖的自动补水系统倍频电路图。

图6为电弧炉炉盖的自动补水系统无线通信模块电路图。

其中，3、水箱；31、控制面板；32、第四LED灯；33、第三LED灯；34、第二LED灯；35、第一LED灯；36、控制盒；37、进水管道；38、电磁阀；39、出水管道；40、流量检测传感器；4、水泵。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的电弧炉炉盖的自动补水系统3，包括嵌设于水箱3上的控制器；控制器流量检测传感器、电磁阀、水位检测报警电路、控制盒和倍频电路连接；控制盒与水泵电连接；倍频电路通过无线通信模块与路由器连接；路由器依次与监控室服务器、云服务器和APP客户端连接。

参考图1，本发明的工作原理为：

水位检测报警电路实时采集水箱3中的水位信息，并将水位信息实时传送至控制器内，控制器根据当前的水位信息，控制水泵4作业。同时，将当前的水位信息和出水信息传送至监控室服务器和云服务器，工作人员可在APP上下载客户端(需要完成身份注册)，对水箱3的进水和出水进行远程监控。

参考图5，控制器将当前出水管道39的流量信息和水箱3的水位信息传送至倍频电路中。倍频电路包括互为连接的CD4046B芯片和CD4518B芯片，用于将流量信号和水位信号进行放大处理。

参考图6，流量信号和水位信号经过倍频电路，进入无线通信模块，并通过无线通信模块进入路由器中。

无线通信模块内置有nRF401无线收发芯片，在接收模式中，nRF401被配置成传统的外差式接收机，所接收的流量信号和水位信号被低噪声放大器放大，经混频器变换成中频，放大、滤波后进入解调器。解调后变换成数字信号输出(DOUT端)。在发射模式中，流量信号和水位信号经DIN端输入，经锁相环和压控振荡处理后进入功率放大器射频输出至路由器中。

参考图2，水箱3通过进水管道37与水泵4连通，水箱3出水管道39上设有电磁阀38和流量检测传感器40；水箱3的顶部嵌设一控制面板31，控制面板31内集成有控制器和与控制器电连接的水位检测报警电路；水位检测报警电路包括一片四双向模拟开关集成电路CD4066芯片；CD4066芯片的13引脚延伸至水箱3四分之一深度的水位处，5引脚延伸至二分之一深度的水位处，6引脚延伸至四分之三深度的水位处，12引脚位于水箱3顶部位置；水位检测报警电路中包括嵌设于控制面板31上的第一LED灯35、第二LED灯34、第三LED灯33和第四LED灯32；第一LED灯35依次与开关S1和CD4066芯片的13引脚连接，第二LED灯34依次与开关S2和CD4066芯片的5引脚连接，第三LED灯33依次与开关S3和CD4066芯片的6引脚连接，第四LED灯32依次与开关S4和CD4066芯片的12引脚连接。

流量检测传感器40为管道式电磁流量传感器，可用于实时采集当前出水管道39上的流量信息。

参考图3，水位检测报警电路的工作原理为：

当水箱3无水时，由于180K电阻的作用，使四个开关(S1、S2、S3、S4)的控制端为低电平，开关断开，LED不发光。随着水位的增加，由于水的导电特性，使得IC的13脚为高电平，S1接通，第一LED灯35(对应图2中的LED1)点亮；当水位逐渐增加时，LED依次发光指示水位。水满时，LED4发光，显示水满。同时T1导通，B发出报警声，提示水已满。不需要报警声时，断开开关K即可。

即当水箱3中的水位为四分之一时，S1导通，第一LED灯35发光；

当水箱3中的水位为二分之一时，S2导通，第二LED灯34发光；

当水箱3中的水位为四分之三时，S3导通，第三LED灯33发光；

当水箱3中的水满时，S4导通，第四LED灯32发光，同时B发出报警声。

同时水位检测报警电路将水位信息传送至控制器，控制器可以控制出水管道39上电磁阀38的启闭，进而控制水的流出。

其中，电磁阀38为HOPE97脉冲电磁阀38门，并与控制器信号连接；控制器为STM32单片机；STM32单片机输入串口端与水位检测报警电路之间通过导线连接。

水泵4上嵌设一控制盒36；控制盒36内嵌设一移动手机；移动手机内的听筒喇叭依次与二极管V2、整流电容C2和可控硅V连接；可控硅V与继电器J连通；继电器J包括常开接点J1和常开接点J2；常开接点J2通过常开触头K2与水泵4连接。

参考图4，水泵4的启动原理为：

将移动手机的振铃信号作为水泵4启动的启动信号，控制器通过RS485总线与移动手机的业务信道通信连接，控制器发出数字信号指令到移动手机端的业务信道通上，手机接收该信号，移动手机手机振铃后，A、B两端通电导通，经二极管V2整流电容C2滤波后驱动可控硅V导通，继电器J得电吸合，它的一对常开接点J1闭合，实现自保持。同时另一对常开接点J2闭合，接通交流接触器线圈220V电源，接触器K得电吸合，其常开触头K1闭合，实现自保持，同时另一对常开触头K2闭合，接通水泵4电源，实现水泵4的开启。当水箱3不需要补水时，控制器停止信号的发送，A、B两端断电，常开接点J2断开，断开与交流接触器线圈220V电源的连接，水泵4断电，停止供水作业。

同时还可人工按下本电路的停止按钮TA电路即可复位。

一种电弧炉炉盖的自动补水系统的控制方法，包括：

水位检测报警电路实时采集水箱3内水位信息，并将采集的水位信息传送至控制器内；

控制器接收水位信息，并根据流量检测传感器40和电磁阀38状态(开启或关闭)判断当前水箱3是否向外供水，电磁阀38开启则是向外供水，关闭则是未向外供水；

若判断当前水箱3未向外供水，则根据接受的水位信息判断当前水箱3的水位；

若判断当前水箱3水位低于或等于水箱3的二分之一时，则控制器发出数字信号至控制盒36，水泵4开启向水箱3供水，直至水箱3内水满，控制器根据水位检测报警电路反馈的水位信息，停止数字信号的发送，水泵4停止作业，停止供水；

若判断当前水箱3正在向外供水，则根据接受的水位信息判断当前水箱3的水位；

若判断当前水箱3水位低于或等于水箱3的四分之三时，则控制器发出数字信号至控制盒36，水泵4开启向水箱3供水，直至水箱3内水满，控制器根据水位检测报警电路反馈的水位信息，停止数字信号的发送，水泵4停止作业，停止供水。

水箱3供水方法包括：

控制器根据流量检测传感器40和电磁阀38状态判断当前水箱3正在向外供水时；

流量检测传感器实时采集出水管道上的水流量信息，并将水流量信息传送至控制器内；

控制器对接收的水流量信息进行累加，当累加所得的水流量等于电弧炉炉盖原料一次搅拌所需用水时，则控制器控制电磁阀关闭，停止供水。

水箱供水方法包括：

控制器根据流量检测传感器40和电磁阀38状态判断当前水箱正在向外供水时；

流量检测传感器40实时采集出水管道39上的水流量信息，并将水流量信息传送至控制器内；

控制器接收水流量信息，并根据控制器内置的计时器计算电磁阀开启时间，进而得到出水管道单位时间段内的出水量；

控制器根据出水管道单位时间段内的出水量和电弧炉炉盖原料一次搅拌所需用水量，设定电磁阀的临界开启时间T；

当计时器计数得到当前电磁阀开启的时间等于电磁阀的临界开启时间T时，则控制器控制电磁阀关闭供水

本发明可以实时检测当前水箱的水位，并根据当前的水位进行自动补水；同时，可根据电弧炉炉盖原料搅拌一次所需水量进行自动供水，且水量与搅拌所需水量相同。本发明结构巧妙，有效地解决了现有水箱不具备对水箱进行自动供水和自动补水功能的问题。

虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种电弧炉炉盖的自动补水系统，其特征在于：包括嵌设于水箱上的控制器；所述控制器流量检测传感器、电磁阀、水位检测报警电路、控制盒和倍频电路连接；所述控制盒与水泵电连接；所述倍频电路通过无线通信模块与路由器连接；所述路由器依次与监控室服务器、云服务器和APP客户端连接。

2.根据权利要求1所述的电弧炉炉盖的自动补水系统，其特征在于：所述水箱出水管道上设有电磁阀和流量检测传感器；所述水箱的顶部嵌设一控制面板，控制面板内集成有控制器和与控制器电连接的水位检测报警电路；所述水位检测报警电路包括一片四双向模拟开关集成电路CD4066芯片；所述CD4066芯片的13引脚延伸至水箱四分之一深度的水位处，5引脚延伸至二分之一深度的水位处，6引脚延伸至四分之三深度的水位处，12引脚位于水箱顶部位置；所述水位检测报警电路中包括嵌设于控制面板上的第一LED灯、第二LED灯、第三LED灯和第四LED灯；所述第一LED灯依次与开关S1和CD4066芯片的13引脚连接，第二LED灯依次与开关S2和CD4066芯片的5引脚连接，第三LED灯依次与开关S3和CD4066芯片的6引脚连接，第四LED灯依次与开关S4和CD4066芯片的12引脚连接。

3.根据权利要求1所述的电弧炉炉盖的自动补水系统，其特征在于：所述水泵上嵌设一控制盒；控制盒内嵌设一移动手机；所述移动手机内的听筒喇叭依次与二极管V2、整流电容C2和可控硅V连接；所述可控硅V与继电器J连通；所述继电器J包括常开接点J1和常开接点J2；所述常开接点J2通过常开触头K2与水泵连接；所述控制器通过RS485总线与移动手机的业务信道通信连接。

4.一种根据权利要求1-3所述的电弧炉炉盖的自动补水系统的控制方法，其特征在于，包括：

水位检测报警电路实时采集水箱内水位信息，并将采集的水位信息传送至控制器内；

控制器接收水位信息，并根据流量检测传感器和电磁阀状态判断当前水箱是否向外供水；

若当前水箱未向外供水，则根据接受的水位信息判断当前水箱的水位；

若当前水箱水位低于或等于水箱的二分之一时，则控制器发出数字信号至控制盒，水泵开启向水箱供水，直至水箱内水满，控制器根据水位检测报警电路反馈的水位信息，停止数字信号的发送，水泵停止作业，停止供水；

若当前水箱正在向外供水，则根据接受的水位信息判断当前水箱的水位；

若当前水箱水位低于或等于水箱的四分之三时，则控制器发出数字信号至控制盒，水泵开启向水箱供水，直至水箱内水满，控制器根据水位检测报警电路反馈的水位信息，停止数字信号的发送，水泵停止作业，停止供水。

5.一种根据权利要求4所述的电弧炉炉盖的自动补水系统的控制方法，其特征在于，所述水箱供水方法包括：

控制器根据流量检测传感器和电磁阀状态判断当前水箱正在向外供水时；

流量检测传感器实时采集出水管道上的水流量信息，并将水流量信息传送至控制器内；

控制器对接收的水流量信息进行累加，当累加所得的水流量等于电弧炉炉盖原料一次搅拌所需用水时，则控制器控制电磁阀关闭，停止供水。

6.一种根据权利要求4所述的电弧炉炉盖的自动补水系统的控制方法，其特征在于，所述水箱供水方法包括：

控制器根据流量检测传感器和电磁阀状态判断当前水箱正在向外供水时；

流量检测传感器实时采集出水管道上的水流量信息，并将水流量信息传送至控制器内；

控制器接收水流量信息，并根据控制器内置的计时器计算电磁阀开启时间，进而得到出水管道单位时间段内的出水量；

控制器根据出水管道单位时间段内的出水量和电弧炉炉盖原料一次搅拌所需用水量，设定电磁阀的临界开启时间T；

当计时器计数得到当前电磁阀开启的时间等于电磁阀的临界开启时间T时，则控制器控制电磁阀关闭供水。