CN109000755A - 一种水面蒸发量检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水面蒸发量检测装置，属于水面蒸发量检测技术领域。该水面蒸发量检测装置，包括固定模块、探头检测模块和底板滑出模块，所述固定模块包括顶板、顶板固定机构、底面固定板和底板固定机构，所述探头检测模块包括光杠滑动机构、丝杆传动机构Ⅰ、检测探头平台、检测探头平台下行程控制机构、液珠调平机构、检测探头固定机构、丝杆传动机构Ⅱ、检测探头平台上行程控制机构、检测探头、步进电机Ⅰ和步进电机Ⅱ，所述底板滑出模块包括凹槽板、底板滑出机构、齿轮传动机构和底板滑出行程控制机构。本装置工作效率高，自动化程度高，操作简单，大大的节省人力，降低了成本，同时能对农作物的精准灌溉进行指导。
Description
技术领域
本发明涉及一种水面蒸发量检测装置，属于水面蒸发量检测技术领域。
背景技术
水面蒸发量的检测是对农作物进行灌溉之前的重要步骤，水面蒸发量的精确检测有利于对农作物进行精准灌溉。但是目前水面蒸发量的检测方法自动化程度低，操作过程繁多，测量效率低，操作人员读数不当很容易引起误差，将蒸发器中的水倒入测量设备时容易产生水量损失，因此存在精度不高，检测过程繁多且费时费力等突出问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种水面蒸发量检测装置。本装置工作效率高，自动化程度高，操作简单，大大的节省人力，降低了成本，同时能对农作物的精准灌溉进行指导。本发明通过以下技术方案实现。
一种水面蒸发量检测装置，包括固定模块、探头检测模块和底板滑出模块，所述固定模块包括顶板1、顶板固定机构2、底面固定板和底板固定机构9，所述探头检测模块包括光杠滑动机构3、丝杆传动机构Ⅰ4、检测探头平台5、检测探头平台下行程控制机构10、液珠调平机构11、检测探头固定机构12、丝杆传动机构Ⅱ13、检测探头平台上行程控制机构14、检测探头48、步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47，所述底板滑出模块包括凹槽板19、底板滑出机构6、齿轮传动机构7和底板滑出行程控制机构8；
所述固定模块中顶板1和底面固定板通过装置框架固定丝杆连接，顶板1通过顶板固定机构2固定在装置框架固定丝杆顶面，底面固定板通过底板固定机构9固定在装置框架固定丝杆底面；
所述探头检测模块中光杠滑动机构3顶端固定安装在顶板1上，底端安装在底面上，光杠滑动机构3的两根光杠Ⅰ39和光杠Ⅱ43分别通过直线轴承Ⅰ40和直线轴承Ⅱ42穿过检测探头平台5平面的两个孔且该检测探头平台5位于顶板1和底面固定板之间，顶板1顶面两侧分别设有步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47，步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47的转动轴分别穿过顶板1的联轴器Ⅰ34、联轴器Ⅱ50连接丝杆传动机构Ⅰ4中的传动丝杆Ⅰ35以及丝杆传动机构Ⅱ13中的传动丝杆Ⅱ51，传动丝杆Ⅰ35、传动丝杆Ⅱ51穿过检测探头平台5台面两侧且传动丝杆Ⅰ35、传动丝杆Ⅱ51分别与位于检测探头平台5内部的丝杆螺母Ⅰ41、丝杆螺母Ⅱ44啮合连接，在步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47转动下，检测探头平台5能通过传动丝杆Ⅰ35、传动丝杆Ⅱ51与丝杆螺母Ⅰ41、丝杆螺母Ⅱ44啮合在光杠Ⅰ39和光杠Ⅱ43上下移动；顶板1下表面上设有检测探头平台上行程控制机构14中的上行程开关25，底面固定板上方且位于装置框架固定丝杆上设有检测探头平台下行程控制机构10中的下行程开关32，上行程开关25和下行程开关32电路连接步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47；检测探头平台5两侧设有液珠调平机构11，检测探头平台5中间位置通过检测探头固定机构12设有检测探头48；
所述底板滑出模块中凹槽板19底部两侧的凹槽与底面固定板板面上凸槽板20凸起配合使凹槽板19能相对凸槽板20前后滑动，凹槽板19底部下表面上设有横穿前后两侧的矩形块，矩形块底面设有齿条18，凹槽板19底部下表面前后侧分别设有前端触杆36和后端触杆45，所述齿轮传动机构7中的步进电机Ⅲ15安装在底面固定板上，步进电机Ⅲ15转动轴与齿轮17轴连接，齿轮17与齿条18啮合安装，前端触杆36和后端触杆45正下方且位于底面固定板前端设有底板滑出行程控制机构8中的小行程开关Ⅰ37和小行程开关Ⅱ38，小行程开关Ⅰ37和小行程开关Ⅱ38与步进电机Ⅲ15电连接。
所述检测探头平台5侧面通过螺丝Ⅲ29和螺丝IV30设有液珠调平机构11中的液珠式水平仪Ⅱ31，检测探头平台5另一个侧面通过螺丝Ⅰ26和螺丝Ⅱ27设有液珠调平机构11中的液珠式水平仪Ⅰ28。
所述检测探头48上设有检测探头保护盖49。
所述顶板固定机构2包括配合使用的螺母Ⅸ21和螺母Ⅹ22、螺母Ⅺ23和螺母Ⅻ52、螺母XIII53和螺母XIII54以及螺母XV55和螺母XVI56。
所述底板固定机构9包括配合使用的螺母Ⅰ57和螺母Ⅱ58、螺母Ⅲ59和螺母Ⅳ60、螺母Ⅴ65和螺母Ⅵ66以及螺母Ⅶ67和螺母Ⅷ68。
所述装置框架固定丝杆包括装置框架固定丝杆Ⅰ61、装置框架固定丝杆Ⅱ62、装置框架固定丝杆Ⅲ63和装置框架固定丝杆Ⅳ64。
还包括在线监测模块，在线监测模块包括Arduino单片机和手机，手机通信连接Arduino单片机中Esp8266模块，Arduino单片机均与上行程开关25、下行程开关32、步进电机Ⅰ46、步进电机Ⅱ47、小行程开关Ⅰ37、小行程开关Ⅱ38、检测探头48以及步进电机Ⅲ15电连接。
上述上行程开关25通过上行程开关固定螺丝24固定在顶板1下表面上，下行程开关32通过下行程开关固定杆33固定在装置框架固定丝杆上。
该水面蒸发量检测装置的工作原理为：
（1）打开步进电机Ⅲ15，通过底板滑出机构6，将凹槽板19以底面固定板板面上凸槽板20为轨道滑出，并通过底板滑出行程控制机构8控制滑出位置，将蒸发器放置在凹槽板19上进行蒸发过程；
（2）打开步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47电源，带动丝杆传动机构Ⅰ4和丝杆传动机构Ⅱ13旋转，丝杆传动机构Ⅰ4和丝杆传动机构Ⅱ13通过与检测探头平台5内部的丝杆螺母Ⅰ41、丝杆螺母Ⅱ44啮合，带动检测探头平台5在光杠滑动机构3上升，当检测探头平台5上升过程中触碰到检测探头平台上行程控制机构14中的上行程开关25，步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47断电停止转动；然后再控制步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47反转，带动检测探头平台5在光杠滑动机构3下降到固定距离，使装置复位；
（3）待需要测量时，控制步进电机Ⅲ15反转，通过底板滑出机构6，将凹槽板19以底面固定板板面上凸槽板20为轨道滑进水面蒸发量检测装置中，通过底板滑出行程控制机构8控制蒸发器位于检测探头48正下方，通过打开步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47，控制检测探头平台5下降使检测探头48缓缓逼近蒸发器的水面，待探头接触到蒸发器的水面之后，读取数据，然后控制步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47反转，使检测探头平台5上升至触碰到检测探头平台上行程控制机构14中的上行程开关25，然后再控制步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47反转，带动检测探头平台5在光杠滑动机构3下降到固定距离，使装置复位成功，完成一次测量。然后将通过底板滑出机构6，将凹槽板19以底面固定板板面上凸槽板20为轨道滑出继续进行蒸发。
（4）上述过程可以是人工控制，也可以是自动控制。自动控制过程中，当手机发送测量指令，通过Esp8266模块传递给Arduino单片机，Arduino单片机控制步进电机Ⅲ15、步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47，完成检测探头48读取数据然后传递给Arduino单片机，再通过Esp8266模块传递给手机显示测量结果，最后Arduino单片机在控制凹槽板19滑出和探头检测模块复位。
本装置中没有详细描述的结构均是本领域公知的、与本发明作用相同的现有结构。
本发明的有益效果是：
1、利用步进电机驱动和丝杆传动，能进行水面蒸发量的精准测量，便于对农作物灌水量进行精确的指导；
2、本装置以Esp8266为数据传输模块，利用Arduino单片机进行控制，能进行水面蒸发量在线检测，自动化程度高，可以减少人力消耗；
3、本装置放置蒸发器的底座可以通过步进电机控制滑出与滑入，能在无雨天气，将蒸发器连同底座一同滑出，保证蒸发器的水面不会受装置阴影的遮挡，使蒸发器正常进行水量蒸发，在有雨天气，将蒸发器连同底座一同滑入，保证雨水不会落入到蒸发器中，不会影响下雨之后的测量结果；
4、设备简单，易操作，造价低廉，运行稳定，便于大众使用与推广。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明底板滑出机构结构和底板滑出行程控制机构示意图；
图3是本发明检测探头平台上行程控制机构结构示意图；
图4是本发明检测探头平台下行程控制机构机构结构示意图；
图5是本发明检测探头平台、液珠式水平仪以及检测探头平台上行程控制机构结构示意图；
图6是本发明丝杆传动机构Ⅰ结构示意图；
图7是本发明丝杆传动机构Ⅱ结构示意图；
图8是本发明前端触杆、小行程开关Ⅰ和小行程开关Ⅱ结构示意图；
图9是本发明后端触杆结构示意图；
图10是本发明局部示意图A；
图11是本发明丝杆螺母Ⅱ结构示意图；
图12是本发明步进电机Ⅰ结构示意图；
图13是本发明步进电机Ⅱ结构示意图；
图14是本发明检测探头结构示意图；
图15是本发明局部示意图B；
图16是本发明局部示意图C；
图17是本发明局部示意图D；
图18是本发明局部示意图E。
图中：1-顶板，2-顶板固定机构，3-光杠滑动机构，4-丝杆传动机构Ⅰ，5-检测探头平台，6-底板滑出机构，7-齿轮传动机构，8-底板滑出行程控制机构，9-底板固定机构，10-检测探头平台下行程控制机构，11-液珠调平机构，12-检测探头固定机构，13-丝杆传动机构Ⅱ，14-检测探头平台上行程控制机构，15-步进电机Ⅲ，16-电机固定支架，17-齿轮，18-齿条，19-凹槽板，20-凸槽板，21-螺母Ⅸ，22-螺母Ⅹ，23-螺母Ⅺ，24-上行程开关固定螺丝，25-上行程开关，26-螺丝Ⅰ，27-螺丝Ⅱ，28-液珠式水平仪Ⅰ，29-螺丝Ⅲ，30-螺丝IV，31-液珠式水平仪Ⅱ，32-下行程开关，33-下行程开关固定杆，34-联轴器Ⅰ，35-传动丝杆Ⅰ，36-前端触杆，37-小行程开关Ⅰ，38-小行程开关Ⅱ，39-光杠Ⅰ，40-直线轴承Ⅰ，41-丝杆螺母Ⅰ，42-直线轴承Ⅱ，43-光杠Ⅱ，44-丝杆螺母Ⅱ，45-后端触杆，46-步进电机Ⅰ，47-步进电机Ⅱ，48-检测探头，49-检测探头保护盖，50-联轴器Ⅱ，51-传动丝杆Ⅱ，52-螺母Ⅻ，53-螺母XIII，54-螺母XIII，55-螺母XV，56-螺母XVI，57-螺母Ⅰ，58-螺母Ⅱ，59-螺母Ⅲ，60-螺母Ⅳ，61-装置框架固定丝杆Ⅰ，62-装置框架固定丝杆Ⅱ，63-装置框架固定丝杆Ⅲ，64-装置框架固定丝杆Ⅳ，65-螺母Ⅴ，66-螺母Ⅵ，67-螺母Ⅶ，68-螺母Ⅷ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1至18所示，该水面蒸发量检测装置，包括固定模块、探头检测模块和底板滑出模块，所述固定模块包括顶板1、顶板固定机构2、底面固定板和底板固定机构9，所述探头检测模块包括光杠滑动机构3、丝杆传动机构Ⅰ4、检测探头平台5、检测探头平台下行程控制机构10、液珠调平机构11、检测探头固定机构12、丝杆传动机构Ⅱ13、检测探头平台上行程控制机构14、检测探头48、步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47，所述底板滑出模块包括凹槽板19、底板滑出机构6、齿轮传动机构7和底板滑出行程控制机构8；
所述固定模块中顶板1和底面固定板通过装置框架固定丝杆连接，顶板1通过顶板固定机构2固定在装置框架固定丝杆顶面，底面固定板通过底板固定机构9固定在装置框架固定丝杆底面；
所述探头检测模块中光杠滑动机构3顶端固定安装在顶板1上，底端安装在底面上，光杠滑动机构3的两根光杠Ⅰ39和光杠Ⅱ43分别通过直线轴承Ⅰ40和直线轴承Ⅱ42穿过检测探头平台5平面的两个孔且该检测探头平台5位于顶板1和底面固定板之间，顶板1顶面两侧分别设有步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47，步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47的转动轴分别穿过顶板1的联轴器Ⅰ34、联轴器Ⅱ50连接丝杆传动机构Ⅰ4中的传动丝杆Ⅰ35以及丝杆传动机构Ⅱ13中的传动丝杆Ⅱ51，传动丝杆Ⅰ35、传动丝杆Ⅱ51穿过检测探头平台5台面两侧且传动丝杆Ⅰ35、传动丝杆Ⅱ51分别与位于检测探头平台5内部的丝杆螺母Ⅰ41、丝杆螺母Ⅱ44啮合连接，在步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47转动下，检测探头平台5能通过传动丝杆Ⅰ35、传动丝杆Ⅱ51与丝杆螺母Ⅰ41、丝杆螺母Ⅱ44啮合在光杠Ⅰ39和光杠Ⅱ43上下移动；顶板1下表面上设有检测探头平台上行程控制机构14中的上行程开关25，底面固定板上方且位于装置框架固定丝杆上设有检测探头平台下行程控制机构10中的下行程开关32，上行程开关25和下行程开关32电路连接步进电机Ⅰ46和步进电机Ⅱ47；检测探头平台5两侧设有液珠调平机构11，检测探头平台5中间位置通过检测探头固定机构12设有检测探头48；
所述底板滑出模块中凹槽板19底部两侧的凹槽与底面固定板板面上凸槽板20凸起配合使凹槽板19能相对凸槽板20前后滑动，凹槽板19底部下表面上设有横穿前后两侧的矩形块，矩形块底面设有齿条18，凹槽板19底部下表面前后侧分别设有前端触杆36和后端触杆45，所述齿轮传动机构7中的步进电机Ⅲ15安装在底面固定板上，步进电机Ⅲ15转动轴与齿轮17轴连接，齿轮17与齿条18啮合安装，前端触杆36和后端触杆45正下方且位于底面固定板前端设有底板滑出行程控制机构8中的小行程开关Ⅰ37和小行程开关Ⅱ38，小行程开关Ⅰ37和小行程开关Ⅱ38与步进电机Ⅲ15电连接。
其中检测探头平台5侧面通过螺丝Ⅲ29和螺丝IV30设有液珠调平机构11中的液珠式水平仪Ⅱ31，检测探头平台5另一个侧面通过螺丝Ⅰ26和螺丝Ⅱ27设有液珠调平机构11中的液珠式水平仪Ⅰ28；检测探头48上设有检测探头保护盖49；顶板固定机构2包括配合使用的螺母Ⅸ21和螺母Ⅹ22、螺母Ⅺ23和螺母Ⅻ52、螺母XIII53和螺母XIII54以及螺母XV55和螺母XVI56；底板固定机构9包括配合使用的螺母Ⅰ57和螺母Ⅱ58、螺母Ⅲ59和螺母Ⅳ60、螺母Ⅴ65和螺母Ⅵ66以及螺母Ⅶ67和螺母Ⅷ68；装置框架固定丝杆包括装置框架固定丝杆Ⅰ61、装置框架固定丝杆Ⅱ62、装置框架固定丝杆Ⅲ63和装置框架固定丝杆Ⅳ64；还包括在线监测模块，在线监测模块包括Arduino单片机和手机，手机通信连接Arduino单片机中Esp8266模块，Arduino单片机均与上行程开关25、下行程开关32、步进电机Ⅰ46、步进电机Ⅱ47、小行程开关Ⅰ37、小行程开关Ⅱ38、检测探头48以及步进电机Ⅲ15电连接；上述上行程开关25通过上行程开关固定螺丝24固定在顶板1下表面上，下行程开关32通过下行程开关固定杆33固定在装置框架固定丝杆上。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种水面蒸发量检测装置，其特征在于：包括固定模块、探头检测模块和底板滑出模块，所述固定模块包括顶板（1）、顶板固定机构（2）、底面固定板和底板固定机构（9），所述探头检测模块包括光杠滑动机构（3）、丝杆传动机构Ⅰ（4）、检测探头平台（5）、检测探头平台下行程控制机构（10）、液珠调平机构（11）、检测探头固定机构（12）、丝杆传动机构Ⅱ（13）、检测探头平台上行程控制机构（14）、检测探头（48）、步进电机Ⅰ（46）和步进电机Ⅱ（47），所述底板滑出模块包括凹槽板（19）、底板滑出机构（6）、齿轮传动机构（7）和底板滑出行程控制机构（8）；
所述固定模块中顶板（1）和底面固定板通过装置框架固定丝杆连接，顶板（1）通过顶板固定机构（2）固定在装置框架固定丝杆顶面，底面固定板通过底板固定机构（9）固定在装置框架固定丝杆底面；
所述探头检测模块中光杠滑动机构（3）顶端固定安装在顶板（1）上，底端安装在底面上，光杠滑动机构（3）的两根光杠Ⅰ（39）和光杠Ⅱ（43）分别通过直线轴承Ⅰ（40）和直线轴承Ⅱ（42）穿过检测探头平台（5）平面的两个孔且该检测探头平台（5）位于顶板（1）和底面固定板之间，顶板（1）顶面两侧分别设有步进电机Ⅰ（46）和步进电机Ⅱ（47），步进电机Ⅰ（46）和步进电机Ⅱ（47）的转动轴分别穿过顶板（1）的联轴器Ⅰ（34）、联轴器Ⅱ（50）连接丝杆传动机构Ⅰ（4）中的传动丝杆Ⅰ（35）以及丝杆传动机构Ⅱ（13）中的传动丝杆Ⅱ（51），传动丝杆Ⅰ（35）、传动丝杆Ⅱ（51）穿过检测探头平台（5）台面两侧且传动丝杆Ⅰ（35）、传动丝杆Ⅱ（51）分别与位于检测探头平台（5）内部的丝杆螺母Ⅰ（41）、丝杆螺母Ⅱ（44）啮合连接，在步进电机Ⅰ（46）和步进电机Ⅱ（47）转动下，检测探头平台（5）能通过传动丝杆Ⅰ（35）、传动丝杆Ⅱ（51）与丝杆螺母Ⅰ（41）、丝杆螺母Ⅱ（44）啮合在光杠Ⅰ（39）和光杠Ⅱ（43）上下移动；顶板（1）下表面上设有检测探头平台上行程控制机构（14）中的上行程开关（25），底面固定板上方且位于装置框架固定丝杆上设有检测探头平台下行程控制机构（10）中的下行程开关（32），上行程开关（25）和下行程开关（32）电路连接步进电机Ⅰ（46）和步进电机Ⅱ（47）；检测探头平台（5）两侧设有液珠调平机构（11），检测探头平台（5）中间位置通过检测探头固定机构（12）设有检测探头（48）；
所述底板滑出模块中凹槽板（19）底部两侧的凹槽与底面固定板板面上凸槽板（20）凸起配合使凹槽板（19）能相对凸槽板（20）前后滑动，凹槽板（19）底部下表面上设有横穿前后两侧的矩形块，矩形块底面设有齿条（18），凹槽板（19）底部下表面前后侧分别设有前端触杆（36）和后端触杆（45），所述齿轮传动机构（7）中的步进电机Ⅲ（15）安装在底面固定板上，步进电机Ⅲ（15）转动轴与齿轮（17）轴连接，齿轮（17）与齿条（18）啮合安装，前端触杆（36）和后端触杆（45）正下方且位于底面固定板前端设有底板滑出行程控制机构（8）中的小行程开关Ⅰ（37）和小行程开关Ⅱ（38），小行程开关Ⅰ（37）和小行程开关Ⅱ（38）与步进电机Ⅲ（15）电连接。
2.根据权利要求1所述的水面蒸发量检测装置，其特征在于：所述检测探头平台（5）侧面设有液珠调平机构（11）中的液珠式水平仪Ⅱ（31），检测探头平台（5）另一个侧面设有液珠调平机构（11）中的液珠式水平仪Ⅰ（28）。
3.根据权利要求1所述的水面蒸发量检测装置，其特征在于：所述检测探头（48）上设有检测探头保护盖（49）。
4.根据权利要求1所述的水面蒸发量检测装置，其特征在于：所述顶板固定机构（2）包括配合使用的螺母Ⅸ（21）和螺母Ⅹ（22）、螺母Ⅺ（23）和螺母Ⅻ（52）、螺母XIII（53）和螺母XIII（54）以及螺母XV（55）和螺母XVI（56）。
5.根据权利要求1所述的水面蒸发量检测装置，其特征在于：所述底板固定机构（9）包括配合使用的螺母Ⅰ（57）和螺母Ⅱ（58）、螺母Ⅲ（59）和螺母Ⅳ（60）、螺母Ⅴ（65）和螺母Ⅵ（66）以及螺母Ⅶ（67）和螺母Ⅷ（68）。
6.根据权利要求1所述的水面蒸发量检测装置，其特征在于：所述装置框架固定丝杆包括装置框架固定丝杆Ⅰ（61）、装置框架固定丝杆Ⅱ（62）、装置框架固定丝杆Ⅲ（63）和装置框架固定丝杆Ⅳ（64）。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的水面蒸发量检测装置，其特征在于：还包括在线监测模块，在线监测模块包括Arduino单片机和手机，手机通信连接Arduino单片机中Esp8266模块，Arduino单片机均与上行程开关（25）、下行程开关（32）、步进电机Ⅰ（46）、步进电机Ⅱ（47）、小行程开关Ⅰ（37）、小行程开关Ⅱ（38）、检测探头（48）以及步进电机Ⅲ（15）电连接。
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Cited By (2)
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