一种实验室水槽加水放水控制系统及其应用.pdf

本发明公开了一种实验室水槽加水放水控制系统，包括水压力测量仪、单片机控制系统、加水开关和放水开关，所述单片机控制系统分别与水压力测量仪、加水开关和放水开关连接；使用时，通过水压力测量仪得出数据，反馈给单片机控制系统，单片机控制系统通过计算，控制加水开关和放水开关对水槽进行加水或放水。本发明实验室水槽加水放水控制系统结构简单，成本低廉，能适用各所高校的试验水槽，水槽加水放水都可以通过单片机控制系统进行，不需要试验人员来回走动；能将水压力转换为水深，采用多次测量求平均值的方法,可满足试验要求，水位精度也比肉眼观察有很大提高。

权利要求书
1.  一种实验室水槽加水放水控制系统，其特征在于：包括水压力测量仪(1)、单片机控制系统、加水开关(2)和放水开关(3)，所述单片机控制系统分别与水压力测量仪、加水开关(2)和放水开关(3)连接。

2.  如权利要求1所述的实验室水槽加水放水控制系统，其特征在于：所述单片机控制系统包括单片机(4)、AD转换器(5)、继电器(7)和液晶显示器(6)；所述加水开关(2)和放水开关(3)分别与继电器(7)、单片机(4)顺次连接；水压力测量仪(1)与AD转换器(5)、单片机(4)顺次连接；液晶显示器(6)与单片机(4)连接。

3.  权利要求2所述的实验室水槽加水放水控制系统的应用，其特征在于：包括以下步骤：
1)、试验前，将压力测量仪置于水槽(11)内的底部；
2)、将加水水泵(8)出水口(13)连接水槽进水口(12)，抽水水泵(9)的抽水端与水槽出水口(13)连接，将单片机控制系统置于水槽(11)旁，加水开关(2)与加水水泵(8)连接，放水开关(3)与抽水水泵(9)连接；加水开关(2)控制进水，放水开关(3)控制排水；
3)、在单片机控制系统输入试验需要的水位h0；
4)、试验开始，打开加水开关(2)，开始加水，水压力测量仪(1)每隔0.02s测一次压力值传给AD转换器(5)，水压力测量仪(1)处的压力：
p＝ρgh          (1)
ρ为水的密度，g为重力加速度，h即为此处的水位，由此得到此处的水位；
5)、水压力测量仪(1)输出模拟量，将模拟量通过分压接入AD转换器(5)，然后单片机(4)接收AD转换器(5)得到的数字量，单片机控制系统通过式(1)计算，得出每一时刻的水位，并通过液晶显示器(6)显示；
6)、单片机(4)中求出最近50个水深的平均值，
  (2)
若|h平-h0|≤0.01cm时，单片机(4)控制继电器(7)关闭加水开关(2)，完成加水；式中：hi为每一时刻的水位，h平为最近50个水深的平均值，h0为试验需要的水位，i为测量的次数。

4.  如权利要求3所述的实验室水槽加水放水控制系统的应用，其特征在于：完成上 述步骤后，进行下一组水位更低的试验时，先输入试验需要的水位h'0，单片机(4)控制继电器(7)打开放水开关(3)开始放水，放水过程中，水位试验数据的获得和加水过程中试验数据的获得相同；水位达到|h平-h'0|≤0.01cm时继电器(7)关闭放水开关(3)，完成放水。

说明书一种实验室水槽加水放水控制系统及其应用
技术领域
本发明涉及试验仪器领域，具体地说是涉及一种实验室水槽加水放水控制系统及其应用。
背景技术
在许多有海洋及其相关专业的高校中都有进行波浪断面试验的水槽，水槽通过造波机造波模拟波浪与建筑物的的相互作用。
通常试验工况有极端高水位、设计高水位、设计低水位、极端低水位等多种水位，实验室加水、放水有不同的开关，一般距水槽都有一定距离，且加放水过程中水位有波动难以确定，试验中对水位精确度要求较高，导致经常需要调整多次才能达到要求，十分繁琐。这方面的设计与运用迄今尚鲜见报导。
发明内容
发明目的：为克服现有技术不足，本发明旨于提供一种实验室水槽加水放水控制系统及其应用。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种实验室水槽加水放水控制系统，包括水压力测量仪、单片机控制系统、加水开关和放水开关，所述单片机控制系统分别与水压力测量仪、加水开关和放水开关连接。
上述加水开关为加水水泵的的通电开关；放水开关为抽水水泵的通电开关。
工作原理：本发明实验室水槽加水放水控制系统，单片机控制系统设在水槽旁，便于人工控制，水槽内侧一端设有造波机，水槽靠近造波机一端底部设有水槽进水口，另一端底部设有水槽出水口，水压力测量仪置于水槽内的底部，水压力测量仪测量出压力，反馈给单片机控制系统，单片机控制系统通过计算，控制继电器打开或关闭加水开关，控制加水水泵启动和停止以控制向水槽内加水，控制继电器打开或关闭放水开关，控制抽水水泵启动和停止，以控制将水槽内的水排出。
上述加水水泵接通水源和电源，进水管出水口与水槽进水口连接；抽水水泵接通电源，抽水端与水槽出水口连接，抽水水泵出水管出水口通向地下水库。
优选，所述单片机控制系统包括单片机、AD转换器、继电器和液晶显示器；所述加水开关和放水开关分别与继电器、单片机顺次连接；水压力测量仪与AD转换器、单片机 顺次连接；液晶显示器与单片机连接。
上述实验室水槽加水放水控制系统的应用，包括以下步骤：
1)、试验前，将压力测量仪置于水槽内的底部；
2)、将加水水泵出水口连接水槽进水口，抽水水泵的抽水端与水槽出水口连接，将单片机控制系统置于水槽旁，加水开关与加水水泵连接，放水开关与抽水水泵连接；加水开关控制进水，放水开关控制排水；
3)、在单片机控制系统输入试验需要的水位h0；
4)、试验开始，打开加水开关，开始加水，水压力测量仪每隔0.02s测一次压力值传给AD转换器，水压力测量仪处的压力：
p＝ρgh  (1)
ρ为水的密度，g为重力加速度，h即为此处的水位，由此得到此处的水位；
5)、水压力测量仪输出模拟量，将模拟量通过分压接入AD转换器，然后单片机接收AD转换器得到的数字量，单片机控制系统通过式(1)计算，得出每一时刻的水位，并通过液晶显示器显示；
6)、单片机中求出最近50个水深的平均值，

若|h平-h0|≤0.01cm时，单片机控制继电器关闭加水开关，完成加水；式中：hi为每一时刻的水位，h平为最近50个水深的平均值，h0为试验需要的水位，i为测量的次数；
完成上述步骤后，进行下一组水位更低的试验时，先输入试验需要的水位h'0，单片机控制继电器打开放水开关开始放水，放水过程中，水位试验数据的获得和加水过程中试验数据的获得相同；水位达到|h平-h'0|≤0.01cm时继电器关闭放水开关，完成放水。
本发明未提及的技术均为现有技术。
有益效果：本发明实验室水槽加水放水控制系统结构简单，成本低廉，能适用各所高校的试验水槽，水槽加水放水都可以通过单片机控制系统进行，不需要试验人员来回走动；能将水压力转换为水深，采用多次测量求平均值的方法,可满足试验要求，水位精度也比肉眼观察有很大提高。
附图说明
图1是本发明实验室水槽加水放水控制系统的结构示意图；
图2是本发明实验室水槽加水放水控制系统使用状态示意图；
图3是本发明实验室水槽加水放水控制系统的工作流程图；
图中，1为水压力测量仪、2为加水开关、3为放水开关、4为单片机、5为AD转换器、6为液晶显示器、7为继电器、8为加水水泵、9为抽水水泵、10为造波机、11为水槽、12为水槽进水口。13为水槽出水口。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
如图1-2所示，一种实验室水槽加水放水控制系统，包括水压力测量仪1、单片机4控制系统、加水开关2和放水开关3，单片机4控制系统分别与水压力测量仪1、加水开关2和放水开关3连接；单片机4控制系统包括单片机4、AD转换器5、继电器7和液晶显示器6；加水开关2和放水开关3分别与继电器7、单片机4顺次连接；水压力测量仪1与AD转换器5、单片机4顺次连接；液晶显示器6与单片机4连接。
使用时，单片机控制系统设在水槽11旁，便于人工控制，水槽11内侧一端设有造波机10，水槽11靠近造波机10一端底部设有水槽进水口12，另一端底部设有水槽出水口13，水压力测量仪1置于水槽11内的底部，水压力测量仪1测量出压力，反馈给单片机控制系统，单片机控制系统通过计算，控制继电器7打开或关闭加水开关2，控制加水水泵8启动和停止以控制向水槽11内加水，控制继电器7打开或关闭放水开关3，控制抽水水泵9启动和停止，以控制将水槽11内的水排出。
上述实验室水槽加水放水控制系统的应用，包括以下步骤：
1)、试验前，将压力测量仪置于水槽内的底部；
2)、将加水水泵8出水口连接水槽进水口12，抽水水泵9的抽水端与水槽出水口13连接，将单片机4控制系统置于水槽旁，加水开关2与加水水泵8连接，放水开关3与抽水水泵9连接；加水开关2控制进水，放水开关3控制排水；
3)、在单片机4控制系统输入试验需要的水位h0；
4)、试验开始，打开加水开关2，开始加水，水压力测量仪1每隔0.02s测一次压力值传给AD转换器5，水压力测量仪1处的压力：
p＝ρgh   (1)
ρ为水的密度，g为重力加速度，h即为此处的水位，由此得到此处的水位；
5)、水压力测量仪1输出模拟量，将模拟量通过分压接入AD转换器5，单片机4控 制系统通过式(1)计算，得出每一时刻的水位，并通过液晶显示器6显示；
6)、单片机4中求出最近50个水深的平均值，

若|h平-h0|≤0.01cm时，单片机4控制继电器7关闭加水开关2，完成加水；式中：hi为每一时刻的水位，h平为最近50个水深的平均值，h0为试验需要的水位，i为测量的次数；
完成上述步骤后，进行下一组水位更低的试验时，先输入试验需要的水位h'0，单片机4控制继电器7打开放水开关3开始放水，放水过程中，水位试验数据的获得和加水过程中试验数据的获得相同；水位达到|h平-h'0|≤0.01cm时继电器7关闭放水开关3，完成放水。