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CN104864125B - 一体化灌溉智能双头阀 - Google Patents

一体化灌溉智能双头阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一体化灌溉智能双头阀，包括处理器和阀体，所述阀体包括一个进水口和两个出水口，所述进水口上设有一流量压力传感器和阀门，每个出水口上设有一个出水调节器，所述处理器与所述流量压力传感器电连接，用于接收所述流量压力传感器发送的流量或/和压力信号，并根据接收的流量或/和压力信号来控制阀门的开闭状态。本发明将传统的水压力传感器、水流量传感器合二为一，同时具备水压力传感器和水流量传感器的所有功能。由于在检测灌溉管道中水流量时，可能会出现水流转子抖动、正反转导致测量不准、阀门状态不明等情况，通过对灌溉管道中水压力的检测，与设定的水压力阈值相比较，可以判定管道是否是满管水，这样才能保证水流量测量的准确性。

Description

一体化灌溉智能双头阀
技术领域
本发明属于电磁阀技术领域，涉及一种一体化灌溉智能双头阀。
背景技术
在现有的技术中，对于电磁阀门没有额外功能，只能实现阀门的开合，不能达到精准控制水流的程度。
以上设备是无线自动节水灌溉系统中最常用的，其数据也是供水系统需要的多项重要参数。作为数个分别独立的检测设备必然会给用户带来操作、维护和安装的不便，同时带来系统接线复杂和使用的可靠性问题。
发明内容
为了解决现有的双头阀不能达到精准控制水流的程度，本发明提供一种一体化灌溉智能双头阀。
本发明采用的技术方案是：一种一体化灌溉智能双头阀，包括处理器和阀体，所述阀体包括一个进水口和两个出水口，所述进水口上设有一流量压力传感器和阀门，每个出水口上设有一个出水调节器，所述处理器与所述流量压力传感器电连接，用于接收所述流量压力传感器发送的流量或/和压力信号，并根据接收的流量或/和压力信号来控制阀门的开闭状态。
本发明的优点和有益效果在于：由于在检测灌溉管道中水流量时，可能会出现水流转子抖动、正反转导致测量不准、阀门状态不明等情况，通过对灌溉管道中水压力的检测，与设定的水压力阈值相比较，可以判定管道是否是满管水，这样才能保证水流量测量的准确性，还能保证灌溉系统的正常运作；通过水压力流量传感器脉冲信号的分析，可以判断正反转和抖动的情况。而且在没达到水流量测量条件的情况下，可以对水流量停止采集，这样也就可以降低功耗，而且整体通过太阳能电源供电，可以节省能源；通过对一体化灌溉智能双头水力阀阀门进水口的压力流量的监控，可以知道管路水流情况和管道漏水与否等状况。
附图说明
图1为本发明一种实施例的双头阀的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为本发明一种实施例的流量压力传感器的结构示意图；
图4为本发明一种实施例的工作原理图。
图3中：101前端盖；102转轴；103磁铁；104转子；105连接体；106塑料垫环；107压力芯体；108芯体垫环；109后端盖；110敏感原件；111处理器；112液体通道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和2所示，本发明一种实施例的双头阀的结构示意图，双头阀，其特征在于：包括处理器和阀体，所述阀体包括一个进水口和两个出水口，所述进水口上设有一流量压力传感器和阀门，每个出水口上设有一个出水调节器，所述处理器与所述流量压力传感器电连接，用于接收所述流量压力传感器发送的流量或/和压力信号，并根据接收的流量或/和压力信号来控制阀门的开闭状态。
再次参阅图1，该一体化灌溉智能双头阀包括太阳能电源8、柔性天线7、处理器单元9、流量压力传感器10、电动头2、阀体11和阀门开闭传感器4；所述太阳能电源8放置在阀体11上，用于吸收太阳能，并转化成电能，通过微型储能单元储能；所述流量压力传感器10设置在阀体11的进水口1，检测进水口1的压力流量值，通过压力流量值自动控制阀门开闭；所述处理器单元9设置在所述阀体11上；所述柔性天线7设置在处理器单元9上；所述太阳能电源8、柔性天线7、流量压力传感器10、阀体11与处理器单元9通过信号线相连。水从所述进水口1进入阀体11，阀体11经处理器单元9的信号指示后开闭阀，开闭阀是通过控制电动头2，水流通过控制水流导向管3进入阀腔，通过进水口与阀腔的压力关系而使阀门开闭；水流入出水口5时经过阀门开闭传感器4，阀门开闭传感器4将开关信号值经MCU综合处理器单元9处理后，可以直接通过内置程序自动控制阀门的开闭；也可以通过柔性天线7发送无线信号给上位机，从而可以从上位机显示出阀体的状态，水流的压力和流量值，通过UniNet网络发送指令，一体化灌溉智能双头水力阀的柔性天线接收信号后给处理器单元9处理分析，从而可以控制阀体的状态以及水流量压力的采集情况；通过手动调节双头水力阀调压旋钮6，可以调节双头水力阀阀体11的阀门开启程度和压力。
如图2所示，为本发明一种实施例的一体化灌溉智能双头水力阀的工作原理图，本发明的处理器单元9与太阳能电源8电路、柔性天线7电路、水压力流量传感器10电路、双头水力阀阀体11阀控电路相连接，所述电路包括信号调理电路、信号采集电路、电源处理电路、天线接收和发送电路、阀体控制电路以及太阳能电源供电电路。双头水力阀阀体11和处理器单元9基于UniNet网络通过柔性天线7进行互相通讯，将阀体的状态以及水压力和流量值的情况传到控制终端。
本发明的液体传感器可以用于测量液体的压力值和流量值，可以适用于各种液体，不限于水、石油，以下将以水作为实施例进行说明，但不用于限制本发明的适用范围。
如图3所示，为本发明一种实施例的液体传感器的结构示意图，该液体传感器包括前端盖101、连接体105、后端盖109、压力芯体107、转子104、敏感原件110、磁铁103和处理器111，所述前端盖101中形成有一放置转子104的容纳空腔，所述磁铁103设置在所述转子104上，与所述转子104一起转动，转子的转轴102连接在所述前端盖101上；所述敏感原件110设置在所述前端盖上，在某一时刻与所述磁铁相对排列，用于根据转动的磁铁来获取脉冲信号；所述前端盖101中的空腔通过一液体通道112与设置在连接体105中的压力芯体107相连接，所述压力芯体107设置在塑料垫环106和芯体垫环108之间，并且都设置在连接体105中；前端盖101与连接体105过盈配合，后端盖109与连接体105螺纹连接，该后端盖109还与芯体垫环108相连接，塑料垫环106与连接体105进行连接，用于将压力芯体进行封装。所述处理器111与敏感原件和压力芯体相连接，用于接收敏感原件的脉冲信号和压力芯体的压力信号，并根据所述脉冲信号和压力信号来输出液体的压力值或/和液体流量值。
本发明将传统的水压力传感器、水流量传感器合二为一，同时具备水压力传感器和水流量传感器的所有功能。可以对液体的压力值和流量值同时进行测量，可以根据需要进行选择性输出其中一个值。
如图4，为本发明一种实施例的液体传感器的工作原理图，本发明的处理器111电路与敏感原件、压力芯体相连接，所述电路包括信号调理电路、信号放大电路和A/D转换电路。处理器将获取到的水流压力值与设定的水压力阈值相比较，根据比较结果来确定是否输出水流量值。当水流较小时，可能只占据管道的1/10时，处于水流较低的情况，需要向用户进行告知，此时，通过不输出水流量值，认为该状态水流量近乎没有，从而可以向用户进行预警。
本发明的处理器可以计算水流量值，计算的过程是依据转子的速度和管径面积的乘积获取，可以判定管道是否是满管水，这样才能保证水流量测量的准确性。
本发明的连接体105内封装有陶瓷压力芯体，陶瓷传感器的精度为千分之一，当外界有压力作用在上面时，产生微弱的差分信号，然后进入放大电路，电路采用仪表放大，采用该电路抑制了随机干扰，放大电路采用集成仪表放大器AD620。
如图3所示，水压力流量智能传感器前端内封装有霍尔组件，通过水压力流量智能传感器主体和前端的过线腔体与水压力流量智能传感器主体内腔中的电路板相连。当水流转子转动时，会带动不均匀分布的小磁铁转动，霍尔组件会产生脉冲信号，通过水流量信号调理电路，输入给MCU处理。
本发明的磁铁可以是一个或者多个，该实施例为两个，第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁和第二磁铁分布在转子的轴的横切面圆的同心圆上，第一磁铁和第二磁铁将同心圆分成不等的两份。本实施例的两个小磁铁103都嵌入在转子104小圆盘横切面圆的同心圆1/3处和2/3处，将同心圆分成了同心圆周长的1/3和周长的2/3两份。(此处位置也可以为1/4和2/4处，只需保证两个小磁铁将同心圆分成了不等的两份即可)。通过对霍尔组件产生的脉冲信号宽度的分析，可以判断正反转和抖动的情况。而且在没达到水流量测量条件的情况下，可以对水流量停止采集，这样也就可以降低功耗。
以上所述仅是本发明的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种一体化灌溉智能双头阀，其特征在于：包括处理器和阀体，所述阀体包括一个进水口和两个出水口，所述进水口上设有一流量压力传感器和阀门，每个出水口上设有一个出水调节器，所述处理器与所述流量压力传感器电连接，用于接收所述流量压力传感器发送的流量或/和压力信号，并根据接收的流量或/和压力信号来控制阀门的开闭状态；
还包括一与所述处理器相连接的柔性天线，所述柔性天线包括天线本体和用于支撑所述天线本体的柔性支撑体，所述天线本体和柔性支撑体相对设置，所述天线本体包括天线导体，所述天线导体的底端设有屏蔽层，所述天线导体的顶端设有包裹层。
2.根据权利要求1所述的双头阀，其特征在于：还包括一太阳能电池和备用电池，分别与处理器相连接，所述太阳能电池具有微型储能单元，所述微型储能单元在电量高于预定值时，向所述处理器供电，在电量低于预定值时，由备用电池向所述处理器供电。
3.根据权利要求1所述的双头阀，其特征在于：所述流量压力传感器包括前端盖(101)、压力芯体(107)、转子(104)、敏感元 件(110)、磁铁(103)和处理器(111)，所述前端盖(101)中形成有一放置转子(104)的容纳空腔，所述磁铁(103)设置在所述转子(104)上，与所述转子(104)一起转动；所述敏感元 件(110 )设置在所述前端盖上，用于根据转动的磁铁来获取脉冲信号；所述前端盖(101)中的空腔通过一液体通道(112)与压力芯体(107)相连接，所述处理器(111)与敏感元 件和压力芯体(107)相连接，用于接收敏感元 件的脉冲信号和压力芯体的压力信号，并根据所述脉冲信号和压力信号来输出液体的压力值或/和液体流量值。
4.根据权利要求3所述的双头阀，其特征在于：所述转子上设有第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁和第二磁铁分布在转子的轴的横切面圆的同心圆上，第一磁铁和第二磁铁将同心圆分成不等的两份。
5.根据权利要求3所述的双头阀，其特征在于：还包括连接体(105)，所述连接体(105)与前端盖相连接，所述压力芯体(107)设置在连接体(105)中，还包括塑料垫环(106)和芯体垫环(108)，所述压力芯体(107)设置在塑料垫环(106)和芯体垫环(108)之间。
6.根据权利要求4所述的双头阀，其特征在于：所述处理器通过电路与敏感元 件相连接，所述电路包括信号调理电路、信号放大电路和A/D转换电路，所述处理器通过电路与压力芯体相连接，所述电路包括信号调理电路、信号放大电路和A/D转换电路。
7.根据权利要求1所述的双头阀，其特征在于：所述柔性支撑体在受到外力时，偏离竖直方向，在外力撤除时，回复到竖直方向。
8.根据权利要求7所述的双头阀，其特征在于，所述柔性支撑体为碳纤维棒，所述碳纤维棒和天线本体通过热缩管配合在一起，所述碳纤维棒的高度低于所述天线本体的屏蔽层最高位置。
9.根据权利要求7所述的双头阀，其特征在于，所述柔性支撑体为玻璃钢，所述玻璃钢包裹在所述天线本体的外周。
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