CN113367053A - 流量可控的便携式灌溉液体释放装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其包括:通液管道、设置在通液管道中的液压传感器、节流器和阀门、设置在通液管道外部的控制器、显示模块、按键模块和电机阀门驱动器,液压传感器的数量为两个,设置在通液管道的入口侧和出口侧,用于检测通液管道中的差压信息,按键模块用于输入操作命令信号,显示模块用于根据控制器的输出信号,显示参数状态设置信息,电机阀门驱动器与阀门连接,用于根据控制器输出的开关使能信号,控制阀门的通断。本发明的便携式灌溉液体释放装置,控制器基于液压差压的测量获取液体的流速,从而精准测量灌溉过程中的液体流量,并通过电机阀门驱动器的通断,控制阀门通断,实现灌溉液体释放的精准控制。
Description
技术领域
本发明涉及灌溉流量液体控制技术领域,尤其涉及一种流量可控的便携式灌溉液体释放装置。
背景技术
随着精益化农业的发展,传统的大水漫灌方式因其自身存在的水量浪费难以对作物植株进行定量施水,日益受到社会的诟病。
因此,亟需一种流量可控的便携式灌溉液体释放装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种流量可控的便携式灌溉液体释放装置,以解决上述现有技术中的问题,能够实现灌溉施水过程的精准精细化控制。
本发明提供了一种流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其中,包括:
通液管道、设置在所述通液管道中的液压传感器、节流器和阀门、设置在所述通液管道外部的控制器、显示模块、按键模块和电机阀门驱动器,其中,所述节流器设置在所述通液管道的出口侧,所述液压传感器的数量为两个,分别设置在所述通液管道的入口侧和出口侧,用于检测所述通液管道中的差压信息,所述控制器与所述显示模块、所述按键模块、所述电机阀门驱动器和两个所述液压传感器连接,所述按键模块用于输入操作命令信号,所述显示模块用于根据所述控制器的输出信号,显示参数状态设置信息,所述阀门设置在所述通液管道的出口侧,所述电机阀门驱动器与所述阀门连接,用于根据所述控制器输出的开关使能信号,控制所述阀门的通断。
如上所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其中,优选的是,
所述按键模块包括***按键、模式按键、确定按键、减小按键和增加按键中的至少一个。
如上所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其中,优选的是,所述模式按键所对应的控制模式包括无限制模式、定时长模式或定流量模式。
如上所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其中,优选的是,在所述模式按键所对应的控制模式为定流量模式时,所述控制器对液体流量的控制方法包括:
步骤A1:通过所述按键模块设定目标流量值Qset;
步骤A2:通过两个所述液压传感器检测所述通液管道在入口侧和出口侧的压强,以得到差压值,
ΔP=P1-P2
其中,ΔP表示差压值,P1表示通液管道在入口侧的压强,P2表示通液管道在出口侧的压强;
步骤A3:计算单位时间内的体积流量,
其中,V表示体积流量,C表示流出系数,∈表示可膨胀系数,A表示所述节流器的节流孔截面积,β表示通液管道在入口侧和出口侧的直径比;
步骤A4:计算流量体积,
Qv=∫Vdt
其中,Qv表示流体体积,其中t表示时间,
步骤A5:通过实时比较流量体积Qv与目标流量值Qset的大小关系,所述控制器控制流量截止,
若流量体积Qv等于目标流量值Qset,则所述控制器输出控制信号,以驱动所述电机阀门驱动器关闭。
如上所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其中,优选的是,在所述模式按键所对应的控制模式为定时长模式时,所述控制器对液体流量的控制方法包括:
步骤B1:通过所述按键模块设定定时时长Tset;
步骤B2:响应于所述按键模块发出的启动信号,所述控制器输出启动信号,以控制定时启动,
步骤B3:通过实时比较当前时长与定时时长Tset的大小关系,所述控制器控制定时截止,
若当前时长等于定时时长Tset,则所述控制器输出控制信号,以驱动所述电机阀门驱动器关闭。
如上所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其中,优选的是,所述流量可控的便携式灌溉液体释放装置还包括电源模块,设置在所述通液管道外部,并与所述控制器连接,用于向所述控制器提供供电电压。
如上所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其中,优选的是,所述流量可控的便携式灌溉液体释放装置还包括连接机构,用于接入供液液源。
如上所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其中,优选的是,所述流量可控的便携式灌溉液体释放装置还包括壳体,所述通液管道、所述节流器、所述液压传感器、所述阀门、所述控制器、所述电机阀门驱动器、所述电源模块和所述连接机构设置在所述壳体内,所述显示模块和所述按键模块设置在所述壳体表面。
如上所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其中,优选的是,所述显示模块包括LCD液晶显示屏。
如上所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其中,优选的是,所述控制器包括微控制单元。
本发明提供一种流量可控的便携式灌溉液体释放装置,通过两个液压传感器分别检测通液管道在入口侧和出口侧的压强,以得到差压值,通过控制器基于液压差压的测量获取液体的流速,从而精准测量灌溉过程中的液体流量,并通过电机阀门驱动器的通断,控制阀门的通断,从而实现灌溉液体释放的精准控制,因此能够为烟草作物植株进行定量施水,实现烟苗作物种植培育过程中的灌溉水量精准精细化控制,满足现代化烟田精细化灌溉生产的需求;而且本发明的灌溉液体释放装置能够套设在通液管道上,体积小,方便携带。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步描述,其中:
图1为本发明提供的流量可控的便携式灌溉液体释放装置的实施例的结构示意图;
图2为本发明提供的流量可控的便携式灌溉液体释放装置的实施例的显示模块及按键模块的示意图;
图3为本发明提供的流量可控的便携式灌溉液体释放装置的实施例的工作原理示意图;
图4为本发明提供的流量可控的便携式灌溉液体释放装置的实施例的用户使用流程图。
附图标记说明:
1-壳体 2-控制器 3-显示模块
4-按键模块 5-通液管道 6-阀门
7-电机阀门驱动器 8-电源模块 9-液压传感器
10-连接机构 11-节流器 41-***按键
42-模式按键 43-确定按键 44-减小按键
45-增加按键
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的,决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现,不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整,并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”:以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素,并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中,当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时,在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件,也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时,该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件,也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同,除非另外特别定义。还应当理解,在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义,而不应用理想化或极度形式化的意义来解释,除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
压差流量测量是基于流体内机械能相互转换的原理,水平管道内流动的液体,其动压能和静压能可以在一定条件下互相转换,通过测量液体管道两端的压强差可间接转换为管道内的液体流速信息。
为了满足烟农在烟草培育过程中灌溉精准控水的需求,在本发明中,发明人结合压差测量原理以及嵌入式电子***设计了一种具备多功能模式的流量可控施水装置,能够为烟草作物植株进行定量施水,实现灌溉施水过程的精准精细化控制。
如图1所示,本发明实施例提供了一种流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其包括:
通液管道5、设置在所述通液管道5中的液压传感器9、节流器11和阀门6、设置在所述通液管道5外部的控制器2、显示模块3、按键模块4和电机阀门驱动器7,其中,所述节流器11设置在所述通液管道5的出口侧,所述液压传感器9的数量为两个,分别设置在所述通液管道5的入口侧和出口侧,用于检测所述通液管道5中的差压信息,所述控制器2与所述显示模块3、所述按键模块4、所述电机阀门驱动器7和两个所述液压传感器9连接,所述按键模块4用于输入操作命令信号,所述显示模块3用于根据所述控制器2的输出信号,显示参数状态设置信息,所述阀门6设置在所述通液管道5的出口侧,所述电机阀门驱动器7与所述阀门6连接,用于根据所述控制器2输出的开关使能信号,控制所述阀门6的通断。
其中,如图3所示,两个液压传感器9与控制器2的输入端连接,用于输入液压强度,按键模块4与控制器2的输入端连接,用于输入按键信号,显示模块3与控制器2的输出端连接,用于显示模式设置、和/或定时时长、和/或流量数值,电机阀门驱动器7与控制器2的输出端连接,用于输出开关使能信号。
进一步地,所述显示模块3为LCD液晶显示屏。所述控制器2为微控制单元(Microcontroller Unit,MCU),作为一个示例而非限定,在本发明中,通液管道5为通水管道。
在工作中,通过节流器11形成差压,便于检测液体流量,两个液压传感器9分别检测通液管道5在入口侧和出口侧的压强,以得到差压值;控制器2基于液压差压的测量获取液体的流速,从而精准测量灌溉过程中的液体流量,通过控制器2可以实现流量计算以及电机控制的功能;通过显示模块3可接受控制器2的输出信号,显示参数状态设置信息;电机阀门驱动器7接受控制器2的输入信号,进行阀门6的开关操作;阀门6在电机阀门驱动器7的作用下实现通液管道5内的液源通断。
由此,相对于现有技术而言,通过两个液压传感器分别检测通液管道在入口侧和出口侧的压强,以得到差压值,通过控制器基于液压差压的测量获取液体的流速,从而精准测量灌溉过程中的液体流量,并通过电机阀门驱动器的通断,控制阀门的通断,从而实现灌溉液体释放的精准控制,因此能够为烟草作物植株进行定量施水,实现烟苗作物种植培育过程中的灌溉水量精准精细化控制,满足现代化烟田精细化灌溉生产的需求;而且本发明的灌溉液体释放装置能够套设在通液管道上,体积小,方便携带。
进一步地,如图2所示,所述按键模块包括***按键41、模式按键42、确定按键43、减小按键44和增加按键45中的至少一个。具体地,所述模式按键42所对应的控制模式包括无限制模式、定时长模式或定流量模式。通过控制器2可以实现按键模式选择、流量计算、定时计数以及电机控制的功能。
本发明在一些实施方式中,在所述模式按键42所对应的控制模式为定流量模式时,所述控制器2对液体流量的控制方法包括:
步骤A1:通过所述按键模块4设定目标流量值Qset;
步骤A2:通过两个所述液压传感器9检测所述通液管道5在入口侧和出口侧(即节流器11处)的压强,以得到差压值,
ΔP=P1-P2
其中,ΔP表示差压值,P1表示通液管道5在入口侧的压强,P2表示通液管道5在出口侧的压强;
步骤A3:计算单位时间内的体积流量,
其中,V表示体积流量,C表示流出系数,∈表示可膨胀系数,A表示所述节流器11的节流孔截面积,β表示通液管道5在入口侧和出口侧的直径比;
步骤A4:计算流量体积,
Qv=∫Vdt
其中,Qv表示流体体积,其中t表示时间,
步骤A5:通过实时比较流量体积Qv与目标流量值Qset的大小关系,所述控制器2控制流量截止,
若流量体积Qv等于目标流量值Qset,则所述控制器2输出控制信号,以驱动所述电机阀门驱动器7关闭。
本发明在一些实施方式中,在所述模式按键42所对应的控制模式为定时长模式时,所述控制器2对液体流量的控制方法包括:
步骤B1:通过所述按键模块4设定定时时长Tset;
步骤B2:响应于所述按键模块4发出的启动信号,所述控制器2输出启动信号,以控制定时启动,
步骤B3:通过实时比较当前时长与定时时长Tset的大小关系,所述控制器2控制定时截止,
若当前时长等于定时时长Tset,则所述控制器2输出控制信号,以驱动所述电机阀门驱动器7关闭。
在具体实现中,如图4所示,首先按压“***”键,***启动;接着,按压“模式”键,进行“无限制”、“定时”或“流量”模式选择;然后,按压“增加按键(+)”、“减小按键(-)”进行“定时”时长或“流量”大小设置;接着,按压“确定”键,***电机阀门依控制开合,进行“无限制”、“固定时长”或“固定流量”施水;再次按压“确定”键,依设置模式进行下一轮释放;在工作完成后,按压“***”键,电机阀门驱动器关闭,***关机。因此,本发明能够以多种模式进行灌溉水量流量的输出控制,实现烟苗作物种植培育过程中的灌溉水量精准控制。
进一步地,如图1和图3所示,所述流量可控的便携式灌溉液体释放装置还包括电源模块8,设置在所述通液管道5外部,并与所述控制器2连接,用于向所述控制器2提供供电电压。具体地,所述电源模块8为直流电源,例如为聚合物电池。需要说明的是,本发明对电源模块8的类型及电压不作具体限定。通过控制器2还可以实现电源模块8的电量计量。
进一步地,如图1所示,所述流量可控的便携式灌溉液体释放装置还包括连接机构10,用于接入供液液源。
更进一步地,所述流量可控的便携式灌溉液体释放装置还包括壳体1,所述通液管道5、所述节流器11、所述液压传感器9、所述阀门6、所述控制器2、所述电机阀门驱动器7、所述电源模块8和所述连接机构10设置在所述壳体1内,所述显示模块3和所述按键模块4设置在所述壳体1表面。
本发明实施例提供的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,通过两个液压传感器分别检测通液管道在入口侧和出口侧的压强,以得到差压值,通过控制器基于液压差压的测量获取液体的流速,从而精准测量灌溉过程中的液体流量,并通过电机阀门驱动器的通断,控制阀门的通断,从而实现灌溉液体释放的精准控制,因此能够为烟草作物植株进行定量施水,实现烟苗作物种植培育过程中的灌溉水量精准精细化控制,满足现代化烟田精细化灌溉生产的需求;而且本发明的灌溉液体释放装置能够套设在通液管道上,体积小,方便携带。
至此,已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思,没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述,完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本公开的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其特征在于,包括:
通液管道、设置在所述通液管道中的液压传感器、节流器和阀门、设置在所述通液管道外部的控制器、显示模块、按键模块和电机阀门驱动器,其中,所述节流器设置在所述通液管道的出口侧,所述液压传感器的数量为两个,分别设置在所述通液管道的入口侧和出口侧,用于检测所述通液管道中的差压信息,所述控制器与所述显示模块、所述按键模块、所述电机阀门驱动器和两个所述液压传感器连接,所述按键模块用于输入操作命令信号,所述显示模块用于根据所述控制器的输出信号,显示参数状态设置信息,所述阀门设置在所述通液管道的出口侧,所述电机阀门驱动器与所述阀门连接,用于根据所述控制器输出的开关使能信号,控制所述阀门的通断。
2.根据权利要求1所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其特征在于,所述按键模块包括***按键、模式按键、确定按键、减小按键和增加按键中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其特征在于,所述模式按键所对应的控制模式包括无限制模式、定时长模式或定流量模式。
4.根据权利要求3所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其特征在于,在所述模式按键所对应的控制模式为定流量模式时,所述控制器对液体流量的控制方法包括:
步骤A1:通过所述按键模块设定目标流量值Qset;
步骤A2:通过两个所述液压传感器检测所述通液管道在入口侧和出口侧的压强,以得到差压值,
ΔP=P1-P2
其中,ΔP表示差压值,P1表示通液管道在入口侧的压强,P2表示通液管道在出口侧的压强;
步骤A3:计算单位时间内的体积流量,
其中,V表示体积流量,C表示流出系数,∈表示可膨胀系数,A表示所述节流器的节流孔截面积,β表示通液管道在入口侧和出口侧的直径比;
步骤A4:计算流量体积,
Qv=∫Vdt
其中,Qv表示流体体积,其中t表示时间,
步骤A5:通过实时比较流量体积Qv与目标流量值Qset的大小关系,所述控制器控制流量截止,
若流量体积Qv等于目标流量值Qset,则所述控制器输出控制信号,以驱动所述电机阀门驱动器关闭。
5.根据权利要求3所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其特征在于,在所述模式按键所对应的控制模式为定时长模式时,所述控制器对液体流量的控制方法包括:
步骤B1:通过所述按键模块设定定时时长Tset;
步骤B2:响应于所述按键模块发出的启动信号,所述控制器输出启动信号,以控制定时启动,
步骤B3:通过实时比较当前时长与定时时长Tset的大小关系,所述控制器控制定时截止,
若当前时长等于定时时长Tset,则所述控制器输出控制信号,以驱动所述电机阀门驱动器关闭。
6.根据权利要求1所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其特征在于,所述流量可控的便携式灌溉液体释放装置还包括电源模块,设置在所述通液管道外部,并与所述控制器连接,用于向所述控制器提供供电电压。
7.根据权利要求6所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其特征在于,所述流量可控的便携式灌溉液体释放装置还包括连接机构,用于接入供液液源。
8.根据权利要求7所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其特征在于,所述流量可控的便携式灌溉液体释放装置还包括壳体,所述通液管道、所述节流器、所述液压传感器、所述阀门、所述控制器、所述电机阀门驱动器、所述电源模块和所述连接机构设置在所述壳体内,所述显示模块和所述按键模块设置在所述壳体表面。
9.根据权利要求1所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其特征在于,所述显示模块包括LCD液晶显示屏。
10.根据权利要求1所述的流量可控的便携式灌溉液体释放装置,其特征在于,所述控制器包括微控制单元。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210910 |
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