本實(shí)用新型涉及實(shí)驗(yàn)室水池灌排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體的說(shuō)就是一種控制實(shí)驗(yàn)水池達(dá)到設(shè)計(jì)水位并停止灌排水的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)近些年大力發(fā)展航道、港口和圍海造陸等工程建設(shè)，而在這些工程建設(shè)中，設(shè)計(jì)者為使工程設(shè)計(jì)更加合理安全，往往需要在實(shí)驗(yàn)實(shí)中進(jìn)行整體模型試驗(yàn)或者斷面模型試驗(yàn)。將設(shè)計(jì)波浪作用于港口、防波堤等結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在波浪作用下的穩(wěn)定性、越浪量和港內(nèi)波浪等指標(biāo)，確定合理的水工建筑物高程及相關(guān)的防護(hù)措施。

在實(shí)驗(yàn)水池中進(jìn)行物理模型實(shí)驗(yàn)時(shí)，常常會(huì)有多種設(shè)計(jì)水位，將水池水位調(diào)整到設(shè)計(jì)水位是尤為重要的。實(shí)驗(yàn)室常用的方法是指定位置設(shè)立水標(biāo)尺，或者在水池側(cè)壁引出連接管，通過(guò)直接讀取水池或者連接管內(nèi)的水位，及時(shí)控制水位。但由于灌排水時(shí)水池水面常產(chǎn)生波動(dòng)或橫比降，直接讀取水池水位不易，常常因?yàn)樽x數(shù)偏差而不得不反復(fù)調(diào)整水位，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重浪費(fèi)時(shí)間。在水池側(cè)壁引出連接管，連接管內(nèi)水面穩(wěn)定，但由于實(shí)驗(yàn)水池水面位置通常較低，尤其在低水位的情況下，視線難以和連接管內(nèi)水面凹液面齊平，讀數(shù)常有偏差。并且灌排水時(shí)需要實(shí)驗(yàn)人員時(shí)刻關(guān)注水位變化，不僅耗費(fèi)人力，而且效率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型目的：為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本實(shí)用新型旨于提供一種能控制實(shí)驗(yàn)水池達(dá)到設(shè)計(jì)水位并停止灌排水以解決反復(fù)調(diào)試水位、讀數(shù)不準(zhǔn)、耗費(fèi)時(shí)間和人力等問(wèn)題的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種用于實(shí)驗(yàn)水池灌排水的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括水位控制裝置、灌水控制裝置和排水控制裝置，所述水位控制裝置包括連接管、浮塊、導(dǎo)電桿、導(dǎo)電線、高度調(diào)節(jié)旋鈕、框體、標(biāo)尺、調(diào)節(jié)線和鐵芯；所述浮塊和導(dǎo)電桿設(shè)在連接管內(nèi)，導(dǎo)電桿設(shè)在浮塊頂端；導(dǎo)電線為兩根，兩根導(dǎo)電線一端端頭齊平從連接管頂端伸入連接管內(nèi)，另一端分別與電源正負(fù)極連接，其中一根導(dǎo)電線部分螺旋纏繞在連接管外的鐵芯上；框體設(shè)在連接管頂端的上方，高度調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)在框體上，標(biāo)尺穿過(guò)框體與高度調(diào)節(jié)旋鈕相接，調(diào)節(jié)線一端與高度調(diào)節(jié)旋鈕固連，另一端與兩個(gè)導(dǎo)電線相接；灌水控制裝置和排水控制裝置并聯(lián)設(shè)置，總回路上設(shè)有總電源和總開(kāi)關(guān)，總開(kāi)關(guān)設(shè)在鐵芯一側(cè)，灌水控制裝置回路上設(shè)有灌水控制開(kāi)關(guān)，排水控制裝置回路上設(shè)有排水控制開(kāi)關(guān)。

上述總開(kāi)關(guān)為鐵質(zhì)開(kāi)關(guān)；與導(dǎo)電線相連的電源由干電池組成，總回路上設(shè)有總電源，總電源為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)220V正常電壓。

工作原理：本實(shí)用新型用于實(shí)驗(yàn)水池灌排水的自動(dòng)控制系統(tǒng)使用時(shí)，將連接管底部膠結(jié)在實(shí)驗(yàn)水池側(cè)壁底部開(kāi)口處，使連接管與實(shí)驗(yàn)水池底部連通，膠結(jié)處用止水材料密封，連接管通過(guò)固定螺絲與實(shí)驗(yàn)水池固定；框體通過(guò)固定螺絲固定與水池側(cè)墻上，框體上部設(shè)置一個(gè)開(kāi)口，下部設(shè)置兩個(gè)開(kāi)口，上部開(kāi)口和其中一個(gè)下部開(kāi)口豎直貫通，標(biāo)尺穿過(guò)貫通的上下開(kāi)口，標(biāo)尺與高度調(diào)節(jié)旋鈕相接，隨高度調(diào)節(jié)旋鈕旋轉(zhuǎn)上下移動(dòng)以顯示連接管內(nèi)水位線，通過(guò)旋轉(zhuǎn)高度調(diào)節(jié)旋鈕牽連調(diào)節(jié)線帶動(dòng)連接管內(nèi)的導(dǎo)線上下升降以設(shè)定水位；浮塊置于連接管內(nèi)，隨連接管內(nèi)水面升降而上下移動(dòng)，浮塊頂部的導(dǎo)電桿也隨之上下移動(dòng)，當(dāng)連接管內(nèi)水面達(dá)到設(shè)定水位時(shí)，導(dǎo)電桿與導(dǎo)電線相接連接形成閉合回路；電路通電后，纏繞在鐵芯上的螺旋線圈附近產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸附總開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)對(duì)灌、排水電路總回路，實(shí)現(xiàn)總控制。

當(dāng)往實(shí)驗(yàn)水池內(nèi)進(jìn)行灌水時(shí)，首先通過(guò)導(dǎo)線高度調(diào)節(jié)旋鈕，帶動(dòng)標(biāo)尺和調(diào)節(jié)線向上移動(dòng)，調(diào)節(jié)線帶動(dòng)導(dǎo)電線向上移動(dòng)，當(dāng)標(biāo)尺刻度線數(shù)值為設(shè)計(jì)水位數(shù)值時(shí)，停止調(diào)節(jié)旋鈕，導(dǎo)電線端頭到達(dá)設(shè)計(jì)水位處；此時(shí)灌排水電路總開(kāi)關(guān)閉合，打開(kāi)灌水控制開(kāi)關(guān)，形成灌水閉合回路，實(shí)驗(yàn)水池即開(kāi)始灌水，實(shí)驗(yàn)水池內(nèi)水位逐漸上升，連接管內(nèi)浮塊隨著水面上升而逐漸向上移動(dòng)；當(dāng)浮塊頂部的導(dǎo)電桿上升到與導(dǎo)電線相接時(shí)，兩根導(dǎo)電線形成閉合回路，纏繞在鐵芯上的螺旋線圈附近產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸附灌排水電路總開(kāi)關(guān)，使總開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。此時(shí)灌水電路斷開(kāi)，實(shí)驗(yàn)水池停止加水，實(shí)驗(yàn)水池水位即是設(shè)計(jì)水位，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前斷開(kāi)灌水開(kāi)關(guān)。

當(dāng)需要將實(shí)驗(yàn)水池水位調(diào)整到低水位時(shí)，類似灌水步驟對(duì)水池進(jìn)行排水，首先通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)高度調(diào)節(jié)旋鈕，帶動(dòng)標(biāo)尺和調(diào)節(jié)線向下移動(dòng)，當(dāng)標(biāo)尺刻度線數(shù)值為設(shè)計(jì)低水位數(shù)值時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)高度調(diào)節(jié)旋鈕，導(dǎo)電線在調(diào)節(jié)線帶動(dòng)下到達(dá)設(shè)計(jì)水位處。由于實(shí)驗(yàn)水池中的水所含有的電解質(zhì)比較少，其導(dǎo)電性能很差；將導(dǎo)電線之間的水體視為一個(gè)電阻，其電阻值遠(yuǎn)比實(shí)驗(yàn)所給的導(dǎo)電桿電阻值大，而螺線管的磁場(chǎng)強(qiáng)度與電流成正比，水體中通過(guò)的電流較小，形成的磁場(chǎng)也不足以吸附起鐵質(zhì)開(kāi)關(guān)。此時(shí)灌排水電路總開(kāi)關(guān)閉合，打開(kāi)排水控制開(kāi)關(guān)，形成排水閉合回路，實(shí)驗(yàn)水池即開(kāi)始排水；水池內(nèi)水位逐漸下降，連接管內(nèi)浮塊隨著水面下降而逐漸向下移動(dòng)。當(dāng)浮塊頂部的導(dǎo)電桿下降到通電導(dǎo)線端部高度時(shí)，控制電路形成閉合回路，纏繞在鐵芯上的螺旋線圈附近產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸附灌排水電路總開(kāi)關(guān)。此時(shí)排水電路斷開(kāi)，實(shí)驗(yàn)水池停止排水，實(shí)驗(yàn)水池水位即是設(shè)計(jì)水位，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前斷開(kāi)排水開(kāi)關(guān)。

所述標(biāo)尺一側(cè)設(shè)有刻度尺齒輪，刻度尺齒輪與高度調(diào)節(jié)旋鈕的轉(zhuǎn)軸齒輪連接，能使標(biāo)尺隨高度調(diào)節(jié)旋鈕旋轉(zhuǎn)而上下移動(dòng)。

所述連接管為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，包括相通的橫管和豎管，浮塊和導(dǎo)電桿均設(shè)在豎管內(nèi)，能方便連接實(shí)驗(yàn)水池底部。

所述導(dǎo)電桿為T字形結(jié)構(gòu)，底端與浮塊固連，頂端兩側(cè)均設(shè)有觸點(diǎn)；連接管內(nèi)還設(shè)有兩根垂直設(shè)置的導(dǎo)軌，兩個(gè)觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)設(shè)在兩根導(dǎo)軌上；兩根導(dǎo)電線伸入連接管內(nèi)的端頭對(duì)應(yīng)設(shè)在兩根導(dǎo)軌觸點(diǎn)上；能使導(dǎo)電桿與導(dǎo)電線準(zhǔn)確連接。

上述導(dǎo)軌為絕緣體，每根導(dǎo)軌為鏤空結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電桿觸點(diǎn)和導(dǎo)電線端頭分別設(shè)在導(dǎo)軌兩面，當(dāng)導(dǎo)電桿觸點(diǎn)和導(dǎo)電線端頭在同一水平面時(shí)，兩者穿過(guò)鏤空結(jié)構(gòu)相接。

所述鐵芯上螺旋纏繞的導(dǎo)電線線圈軸線正對(duì)總開(kāi)關(guān)，即螺旋線圈軸線垂直總開(kāi)關(guān)軸線；能保證通電后總開(kāi)關(guān)附近磁場(chǎng)最強(qiáng)。

上述螺旋線圈內(nèi)部磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，端口中心處的磁場(chǎng)n為單位長(zhǎng)度匝數(shù)，I通電電流，μ₀為真空磁導(dǎo)率，μ_r為磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率。

本實(shí)用新型未提及的技術(shù)均為現(xiàn)有技術(shù)。

有益效果：本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉、操作簡(jiǎn)單、占地面積?。荒芄?jié)約人力，提高效率，可適應(yīng)于各大高校實(shí)驗(yàn)水池。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型連接管使用狀態(tài)圖；

圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型高度調(diào)節(jié)旋鈕、框體、標(biāo)尺和調(diào)節(jié)線連接示意圖；

圖4是本實(shí)用新型標(biāo)尺的局部斷面圖；

圖中，1為實(shí)驗(yàn)水池；2為連接管；3為浮塊；4為導(dǎo)電桿；5為導(dǎo)電線；6為高度調(diào)節(jié)旋鈕；7為框體；8為標(biāo)尺；9為調(diào)節(jié)線；10為鐵芯；11為總開(kāi)關(guān)；12為灌水控制裝置；13為排水控制裝置；14為灌水控制開(kāi)關(guān)、15為排水控制開(kāi)關(guān)；16為導(dǎo)軌、17為刻度尺齒輪。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型的內(nèi)容，但本實(shí)用新型的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1-4所示，一種用于實(shí)驗(yàn)水池灌排水的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括水位控制裝置、灌水控制裝置12和排水控制裝置13，所述水位控制裝置包括連接管2、浮塊3、導(dǎo)電桿4、導(dǎo)電線5、高度調(diào)節(jié)旋鈕6、框體7、標(biāo)尺8、調(diào)節(jié)線9和鐵芯10；所述浮塊3和導(dǎo)電桿4設(shè)在連接管2內(nèi)，導(dǎo)電桿4設(shè)在浮塊3頂端；導(dǎo)電線5為兩根，兩根導(dǎo)電線5一端端頭齊平從連接管2頂端伸入連接管2內(nèi)，另一端分別與電源正負(fù)極連接，其中一根導(dǎo)電線5部分螺旋纏繞在連接管2外的鐵芯10上；框體7設(shè)在連接管2頂端的上方，高度調(diào)節(jié)旋鈕6設(shè)在框體7上，標(biāo)尺8穿過(guò)框體7與高度調(diào)節(jié)旋鈕6相接，調(diào)節(jié)線9一端與高度調(diào)節(jié)旋鈕6固連，另一端與兩個(gè)導(dǎo)電線5相接；灌水控制裝置12和排水控制裝置13并聯(lián)設(shè)置，總回路上設(shè)有總電源和總開(kāi)關(guān)11，總開(kāi)關(guān)11設(shè)在鐵芯10一側(cè)，灌水控制裝置12回路上設(shè)有灌水控制開(kāi)關(guān)14，排水控制裝置13回路上設(shè)有排水控制開(kāi)關(guān)15；標(biāo)尺8一側(cè)設(shè)有刻度尺齒輪17，刻度尺齒輪17與高度調(diào)節(jié)旋鈕6的轉(zhuǎn)軸齒輪連接；連接管2為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，包括相通的橫管和豎管，浮塊3、和導(dǎo)電桿4均設(shè)在豎管內(nèi)；導(dǎo)電桿4為T字形結(jié)構(gòu)，底端與浮塊3固連，頂端兩側(cè)均設(shè)有觸點(diǎn)；連接管2內(nèi)還設(shè)有兩根垂直設(shè)置的導(dǎo)軌16，兩個(gè)觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)設(shè)在兩根導(dǎo)軌16上；兩根導(dǎo)電線5伸入連接管2內(nèi)的端頭對(duì)應(yīng)設(shè)在兩根導(dǎo)軌16觸點(diǎn)上；鐵芯10上螺旋纏繞的導(dǎo)電線5線圈軸線正對(duì)總開(kāi)關(guān)11，即螺旋線圈軸線垂直總開(kāi)關(guān)11軸線。

本實(shí)用新型用于實(shí)驗(yàn)水池灌排水的自動(dòng)控制系統(tǒng)使用時(shí)，將連接管2底部膠結(jié)在實(shí)驗(yàn)水池1側(cè)壁底部開(kāi)口處，使連接管2與實(shí)驗(yàn)水池1底部連通，膠結(jié)處用止水材料密封，連接管2通過(guò)固定螺絲與實(shí)驗(yàn)水池1固定；框體7通過(guò)固定螺絲固定在實(shí)驗(yàn)水池1上方側(cè)墻上，框體7上部設(shè)置一個(gè)開(kāi)口，下部設(shè)置兩個(gè)開(kāi)口，上部開(kāi)口和其中一個(gè)下部開(kāi)口豎直貫通，標(biāo)尺8穿過(guò)貫通的上下開(kāi)口，標(biāo)尺8一側(cè)設(shè)有刻度尺齒輪17，刻度尺齒輪17與高度調(diào)節(jié)旋鈕6的轉(zhuǎn)軸齒輪連接，隨高度調(diào)節(jié)旋鈕6旋轉(zhuǎn)上下移動(dòng)以顯示連接管2內(nèi)水位線，通過(guò)旋轉(zhuǎn)高度調(diào)節(jié)旋鈕6牽連調(diào)節(jié)線9帶動(dòng)連接管2內(nèi)的導(dǎo)線上下升降以設(shè)定水位；浮塊3置于連接管2內(nèi)，隨連接管2內(nèi)水面升降而上下移動(dòng)，浮塊3頂部的導(dǎo)電桿4也隨之上下移動(dòng)，當(dāng)連接管2內(nèi)水面達(dá)到設(shè)定水位時(shí)，導(dǎo)電桿4與導(dǎo)電線5相接連接形成閉合回路；電路通電后，纏繞在鐵芯10上的螺旋線圈附近產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸附總開(kāi)關(guān)11，斷開(kāi)灌、排水電路總回路，實(shí)現(xiàn)總控制。

當(dāng)往實(shí)驗(yàn)水池1內(nèi)進(jìn)行灌水時(shí)，首先通過(guò)導(dǎo)線高度調(diào)節(jié)旋鈕6，帶動(dòng)標(biāo)尺8和調(diào)節(jié)線9向上移動(dòng)，調(diào)節(jié)線9帶動(dòng)導(dǎo)電線5沿著固定導(dǎo)軌16向上移動(dòng)，當(dāng)標(biāo)尺8刻度線數(shù)值為設(shè)計(jì)水位數(shù)值時(shí)，停止調(diào)節(jié)旋鈕，導(dǎo)電線5端頭到達(dá)設(shè)計(jì)水位處；此時(shí)灌排水電路總開(kāi)關(guān)11閉合，打開(kāi)灌水控制開(kāi)關(guān)14，形成灌水閉合回路，實(shí)驗(yàn)水池1即開(kāi)始灌水，實(shí)驗(yàn)水池1內(nèi)水位逐漸上升，連接管2內(nèi)浮塊3隨著水面上升而逐漸向上移動(dòng)；當(dāng)浮塊3頂部的導(dǎo)電桿4上升到與導(dǎo)電線5相接時(shí)，兩根導(dǎo)電線5形成閉合回路，纏繞在鐵芯10上的螺旋線圈附近產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸附灌排水電路總開(kāi)關(guān)11，使總開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)。此時(shí)灌水電路斷開(kāi)，實(shí)驗(yàn)水池1停止加水，實(shí)驗(yàn)水池1水位即是設(shè)計(jì)水位，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前斷開(kāi)灌水開(kāi)關(guān)。

當(dāng)需要將實(shí)驗(yàn)水池1水位調(diào)整到低水位時(shí)，類似灌水步驟對(duì)水池進(jìn)行排水，首先通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)高度調(diào)節(jié)旋鈕6，帶動(dòng)標(biāo)尺8和調(diào)節(jié)線9向下移動(dòng)，當(dāng)標(biāo)尺8刻度線數(shù)值為設(shè)計(jì)低水位數(shù)值時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)高度調(diào)節(jié)旋鈕6，導(dǎo)電線5到達(dá)設(shè)計(jì)水位處；此時(shí)灌排水電路總開(kāi)關(guān)11閉合，打開(kāi)排水控制開(kāi)關(guān)15，形成排水閉合回路，實(shí)驗(yàn)水池1即開(kāi)始排水；水池內(nèi)水位逐漸下降，連接管2內(nèi)浮塊3隨著水面下降而逐漸向下移動(dòng)。當(dāng)浮塊3頂部的導(dǎo)電桿4下降到通電導(dǎo)線端部高度時(shí)，控制電路形成閉合回路，纏繞在鐵芯10上的螺旋線圈附近產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸附灌排水電路總開(kāi)關(guān)11。此時(shí)排水電路斷開(kāi)，實(shí)驗(yàn)水池1停止排水，實(shí)驗(yàn)水池1水位即是設(shè)計(jì)水位，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前斷開(kāi)排水開(kāi)關(guān)。

本實(shí)用新型用于實(shí)驗(yàn)水池灌排水的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以避免水面波動(dòng)引起的讀數(shù)誤差，可以較為精確地確定水池水位。并且可以實(shí)現(xiàn)水池水位到達(dá)設(shè)計(jì)水位后，自動(dòng)終止灌排水，不僅可以節(jié)省反復(fù)觀察、調(diào)試的時(shí)間，還不需要時(shí)刻關(guān)注水位變化，可以節(jié)約人力，提高效率；能有效地控制實(shí)驗(yàn)水池1水位并停止灌排水，可以較好地應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)水池1實(shí)驗(yàn)。

以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)各設(shè)施位置進(jìn)行調(diào)整，這些調(diào)整也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。