一種數控式雨量計的製作方法

2023-06-08 13:41:46 1

專利名稱：一種數控式雨量計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及氣象、水文雨量測量技術領域，具體涉及一種數控式雨量計，用於 實現高精度、大量程的雨量測量。
背景技術：
目前全國範圍的水文、氣象雨量的測量普遍使用「翻鬥式雨量計」，翻鬥式雨量計 歷史悠久，屬於解放前國外引進技術，數十年來雖有改進，基本原理及結構依舊，翻鬥雨量 計僅適用於中小雨量測量，微小雨量達不到翻鬥重量翻鬥不翻，雨量不計；大雨及暴雨測量 精度較差，據專業人士評估其精度只達到60%，而且需要每年定期進行鑑定及維修，雨量測 量是氣象、水文要素，時隔60 70年之久，在當今科學應用技術高度發展時，還在普遍使用 精度低、量程窄的翻鬥雨量計實屬不合理，所以，推出以現代科學應用技術實現的數控式雨 量計，來替代翻鬥雨量計，成為一項急需的任務。

實用新型內容(一)要解決的技術問題本實用新型要解決的技術問題是如何擴大雨量計的量程、提高其測量精確度、免 除對其定期鑑定，並降低成本。( 二 )技術方案為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種數控式雨量計，其特徵在於，包括承水器，設置為漏鬥狀，用於承接雨水；測試筒，通過通水管與所述承水器連通，用於導入所承接到的雨水，並進行測量；浮筒，設置在所述測試筒內，浮筒下端設置為錐形，用於隨測試筒內的水位升/ 降；滑輪，其上繞接有牽引繩索，牽引繩索一端連接浮筒，另一端連接有平衡重錘；所 述浮筒隨水位自動升/降，通過牽引繩索帶動滑輪轉動；光電數碼盤，與所述滑輪同軸連接，由所述浮筒與平衡重錘之間的自動平衡力通 過牽引繩索帶動光電數碼盤與滑輪一起轉動，並由光電數碼盤輸出水位上升的相應數據；單片機系統，通過數據傳輸電纜與所述光電數碼盤相連，用於獲取所述光電數碼 盤輸入的數據，並對數據進行處理、存儲和顯示。其中，所述通水管與測試筒之間設置有三通電動閥，由所述單片機系統控制三通 電動閥的導通狀態，以使雨水進/出測試筒。其中，所述三通電動閥內設置有可控轉動閥芯，以使進水時，閥芯關閉排水口，使 通水管與測試筒之間連通，排水時，閥芯關閉進水口，使測試筒與排水口連通。其中，所述測試筒的橫截面面積與承水器上端開口面積按比例設置，使自然降水 量在測試筒內的上升動態擴大整數倍以測量自然降水量。其中，所述單片機系統中設置有數碼顯示屏，所述數碼顯示屏上設置有百、十、個、分四位LED數碼管以進行數碼顯示，個位與分位LED數碼管之間設置有小數點標示，用於直 接顯示實際被測雨水量。其中，所述浮筒的重量設置為大於平衡重錘的重量。其中，所述光電數碼盤的中心軸採用滾珠軸承組裝，以減少光電數碼盤轉動時的 摩擦力。其中，所述單片機系統中設置有數據輸出接口，且外接有外部存儲或顯示設備，所 述單片機系統用於通過所述數據輸出接口將雨水測量過程及實時水位數據傳送至所述外 部存儲或顯示設備。(三)有益效果本實用新型提供的數控式雨量計充分利用單片機數控技術，擴大了量程，將分辨 率提高到1%。，精確度誤差提高到士 1%。，實現由微雨量至大到暴雨均可測量，為氣象、水文 雨量測量提供一種高精度的測試儀器。並且光電數碼盤的軸轉動非常靈活，無需驅動力，既 不需步進電機也不要伺服電機，僅依靠浮筒與重錘自動平衡的微小動力由牽引繩索帶動滑 輪及碼盤轉動，屬無源傳動，節能。
圖1是本實用新型數控式雨量計的結構示意圖；圖2是本實用新型數控式雨量計中滑輪、光電數碼盤和單片機系統的連接結構示 意圖；圖3是本實用新型數控式雨量計中三通電動閥在進水口關閉時的狀態圖。其中1 承水器；1-2 通水管；2 三通電動閥；2-1 閥芯；3 測試筒；4 浮筒；5 牽引繩索；6 滑輪；7 光電數碼盤；8 平衡重錘；9 數據傳輸電纜；10 單片機系統。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下 實施例用於說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的範圍。如圖1和圖2所示，為本實用新型數控式雨量計的結構示意圖以及滑輪、光電數碼 盤和單片機系統的連接結構示意圖。本實用新型提供的數控式雨量計，按照雨量計國家標 準尺寸設置承水器1，承水器1的開口端內徑設置為200毫米，以承水器開口端面積縮小10 倍設置雨水測試筒3的橫截面積(即測試筒橫截面積與承水器開口端面積比為1 10)，自 然雨水降至承水器1，承水器1接收雨水，通過通水管1-2將雨水導入測試筒3內，測試筒3 水位上升動態較自然雨量擴大10倍，在通水管1-2與測試筒3之間組裝了進排水的三通電 動閥2，控制測試筒3進水及排水，三通電動閥2的三端開口為A、B、C，當由承水器1向測試 筒3內進水時，電動閥的閥芯2-1關閉C 口，A 口和B 口導通，即通水管1-2和測試筒3導 通，承水器1所接的雨水導入測試筒3內，如圖1中三通電動閥2的狀態所示；當測試筒3 向外排水時，電動閥的閥芯2-1關閉B 口，A 口和C 口導通，即測試筒3和排水口導通，使測 試筒3內的雨水排出，如圖3中三通電動閥2的狀態所示。由於承水器1和測試筒3的相 關比例設置，測試筒3的水位以十倍於自然雨水動態量上升，也就是說，1毫米自然雨水相 當於注入測試筒10毫米雨水量，即在測量過程中，將實際降雨量的水位動態擴大了 10倍， 由此提高測試解析度及精確度。在本實施例中，單片機系統中設置有數碼顯示屏，所述數碼顯示屏上設置有百、十、個、分四位LED數碼管以進行數碼顯示，所述百、十兩位LED數碼管為十進位累加計數， 所述個、分兩位LED數碼管為可逆計數，個位與分位LED數碼管之間設置有小數點標示， 用於直接顯示實際被測雨水量。採用數據發生器光電數碼盤7，光電數碼盤7軸旋轉一周 發出200個數據，與其同軸安裝的滑輪6的周長設置為200毫米；滑輪直徑=200+ π = 63. 66-繩索直徑，滑輪上繞接一條牽引繩索5，牽引繩索5 —端系浮筒4，另一端系平衡重 錘8，浮筒4重量大於平衡重錘8，在測量筒3無水時浮筒4處於零位，當雨水進入測量筒3 時，由於浮力作用，浮筒4隨水位上升，平衡重錘8下降，從而通過牽引繩索5帶動滑輪6及 光電數碼盤7向左轉動，光電數碼盤7精確輸出水位上升的實時數據。測試筒3的最大上 升水量為100毫米，當水位達到100毫米時，單片機系統10的數碼顯示屏顯示10. 0，同時驅 動三通電動閥2的閥芯2-1關閉B 口，將測試筒3內的水從排水口排出。隨水位下降，浮筒 4下降，同時通過牽引繩索5帶動滑輪6和光電數碼盤7向右轉動，數碼顯示屏所顯示數字 個位與分位做減法運算，當水位降至0時，數碼顯示屏尾數兩位數碼管顯示0. 0，同時發出 驅動三通電動閥2的閥芯關閉C 口，開通B 口，繼續向測試筒3內進水，並且數碼顯示屏記 錄下10. 0的水位量。在本實施例中，浮筒4的重量大於重錘8的重量，在測試筒3內沒有水的時候，浮 筒4下沉到測試筒3底部，當測試筒3內進水時，隨著水位上升，浮筒4受水的浮力作用上 浮，重錘8下沉，所以浮筒4是自動跟隨水位升降，從而通過牽引繩索5帶動滑輪6及光電 數碼盤7左右旋轉，並將升降數據由光電數碼盤7傳送至單片機系統10進行處理和顯示。在本實施例中，由於光電數碼盤7採用滾珠軸承，其軸轉動非常靈活，無需驅動 力，既不需步進電機也不要伺服電機，僅僅依靠浮筒4與重錘8自動平衡的微小動力即可實 現牽引繩索5帶動滑輪6及光電數碼盤7轉動，該技術為無動力的「無源技術」，可以節能。在本實施例中，所述單片機系統設置有標準數據輸出接口，可外接外部存儲或顯 示設備，通過所述輸出接口將雨量測量過程存儲及實時雨量數據傳送至外部存儲或顯示設 備。在同一被測雨量的區域內，可以使用多個雨量計，以實現測量的準確，數控式雨量計可 通過有線或無線裝置，將降雨量測量過程及結果傳送至水文、氣象站進行進一步異地分析 操作，實現整個雨量測量自動化。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改 進和替換也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求一種數控式雨量計，其特徵在於，包括承水器(1)，設置為漏鬥狀，用於承接雨水；測試筒(3)，通過通水管(1 2)與所述承水器(1)連通，用於導入所承接到的雨水，並進行測量；浮筒(4)，設置在所述測試筒(3)內，浮筒(4)下端設置為錐形，用於隨測試筒(3)內的水位升/降；滑輪(6)，其上繞接有牽引繩索(5)，牽引繩索(5)一端連接浮筒(4)，另一端連接有平衡重錘(8)；所述浮筒(4)隨水位自動升/降，通過牽引繩索(5)帶動滑輪(6)轉動；光電數碼盤(7)，與所述滑輪(6)同軸連接，由所述浮筒(4)與平衡重錘(8)之間的自動平衡力通過牽引繩索(5)帶動光電數碼盤(7)與滑輪(6)一起轉動，並由光電數碼盤(7)輸出水位上升的相應數據；單片機系統(10)，通過數據傳輸電纜(9)與所述光電數碼盤(7)相連，用於獲取所述光電數碼盤(7)輸入的數據，並對數據進行處理、存儲和顯示。
2.如權利要求1所述的數控式雨量計，其特徵在於，所述通水管(1-2)與測試筒(3)之 間設置有三通電動閥(2)，由所述單片機系統(10)控制三通電動閥(2)的導通狀態，以使雨 水進/出測試筒(3)。
3.如權利要求2所述的數控式雨量計，其特徵在於，所述三通電動閥(2)內設置有可控 轉動閥芯(2-1)，以使進水時，閥芯(2-1)關閉排水口，使通水管(1-2)與測試筒(3)之間連 通，排水時，閥芯(2-1)關閉進水口，使測試筒(3)與排水口連通。
4.如權利要求1所述的數控式雨量計，其特徵在於，所述測試筒(3)的橫截面面積與承 水器(1)上端開口面積按比例設置，使自然降水量在測試筒(3)內的上升動態擴大整數倍 以測量自然降水量。
5.如權利要求1所述的數控式雨量計，其特徵在於，所述單片機系統(10)中設置有數 碼顯示屏，所述數碼顯示屏上設置有百、十、個、分四位LED數碼管以進行數碼顯示，個位與 分位LED數碼管之間設置有小數點標示，用於直接顯示實際被測雨水量。
6.如權利要求1所述的數控式雨量計，其特徵在於，所述浮筒(4)的重量設置為大於平 衡重錘(8)的重量。
7.如權利要求1所述的數控式雨量計，其特徵在於，所述光電數碼盤(7)的中心軸採用 滾珠軸承組裝，以減少光電數碼盤(7)轉動時的摩擦力。
8.如權利要求1所述的數控式雨量計，其特徵在於，所述單片機系統(10)中設置有數 據輸出接口，且外接有外部存儲或顯示設備，所述單片機系統(10)用於通過所述數據輸出 接口將雨水測量過程及實時水位數據傳送至所述外部存儲或顯示設備。
專利摘要本實用新型公開了一種數控式雨量計，包括承水器，承接雨水；測試筒，與承水器相連；浮筒，設置在測試筒內，隨水位升降；滑輪，其上繞接牽引繩索，牽引繩索一端連接浮筒，另一端連接平衡重錘，根據浮筒隨水位升/降由牽引繩索帶動滑輪轉動；光電數碼盤，與滑輪同軸連接，由浮筒帶動其轉動，並輸出其轉動數據；單片機系統，與光電數碼盤相連，用於獲取光電數碼盤輸入的數據，並對其進行處理、存儲和顯示，以及根據所接收數據控制光電數碼盤轉動。本實用新型提供的數控式雨量計充分利用單片機數控技術，擴大了量程，將解析度提高到1‰，精確度誤差提高到±1‰，可用於對微雨量至大到暴雨的測量，可作為氣象、水文雨量測量的一種高精度測試儀器。
文檔編號G01W1/14GK201732176SQ20102017581
公開日2011年2月2日 申請日期2010年4月26日 優先權日2010年4月26日
發明者劉家棣 申請人:溫京輝