基于流体波动信号的多档控制方法及控制装置

技术领域

本发明属于控制技术领域，尤其涉及一种基于流体波动信号的多档控制方法及控制装置。

背景技术

在科学技术高速发展的今天，人们对控制技术的要求越来越高。在控制领域，目前对设备的控制主要还是通过电路、网络等方式来实现，为了实现装置设备的控制集中管理或远程控制，一般需要设计和布置相应的控制线路，而这通常需要较大的投资，不符合经济性要求。在有流体管道的场合，如果利用管道流体来实现相关控制功能，将避免因另设电路、网络等系统传输控制信号而产生的额外开支，从而能大幅度节省开支。

不仅如此，在某些易燃易爆、电路不通、网络不好的领域，都会给传统的控制方法的实现造成很大困难，但是如果在这类场合中如果有流体传输管道，这就可以利用传输管道中流体的波动信号来实现多档控制。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于流体波动信号的多档控制方法及控制装置，以满足某些场合需要利用流体波动信号实现多档位控制的需求。

本发明的基于流体波动信号的多档控制方法如下：根据控制需求，在控制端向在流体管道中流动的流体施加扰动，使流体在流体管道中产生沿流体传播的扰动信号，然后在接收端测量出该扰动信号并将该扰动信号转化为对应的控制信号；所述控制端、接收端分别为流体管道沿流体流动方向上的两个不同位置；所述扰动至少有两种。

具体来说，所述扰动是在控制端中设置可转动叶轮来形成的流体流量波动，所述接收端采用水轮发电机将流体流量转化为对应的电控制信号。

本发明提出了专用于上述控制方法的基于流体波动信号的多档控制装置，包括流体管道，所述流体管道在沿流体流动方向上的两个不同位置分别设有控制器和接收器，关键在于，所述控制器包括利用流入口、流出口连接于流体管道上的腔室，所述腔室内设有活动机构，所述活动机构上设有至少两个连通管，所述连通管内设有由转轴和叶片构成的转动叶轮，不同连通管内的叶片形状和/或数量不同；所述腔室的外部设有用于控制活动机构动作，以使所需要的连通管将流入口、流出口连接的操纵机构；所述接收器为连接于流体管道上的水轮发电机。

在控制端，用户操作操纵机构，使活动机构在腔室内动作，将所需要的连通管与流入口、流出口对接，从而使流体流经该连通管，以冲击该连通管内的转动叶轮，形成与转动叶轮相对应的流体扰动，具体来说，是与转动叶轮相对应的流体流量波动，而在接收端，水轮发电机将流体的流动转化为电信号，当流体出现流量波动时，电信号自然会出现与流量波动所对应的波动，这样就实现了将控制端的流体扰动转化为接收端的电控制信号。具体来说，流体流过叶轮时，一般会根据叶轮叶片的形状及数量的不同，产生不同周期的类似于振幅大于0的正弦曲线（或余弦曲线）的波动。在相同流体流速的情况下，叶片的数量越多，叶轮转动一周所产生的波动变化越多。当流体流速快时，叶轮转动也快，产生的波动信号频率也相应变高。因此，流体以不同流速流经叶轮时，所产生的波动信号不一致，但波动信号的变化规律是一致的，可以在测定的流速后，即可以区分不同叶轮所产生的不同波动信号。当然，用户可以根据需要，在水轮发电机的输出端连接一个根据水轮发电机所输出的不同电控制信号来实现多档位控制的系统。

上述连通管的数量可以根据具体需要来设置，以对应不同的档位信号，此处不再赘述。

进一步地，所述腔室由流入端盖、流出端盖所形成，所述活动机构为圆形转盘；所述流入口设置在流入端盖上，所述流出口设置在流出端盖上，所述流入口与流出口位置相对；所述转盘位于流入端盖与流出端盖之间，转盘的外端面分别与流入端盖、流出端盖通过转动密封的方式活动连接，转盘的转轴两端分别与流入端盖、流出端盖连接；所述连通管间隔设置于转盘上，且所有的连通管均位于以转轴为圆心的圆上；所述连通管的两端分别露出于转盘的两侧，且当连通管转动至流出口位置时，连通管的两端分别与流入口、流出口密封连接；所述操纵机构为连接于转盘外端面的手柄。扳动手柄时，可以带动转盘在腔室内转动，从而使所需要的连通管转动至流入口、流出口处，并与流入口、流出口对接形成供流体流过的通道。当然，可以在转盘的外端面与流入端盖（或流出端盖）处设置相对应的标记，只要将表示转盘的连通管位置的标记与表示流入口（或流出口）位置的标记对准，就能够将连通管能够与流入口（和流出口）对准。

进一步地，连通管与流入口、流出口的对接方式有以下两种：

1、所述转盘与流入端盖之间形成流入腔室，转盘与流出端盖之间形成流出腔室；所述流入口处设有伸入到流入腔室内的流入管，所述流入管的端部与转盘侧面相接触；所述流出口处设有伸入到流出腔室内的流出管，所述流出管的端部与转盘侧面相接触；所述连通管的两端分别与转盘的对应侧面平齐。

2、所述连通管的两端分别突出于转盘的两侧，并分别与流入端盖或流出端盖的内侧面相接触。

进一步地，所述连通管间隔地均匀地设置于转盘上，以使换挡操作更加直观。

本发明将流体作为信号传输的载体，实现了基于流体波动信号的多档控制方法及控制装置，可以满足某些场合需要利用流体波动信号实现多档位控制的需求，控制方便，具有很好的实用性。

附图说明

图1为实施例1的控制装置的整体视图。

图2为实施例1中的控制器的结构示意图。

图3为实施例1中的转盘的结构示意图。

图4为实施例1中的连接管与流入管、流出管对接时的结构示意图。

附图标示：1、流体管道；2、控制器；3、接收器；4、流入口；5、流出口；6、连通管；7、转动叶轮；8、流入端盖；9、流出端盖；10、转盘；11、凹槽；12、凸棱；13、转轴；14、流入腔室；15、流出腔室；16、流入管；17、流出管；18、手柄。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。

实施例1：

本实施例提出了一种基于流体波动信号的多档控制方法及控制装置，以满足某些场合需要利用流体波动信号实现多档位控制的需求。

本实施例的基于流体波动信号的多档控制方法如下：根据控制需求，在控制端向在流体管道中流动的流体施加扰动，使流体在流体管道中产生沿流体传播的扰动信号，然后在接收端测量出该扰动信号并将该扰动信号转化为对应的控制信号；所述控制端、接收端分别为流体管道沿流体流动方向上的两个不同位置；所述扰动至少有两种。

具体来说，所述扰动是在流体管道中设置可转动的叶轮来形成的流体流量波动，所述接收端采用水轮发电机将流体流量转化为电控制信号。

本实施例提出了专用于上述控制方法的基于流体波动信号的多档控制装置，如图1所示，该多档控制装置包括流体管道1，所述流体管道1在沿流体流动方向上的两个不同位置分别设有控制器2和接收器3，其中，接收器3为连接于流体管道1上的微型水轮发电机。

如图2、3所示，所述控制器2包括利用流入口4、流出口5连接于流体管道1上的腔室，所述腔室内设有活动机构，所述活动机构上设有至少两个连通管6，所述连通管6内设有由转轴和叶片构成的转动叶轮7，不同连通管6内的叶片形状和/或数量不同，叶片的数量要多于三个；所述腔室的外部设有用于控制活动机构动作，以使所需要的连通管6将流入口4、流出口5连接的操纵机构。在本实施例中，连通管6的两端开口偏心于转动叶轮7的转轴，使得转动叶轮7的一侧与连通管6的两端开口处正对，这样流体流过连通管6时，可以冲击转动叶轮7的一侧，使转动叶轮7绕其转轴转动。

进一步地，所述腔室由盘状结构的流入端盖8、流出端盖9所形成，所述活动机构为圆形转盘10；所述流入口4设置在流入端盖8上，所述流出口5设置在流出端盖9上，所述流入口4与流出口5位置相对；所述转盘10位于流入端盖8与流出端盖9之间，流入端盖8和流出端盖9的外缘内侧面上设计有环形凹槽11，转盘10的外缘两侧设计有活动卡入到环形凹槽11内的环形凸棱12，流入端盖8和流出端盖9的凹槽11内装上密封胶圈后，即可与转盘10实现转动密封连接。转盘10的转轴13两端分别与流入端盖8、流出端盖9连接；所述连通管6间隔均匀地设置于转盘10上，且所有的连通管6均位于以转轴13为圆心的圆上；所述连通管6的两端分别露出于转盘10的两侧，且当连通管6转动至流出口5位置时，连通管6的两端分别与流入口4、流出口5密封连接；所述操纵机构为连接于转盘10外端面的手柄18。

在本实施例中，所述转盘10与流入端盖8之间形成流入腔室14，转盘10与流出端盖9之间形成流出腔室15；所述流入口4处设有伸入到流入腔室14内的流入管16，所述流入管16的端部与转盘10侧面相接触；所述流出口5处设有伸入到流出腔室15内的流出管17，所述流出管17的端部与转盘10侧面相接触，连接管两端开口的直径与流入管16、流出管17的直径相等，流入管16、流出管17的端部均设有环状密封胶圈；所述连通管6的两端分别与转盘10的对应侧面平齐。

在控制端，用户扳动手柄18时，可以带动转盘10在腔室内转动，从而使所需要的连通管6转动至流入口4、流出口5处，并与流入口4处的流入管16、流出口5的流出管17对接而形成供流体流过的通道（如图4所示），流体流过该连通管6内的转动叶轮7时，会冲击转动叶轮7，不同转动叶轮7会对流体产生不同的阻碍作用，从而产生与转动叶轮7相对应的流体扰动，具体来说，是与转动叶轮7相对应的流体流量波动，而在接收端，水轮发电机将流体的流动转化为电信号，当流体出现流量波动时，电信号自然会出现与流量波动所对应的波动，这样就实现了将控制端的流体扰动转化为接收端的电控制信号。上述连通管6的数量可以根据具体需要来设置，以对应不同的档位信号，此处不再赘述。

当然，可以在转盘10的外端面与流入端盖8（或流出端盖9）处设置相对应的标记，只要将表示转盘10的连通管6位置的标记与表示流入口4（或流出口5）位置的标记对准，就能够将连通管6能够与流入口4（和流出口5）对准。

上述连通管6中，可以设置一个内部没有转动叶轮7的连通管6，当将该连通管6与流入管16、流出管17对接时，流体可以不受阻碍地流动。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体设计并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。