一种基于Arduino的盐水密度自动控制装置的制作方法

一种基于arduino的盐水密度自动控制装置
技术领域
1.本实用新型是涉及一种盐水密度自动控制装置，具体地说是涉及一种基于arduino的自动控制盐水密度的装置。


背景技术：

2.我国的沿海地区承载着全国40％的人口,50％的大中城市,创造了60％以上的国民经济产值，世界人口的60％居住在离海岸线100千米的范围内,10个最大的城市中有9个是海滨城市。人们对地下水超量开采使地下淡水头大幅下降，再加上全球变暖导致的海平面上升，打破了原有咸淡水界面平衡，造成海水入侵，直接影响滨海生态环境系统和地表水/地下水资源开发利用。
3.室内模拟控制实验是研究海水入侵的主要手段，在这类研究过程中，为了探究咸淡水的相互作用机理，往往需要海水侧有着稳定的盐度水平。然而，随着实验的进行，陆地侧的淡水会通过含水层排入盐水侧的盐水水箱中，导致盐水密度下降。在这种情况下，目前通常都是人为向盐水箱中加入高浓度盐水以控制盐水的密度，但这种方法既繁琐，也会影响实验结果的准确性。基于此，我们设计了适用于海水入侵模拟控制实验的一种基于arduino的盐水密度自动控制装置。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术中的不足，设计了一种基于arduino的盐水密度自动控制装置。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种基于arduino的盐水密度自动控制装置，包括电源、arduino单片机控制装置、计量泵、高浓度盐水箱、实验水箱、盐度与温度传感器，所述arduino单片机控制装置与计量泵线路连接，所述计量泵上设有连接至高浓度盐水箱的水中以及连接至实验水箱的水中的管道，实验水箱中盛有淡水，高浓度盐水箱内盛有盐水，所述盐度与温度传感器置于实验水箱的淡水中，盐度与温度传感器线路连接arduino单片机控制装置。
7.作为更进一步的优选方案，计量泵位于高浓度盐水箱中的管道口处设有过滤网。
8.作为更进一步的优选方案，arduino单片机控制装置内包括arduino开发板、滑动变阻器、1602显示器、电流电压转换模块、mcp4725模块。
9.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
10.（1）能实时地从1602显示器监测到盐水密度的值，保证使用中盐水的密度能维持在一个比较稳定的值。
11.（2）通过测定盐水的密度与温度的来推算出密度，使得测量的盐水密度更准确。
12.（3）自动平衡盐水密度装置采用pid算法，补给的高盐度水的量能精准控制。
13.（4）采用自动化控制，节省了大量人力。
附图说明
14.图1是本实用新型结构示意图；
15.图2 arduino单片机控制装置的内部线路图。
具体实施方式
16.下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
17.图1所示由盐度与温度传感器组成的自动控制密度的装置，由电源1、arduino单片机控制装置2、计量泵3、过滤网4、高浓度盐水箱5、实验水箱6、盐度与温度传感器7组成，在本装置中，首先由电源1供电，提供单片机的电源和盐度与温度传感器7的电源，在提前准备好的高盐度的盐水箱5内加入较高盐度的盐水，在实验水箱6中加入实验要求盐度的盐水。实验开始后，由于淡水的影响会导致实验水箱6的盐水盐度下降，要加入较高浓盐度的盐水来使原来的实验水箱6内的盐度达到实验的要求。本实验装置首先由盐度与温度传感器7来测量出实验箱内的盐度以及实验箱内的水温，然后反馈到arduino单片机控制装置2，由单片机内的程序来计算出密度。在实验之前，在程序中提前设置好实验水箱6要求的密度。
18.当实际密度小于实验所要求的最小密度时，就由arduino单片机控制装置2发送pwm信号给mcp4725模块12，再把信号发到电流电压转换模块11，再来打开计量泵3，将较高浓度的盐水抽到实验水箱6中，从而维持实验箱内的盐水密度维持在设定的范围内。在arduino主板8计算出密度后，实时地在1602显示器10上显示出来。由于抽到实验水箱内的盐水可能会引起实验水箱6出现误差，所以采用pid算法。当实验水箱6的实际密度与目标值相差较大时，计量泵3就会加入更多的高盐度盐水，当实验水箱7的密度与目标值差的较小时，计量泵3就会加入更少的高盐度盐水，这样就能保证盐水实际密度在可接受的小范围内围绕目标值上下波动。
19.arduino单片机控制装置2中，arduino开发板8为核心，分两条线路输出，第一条为arduino开发板8接1602显示器10，1602显示器10外接一个滑动变阻器9调节显示器亮度，第二条线路为arduino开发板8接mcp4725模块12，mcp4725模块12再接电流电压转换模块11输出信号到计量泵在aruduino开发板计算出密度的同时，通过端口向1602显示器10发送数据，从而能实时地监测到盐水密度的值。
20.本实用新型的关键在于由盐度与温度传感器7来测量出实验水箱6内的盐度以及实验箱内的水温，然后反馈到arduino开发板8，由arduino开发板8的程序来计算出实际密度并判断是否通过计量泵4加入高浓度的盐水，该装置利用pid算法对实验水箱内盐水的盐度进行调节，可以快速准确地使盐水密度回归到期望值。
21.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于arduino的盐水密度自动控制装置，其特征在于：包括电源（1）、arduino单片机控制装置（2）、计量泵（3）、高浓度盐水箱（5）、实验水箱（6）、盐度与温度传感器（7），所述arduino单片机控制装置（2）与计量泵（3）线路连接，所述计量泵（3）上设有连接至高浓度盐水箱（5）的水中以及连接至实验水箱（6）的水中的管道，实验水箱（6）中盛有淡水，高浓度盐水箱（5）内盛有盐水，所述盐度与温度传感器（7）置于实验水箱（6）的淡水中，盐度与温度传感器（7）线路连接arduino单片机控制装置（2）。2.根据权利要求1所述的一种基于arduino的盐水密度自动控制装置，其特征在于：所述计量泵（3）位于高浓度盐水箱（5）中的管道口处设有过滤网（4）。3.根据权利要求1所述的一种基于arduino的盐水密度自动控制装置，其特征在于：所述arduino单片机控制装置（2）内包括arduino开发板（8）、滑动变阻器（9）、1602显示器（10）、电流电压转换模块（11）、mcp4725模块（12）。

技术总结
本实用新型公开了适用于海水入侵模拟控制实验的一种基于Arduino的盐水密度自动控制装置，由电源、Arduino单片机控制装置、计量泵、过滤网、高浓度盐水箱、实验水箱、盐度与温度传感器、Arduino开发板、滑动变阻器、1602显示器、电流电压转换模块、mcp4725模块等部分组成，本装置能实现自动控制盐水密度的功能，提高海水入侵实验结果的准确性。入侵实验结果的准确性。入侵实验结果的准确性。


技术研发人员：辛沛 詹泸成 董腾 黄章鑫 吴沛融 濮溧 沈怡倩
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2021.01.20
技术公布日：2021/9/7