[实用新型]基于STM32的智能改装雷诺实验台

说明书

技术领域

本实用新型涉及流体力学实验装置，具体涉及基于STM32的智能改装雷诺实验台。

背景技术

雷诺实验台是测量流体重要参数指标雷诺数的关键仪器设备，主要由循环供水器、恒压水箱、雷诺管、有色水水管、稳水孔板、溢流板、流量调节阀等组成，通过调整流量调节阀来观察和确定层流和紊流现象。目前的实验室雷诺实验台对已有平台做了许多改进，包括恒定水箱采用过滤渗透进水，使水头稳定；实验管段采用流线型喇叭进水，消除钝型水口对实验管段进水的影响；采用多根平行实验管段进行测试和演示，便于对照分析等。但这些改造后的雷诺实验台仍采用纯手动控制，实验准备过程繁琐，指示剂污染水源且不易清洁，同时水流噪声严重干扰教学，不利于实验的实施。

授权公告号为CN205508220U的中国实用新型专利，公开了“一种新型雷诺实验台”，该实验台通过安装流量计，准确测量流体的瞬时流速；循环水箱与回流水管连接，采用手动按压器将水压入进水区，在进水区与恒压区连接连通管，减轻对雷诺管入水口的流体扰动。但这种方法无法准确控制雷诺管内的流量，且设备运行具有较大噪音。

综上所述，现有实验台人工数据测量误差大、设备运行噪声大、设备调节精度低、操作复杂，且教学人员和实验人员的劳动量大，所以一种智能操作、高效运行的雷诺实验台在教学中是必不可少的。

发明内容

为了解决现有雷诺实验台人工数据测量误差大、设备运行噪声大、设备调节精度低和操作复杂等问题，同时降低教学人员与实验人员劳动量，本实用新型设计了一种基于STM32的智能改装雷诺实验台，通过多种传感器测量和辅助控制，实现高效准确的数据测量、处理和显示。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于STM32的智能改装雷诺实验台，包括实验台、储水箱、恒压水箱，所述储水箱位于实验台下方，所述储水箱一侧设有排水管；

所述储水箱内设有电动机和离心泵，所述离心泵通过连接水管与恒压水箱连接；所述实验台相对恒压水箱一侧设有回水池，所述回水池与储水箱通过回流水管连接；所述排水管与回流水管连通；

所述恒压水箱内设有溢流板、隔板，所述恒压水箱外部设有示踪水箱；所述示踪水箱通过指示剂传输管与示踪水箱管道连接，所述指示剂传输管上设有水泵；

所述示踪水箱管道一端与恒压水箱连通，另一端与回水池连通；

所述排水管、回流水管、连接水管上均设有电磁控制阀；所述示踪水箱管道上设有流量阀；采用高速数字舵机对流量控制阀的开度进行调节；

STM32控制箱置于实验台下方，液晶触摸屏、开关设于实验台上，所述STM32控制箱、电磁控制阀、液晶触摸屏、开关、流量阀通过线路连接。

优选地，所述储水箱内置水位传感器。

优选地，所述回水池外表面有刻度标记。

优选地，所述示踪水箱中装有红色墨水，所述指示剂传输管与示踪水箱管道连接处设有针头。

优选地，所述恒压水箱相对示踪水箱的另一侧外部设有隔音板，所述恒压水箱（22）内还设有温度传感器。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型基于STM32的智能改装雷诺实验台，通过多种传感器测量和辅助控制，实现高效准确的数据测量、处理和显示。

2、采用多传感器数据采集和滤波处理。设计制作在潮湿环境下依旧稳定运行的多传感器检测系统，使用多种防水传感器并设计传感器变送电路。

3、采用STM32单片机内部集成的12位高速ADC对传感器信号采样，并对采集到的数据进行滤波处理，从而获取准确的实验数据。

4、采用高速数字舵机对流量控制阀的开度进行调节，通过STM32单片机产生PWM脉冲调制信号控制舵机旋转一定的角度，控制水管流速，同时采用高精度传感器检测流速，形成闭环控制系统，防止水管过流或堵塞。

5、实现单片机高速数据处理与存储显示。在触摸显示屏上设置人性化的程序流程选择，从而使用户获得相应实验状态下的原始数据，计算对应条件下的雷诺数。

6、通过隔音板降噪，达到教学环境的相对安静。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；