《一種套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置》是余炳炎於2012年4月21日申請的發明專利，該專利的申請號為2012201705167，公告號為CN202811301U，公告日為2013年3月20日，發明人是余炳炎。
《一種套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置》包括電源電路、處理控制電路、磁極性檢測電路、驅動電路、泵，其特徵是，還包括溫度檢測電路，處理控制電路通過溫度檢測電路檢測到不同溫度進行運算處理，以輸出不同脈衝寬度的驅動控制信號，並根據磁極性檢測電路檢測到電機轉子的磁極性信號進行運算處理，以使驅動電路輸出正確的驅動電流極性，使泵中的電機運轉，電機泵進行抽水，並可使泵工作在不同脈寬的功率和流量上，以獲得更好的過濾效果。
2014年11月6日，《一種套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置
- 公告號：CN202811301U
- 公告日：2013年3月20日
- 申請號：2012201705167
- 申請日：2012年4月21日
- 專利權人：余炳炎
- 地址：廣東省潮州市饒平縣黃岡高速口博宇工業園博宇公司
- 發明人：余炳炎
- 分類號：F04B49/06（2006.01）I
- 代理機構：汕頭市高科專利事務所
- 類別：實用新型專利
- 代理人：丁楚浩
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,操作方式,實施案例,榮譽表彰,
專利背景
2012年4月前已有技術中，水生動植物養殖池系統設定有過濾裝置以及泵，在過濾裝置中採用物理過濾和生化過濾對系統中的水體進行過濾和處理，以防止水質的惡化，同時，由泵進行抽水，使水從養殖池流向過濾裝置，經過濾和處理後再流回養殖池，使養殖池中的水被過濾和處理，以提高過濾和處理的效果。
但是，實踐發現：採用恆定的水流量進行循環過濾和處理，各季度水質的過濾效果是不同的；進一步地，採用不同的水流量進行循環，水質的過濾效果也不同。
每個季節的溫度是不同的，溫度對於細菌的活性具有明顯的影響，而細菌的存在又影響著物質的產生和分解，如何較好地發揮物理過濾的作用還是生化過濾的作用，將直接影響著水質的過濾處理效果。
發明內容
專利目的
《一種套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置》的目的在於提供一種套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置，該裝置能夠依據水溫的變化來調節泵的驅動脈衝寬度，泵電機運行在不同脈衝寬度對應的功率上，以使過濾處理裝置具有合適的流量，從而可以有選擇性較好地發揮物理過濾處理或生化過濾處理的作用，以提高水質的過濾處理效果，防止水質惡化。
技術方案
《一種套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置》包括電源電路、處理控制電路、磁極性檢測電路、驅動電路以及泵，其中，由磁極性檢測電路檢測到泵中電機轉子的磁極性信號，經處理控制電路運算後輸出驅動控制信號，通過驅動電路輸出電流極性符合電機運行要求的驅動電流，使泵中電機運轉，其特點是，還包括一個溫度檢測電路，處理控制電路同時依據溫度檢測電路檢測到的溫度進行運算，對驅動控制信號的脈衝寬度進行調節。
可在處理控制電路中，將水溫在0℃～40℃的範圍內，分成兩個或兩個以上的溫度段；在溫度較低的溫度段，將驅動控制信號的脈衝寬度調窄，以較小的功率獲得較小的水流量；在溫度較高的溫度段，將驅動控制信號的脈衝寬度調寬，以較大的功率獲得較大的水流量。
由於當水溫處於溫度較高的溫度段時，生物成長較為活躍，投料多，糞便也多，泵工作在高功率，可以提高水的循環流量，使物理過濾處理髮揮較好的作用，將飼料殘渣、糞便等有機質及時過濾掉，使水中的苔蘚、藻類及細菌等由於營養物質被加速過濾和去除而其繁殖受到抑制，同時水中的有害細菌，由於營養物質被加速過濾和去除，其分解營養物質而產生的有毒物質也受到抑制，從而保證水質符合要求；
而當水溫處於溫度較低的溫度段時，生物成長較為不活躍，投料少，糞便少，有機營養物質的總量較少，苔蘚、藻類及細菌等的繁殖也較慢，有害細菌分解營養物質而產生的有毒物質也較慢，泵工作在低功率，可以降低水的循環流量，讓水在過濾處理裝置中停留較長的時間，有利於硝化細菌等有益細菌對有害物質的分解，使生化過濾發揮較好的作用，也保證了水質符合要求。
由此獲得的套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置，能夠與系統中的過濾處理裝置配合，依據水的溫度為過濾處理裝置配置不同的循環水流量，進而選擇側重的過濾方式，使水質能夠更好地符合要求，有利於防止水質的惡化。
該實用新型的抽水裝置在其具體的實施方式中，對水溫10℃～30℃的範圍劃分成若干個溫度段，系依據一些敏感的溫度參考點T℃進行的，這些溫度點通常對於動植物的成長均具有較為明顯的影響，如10℃、15℃、18℃、22℃、25℃、30℃等等。
該實用新型的套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置，由於依據水的溫度為過濾裝置配置不同的循環水流量，當水溫處於溫度較低的溫度段時，採用較小的循環水流量，於是，泵工作在較低轉速上，其實際消耗的功率也較低，這在節能方面也具有非常重要的意義，具體地，對應於每年的不同季節，在溫度較低的那些季節里，還可以節省大量的電源。
較好的是，上述方案中，驅動控制信號的脈衝寬度系依據泵中電機轉子的實際轉速進行調節。具體的做法可以是，依據不同溫度調取對應的不同轉速，並由不同轉速所對應的泵中電機轉子旋轉半周的設定時間與電機轉子實際旋轉半周的時間相比較，依據比較的結果進一步調節驅動控制信號脈衝寬度的增減，使電機運行在設定轉速上，以便獲得相應的水流量。
上述方案中，裝有參數輸入電路，該電路可向處理控制電路輸入不同的設定參數，以使處理控制電路運行在不同的參數上，以獲得多種不同的溫度對應的水流量，以更好地滿足不同的要求。
上述方案中，處理控制裝置的算法中，採用在溫度參考點附近設定回差算法，可以避免當水溫在溫度參考點T℃附近時，由於溫度採樣等原因，泵的工作脈衝寬度在兩個設定的不同檔位間頻繁轉換。
上述方案中，處理控制裝置的算法中，採用溫度平均值算法，可以使溫度採樣和系統的處理控制的穩定性更好。
附圖說明
圖1是一種水生動植物養殖池系統的配置圖；
圖2是《一種套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置》抽水裝置的電原理方框圖；
圖3是該實用新型抽水裝置的電路圖；
圖4是圖3一種具體實施方式的程式框圖；
圖5是圖4程式中水溫與泵的驅動脈衝寬度設定的關係圖；
圖6是圖4實施方式的氨態氮濃度曲線對比圖；
圖7是圖3另一種具體實施方式的程式框圖；
圖8是圖7程式中水溫與泵工作轉速設定的關係圖；
圖9是圖7實施方式的氨態氮濃度曲線對比圖；
圖10是圖3另一種具體實施方式的程式框圖；
圖11是圖10程式中水溫與泵工作轉速設定的關係圖；
圖12是圖10實施方式的氨態氮濃度曲線對比圖；
圖13是圖3有關各點和部件的脈衝時序示意圖。
技術領域
《一種套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置》屬於一種水生動植物養殖池系統中水質過濾處理的抽水裝置，具體套用於花園池塘、水族池、水產養殖池中，涉及一種依據溫度調節泵的驅動功率，以調節水的流量，使養殖池與水質過濾處理裝置間具有合適的循環水流量，從而具有選擇性地發揮物理過濾或生化過濾的作用，以達到理想的過濾處理效果。
權利要求
1.《一種套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置》包括電源電路、處理控制電路、磁極性檢測電路、驅動電路以及泵，其中，磁極性檢測電路向處理控制電路提供泵中電機轉子的磁極性信號，經處理控制電路運算後輸出驅動控制信號，驅動電路依據該驅動控制信號輸出驅動電流，使泵中電機運轉，其特徵是，還包括一個溫度檢測電路，處理控制電路同時依據溫度檢測電路檢測到的溫度，對驅動控制信號的脈衝寬度進行調節。
2.根據權利要求1的抽水裝置，其特徵是，還設有參數輸入電路，參數輸入電路可向處理控制電路輸入不同的設定參數。
實施方式
操作方式
參照圖1，在養殖觀賞池中設定有水質過濾處理系統，水質過濾處理系統包括過濾袋A、生化過濾棉B、陶瓷環C、活性碳D、生化球E、UV燈F以及抽水裝置G，其中，養殖觀賞池中的水從溢水口進入水質過濾處理系統，並依次經過上述各個部分進行過濾處理，再由抽水裝置G將水抽取並從出水口送回養殖觀賞池中。
參照圖2和圖3，該抽水裝置G包括電源電路1、處理控制電路2、磁極性檢測電路3、驅動電路4、泵5、溫度檢測電路6以及參數輸入電路7，其中，處理控制電路2通過溫度檢測電路6檢測到不同溫度以及磁極性檢測電路3檢測到電機51的轉子52極性進行運算處理，以輸出不同脈衝寬度的驅動控制信號，並通過驅動電路4輸出電流極性符合電機51運行要求的驅動電流，使泵中電機51運轉，使泵5抽水，並可讓泵5工作在不同的功率和流量上。
參照圖3，抽水裝置還設有參數輸入電路7，可為處理控制電路輸入參數，使處理控制電路運行在不同的算法和溫度參考點上，以獲得不同的溫度參考點、溫度段個數和各溫度段所對應不同脈衝寬度等的多種對應的水流量，以適應多種不同的需要。
在下列各種實施方式中，氨態氮的濃度曲線系在如下實驗條件下獲得：
實驗系在養殖池系統中注入約0.2立方米的總水量，養殖池底部鋪有約3厘米厚的底砂，種植有同樣的水草共10株，及養殖有大小一樣的金魚共八條，每天按照2克飼料進行投放。另外，為使養殖池系統自身穩定，先布置並養殖一個月後才始進行該試驗。再者，每個溫度點的試驗開始前，均更新所有的過濾材料，換水約50%，過濾袋每3天清洗一次，在每個溫度段下至少運行15天，先做較低溫度點的試驗，後再做較低高溫度點的試驗，在每次試驗結束前檢測水中氨態氮的濃度。抽水裝置在100%的額定脈衝寬度時的額定功率為25瓦，對應的100%額定水流量為200升每小時。
試驗時無法找到能在0℃～40℃的水溫範圍內均能正常生長的魚，該試驗選用水溫適應範圍較寬的金魚做試驗。由於金魚在10℃以下，及30℃以上無法正常生長，故試驗僅在10℃~30℃間進行。
實施案例
- 實施方式一
參照圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，它為一種具體實施算法的抽水裝置，於圖3的處理控制電路的CPU中裝載入圖4的算法，在該算法中，溫度參考點T℃取18℃，使溫度段成為0℃—＜18℃以及≥18℃—40℃兩段，處理控制電路2依據不同的水溫直接輸出相應的驅動控制信號的脈衝寬度，具體是：當水溫大於或等於18℃，電機51工作在額定功率對應的100%的額定脈衝寬度上，以輸出100%的額定水流量；當水溫小於18℃，電機51工作在85%的額定脈衝寬度上，以輸出約85%的額定水流量。
參照圖6，在氨態氮濃度曲線對比圖中，曲線a為額定脈衝寬度時對應的濃度曲線，曲線b為85%的額定脈衝寬度對應的濃度曲線，曲線c為≥18℃～30℃高溫段時100%的額定脈衝寬度對應的濃度曲線，從曲線中可以看到，當溫度小於18℃，曲線b上的濃度值比曲線a濃度值更低，即過濾處理的效果更好。
參照圖5，當溫度小於18℃時，泵的消耗功率僅為約85%的額定功率，可以節約接近15%的電能。
- 實施方式二
參照圖1、圖2、圖3、圖7和圖8，它為另一種具體實施算法的抽水裝置，於圖3的處理控制電路的CPU中裝載入圖7的算法，在該算法中，具有兩個溫度參考點Ta和Tb，使溫度段成為三段，並根據圖8的圖形，依據不同溫度所處的溫度段調取對應的不同轉速，並由不同轉速所對應的泵中電機轉子旋轉半周的設定時間與電機轉子實際旋轉半周的時間相比較，依據比較的結果進一步調節驅動控制信號脈衝寬度的增減，使電機運行在相應的轉速上，以獲得相應的水流量。具體是：Ta取15℃、Tb取20℃，溫度段成為0℃—＜15℃、≥15℃—≤20℃以及＞20℃—40℃三段，當水溫大於20℃，電機51工作在100%的額定轉速上，以輸出100%的額定水流量；當20℃≥水溫≥15℃，電機51工作在90%的額定轉速上，以輸出約90%的額定水流量；當水溫小於15℃，電機51工作在75%的額定轉速上，以輸出約75%的額定水流量。
參照圖9，在氨態氮濃度曲線對比圖中，曲線a為額定轉速時對應的濃度曲線，曲線b和曲線d分別為90%的額定轉速和75%的額定轉速對應的濃度曲線，曲線c為＞20℃～30℃高溫段時100%的額定轉速對應的濃度曲線，從曲線中可以看到，當溫度小於20℃，曲線b和曲線d上的濃度值比曲線a濃度值更低，即過濾處理的效果更好。
參照圖8，當水溫≥15℃且≤20℃時，泵的轉速僅為90%的額定轉速，泵的消耗功率僅約為90%的額定功率，可以節約接近10%的電能；當水溫小於15℃，泵的轉速僅為75%的額定轉速，泵的消耗功率僅約為75%的額定功率，可以節約接近25%的的電能。
- 實施方式三
參照圖1、圖2、圖3、圖10和圖11，它為又一種具體實施算法的抽水裝置，於圖3的處理控制電路的CPU中裝載入圖10的算法，在該算法中，根據圖11的曲線，依據不同溫度調取對應的不同轉速，並由不同轉速所對應的泵中電機轉子旋轉半周的設定時間與電機轉子實際旋轉半周的時間相比較，依據比較的結果進一步調節驅動控制信號脈衝寬度的增減，使電機運行在相應的轉速上，以獲得相應的水流量。
參照圖12，在氨態氮濃度曲線對比圖中，曲線a為額定轉速時對應的濃度曲線，曲線b為根據不同溫度的轉速對應的濃度曲線，曲線c為≥22℃～30℃高溫段時100%的額定脈衝寬度對應的濃度曲線，可以看到：當溫度小於22℃，曲線b上的濃度值比曲線a濃度值更低，即過濾處理的效果更好。
參照圖11，當水溫小於22℃時，泵的轉速比額定轉速小，輸出功率也比額定功率小，同樣可以節約電能。
榮譽表彰
2014年11月6日，《一種套用於養殖池水質過濾處理系統的抽水裝置》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
