CN200975911Y - 一种液位和液量测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种液位和液量测量装置,涉及一种液体液面的指示或测量装置。提供一种能对容器内的液位进行精确监测,通过已知的容器形状计算出存液量,并以数字方式显示存液量(或液位高度),具有精度高、寿命长、成本低等优点的改进型液位和液量测量装置。设有液位传感器、变换电路和显示电路。液位传感器设有带孔圆盘、上下定滑轮、绳索、浮子、弹簧和支架,带孔圆盘与上定滑轮同轴连接并设于支架顶部,下定滑轮设于支架底部,绳索绕过上定滑轮,浮子经绳索装在上下定滑轮之间,弹簧两端接浮子和绳索。变换电路设有2个光断路器和单片机,光断路器设置于带孔圆盘上,光断路器的输出端接单片机的输入端端口,单片机的输出端口接显示电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液体液面及液量的指示或测量装置。
背景技术
液体的液位的测量在现实中有很大的意义,特别是高量程的高精度的低成本的液位测量。现有的一般的液位测量是通过超声波或磁性浮子待方法实现,存在实施复杂,精度不高,而且受外界环境影响大(如需要进行多种环境因素的校正等)。
刘建在公告号为CN2580414的实用新型专利中提供一种铁路发电车燃油液位显示报警装置,包括单片机、传感装置、A/D转换器、显示装置和报警装置,传感装置输出的检测信号输入给A/D转换器,经转换器变换的数字信号送给所述的单片机进行信号处理,单片机输出信号驱动报警装置报警和显示装置指示信号。
李俊、姚兴忠在公告号为CN2308078的实用新型专利中提供一种浮筒式液位显示装置,具有浮筒,使用弹簧作测力元件。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有的液位与液量测量设备精确度较低,使用寿命较短等不足,提供一种能够对液位进行较为精确的监测,通过已知的容器形状计算出存液量,并以数字方式显示存液量(或液位高度),具有精度高、寿命长、成本低等优点的改进型液位和液量测量装置。
本实用新型设有液位传感器、变换电路和显示电路。
液位传感器设有带孔圆盘、上定滑轮、下定滑轮、绳索、浮子、弹簧和支架,带孔圆盘与上定滑轮同轴连接并设置于支架顶部,下定滑轮设置于支架底部,绳索绕过上定滑轮,浮子经绳索安装在上定滑轮与下定滑轮之间,弹簧两端分别固接在浮子和绳索上。变换电路设有2个光断路器和单片机,2个光断路器设置于带孔圆盘上,2个光断路器的输出端分别接单片机的输入端端口,单片机的输出端口接显示电路。
带孔圆盘是在圆盘周边均匀分布众多小孔的圆盘。
液位传感器的工作原理是:浮子经绳索安装在上定滑轮与下定滑轮之间,并由弹簧张紧绳索。浮子飘浮在待测液面上,当待测液面升高时,浮子也向上移动,经绳索带动上定滑轮逆时针转动。由于带孔圆盘与上定滑轮是同轴联动的,带孔圆盘也将同步逆时针轮动一定的角度,并与液面上升的高度成正比。反之,当液面下降时,带孔圆盘将顺时针转动。
由于本实用新型能够对容器内的液位进行较为精确的监测,通过已知的容器形状计算出存液量,并以数字方式显示存液量(或液位高度),因此本实用新型具有精度高、寿命长、成本低等优点。本实用新型适用于燃油等液体的液位和液量的检测与测量。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构组成示意图。
图2为本实用新型实施例的带孔圆盘、上定滑轮、下定滑轮、浮子和2个光断路器的连接关系图。
图3为本实用新型实施例的变换电路与显示电路的连接关系图。
图4为本实用新型实施例的变换电路与显示电路的电路组成原理图。
图5为本实用新型实施例的变换电路的单片机89S51运行程序框图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
参见图1~3,本实用新型设有液位传感器、变换电路和显示电路。液位传感器设有带孔圆盘1、上定滑轮2、下定滑轮3、绳索4、浮子5、弹簧6和支架7,带孔圆盘1与上定滑轮2同轴连接并设置于支架7顶部,下定滑轮3设置于支架7底部,绳索4绕过上定滑轮2,浮子5经绳索4安装在上定滑轮2与下定滑轮3之间,弹簧6两端分别固接在浮子5和绳索4上,浮子5飘浮在待测液体8的液面上。带孔圆盘1是在圆盘周边均匀分布众多小孔的圆盘。变换电路设有2个光断路器A与B和单片机9,2个光断路器A与B设置于带孔圆盘1上部的两侧,2个光断路器A与B的输出端分别接单片机9的输入端端口,单片机9的输出端口接显示电路10。
由于2个光断路器A与B设在带孔圆盘1上部的两侧,当带孔圆盘1的孔转到光断路器的光路中央时,光路通,否则光路不通。这样通过光断路器可以检测到带孔圆盘转过的角度大小(通过计算转过的孔的个数而得),从而得过浮子运动的高度差,即液面的高度变化值Δh。
为了判定带孔圆盘1转动的方向,需在光断路器A旁顺着带孔圆盘1转动方向上并排设光断路器B,并且是紧挨在一起(带孔圆盘上的孔的大小要确保当孔位于A、B之间的中点时,2个光断路器均可通过光线)。在转动过程中,假定在某一个时刻A和B同时接收到光,说明孔正处于A与B的中点,光过孔后A和B均接收到光,随着带孔圆盘的转动,肯定会有一个光断路器首先收不到光,比如是B先收不到光,那么可以知道带孔圆盘是顺着由B到A的方向转动。于是,既可得到液面的高度变化大小Δh,还知道了液面是升高还是降低(对应于+Δh或-Δh)。只需知道液面高度的初始值Ho,以后的液面高度H均可求得:
H=Ho+Δh
在应用中采用单片机实现计数及液面高度换数,在传感器初次使用时Ho可预置为0,投入待测液体中后,单片机不断地进行计数、换算,可实时输出当前液面高度值。
在换算时,只需根据上定滑轮的周长(L)及带孔圆盘上的孔的个数(N),即可得到每个光断路器输出的脉冲对应的Δh值:
Δh=L/N
Δh即为本实用新型的测量精度。在实际应用中,这个精度可以很容易达到1mm以下(例如当L=20mm,N=20个时,精度即可达到1mm),而且与量程无关。
可采用数字方式显示液位高度或存液量(由单片机控制显示,在已知容器形状的前提下,可从液位换算出存液量)。
参见图4,2个光断路器A和B输出的脉冲信号分别输入到单片机89S51的输入端口P1.0与P1.1,单片机89S51的P2.0~P2.6口接共阴数码管的段驱动(高电平有效),P3.0~2通过由三级放大器接共阴数码管的字驱动端(高电平有效)。单片机89S51的石英晶体采用频率为12M,电路采用+5V供电。在图4中,其它元件的参考数值为电阻R1:220,R2~R7:10K。
单片机89S51中运行的程序参见图5,在图5中,各程序的代号如下:
51.复位开始;52.清除孔计数器值为0;53.读取P1.0电平,读取P1.1电平;54.P1.0或P1.1的电平是否反转?;55.P1.0与P1.1原先的值是否均为0 ?;56.若P1.0电平反转则孔计数器值加1,若P1.1电平反转则孔计数器值减1;57.若P1.0电平反转则孔计数器值减1,若P1.1电平反转则孔计数器值加1;58.孔计数器的值乘以精度系数得液位高度;59.将液位高度值输出到数码管上显示一个时间片。
Claims (1)
1.一种液位和液量测量装置,其特征在于设有液位传感器、变换电路和显示电路,液位传感器设有带孔圆盘、上定滑轮、下定滑轮、绳索、浮子、弹簧和支架,带孔圆盘与上定滑轮同轴连接并设置于支架顶部,下定滑轮设置于支架底部,绳索绕过上定滑轮,浮子经绳索安装在上定滑轮与下定滑轮之间,弹簧两端分别固接在浮子和绳索上,变换电路设有2个光断路器和单片机,2个光断路器设置于带孔圆盘上,2个光断路器的输出端分别接单片机的输入端端口,单片机的输出端口接显示电路。
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WO2011003289A1 (zh) * | 2009-07-10 | 2011-01-13 | 深圳天地通汽车科技有限公司 | 智能液体计量仪 |
CN103245400A (zh) * | 2012-02-13 | 2013-08-14 | 哈尔滨盛迪电力设备有限公司 | 差动式液位监测装置 |
CN106153154A (zh) * | 2016-08-18 | 2016-11-23 | 四川泛华航空仪表电器有限公司 | 抗电磁干扰液位测量装置 |
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