CN105403284A - 一种光电式物位检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光电式物位检测装置，主要由电机、定位针、限位点、固定轴承、密封玻璃管、测量导管、光电开关、包含有光电开关触点的电阻网络以及智能单元等组成。设置有测量窗的测量导管安装于容器中，测量导管内部连接有密封玻璃管，密封玻璃管中设置有纵向排列的漫反射型光电开关，光电开关的测量头对齐测量窗，当物料淹没测量导管时，光电开关因受物料遮挡产生漫反射光，使对应的光电开关动作，从而使电阻网络电阻值发生变化，智能单元对电阻值处理后得到物料物位。本发明主要用于轻质颗粒和粉质物料的物位测量，还具有自动除粘附功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量容器中物料高度的装置，具体而言涉及一种光电式物位检测装置。
背景技术
物位检测就是测量容器中物料的高度，物料一般分为液体和固体，液体的物位常称为液位，固体的物位也常称为料位。目前，用于连续测量固体物位的装置主要有电容式物位计、射频导纳物位计、重锤式物位计、超声波物位计和雷达物位计等。电容式物位计在实际中应用较多，其优点是成本低、可用于高温、高压条件，但不足是温漂大，标定难以及怕粘附等。射频导纳物位计是电容式物位计的改进，通过射频技术和微机技术的采用，提高了易粘附物料物位检测的精度。重锤式物位计机械部件较多，测量间隔大，不适合快速连续测量，且不能用于固体粉尘物位的测量。超声波物位计和雷达物位计都属于非接触式物位计，不受被测物料腐蚀性或物料形态的限制，可广泛用于测量各种液体或固体的物位，但其价格昂贵，安装复杂，且精度容易受环境影响，难以用于容器中存在泡沫、搅拌、管道和加热等设备的场合。
发明内容
本发明提供一种光电式物位检测装置，基本原理是：纵向排列的多个漫反射型光电开关安装于一个密封玻璃管中，整个玻璃管又安装于一个测量导管中，测量导管留有测量窗，玻璃管中的光电开关所发出光线从测量窗射出，如果没有物料遮挡，则无漫反射光返回，光电开关不动作，如有物料遮挡，则光电开关动作，光电开关的触点又是一个电阻网络电路的一部分，触点的断开和闭合动作改变电阻网络的特性，此电阻网络又和以微控制器为核心的智能单元连接，电阻信号经处理后即可得到物料物位值。
本发明提供一种光电式物位检测装置，包括安装于容器外的表头部分和安装于容器内的导管部分。表头部分以智能单元为核心，还包括电机、联轴器、定位针、限位零点、正转限位点和反转限位点，其主要功能是对测量所得电信号进行处理，以及控制电机转动实现去粘附动作。导管部分主要包括密封玻璃管、去尘刷条、转轴、固定轴承、测量导管，导管底座、光电开关、开关槽和电路板。密封玻璃管中心设置有转轴，转轴一端连接固定轴承，另一端连接导管底座，密封玻璃管中还安装有开关槽，开关槽一面紧贴密封玻璃管内壁，漫反射型光电开关安装于开关槽中；密封玻璃管安装在测量导管中，测量导管留有测量窗，密封玻璃管和测量导管之间的空隙连接有去尘刷条，去尘刷条沿着测量窗一周分布，密封玻璃管转动时，去尘刷条可擦除粘附在玻璃管外壁的物料；光电开关的信号线连接到电路板上，电路板设置有电阻网络电路，该电路又连接表头部分的智能单元，电阻信号经处理后可得物料物位值。
本发明所提供的一种光电式物位检测装置，主要用于测量轻质细颗粒以及粉尘物料的物位，也可用于测量部分液体液位，装置结构简单，制造成本低，安装方便。同时，本发明还具有自动去粘附功能。
附图说明
图1是本发明主体结构示意图。
图2是本发明定位针结构示意图。
图3是本发明导管部分截面图。
图4是本发明光电开关安装示意图。
图5是本发明电阻网络结构示意图。
图6是本发明智能单元功能结构图。
【附图符号说明】1.表头；2.智能单元；3.显示屏；4.按键；5.接线柱；6.电机；7.联轴器；8.定位针；9.固定轴承；10.转轴；11.密封玻璃管；12.去尘刷条；13.容器；14.导管底座；15.测量导管；16.测量窗；17.光电开关；18.物料；19.电路板；20.信号线；21.反光层；22.开关槽；23.限位零点；24.正转限位点；25.反转限位点；26.精密电阻；27.光电开关触点。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和应用方法有更加清楚的理解，现结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如图1、2、3和4所示，本发明所提供的一种光电式物位检测装置，包括安装于容器外的表头部分和安装于容器内的导管部分。表头部分的核心是智能单元2，除此之外还有显示屏3、按键4、接线柱5，电机6、联轴器7、定位针8、限位零点23、正转限位点24和反转限位点25。电机6输出轴通过联轴器7连接转轴10，转轴10上还连接有定位针8，初始时，定位针8和限位零点23接触，电机6正转时，转轴10随之转动并带动定位针8和正转限位点24接触，电机6反转时，转轴10转动并带动定位针8和反转限位点25接触；导管部分包括测量导管15、导管底座14、密闭玻璃管11、固定轴承9、转轴10、光电开关17、开关槽22和电路板19。测量导管15设置有测量窗16，其底端密封固定在导管底座14上，导管中连接有密封玻璃管11，密封玻璃管11设置有转轴10，转轴10一端连接固定轴承9，另一端连接导管底座14，转轴10转动可带动密封玻璃管11转动；测量导管15和密封玻璃管11之间存在空隙，在此空隙区沿测量窗16的一周设置有去尘刷条12，密封玻璃管11转动时，去尘刷条12可以去除玻璃管表面的粘附物；光电开关17安装在开关槽22中，开关槽内壁设置有反光层21，反光层21的功能是防止同一高度物料18的漫反射光进入其他高度的光电开关17中，光电开关17的信号通过信号线20连接电路板19，正常测量时，光电开关17的测量头正对着测量窗16。
本发明所提供的一种光电式物位检测装置的电路板19结构示意图如5所示，多个精密电阻26串联组成电阻网络，精密电阻26的数目和光电开关17的数目相等，每个精密电阻26都和对应高度下的光电开关触点27并联，当物料遮挡一定高度下的光电开关17测量端时，光电开关触点27闭合，对应的精密电阻26短路，从而使整个精密电阻网络的阻值发生变化，电阻网络和智能单元2连接，电阻值经处理后可得到被测物位值。
如图6所示，本发明所提供的一种光电式物位检测装置的智能单元2以微控制器101为核心，包括键盘电路102、限位信号处理电路103、电阻信号处理电路104、显示电路105、电机控制电路106和信号远传端口107。键盘电路102连接有按键4，用于对装置工作参数进行设置；限位信号处理电路103连接限位零点23、正转限位点24和反转限位点25，本装置去粘附时，限位信号用于控制电机6的正反转；电阻信号处理电路104连接电路板19，对电阻网络的阻值进行采集，经转换为电压/电流信号，再进一步转换为数字量送给微控制器101；显示电路105显示所测量的物位值，还作为人机交互界面显示本装置的操作状态；电机控制电路106对微控制器101的输出信号进行处理，驱动电机6工作；信号远传端口107作为测量仪表的信号输出接口，可将测量值以有线或无线的方式输出到其他设备。
在本发明的一示例性实施过程中，如果测量窗16正对的密封玻璃管11表面出现粘附物料18，微控制器101给电机控制电路106发出正转命令，电机6正转带动密封玻璃管11和定位针8正转，当定位针8和正转限位点24接触时，微控制器101给电机控制电路106发出反转命令，随后密封玻璃管11和定位针8反转，当定位针8和反转限位点25接触时，微控制器101再发出正转命令，当定位针8和限位零点23接触时停止电机，在密封玻璃管11一个周期的转动过程中，去尘刷条12刷除其表面粘附物料，完成去粘附动作。实际中，可根据物料的特性定时启动去粘附功能。
以上所述仅为本发明示例性的实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，增加或减少某些装置的使用步骤，均应属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种光电式物位检测装置，其特征在于：所述装置包括电机、定位针、限位零点、正转限位点、反转限位点、固定轴承、测量导管、密封玻璃管、光电开关、电路板和智能单元；所述测量导管设置有测量窗，内部连接有密封玻璃管，测量导管和密封玻璃窗空隙部分设置有去尘刷条，去尘刷条沿测量窗一周分布，密封玻璃管设置有转轴，此转轴耦接电机的转轴，转轴上还连接有定位针，转轴旋转带动定位针旋转，分别接触到限位零点、正转限位点和反转限位点，密封玻璃管内部连接有开关槽，开关槽内设置有光电开关，光电开关连接电路板，电路板连接智能单元。
2.如权利要求1所述的一种光电式物位检测装置，其特征在于：所述智能单元包括键盘电路、限位信号处理电路、电阻信号处理电路、显示电路、电机控制电路和信号远传端口。
3.如权利要求1所述的一种光电式物位检测装置，其特征在于：所述测量导管设置有镂空测量窗。
4.如权利要求1所述的一种光电式物位检测装置，其特征在于：所述密封玻璃管透明度高，耐磨，且可以围绕中心轴旋转。
5.如权利要求1所述的一种光电式物位检测装置，其特征在于：所述测量导管和密封玻璃管空隙之间连接有去尘刷条，去尘刷条和密封玻璃管表面紧密接触。
6.如权利要求1所述的一种光电式物位检测装置，其特征在于：所述用于安装光电开关的开关槽内壁设置有反光层。
7.如权利要求1所述的一种光电式物位检测装置，其特征在于：所述光电开关在漫反射光下触点发生动作。
8.如权利要求1所述的一种光电式物位检测装置，其特征在于：所述电路板上的精密电阻之间为串联关系，精密电阻和光电开关的触点为并联关系。
9.如权利要求1所述的一种光电式物位检测装置，其特征在于：所述密封玻璃管上粘附的物料去除方法是摩擦擦除。
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