CN107806918A - 基于等距触点的新型数显电子液位尺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于等距触点的新型数显电子液位尺，包括绝缘安装板和相互串联的导电触点，各个导电触点插接于绝缘安装板。各个导电触点通过电平锁定电路将高电平或者低电平转换输出为数字信号。所述并串转换电路通过线缆与电平锁定电路电连接，所述并串转换电路将上述数字信号转换输出为并行数字信号。所述并串转换电路通过SPI接口与主控单元电连接，所述并串转换电路将上述并行数字信号转换输出为串行数字信号。本发明公开的基于等距触点的新型数显电子液位尺，沿液面垂直方向等间距地设置若干个导电触点和浸没于导电液体的接地体，根据各个导电触点的高低电位判断液位位置。
Description
技术领域
本发明属于计量技术领域，具体涉及一种基于等距触点的新型数显电子液位尺。
背景技术
液位尺可在航行、机动、保障中指示各液舱的充液状态关系。传统的机械液位尺在测量各液舱的液位时，步骤繁琐且不可省略。首先需判断液舱内压力是否符合开盖测量条件，船员需操作阀门、不断观察压力表保证液舱内外压力平衡，然后打开液舱密封盖，多次插入/拉出液位尺进行读数等一系列操作获取正确的液位痕迹线。读取完成后，需将液位尺正确放回，保证液舱密封良好，有时还需恢复液舱内原来的压力。面对数量众多、特性不同的各种液舱，采用液位尺方式读取液位同时要伴随充泄压操作，影响液舱原有的压力状态，液舱内部液体晃动、波动等会对测量产生较大影响。在测量过程往往需要多人配合才能完成，耗费大量时间和精力。同时，液位尺的读取也存在主观性，不可避免地引入测量误差。
值得注意的是，液位尺靠重力自由悬浮在液舱内部，在液舱内部液体晃动情况下，很难通过液位尺测量出正确的液位高度。大幅机动时，液位尺不与液舱固定，容易于液舱内壁发生碰撞。机械液位尺在测量液位中存在缺陷，主要是操作步骤繁琐，耗费大量时间；误差大；需重复测量；手段原始；在特殊情况(液舱加压、机动产生的液舱液位晃动等)下，液位尺无法测量。
发明内容
本发明针对现有技术的状况，针对上述状况，提供一种基于等距触点的新型数显电子液位尺。
本发明采用以下技术方案，所述基于等距触点的新型数显电子液位尺包括：
绝缘安装板和相互串联的导电触点，各个导电触点插接于绝缘安装板；
电平锁定电路、并串转换电路和主控单元，其中：
各个导电触点通过电平锁定电路将高电平或者低电平转换输出为数字信号；
所述并串转换电路通过线缆与电平锁定电路电连接，所述并串转换电路将上述数字信号转换输出为并行数字信号；
所述并串转换电路通过SPI接口与主控单元电连接，所述并串转换电路将上述并行数字信号转换输出为串行数字信号。
根据上述技术方案，所述基于等距触点的新型数显电子液位尺还包括并行数字量接口，所述并行数字量接口设置于电平锁定电路与并串转换电路之间。
根据上述技术方案，所述电平锁定电路包括半导体电子开关，所述半导体电子开关与导电触点的接触部相接。
根据上述技术方案，所述半导体电子开关包括但不限于P沟道MOS管、IGBT、PNP三极管。
根据上述技术方案，所述电平锁定电路还包括基极电阻，所述导电触点的接触部通过基极电阻与PNP三极管的基极相接，所述PNP三极管的集电极接地，所述PNP三极管的发射极外接于并行数字量接口。
根据上述技术方案，上述PNP三极管采用分立贴片式PNP三极管。
本发明公开的基于等距触点的新型数显电子液位尺，其有益效果在于，沿液面垂直方向等间距地设置若干个导电触点和浸没于导电液体的接地体，根据各个导电触点的高低电位判断液位位置，实现等距触点测量液位功能。
附图说明
图1是本发明优选实施例的电气原理图。
图2是本发明优选实施例的导电触点分布示意图。
图3是本发明优选实施例的电路结构图。
图4是本发明优选实施例的电路结构图。
图5是在图1和图2基础上的电平锁定电路示意图。
图6是本发明优选实施例的改进后的电平锁定电路的示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种基于等距触点的新型数显电子液位尺，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
参见附图的图1和图2，图1示出了所述基于等距触点的新型数显电子液位尺的模块结构，图2示出了所述基于等距触点的新型数显电子液位尺的导电触点分布示意图。
值得一提的是，所述基于等距触点的新型数显电子液位尺在沿液面垂直方向等间距地设置若干个导电触点，同时还设有一条被导电液体淹没的接地体。当液位未淹没导电触点时，未被淹没的导电触点与接地体之间充斥绝缘空气，因此未被淹没的导电触点输出高电位。当液位上升，逐渐淹没导电触点时，被淹没的导电触点与接地体短路，因此被淹没的导电触点输出低电位。换而言之，位于液面以上的所有导电触点为高电位，而位于液面以下的所有导电触点均被导电液体短路输出低电位。根据电位不同就可以判断液位的实时位置。
值得一提的是，为避免腐蚀造成漏电流等安全隐患，上述导电触点的端部优选采用不与导电液体(例如，海水)电化学反应的石墨制成。若采用普通金属制作导电触点，与导电液体长时间接触可能导致导电触点在工作中存在微弱电流。
优选地，相邻导电触点的垂直间距为5毫米；每组导电触点为32个，共计14组。换而言之，所述基于等距触点的新型数显电子液位尺的分辨力和准确度相应地控制在5毫米。
优选地，各个导电触点相互独立地外接于上拉电阻(图1中以4个导电触点为示例，相应地设有R1至R4共计4个上拉电阻)。同时，各个导电触点同时外接于电平锁定电路，通过电平锁定电路获取各个导电触点的电平状态(高电平或者低电平)。
根据上述优选实施例，所述基于等距触点的新型数显电子液位尺包括绝缘安装板和相互串联的导电触点，各个导电触点插接于绝缘安装板。
参见附图的图3至图6，根据上述优选实施例，所述基于等距触点的新型数显电子液位尺还包括电平锁定电路、并串转换电路和主控单元；其中，各个导电触点通过电平锁定电路将高电平或者低电平转换输出为数字信号(图5)；其中，所述并串转换电路与电平锁定电路通过线缆电连接，所述并串转换电路将上述数字信号转换输出为并行数字信号；其中，所述并串转换电路通过SPI接口与主控单元电连接(图3)，所述并串转换电路将上述并行数字信号转换输出为可以被主控单元识别的串行数字信号。
进一步地，所述基于等距触点的新型数显电子液位尺还包括并行数字量接口(图4)，所述并行数字量接口设置于电平锁定电路与并串转换电路之间，以便批量输入各个导电触点的并行数字信号。
进一步地，所述电平锁定电路包括半导体电子开关，所述半导体电子开关与导电触点的接触部相接。其中，所述半导体电子开关包括但不限于P沟道MOS管、IGBT和PNP三极管。例如，所述电平锁定电路还包括基极电阻，所述导电触点的接触部通过基极电阻与PNP三极管的基极相接，所述PNP三极管的集电极接地，所述PNP三极管的发射极外接于并行数字量接口(图6)。
其中，上述PNP三极管优选采用分立贴片式PNP三极管。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于等距触点的新型数显电子液位尺，其特征在于，包括：
绝缘安装板和相互串联的导电触点，各个导电触点插接于绝缘安装板；
电平锁定电路、并串转换电路和主控单元，其中：
各个导电触点通过电平锁定电路将高电平或者低电平转换输出为数字信号；
所述并串转换电路通过线缆与电平锁定电路电连接，所述并串转换电路将上述数字信号转换输出为并行数字信号；
所述并串转换电路通过SPI接口与主控单元电连接，所述并串转换电路将上述并行数字信号转换输出为串行数字信号。
2.根据权利要求1所述的基于等距触点的新型数显电子液位尺，其特征在于，所述基于等距触点的新型数显电子液位尺还包括并行数字量接口，所述并行数字量接口设置于电平锁定电路与并串转换电路之间。
3.根据权利要求2所述的基于等距触点的新型数显电子液位尺，其特征在于，所述电平锁定电路包括半导体电子开关，所述半导体电子开关与导电触点的接触部相接。
4.根据权利要求3所述的基于等距触点的新型数显电子液位尺，其特征在于，所述半导体电子开关包括但不限于P沟道MOS管、IGBT、PNP三极管。
5.根据权利要求4所述的基于等距触点的新型数显电子液位尺，其特征在于，所述电平锁定电路还包括基极电阻，所述导电触点的接触部通过基极电阻与PNP三极管的基极相接，所述PNP三极管的集电极接地，所述PNP三极管的发射极外接于并行数字量接口。
6.根据权利要求3所述的基于等距触点的新型数显电子液位尺，其特征在于，上述PNP三极管采用分立贴片式PNP三极管。
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