CN110567548B - 一种矿用智能型液位传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用智能型液位传感器，包括处理器、主机、485通讯模块、显示模块、继电器、电源模块、遥控接收模块、遥控发送模块、A/D转换器、放大器、传感探头、信号采集模块；所述处理器用于处理指令、执行操作、控制时间、处理数据，支配液位传感器其他模块，所述主机用于根据信号控制水仓水泵的开停，所述485通讯模块用于传送处理器处理过的信号到主机中，所述显示模块用于显示传感器检测的水位值，所述继电器用于控制传感器信号线路的通断。本发明中，通过调理电路与两线制V/I变换电路能够降低电信号的干扰，提高传感器的灵敏度，还能够无线控制该传感器，通过设置的收发机构，还能够提高传感器探头的入水速度，便于收放电缆。

Description

一种矿用智能型液位传感器

技术领域

本发明涉及液位传感器技术领域，具体涉及一种矿用智能型液位传感器。

背景技术

目前在矿用水泵监测控制液位使用的是传统的液位传感器；另一类是矿用本安型智能型液位传感器。后者在技术和功能上都有了较大发展。随着煤矿自动化水平的不断提高，原来的液位传感器检测不准确，液位不好调节，容易误动作，不能满足煤矿需求。

专利文件(CN109827634A)公开了一种液位传感器，包括液位传感器本体和连接法兰，所述液位传感器本体的底端固定连接有连接法兰，所述连接法兰的底端固定连接有第一测量杆，所述第一测量杆的底端设置有第二测量杆，且第一测量杆的内侧壁开设有内螺纹。本发明通过电动机带动传动杆转动，使清洁刷在第一测量杆表面转动，清洁刷带动弧形清洁刷转动，从而方便使用者将第一测量杆和磁式浮球表面附着的水渍刮除；但是该液位传感器无法降低外信号的干扰，无法提高灵敏度，还无法进行遥控控制，还无法提高传感器的入水速度，不方便收放电缆。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种矿用智能型液位传感器，通过调理电路与两线制V/I变换电路能够降低电信号的干扰，提高传感器的灵敏度，还能够无线控制该传感器，通过设置的收发机构，还能够提高传感器探头的入水速度，便于收放电缆。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种矿用智能型液位传感器，包括处理器、主机、485通讯模块、显示模块、继电器、电源模块、遥控接收模块、遥控发送模块、A/D转换器、放大器、传感探头、信号采集模块；

所述处理器用于处理指令、执行操作、控制时间、处理数据，支配液位传感器其他模块，所述主机用于根据信号控制水仓水泵的开停，所述485通讯模块用于传送处理器处理过的信号到主机中，所述显示模块用于显示传感器检测的水位值，所述继电器用于控制传感器信号线路的通断，所述电源模块用于向传感器传感器提供电源，所述A/D转换器用于将信号采集模块采集的模拟信号转换为数字信号，所述放大器用于将信号采集模块采集的信号放大传送到A/D转换器中，所述传感探头用于探测水仓中的水位，所述遥控发送模块用于发送控制信号，所述遥控接收模块用于接收遥控发送模块发送的信号，所述信号采集模块用于采集传感探头探测的水位信号；

所述485通讯模块接入到处理器中，所述485通讯模块通过通讯线接入主机，所述显示模块接入处理器，所述电源模块接入处理器，所述传感探头、信号采集模块、放大器、A/D转换器、继电器依次串联，由继电器接入处理器，所述遥控接收模块接入处理器，所述遥控发送模块通过无线与遥控接收模块相连。

进一步在于：所述遥控发送模块与遥控接收模块实现传输包括信号转换模块、信号比较模块、信号解码模块，所述信号转换模块将遥控发射模块所反射的信号转换成遥控接收模块预设的信号类型，所述信号比较模块用于将外来信号源与遥控接收模块所接收的信号源相比较，排除其他信号源，所述信号解码模块将信号转换模块转换的信号有模拟信号转换成数字信号，所述信号比较模块、信号转换模块、信号解码模块均与遥控接收模块电性连接，所述遥控发送模块为红外线信号、X射线信号或微波信号其中的一种。

进一步在于：所述遥控发送模块与遥控接收模块的遥控方法：

步骤一：扫描检测遥控发送模块发送遥控信号，将遥控信号设为第一遥控信号；

步骤二：将第一遥控信号与预设的参考信号值进行比对，获得信号比对结果，在信号比较模块中将第一遥控信号与预设的参考信号值比对，输出信号比对结果；

步骤三：主处理器接收到信号比对模块输出的信号比对结果，根据信号比对结果，再通过信号转换模块与信号解码模块将信号转换成数字信号，输出信号发射指令，对于待控制的传感器进行无线控制。

进一步在于：该传感器内设调理电路与两线制V/I变换电路，传感器、电阻Rs、电源、两线制V/I变换电路、调理电路依次串联形成回路，所述传感器与调理电路之间双向串联，所述调理电路与两线制V/I变换电路之间双向串联，所述电阻Rs与电源的负极串联，所述电源的正极与两线制V/I变换电路串联，所述两线制V/I变换电路与电阻Rs形成反馈环路。

进一步在于：该传感器结构包括传感器主体，所述传感器主体的下表面固定安装有收发机构；

所述收发机构包括箱体，所述箱体的顶端内壁靠近两侧的位置均固定安装有电动气缸，所述电动气缸的圆弧侧面靠近下端的位置开设有槽口，所述箱体的底端内壁与两个电动气缸相对齐的位置均固定安装有压缩弹簧，所述箱体的底端内壁靠近两个压缩弹簧的内侧均固定安装有上端开口的板座，所述板座的开口内壁之间固定安装有销轴，所述销轴的圆弧侧面转动安装有弹力板，所述箱体的底端内壁靠近箱体一端的位置固定安装有复位弹簧，所述箱体的顶端内壁靠近两个电动气缸内侧的位置均固定安装有限位板，两个限位板的中心位置之间转动安装有转轴，其中一个限位板的一侧表面固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴与转轴固定安装，所述箱体的顶端内壁中心位置开设有第一线孔，所述转轴的表面缠绕有穿过第一线孔伸入传感器主体中的电缆，所述箱体的底端中间位置开设有通孔，所述通孔的内壁靠近上端的位置胶接有软胶垫，所述软胶垫的表面中心位置开设有第二线孔。

进一步在于：所述传感器主体的上表面固定安装有提手，所述传感器主体的前表面固定安装有显示屏。

进一步在于：所述电缆的下端穿过第二线孔与通孔伸入箱体，所述电缆的下端固定安装有传感器探头。

进一步在于：该传感器收发机构的使用方法：

步骤一：将传感器把持到水仓的上方，利用收发机构将传感器探头弹射出收发机构，收发机构内部的电动气缸回缩，电动气缸上的槽口卡住弹力板的一端并带动弹力板在板座上旋转，使弹力板的另一端打到软胶垫上，并将传感器探头从通孔中弹出；

步骤二：驱动电机驱动限位板之间的转轴旋转，使转轴上的电缆通过第二线孔向外延伸；

步骤三：传感器探头弹出后，电动气缸复位，复位弹簧的弹力带动弹力板复位；

步骤四：在传感器探头进入水仓探测好水位后，板座再次驱动转轴将电缆收卷到转轴上，直至传感器探头进入到通孔中并与软胶垫接触。

本发明的有益效果：

1、通过设置的遥控接收模块与遥控发送模块能够通过无线控制传感器，扫描检测遥控发送模块发送遥控信号，将遥控信号设为第一遥控信号；将第一遥控信号与预设的参考信号值进行比对，获得信号比对结果，在信号比较模块中将第一遥控信号与预设的参考信号值比对，输出信号比对结果；主处理器接收到信号比对模块输出的信号比对结果，根据信号比对结果，再通过信号转换模块与信号解码模块将信号转换成数字信号，输出信号发射指令，对于待控制的传感器进行无线控制；

2、通过调理电路与两线制V/I变换电路能够降低电信号的干扰，提高传感器的灵敏度，还能够无线控制该传感器，调理电路将传感器输出的微弱信号进行放大、调理、转换为线性电压输出，两线制V/I变换电路根据调理电路输出控制总体消耗回流，同时从环路上获得电压并稳压；

3、通过设置的收发机构，还能够提高传感器探头的入水速度，便于收放电缆，将传感器把持到水仓的上方，利用收发机构将传感器探头弹射出收发机构，收发机构内部的电动气缸回缩，电动气缸上的槽口卡住弹力板的一端并带动弹力板在板座上旋转，使弹力板的另一端打到软胶垫上，并将传感器探头从通孔中弹出，驱动电机驱动限位板之间的转轴旋转，使转轴上的电缆通过第二线孔向外延伸，传感器探头弹出后，电动气缸复位，复位弹簧的弹力带动弹力板复位，在传感器探头进入水仓探测好水位后，板座再次驱动转轴将电缆收卷到转轴上，直至传感器探头进入到通孔中并与软胶垫接触，软胶垫用来缓冲传感器向上的冲力，能够保护传感器探头。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种矿用智能型液位传感器系统框图；

图2是本发明中遥控发送模块与遥控接收模块的系统框图；

图3是本发明中调理电路与两线制V/I变换电路原理图；

图4是本发明一种矿用智能型液位传感器整体结构示意图；

图5是本发明中收发机构的正视剖面图；

图6是本发明图5中A处的放大视图。

图中：1、提手；2、显示屏；3、传感器主体；4、收发机构；41、箱体；42、电动气缸；43、槽口；44、压缩弹簧；45、销轴；46、板座；47、弹力板；48、复位弹簧；49、驱动电机；410、限位板；411、转轴；412、第一线孔；413、通孔；414、第二线孔；415、软胶垫；5、电缆；6、传感器探头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6所示，一种矿用智能型液位传感器，包括处理器、主机、485通讯模块、显示模块、继电器、电源模块、遥控接收模块、遥控发送模块、A/D转换器、放大器、传感探头、信号采集模块；

所述处理器用于处理指令、执行操作、控制时间、处理数据，支配液位传感器其他模块，所述主机用于根据信号控制水仓水泵的开停，所述485通讯模块用于传送处理器处理过的信号到主机中，所述显示模块用于显示传感器检测的水位值，所述继电器用于控制传感器信号线路的通断，所述电源模块用于向传感器传感器提供电源，所述A/D转换器用于将信号采集模块采集的模拟信号转换为数字信号，所述放大器用于将信号采集模块采集的信号放大传送到A/D转换器中，所述传感探头用于探测水仓中的水位，所述遥控发送模块用于发送控制信号，所述遥控接收模块用于接收遥控发送模块发送的信号，所述信号采集模块用于采集传感探头探测的水位信号；

所述485通讯模块接入到处理器中，所述485通讯模块通过通讯线接入主机，所述显示模块接入处理器，所述电源模块接入处理器，所述传感探头、信号采集模块、放大器、A/D转换器、继电器依次串联，由继电器接入处理器，所述遥控接收模块接入处理器，所述遥控发送模块通过无线与遥控接收模块相连。

所述遥控发送模块与遥控接收模块实现传输包括信号转换模块、信号比较模块、信号解码模块，所述信号转换模块将遥控发射模块所反射的信号转换成遥控接收模块预设的信号类型，所述信号比较模块用于将外来信号源与遥控接收模块所接收的信号源相比较，排除其他信号源，所述信号解码模块将信号转换模块转换的信号有模拟信号转换成数字信号，所述信号比较模块、信号转换模块、信号解码模块均与遥控接收模块电性连接，所述遥控发送模块为红外线信号、X射线信号或微波信号其中的一种；

所述遥控发送模块与遥控接收模块的遥控方法：

步骤一：扫描检测遥控发送模块发送遥控信号，将遥控信号设为第一遥控信号；

步骤二：将第一遥控信号与预设的参考信号值进行比对，获得信号比对结果，在信号比较模块中将第一遥控信号与预设的参考信号值比对，输出信号比对结果；

步骤三：主处理器接收到信号比对模块输出的信号比对结果，根据信号比对结果，再通过信号转换模块与信号解码模块将信号转换成数字信号，输出信号发射指令，对于待控制的传感器进行无线控制；

该传感器内设调理电路与两线制V/I变换电路，传感器、电阻Rs、电源、两线制V/I变换电路、调理电路依次串联形成回路，所述传感器与调理电路之间双向串联，所述调理电路与两线制V/I变换电路之间双向串联，所述电阻Rs与电源的负极串联，所述电源的正极与两线制V/I变换电路串联，所述两线制V/I变换电路与电阻Rs形成反馈环路；

该传感器结构包括传感器主体3，所述传感器主体3的下表面固定安装有收发机构4；

所述收发机构4包括箱体41，所述箱体41的顶端内壁靠近两侧的位置均固定安装有电动气缸42，所述电动气缸42的圆弧侧面靠近下端的位置开设有槽口43，所述箱体41的底端内壁与两个电动气缸42相对齐的位置均固定安装有压缩弹簧44，所述箱体41的底端内壁靠近两个压缩弹簧44的内侧均固定安装有上端开口的板座46，所述板座46的开口内壁之间固定安装有销轴45，所述销轴45的圆弧侧面转动安装有弹力板47，所述箱体41的底端内壁靠近箱体41一端的位置固定安装有复位弹簧48，所述箱体41的顶端内壁靠近两个电动气缸42内侧的位置均固定安装有限位板410，两个限位板410的中心位置之间转动安装有转轴411，其中一个限位板410的一侧表面固定安装有驱动电机49，所述驱动电机49的输出轴与转轴411固定安装，所述箱体41的顶端内壁中心位置开设有第一线孔412，所述转轴411的表面缠绕有穿过第一线孔412伸入传感器主体3中的电缆5，所述箱体41的底端中间位置开设有通孔413，所述通孔413的内壁靠近上端的位置胶接有软胶垫415，所述软胶垫415的表面中心位置开设有第二线孔414；所述传感器主体3的上表面固定安装有提手1，所述传感器主体3的前表面固定安装有显示屏2；所述电缆5的下端穿过第二线孔414与通孔413伸入箱体41，所述电缆5的下端固定安装有传感器探头6。

该传感器收发机构的使用方法：

步骤一：将传感器把持到水仓的上方，利用收发机构4将传感器探头6弹射出收发机构4，收发机构4内部的电动气缸42回缩，电动气缸42上的槽口43卡住弹力板47的一端并带动弹力板47在板座46上旋转，使弹力板47的另一端打到软胶垫415上，并将传感器探头6从通孔413中弹出；

步骤二：驱动电机49驱动限位板410之间的转轴411旋转，使转轴411上的电缆5通过第二线孔414向外延伸；

步骤三：传感器探头6弹出后，电动气缸42复位，复位弹簧48的弹力带动弹力板47复位；

步骤四：在传感器探头6进入水仓探测好水位后，板座46再次驱动转轴411将电缆5收卷到转轴411上，直至传感器探头6进入到通孔413中并与软胶垫415接触。

传感器的工作原理：传感探头探测水位，由信号采集模块采集信号，放大器将信号采集模块采集的信号放大传送到A/D转换器中，A/D转换器将信号采集模块采集的模拟信号转换为数字信号，数字信号经过主处理器处理，在显示模块上显示出来，通过由485通讯模块将信号传输到主机，控制继电器的开停，控制水仓水泵的运行，通过调理电路与两线制V/I变换电路能够降低电信号的干扰，提高传感器的灵敏度，还能够无线控制该传感器，调理电路将传感器输出的微弱信号进行放大、调理、转换为线性电压输出，两线制V/I变换电路根据调理电路输出控制总体消耗回流，同时从环路上获得电压并稳压，通过设置的遥控接收模块与遥控发送模块能够通过无线控制传感器，扫描检测遥控发送模块发送遥控信号，将遥控信号设为第一遥控信号；将第一遥控信号与预设的参考信号值进行比对，获得信号比对结果，在信号比较模块中将第一遥控信号与预设的参考信号值比对，输出信号比对结果；主处理器接收到信号比对模块输出的信号比对结果，根据信号比对结果，再通过信号转换模块与信号解码模块将信号转换成数字信号，输出信号发射指令，对于待控制的传感器进行无线控制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种矿用智能型液位传感器，其特征在于，包括处理器、主机、485通讯模块、显示模块、继电器、电源模块、遥控接收模块、遥控发送模块、A/D转换器、放大器、传感探头、信号采集模块；

所述处理器用于处理指令、执行操作、控制时间、处理数据，支配液位传感器其他模块，所述主机用于根据信号控制水仓水泵的开停，所述485通讯模块用于传送处理器处理过的信号到主机中，所述显示模块用于显示传感器检测的水位值，所述继电器用于控制传感器信号线路的通断，所述电源模块用于向传感器传感器提供电源，所述A/D转换器用于将信号采集模块采集的模拟信号转换为数字信号，所述放大器用于将信号采集模块采集的信号放大传送到A/D转换器中，所述传感探头用于探测水仓中的水位，所述遥控发送模块用于发送控制信号，所述遥控接收模块用于接收遥控发送模块发送的信号，所述信号采集模块用于采集传感探头探测的水位信号；

所述485通讯模块接入到处理器中，所述485通讯模块通过通讯线接入主机，所述显示模块接入处理器，所述电源模块接入处理器，所述传感探头、信号采集模块、放大器、A/D转换器、继电器依次串联，由继电器接入处理器，所述遥控接收模块接入处理器，所述遥控发送模块通过无线与遥控接收模块相连；

所述遥控发送模块与遥控接收模块包括信号转换模块、信号比较模块、信号解码模块，所述信号转换模块将遥控发送模块所反射的信号转换成遥控接收模块预设的信号类型，所述信号比较模块用于将外来信号源与遥控接收模块所接收的信号源相比较，排除其他信号源，所述信号解码模块将信号转换模块转换的信号由模拟信号转换成数字信号，所述信号比较模块、信号转换模块、信号解码模块均与遥控接收模块电性连接，所述遥控发送模块为红外线信号、X射线信号或微波信号其中的一种；

传感器内还设有调理电路与两线制V/I变换电路，传感器、电阻Rs、电源、两线制V/I变换电路、调理电路依次串联形成回路，所述传感器与调理电路之间双向串联，所述调理电路与两线制V/I变换电路之间双向串联，所述电阻Rs与电源的负极串联，所述电源的正极与两线制V/I变换电路串联，所述两线制V/I变换电路与电阻Rs形成反馈环路；

传感器结构还包括传感器主体（3），所述传感器主体（3）的下表面固定安装有收发机构（4）；

所述收发机构（4）包括箱体（41），所述箱体（41）的顶端内壁靠近两侧的位置均固定安装有电动气缸（42），所述电动气缸（42）的圆弧侧面靠近下端的位置开设有槽口（43），所述箱体（41）的底端内壁与两个电动气缸（42）相对齐的位置均固定安装有压缩弹簧（44），所述箱体（41）的底端内壁靠近两个压缩弹簧（44）的内侧均固定安装有上端开口的板座（46），所述板座（46）的开口内壁之间固定安装有销轴（45），所述销轴（45）的圆弧侧面转动安装有弹力板（47），所述箱体（41）的底端内壁靠近箱体（41）一端的位置固定安装有复位弹簧（48），所述箱体（41）的顶端内壁靠近两个电动气缸（42）内侧的位置均固定安装有限位板（410），两个限位板（410）的中心位置之间转动安装有转轴（411），其中一个限位板（410）的一侧表面固定安装有驱动电机（49），所述驱动电机（49）的输出轴与转轴（411）固定安装，所述箱体（41）的顶端内壁中心位置开设有第一线孔（412），所述转轴（411）的表面缠绕有穿过第一线孔（412）伸入传感器主体（3）中的电缆（5），所述箱体（41）的底端中间位置开设有通孔（413），所述通孔（413）的内壁靠近上端的位置胶接有软胶垫（415），所述软胶垫（415）的表面中心位置开设有第二线孔（414）；

所述电缆（5）的下端穿过第二线孔（414）与通孔（413）伸入箱体（41），所述电缆（5）的下端固定安装有传感器探头（6）。

2.根据权利要求1所述的一种矿用智能型液位传感器，其特征在于，所述遥控发送模块与遥控接收模块的遥控方法：

步骤一：扫描检测遥控发送模块发送遥控信号，将遥控信号设为第一遥控信号；

步骤二：将第一遥控信号与预设的参考信号值进行比对，获得信号比对结果，在信号比较模块中将第一遥控信号与预设的参考信号值比对，输出信号比对结果；

步骤三：处理器接收到信号比较模块输出的信号比对结果，根据信号比对结果，再通过信号转换模块与信号解码模块将信号转换成数字信号，输出信号发射指令，对于待控制的传感器进行无线控制。

3.根据权利要求1所述的一种矿用智能型液位传感器，其特征在于，所述传感器主体（3）的上表面固定安装有提手（1），所述传感器主体（3）的前表面固定安装有显示屏（2）。

4.根据权利要求1所述的一种矿用智能型液位传感器，其特征在于，传感器中收发机构的使用方法：

步骤一：将传感器把持到水仓的上方，利用收发机构（4）将传感器探头（6）弹射出收发机构（4），收发机构（4）内部的电动气缸（42）回缩，电动气缸（42）上的槽口（43）卡住弹力板（47）的一端并带动弹力板（47）在板座（46）上旋转，使弹力板（47）的另一端打到软胶垫（415）上，并将传感器探头（6）从通孔（413）中弹出；

步骤二：驱动电机（49）驱动限位板（410）之间的转轴（411）旋转，使转轴（411）上的电缆（5）通过第二线孔（414）向外延伸；

步骤三：传感器探头（6）弹出后，电动气缸（42）复位，复位弹簧（48）的弹力带动弹力板（47）复位；

步骤四：在传感器探头（6）进入水仓探测好水位后，板座（46）再次驱动转轴（411）将电缆（5）收卷到转轴（411）上，直至传感器探头（6）进入到通孔（413）中并与软胶垫（415）接触。