CN111521387A

CN111521387A - 一种自诊断小型智能音叉开关及其自诊断方法

Info

Publication number: CN111521387A
Application number: CN202010584090.9A
Authority: CN
Inventors: 赵国成; 王文平
Original assignee: Shanghai Echo Msl Instruments Co ltd
Current assignee: Shanghai Echo Msl Instruments Co ltd
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2020-08-11

Abstract

本发明公开了一种自诊断小型智能音叉开关及其自诊断方法，其中音叉开关包括螺母、与螺母固定的盖子，与所述盖子连接的塑料壳体，所述盖子设置于所述塑料壳体的一端，所述塑料壳体内部设置有PCB板，所述PCB板上设置有自测计算模块；所述塑料壳体远离所述盖子的一端固定连接有不锈钢外壳，所述不锈钢外壳的一端与所述塑料壳体连接，另一端设置有连接部，所述连接部为中空的环形结构，所述连接部的中空区域与音叉固定连接。本发明的一种自诊断小型智能音叉开关及其自诊断方法，可以通过音叉开关的自诊断功能，实现判断音叉开关的工作状态，例如音叉开关的腐蚀程度、结构状态，以及使用寿命等信息，提高了音叉开关的可靠性。

Description

一种自诊断小型智能音叉开关及其自诊断方法

技术领域

本发明涉及一种音叉开关，尤其涉及一种可靠性高，可以随时检测工作状态的一种自诊断小型智能音叉开关及其自诊断方法。

背景技术

液位开关是液位控制过程中常用的仪表，液位开关的可靠性对工业控制的安全性非常重要。液位开关常用于高低位报警、泵控制、防止储罐的溢流等工作环境，起着非常重要的作用。通常，采用音叉结构作为液位开关使用。通过测量音叉的振动频率来判断是否被测量液体浸没。

目前现有的音叉产品大多数都没有自诊断功能。然而，对于重要的应用场合，为了防止在重要的设备运行的过程中出现仪表故障导致生产流程的中断，需要定期评估产品的使用状况及寿命。现有的音叉开关评估实用状况及寿命需要进行专门的检测，工序复杂，耗时较长，严重影响生产。

因此，有必要提出一种改进，以克服现有技术缺陷。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种可靠性好，可以随时检测工作状态的一种自诊断小型智能音叉开关及其自诊断方法。

本发明的技术方案是：

一种自诊断小型智能音叉开关，包括螺母、与螺母固定的盖子，与所述盖子连接的塑料壳体，所述盖子设置于所述塑料壳体的一端，所述塑料壳体内部设置有PCB板，所述PCB板上设置有自测计算模块；所述塑料壳体远离所述盖子的一端固定连接有不锈钢外壳，所述不锈钢外壳的一端与所述塑料壳体连接，另一端设置有连接部，所述连接部为中空的环形结构，所述连接部的中空区域与音叉固定连接。

作为一种优选的技术方案，所述音叉包括压电陶瓷及振动叉体，所述压电陶瓷与所述振动叉体通过音叉壳体固定。

作为一种进一步优选的技术方案，所述压电陶瓷包括一对压电晶体，所述一对压电晶体通过正反馈形成所述振动叉体共振。

作为一种优选的技术方案，所述连接部为中空的螺丝结构。

作为一种优选的技术方案，所述盖子上设置有与所述螺母对应的固定螺丝，所述螺母与所述盖子通过所述固定螺丝固定连接。

作为一种优选的技术方案，所述螺母和/或所述盖子为塑料材质。

本发明还提供了根据以上一种自诊断小型智能音叉开关的自诊断方法，包括以下步骤：

S1、将所述一种自诊断小型智能音叉开关在空气中测定第一标准振动频率，并记录此时的工作环境温度；

S2、测量所述一种自诊断小型智能音叉开关在其工作条件下的第二次振动，并测量所述工作条件的温度，对所述一种自诊断小型智能音叉开关做温度补偿，以提高重复性；

S3、利用已知的被测介质的密度，对所述一种自诊断小型智能音叉开关做密度补偿，即通过预先设定进行触发频率的修正；其中对所述一种自诊断小型智能音叉开关做密度补偿为：在密度范围0.5~3 的范围内，将频率变化以50Hz分段实现修正。

S4、利用磁铁吸合PCBA 上的磁性开关来实现定期自诊断所述一种自诊断小型智能音叉开关，在空气中自测实际振动频率，所述自测计算模块将所述实际振动频率与所述第一标准振动频率对比：若所述实际振动频率高于所述第一标准振动频率的6%，则判断所述一种自诊断小型智能音叉开关为腐蚀状态；若所述实际振动频率低于所述第一标准振动频率的10%，则判断所述一种自诊断小型智能音叉开关为结垢状态；判断腐蚀状态或结构状态时，发出将影响所述一种自诊断小型智能音叉开关使用性能的警示。。

作为一种优选的技术方案，所述工作条件为将所述一种自诊断小型智能音叉开关设置于温度为20℃，密度为1的水中。

作为一种优选的技术方案，所述步骤S2中对所述一种自诊断小型智能音叉开关做温度补偿为，根据每度温度引起的频率变化为0.15Hz至0.25Hz进行补偿。

作为一种优选的技术方案，还包括步骤S5、记录所述一种自诊断小型智能音叉开关的工作时间以判断所述一种自诊断小型智能音叉开关的剩余工作寿命。

本发明的一种自诊断小型智能音叉开关及其自诊断方法，可以通过音叉开关的自诊断功能，实现判断音叉开关的工作状态，例如音叉开关的腐蚀程度、结构状态，以及使用寿命等信息，提高了音叉开关的可靠性。

附图说明

图1 为本发明一种自诊断小型智能音叉开关结构示意图；

图2 为本发明一种自诊断小型智能音叉开关自诊断方法流程框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

如图1所示为本发明的一种自诊断小型智能音叉开关具体实施方式结构，如图所示，本实施例的一种自诊断小型智能音叉开关包括螺母1，与螺母1固定的盖子2，盖子2远离螺母1的一端连接有塑料壳体3，盖子2设置于塑料壳体3的一端，塑料壳体3内部设置有PCB板4；塑料壳体3远离盖子2的一端固定连接有不锈钢外壳5，不锈钢外壳5的一端与塑料壳体3连接，另一端设置有连接部6。连接部6为中空的环形结构，连接部6的中空区域与音叉固定连接。其中PCB板4上设置有自测计算模块及其他模块，自测计算模块用于对本发明一种自诊断小型智能音叉开关进行自诊断。在实际应用中，自测计算模块可以为CPU、MCU等具有计算功能的信号处理模块。为了更直观地显示本发明一种自诊断小型智能音叉开关的状态，还可以在PCB板上设置声光警示模块或者电连接有显示模块。

如图1所示，本实施例的一种自诊断小型智能音叉开关的音叉包括压电陶瓷7及振动叉体8，压电陶瓷7与振动叉体8通过音叉壳体固定。压电陶瓷7固定设置于连接部6的中空区域。以对压电陶瓷7进行保护。压电陶瓷7与PCB板4电性连接。

其中，本实施例的一种自诊断小型智能音叉开关，压电陶瓷7包括一对压电晶体，所述一对压电晶体通过正反馈形成所述振动叉体共振。本发明一种自诊断小型智能音叉开关通过测量音叉的振动频率来判断是否被测量液体浸没。

其中，连接部6为中空的螺丝结构，可以更方便的将本发明一种自诊断小型智能音叉开关与其他部件连接固定。

为了更好地将盖子2与螺母1固定，在盖子2上设置有与螺母1对应的固定螺丝，螺母1与盖子2通过固定螺丝固定连接。

为了降低本发明一种自诊断小型智能音叉开关的整体重量，本实施例中螺母1和盖子2均为塑料材质。在实际应用中，也可以将螺母1和盖子2择一设置为塑料材质。

本发明的一种自诊断小型智能音叉开关在PCB板上设置有自测计算模块，使音叉开关具有自检测功能，智能化程度高，提高了本发明一种自诊断小型智能音叉开关的可靠性。

本发明还提供了一种自诊断小型智能音叉开关的自检测方法，如图2所示，包括以下步骤：

S3、利用已知的被测介质的密度，对所述一种自诊断小型智能音叉开关做密度补偿，即通过预先设定进行触发频率的修正；

S4、利用磁铁吸合PCBA 上的磁性开关来实现定期自诊断所述一种自诊断小型智能音叉开关，在空气中自测实际振动频率，所述自测计算模块将所述实际振动频率与所述第一标准振动频率对比：若所述实际振动频率高于所述第一标准振动频率的6%，则判断所述一种自诊断小型智能音叉开关为腐蚀状态；若所述实际振动频率低于所述第一标准振动频率的10%，则判断所述一种自诊断小型智能音叉开关为结垢状态；判断腐蚀状态或结构状态时，发出将影响所述一种自诊断小型智能音叉开关使用性能的警示。

通过以上方法可以简单直接地对本发明一种自诊断小型智能音叉开关的状态进行自诊断。

其中，步骤S2内所述工作条件为将所述一种自诊断小型智能音叉开关设置于温度为20℃，密度为1的水中。

步骤S2根据所述第二振动振动对所述一种自诊断小型智能音叉开关做温度补偿的方法为：根据每度温度引起的频率变化为0.15Hz至0.25Hz进行补偿。在实际应用中，通常根据每度温度引起的频率变化为0.2Hz进行补偿。

在步骤S4的自测时需要用到磁棒或插针，利用磁铁吸合PCBA 上的磁性开关来实现定期自诊断所述一种自诊断小型智能音叉开关。其中：

若所述实际振动频率高于所述第一标准振动频率的6%，则判断所述一种自诊断小型智能音叉开关为腐蚀状态；此时，频率的变化超过60Hz。

若所述实际振动频率低于所述第一标准振动频率的10%，则判断所述一种自诊断小型智能音叉开关为结垢状态；此时，频率的变化超过30Hz。

判断腐蚀状态或结构状态时，发出将影响所述一种自诊断小型智能音叉开关使用性能的警示。

本实施例的一种自诊断小型智能音叉开关的自诊断方法还包括步骤S5、记录所述一种自诊断小型智能音叉开关的工作时间以判断所述一种自诊断小型智能音叉开关的剩余工作寿命。

本实施例的一种自诊断小型智能音叉开关的自诊断方法可以自诊断本发明一种自诊断小型智能音叉开关的运行状态，包括产品的使用寿命，产品的腐蚀程度、结垢状态，通过仪表的自诊断功能，来实现判断开关的工作状态。

在实际应用中，本发明一种自诊断小型智能音叉开关的自测计算模块还可以通过软件初始化的设定来选择液体介质特性，智能校正液体温度及介质密度对开关点的影响。所述步骤S3中对所述一种自诊断小型智能音叉开关做密度补偿为在密度范围0.5~3 的范围内，将频率变化以50Hz分段实现修正。常规的叉体在空气中的振动频率为1.1 kHz，在液体浸没一半时的工作频率为1kHz，全部浸没的振动频率为0.9KHz。此时的液体为20℃，密度为1的水。当温度变化及液体介质密度变化时，对应调整开关点位置。

综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。

Claims

1.一种自诊断小型智能音叉开关，其特征在于：包括螺母、与螺母固定的盖子，与所述盖子连接的塑料壳体，所述盖子设置于所述塑料壳体的一端，所述塑料壳体内部设置有PCB板，所述PCB板上设置有自测计算模块；所述塑料壳体远离所述盖子的一端固定连接有不锈钢外壳，所述不锈钢外壳的一端与所述塑料壳体连接，另一端设置有连接部，所述连接部为中空的环形结构，所述连接部的中空区域与音叉固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种自诊断小型智能音叉开关，其特征在于：所述音叉包括压电陶瓷及振动叉体，所述压电陶瓷与所述振动叉体通过音叉壳体固定。

3.根据权利要求2所述的一种自诊断小型智能音叉开关，其特征在于：所述压电陶瓷包括一对压电晶体，所述一对压电晶体通过正反馈形成所述振动叉体共振。

4.根据权利要求1所述的一种自诊断小型智能音叉开关，其特征在于：所述连接部为中空的螺丝结构。

5.根据权利要求1所述的一种自诊断小型智能音叉开关，其特征在于：所述盖子上设置有与所述螺母对应的固定螺丝，所述螺母与所述盖子通过所述固定螺丝固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种自诊断小型智能音叉开关，其特征在于：所述螺母和/或所述盖子为塑料材质。

7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的一种自诊断小型智能音叉开关的自诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种自诊断小型智能音叉开关的自诊断方法，其特征在于：所述工作条件为将所述一种自诊断小型智能音叉开关设置于温度为20℃，密度为1的水中。

9.根据权利要求7所述的一种自诊断小型智能音叉开关的自诊断方法，其特征在于：所述步骤S2中对所述一种自诊断小型智能音叉开关做温度补偿为，根据每度温度引起的频率变化为0.15Hz至0.25Hz进行补偿。

10.根据权利要求7所述的一种自诊断小型智能音叉开关的自诊断方法，其特征在于：还包括步骤S5、记录所述一种自诊断小型智能音叉开关的工作时间以判断所述一种自诊断小型智能音叉开关的剩余工作寿命。