CN114543942A - 远传油位表 - Google Patents
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Abstract
远传油位表属于油位检测装置技术领域，尤其涉及一种远传油位表。本发明提供一种具备油位检测信号的远程传送功能的远传油位表。本发明包括油位表壳体，油位表壳体上设置有表盘和表轴支架，表轴穿过表轴支架和表盘与表针相连，其特征在于表轴支架上设置有将表轴的转动动作转换为检测电信号输出的表轴角度检测部件。
Description
技术领域
本发明属于油位检测装置技术领域，尤其涉及一种远传油位表。
背景技术
油位表是用于检测并指示油位的装置，广泛应用于储油柜内油位的检测，便于储油柜内油位的观测。但现有的油位表只能应用于现场的油位检测，不具备油位检测信号的远程传送功能。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种具备油位检测信号的远程传送功能的远传油位表。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括油位表壳体，油位表壳体上设置有表盘和表轴支架，表轴穿过表轴支架和表盘与表针相连，其特征在于表轴支架上设置有将表轴的转动动作转换为检测电信号输出的表轴角度检测部件。
作为一种优选方案，本发明所述表轴角度检测部件包括电刷片和电阻层，表轴支架采用线路板，表轴上设置电刷片，线路板上围绕表轴设置与电刷片接触的电阻层。
作为另一种优选方案，本发明所述表轴的转动由摆杆驱动，摆杆后端设置有浮球，摆杆前端通过机械传动机构与表轴相连。
作为另一种优选方案，本发明所述电阻层包括内圈电阻层和外圈电阻层，电刷片包括内圈电刷片和外圈电刷片，内圈电刷片与内圈电阻层接触，外圈电刷片与外圈电阻层接触；外圈电阻层为具有开口的圈。
作为一种优选方案，本发明所述表轴的转动角度的上下限位置设置有行程开关。
作为另一种优选方案，本发明所述表盘上设置有油位变化指示灯。
作为另一种优选方案，本发明所述指示灯采用发光二极管，发光二极管的设置位置与表盘的刻度位置相对应，无油的位置显示第一种颜色，有油的位置显示第二种颜色。
作为另一种优选方案，本发明所述表轴通过电刷架与电刷片相连，电刷架上设置有表轴穿孔和与表轴穿孔连通的顶丝孔，电刷架上设置有电刷片放置槽，电刷片内端通过紧固件与电刷片放置槽连接，电刷片外端具有折弯。
作为另一种优选方案，本发明所述机械传动机构包括设置在表轴后端的外磁钢，外磁钢后方设置有内磁钢，内磁钢设置在驱动轴上，驱动轴后端设置有被动伞齿轮，被动伞齿轮与主动伞齿轮啮合，主动伞齿轮与被动齿轮的轴相连，被动齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮的轴与摆杆前端相连。
作为另一种优选方案，本发明所述油位表壳体后端开口处设置有主动齿轮的轴的安装支架，主动齿轮的轴的安装支架包括两侧竖板，两侧竖板前端向外侧弯折，该弯折部通过紧固件与油位表壳体相连。
作为另一种优选方案，本发明所述线路板上设置有限定表轴转动角度的限位螺钉，表轴上设置有与限位螺钉配合使用的限位挡板。
作为另一种优选方案，本发明所述线路板外周设置有豁口。
作为另一种优选方案，本发明所述线路板上设置有控制器和电源模块，控制器的信号传输端口分别与模拟量输出电路的信号传输端口、通讯接口相连，电源模块的电能输出端口分别与控制器的电源端口、模拟量输出电路的电源端口、通讯接口的电源端口相连。
作为另一种优选方案，本发明所述控制器采用STC8H1K28-32PIN芯片U1，U1的32脚通过电阻R10分别与电容C1一端、稳压管D1阴极、变阻器R8的拨动端相连，R8一端接+5V，R8另一端分别与GND、D1阳极、C1另一端相连；
U1的2～6、8、9、13～16脚分别与电阻R5～R7一端、电阻R9一端、电阻R11～R17一端对应相连，电阻R5～R7另一端、电阻R9另一端、电阻R11～R17另一端分别与第一～第十一LED灯的阴极对应相连，第一～第十一LED灯的阳极接+5V；
第十二～第二十二LED灯的阳极接+5V，第十二～第二十二LED灯的阴极分别与电阻R4～R1一端、电阻R24～R18一端对应相连，R4～R1另一端、R24～R18另一端分别与U1的31～21脚对应相连；U1的13脚接接插件J2的2脚，J2的1脚接+5V，J2的3脚接U1的14脚，J2的4脚接地。
作为另一种优选方案，本发明所述模拟量输出电路采用XTR111芯片U2, U2的2脚分别与PNP三极管Q1的发射极、电阻R25一端相连，R25另一端分别与P沟道MOS管Q2的漏极、Q1的基极相连，Q2的栅极分别与Q1的集电极、U2的3脚相连，Q2的源极分别与电容C4一端、电阻R28一端相连，C4另一端接地，R28另一端接二极管D2的阳极，D2的阴极接接插件J11；
U2的7脚通过电阻R29接地，U2的10、11脚接地，U2的6脚分别与电容C2一端、电阻R26一端相连，C2另一端接地，R26另一端分别与电容C3一端、电阻R27一端相连，C3另一端接地，R27另一端接U1的7脚。
其次，本发明所述通讯接口采用485芯片，485芯片的1脚分别与U1的19脚、U1的1脚相连，485芯片的2、3脚分别与U1的18脚、电阻R33一端相连，R33另一端接地；
485芯片的5脚接GND，485芯片的6脚分别与电阻R34一端、电阻R32一端相连，R34另一端接+5V，R32另一端分别与稳压管D5阴极、稳压管D4阴极、接插件J1的1脚相连，485芯片的7脚分别与电阻R30一端、电阻R31一端相连，R31另一端分别与稳压管D3阴极、J1的2脚相连，R30另一端分别与D3阳极、GND、D4阳极相连。
另外，本发明所述电源模块采用7805芯片VR1，VR1的Vin端口分别与接插件J5（J5与交流220转直流24V电源模块连接）的5脚、+24V、电容C6正极、电容C7正极、电容C10一端相连，C6负极分别与GND、C7负极、C10另一端、VR1的GND端口、电容C8负极、电容C9一端相连，C9另一端分别与+5V、C8正极、VR1的Vout端口相连。
本发明有益效果。
本发明表轴支架上设置有将表轴的转动动作转换为检测电信号输出的表轴角度检测部件，可以用模拟量和通讯量远程传输油位的变化。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明第一角度结构示意图。
图2是本发明第二角度结构示意图。
图3是本发明第三角度结构示意图。
图4是本发明第四角度结构示意图。
图5是本发明组装后的正视图。
图6是图5的A-A剖视图。
图7是本发明组装后的立体图。
图8是本发明分解示意图。
图9是本发明连接机械传动机构剖视图。
图10是图9的侧视图。
图11是本发明电刷架结构示意图。
图12是本发明电刷架另一角度结构示意图。
图13～图19是本发明电路原理图。
图20是本发明使用状态图。
图21是本发明内外圈电阻层检测表轴角度原理图。
图22是本发明限位螺钉工作原理图。
图1～12中，1为顶丝孔、2为下限位行程开关、3为外圈电阻层、4为上限位行程开关、5为豁口、6为电刷架、7为表轴、8为120度转角的限位螺钉、9为油位表壳体、10为线路板、11为内圈电阻层、12为表针、13为表盘、14为压盘、15为外磁钢、16为内磁钢、17为被动伞齿轮、18为主动伞齿轮、19为被动齿轮、20为主动齿轮、21为安装支架、22为紧固件、23为电刷片、24为表轴穿孔、25为摆杆、26为浮球、27为储油柜壳体、28为胶囊、29为油位变化指示灯、30为限位挡板。
具体实施方式
如图所示，本发明包括油位表壳体9，油位表壳体9上设置有表盘13和表轴支架，表轴7穿过表轴支架和表盘13与表针12相连，表轴支架上设置有将表轴7的转动动作转换为检测电信号输出的表轴角度检测部件。
所述表轴角度检测部件包括电刷片23和电阻层，所述表轴支架采用线路板10，表轴7上设置电刷片23，线路板10上围绕表轴7设置与电刷片23接触的电阻层。电刷片23和电阻层配合作为角度检测部件。表轴支架采用线路板10集成电阻层的结构，可显著提高装配质量、装配精度和装配效率。同时，采用电刷片23与电阻层配合的形式，成本低、结构紧凑。另外，将反应转动角度功能的电阻层集成到线路板10上，减少了转动扭矩；提高了产品的测量精度和灵敏度。其次，本发明只是将现有表轴支架改为线路板10，在原基础上改动小，便于在现有设备上的升级改造。
所述表轴7的转动由摆杆25驱动，摆杆25后端设置有浮球26，摆杆25前端通过机械传动机构与表轴7相连。
所述电阻层包括内圈电阻层11和外圈电阻层3，电刷片23包括内圈电刷片和外圈电刷片，内圈电刷片与内圈电阻层11接触，外圈电刷片与外圈电阻层3接触；外圈电阻层3为具有开口的圈。
内圈电阻层11无阻值（即内圈电阻层11各点间的阻值为零），外圈电阻层3有阻值，如图21所示。
A点与不同位置的100点的电阻为零，内圈电阻层是无电阻的，外圈电阻层是有电阻的，外圈电阻层最大阻值为5.1K。
B点与不同位置的200点的电阻是不同的。
C点与不同位置的200点的电阻是不同的。
C点与A点之间的电阻值随顺时针方向增加。
A、B、C所指位置为线路板的工艺孔，用来将电阻层的信号与单片机连接。
内外圈电阻层相当于电位器。
内外圈的电阻层可以用碳材料做，也可以用导电塑料做。
所述表轴7的转动角度的上下限位置设置有行程开关4、2。
所述表盘13上设置有油位变化指示灯29（油位变化指示灯29对应图14中的LED）。
指示灯29可以在光线黑暗的场合显示油位的变化。
所述指示灯29采用发光二极管，发光二极管的设置位置与表盘13的刻度位置相对应，无油的位置显示第一种颜色，有油的位置显示第二种颜色。
所述表轴7通过电刷架6与电刷片23相连，电刷架6上设置有表轴穿孔24和与表轴穿孔24连通的顶丝孔1，电刷架6上设置有电刷片放置槽，电刷片23内端通过紧固件22与电刷片放置槽连接，电刷片23外端具有折弯（折弯的作用是减少电刷片在电阻层上滑动时的阻力，增加工作可靠性）。
如图13所示，R8是电刷片23、内外圈电阻层的等效电路。
如图21所示，如B接DC+5V，C接DC0V，A接输出端。电刷在E点时，CE之间有一电阻Rce，此时AC之间测得的电阻就是Rce。B加DC+5V，C加DC0V，AC输出的电压为Vce。电刷在F点时，CF之间有一电阻Rcf，此时AC之间测得的电阻就是Rcf。AC输出的电压为Vcf。电刷在G点时，CG之间有一电阻Rcg，此时AC之间测得的电阻就是Rcg。AC输出的电压为Vcg。电刷在H点时，CH之间有一电阻Rch，此时AC之间测得的电阻就是Rch。AC输出的电压为Vch。电阻关系是：Rch＞Rcg＞Rcf＞Rce输出电压关系是：Vch＞Vcg＞Vcf＞Vce。
所述机械传动机构包括设置在表轴7后端的外磁钢15，外磁钢15后方设置有内磁钢16，内磁钢16设置在驱动轴上，驱动轴后端设置有被动伞齿轮17，被动伞齿轮17与主动伞齿轮18啮合，主动伞齿轮18与被动齿轮19的轴相连，被动齿轮19与主动齿轮20啮合，主动齿轮20的轴与摆杆前端相连。
外磁钢15旋转时，通过磁场的作用带动内磁钢16同步旋转，进而驱动表轴7转动。
所述油位表壳体9后端开口处设置有主动齿轮20的轴的安装支架21，主动齿轮20的轴的安装支架21包括两侧竖板，两侧竖板前端向外侧弯折，该弯折部通过紧固件22与油位表壳体9相连。
如图22所示，所述线路板10上设置有限定表轴7转动角度的限位螺钉8，表轴7上设置有与限位螺钉8配合使用的限位挡板30（限位挡板30跟随表轴7转动）。
可在表轴120度转角或270度转角的位置设置限位螺钉，对表轴7的120度和270度转角进行限位。机械制造过程中会有误差产生，在实际使用中转角会比要求转角稍大一点，设置限位螺钉，避免在极限报警时超过报警位置，提高报警的稳定性。
如图22所示，挡板30最大转动角度为270度，120度也同理。
所述线路板10外周设置有豁口5。线路板10在安装过程中，需要对径向位置进行微调，调整好位置后，将螺钉穿过豁口5拧入油位表壳体9上的螺纹孔。
所述线路板10上设置有控制器和电源模块，控制器的信号传输端口分别与模拟量输出电路的信号传输端口、通讯接口相连，电源模块的电能输出端口分别与控制器的电源端口、模拟量输出电路的电源端口、通讯接口的电源端口相连。
所述控制器采用STC8H1K28-32PIN芯片U1，U1的32脚通过电阻R10分别与电容C1一端、稳压管D1阴极、变阻器R8的拨动端相连，R8一端接+5V，R8另一端分别与GND、D1阳极、C1另一端相连；
U1的2～6、8、9、13～16脚分别与电阻R5～R7一端、电阻R9一端、电阻R11～R17一端对应相连，电阻R5～R7另一端、电阻R9另一端、电阻R11～R17另一端分别与第一～第十一LED灯的阴极对应相连，第一～第十一LED灯的阳极接+5V；
第十二～第二十二LED灯的阳极接+5V，第十二～第二十二LED灯的阴极分别与电阻R4～R1一端、电阻R24～R18一端对应相连，R4～R1另一端、R24～R18另一端分别与U1的31～21脚对应相连；
每个油位变化指示灯29的灯壳中可设置两个LED灯珠（两个LED灯珠分别发出两种颜色的光，可以在油位较低时开绿灯，油位较高时开红灯），如图5所示，共11个油位变化指示灯29，对应图14中22个LED。
U1的13脚接接插件J2（J2是程序下载端口和参数标定端口）的2脚，J2的1脚接+5V，J2的3脚接U1的14脚，J2的4脚接地。
所述模拟量输出电路（4～20mA模拟量输出处理电路）采用XTR111芯片U2, U2的2脚分别与PNP三极管Q1的发射极、电阻R25一端相连，R25另一端分别与P沟道MOS管Q2的漏极、Q1的基极相连，Q2的栅极分别与Q1的集电极、U2的3脚相连，Q2的源极分别与电容C4一端、电阻R28一端相连，C4另一端接地，R28另一端接二极管D2的阳极，D2的阴极接接插件J11；J11将电位器（电阻层）测得的电压值转换成4～20mA输出。
U2的7脚通过电阻R29接地，U2的10、11脚接地，U2的6脚分别与电容C2一端、电阻R26一端相连，C2另一端接地，R26另一端分别与电容C3一端、电阻R27一端相连，C3另一端接地，R27另一端接U1的7脚。
所述通讯接口采用485芯片，485芯片的1脚分别与U1的19脚、U1的1脚相连，485芯片的2、3脚分别与U1的18脚、电阻R33一端相连，R33另一端接地；
485芯片的5脚接GND，485芯片的6脚分别与电阻R34一端、电阻R32一端相连，R34另一端接+5V，R32另一端分别与稳压管D5阴极、稳压管D4阴极、接插件J1的1脚相连，485芯片的7脚分别与电阻R30一端、电阻R31一端相连，R31另一端分别与稳压管D3阴极、J1的2脚相连，R30另一端分别与D3阳极、GND、D4阳极相连。
所述电源模块采用7805芯片VR1，VR1的Vin端口分别与接插件J5（J5与交流220转直流24V电源模块连接）的5脚、+24V、电容C6正极、电容C7正极、电容C10一端相连，C6负极分别与GND、C7负极、C10另一端、VR1的GND端口、电容C8负极、电容C9一端相连，C9另一端分别与+5V、C8正极、VR1的Vout端口相连。
可通过电脑通讯口进行零点标注：油位表在上下极位置时，通过通讯口分别读出采样值，并记录。将下极限位的采样值与4mA对应，将上极限位的采样值与20mA对应，通讯输出对应输出关系。
本发明将电位器、表轴支架、控制电路、上下报警输出集成到一体（一块电路板上），同时有模拟量输出、数字输出（如图中J1端口为数字输出端口，模拟量输出和数字输出均可用于输出油位的检测信号）、上下报警输出。
下面结合附图说明本发明的工作过程。
储油柜内油位变化使浮球上下移动；带动摆杆摆动；摆杆的摆动通过机械传动机构转成表轴7转动。
表轴7带动电刷架6和电刷片23转动，电刷片23与电阻层接触；在转动过程中输出电阻变化从而反应出转动的角度，达到检测油位变化并用模拟量和通讯方式输出达到远传的功能。
在电刷架6的转动角度的上下限位置有行程开关4、2，当电刷架6转到上下限位置时会触动行程开关达到上下限油位报警的功能。
在表盘13的刻度上有发光二极管指示，无油的位置显示红色（或其他颜色），有油的位置显示绿色（或其他颜色），用发光的方式可以显示油位的变化。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.远传油位表，包括油位表壳体，油位表壳体上设置有表盘和表轴支架，表轴穿过表轴支架和表盘与表针相连，其特征在于表轴支架上设置有将表轴的转动动作转换为检测电信号输出的表轴角度检测部件。
2.根据权利要求1所述远传油位表，其特征在于所述表轴角度检测部件包括电刷片和电阻层，表轴支架采用线路板，表轴上设置电刷片，线路板上围绕表轴设置与电刷片接触的电阻层。
3.根据权利要求1所述远传油位表，其特征在于所述表轴的转动由摆杆驱动，摆杆后端设置有浮球，摆杆前端通过机械传动机构与表轴相连。
4.根据权利要求2所述远传油位表，其特征在于所述电阻层包括内圈电阻层和外圈电阻层，电刷片包括内圈电刷片和外圈电刷片，内圈电刷片与内圈电阻层接触，外圈电刷片与外圈电阻层接触；外圈电阻层为具有开口的圈。
5.根据权利要求1所述远传油位表，其特征在于所述表轴的转动角度的上下限位置设置有行程开关。
6.根据权利要求1所述远传油位表，其特征在于所述表盘上设置有油位变化指示灯。
7.根据权利要求1所述远传油位表，其特征在于所述表轴通过电刷架与电刷片相连，电刷架上设置有表轴穿孔和与表轴穿孔连通的顶丝孔，电刷架上设置有电刷片放置槽，电刷片内端通过紧固件与电刷片放置槽连接，电刷片外端具有折弯。
8.根据权利要求3所述远传油位表，其特征在于所述机械传动机构包括设置在表轴后端的外磁钢，外磁钢后方设置有内磁钢，内磁钢设置在驱动轴上，驱动轴后端设置有被动伞齿轮，被动伞齿轮与主动伞齿轮啮合，主动伞齿轮与被动齿轮的轴相连，被动齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮的轴与摆杆前端相连。
9.根据权利要求2所述远传油位表，其特征在于所述线路板上设置有限定表轴转动角度的限位螺钉，表轴上设置有与限位螺钉配合使用的限位挡板。
10.根据权利要求2所述远传油位表，其特征在于所述线路板上设置有控制器和电源模块，控制器的信号传输端口分别与模拟量输出电路的信号传输端口、通讯接口相连，电源模块的电能输出端口分别与控制器的电源端口、模拟量输出电路的电源端口、通讯接口的电源端口相连。
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