CN117848458B - 一种基于单片机的液位测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于单片机的液位测量装置，涉及液位测量技术领域，包括测量通道、切换机构、浮动组件和定位组件，所述测量通道的顶部安装有切换机构，所述切换机构的底端连接有激光测距模块，所述测量通道的内壁上设置有第一限位通道和第二限位通道，所述第一限位通道的侧边顶部连接有控制线缆，该测量装置通过浮动组件对激光测距模块产生的激光束进行反射，提高了激光测距模块最终测量结果的准确性，且通过底部的导流组件将液体从底部导入到测量通道中，进一步提高了测量的稳定性和可靠性，定位组件能够对任意时间中液位达到的最高高度进行标定，降低了对激光测距模块的启用时间和频率，延长了激光测距模块的使用寿命。

Description

一种基于单片机的液位测量装置

技术领域

本发明涉及液位测量技术领域，具体为一种基于单片机的液位测量装置。

背景技术

液位测量装置能够用于测量罐体或箱体里液位的高度，显示里面的液位的高度，液位测量装置的用途非常广泛，能够用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量，而单片机作为微型控制器，安装在液位测量装置中，基于超声波液位探测或者激光液位探测等形式均能够实时对测量装置进行控制，实现对测量设备的启停以及测量数据的显示等效果。

现有技术中基于单片机的液位测量装置，无论是通过借助超声波还是激光测距模块来对底部的液位进行测量，都会由于液面出现波动而导致测量数据的浮动变化较大，且较大的波动也会降低液位测量的准确性。另一方面，需要记录测量水体中所达到的最高液位，就需要控制测量模块持续性不间断的运行，该方案会缩短设备的使用寿命。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于单片机的液位测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明通过底部导流组件将外部液体从底部导入到测量通道中，降低了外部液面浮动对测量产生的干扰，并能够对液面短时间内达到的最高位置进行长时间的记录，且不需要持续性的液位测量，延长了激光测距模块的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于单片机的液位测量装置，包括测量装置本体，所述测量装置本体包括测量通道、切换机构、浮动组件和定位组件，所述测量通道的顶部安装有切换机构，所述切换机构的底端连接有激光测距模块，所述测量通道的内壁上设置有第一限位通道和第二限位通道，所述浮动组件和定位组件均嵌入到测量通道的内部，所述第一限位通道的侧边顶部连接有控制线缆，所述测量通道的表面顶端安装有单片机控制器，所述控制线缆分别和单片机控制器以及外部的供电设备相连接，所述测量通道的底部连接有连通管道，所述连通管道的末端安装有导流组件。

进一步的，所述切换机构包括切换通道和滑块，所述第一限位通道的顶端设置有顶部对接管道，所述第一限位通道的内部和顶部对接管道的内部均安装有电磁铁，所述电磁铁的内部设置有导电绕组。

进一步的，所述切换通道的内部安装有滑块，所述滑块的底部连接有立杆，所述立杆的底端设置有安装板，所述安装板的底部设置有激光测距模块，所述滑块的内侧设置有弧形磁吸板，所述滑块的一端安装有夹板。

进一步的，所述滑块的后端安装有弹簧，所述弹簧的另一端与切换通道的内壁固定连接，所述切换通道的底部设置有滑槽，所述测量通道的顶端开设有缺口。

进一步的，所述立杆依次从滑槽和缺口的内部向下穿入到测量通道中，所述激光测距模块垂直向下进行照射，所述夹板夹持在电磁铁的顶部和底部，所述导电绕组上的线圈部分与控制线缆进行连接。

进一步的，所述浮动组件包括浮板和限位凸块，所述限位凸块以对称的形式安装在浮板的侧边，所述浮板的侧边直径与测量通道的内壁直径相同，所述浮板的表面贴装有第一反射片。

进一步的，所述浮板整体呈圆形结构，所述限位凸块嵌入到第二限位通道的内部。

进一步的，所述定位组件包括定位板和磁性套环，所述定位板整体呈半圆形结构，所述磁性套环固定安装在定位板的侧边，所述磁性套环嵌入到第一限位通道的内部，且磁性套环套设在电磁铁的表面。

进一步的，所述定位板的表面贴装有第二反射片，所述激光测距模块产生的激光束垂直照射到第一反射片或者第二反射片的表面，所述定位组件通过磁吸的形式与电磁铁的表面吸附贴合。

进一步的，所述导流组件包括顶盖和滤筒，所述顶盖固定安装在滤筒的顶部，所述滤筒的表面设置有侧板，所述侧板的中间开设有孔洞，所述连通管道通过侧板上的孔洞与滤筒的内部空间相连通。

本发明的有益效果：

1、该基于单片机的液位测量装置在内部安装有浮动组件和定位组件，通过浮动组件对激光测距模块产生的激光束进行反射，从而代替液面进行高度测量，因此提高了激光测距模块最终测量结果的准确性，且通过底部的导流组件将液体从底部导入到测量通道中，能够降低外部液面波动对测量区域的水体产生的干扰，因此进一步提高了测量的稳定性和可靠性。

2、该基于单片机的液位测量装置通过单片机控制器控制电磁铁内部的导电绕组产生的电流大小，并使得电磁铁处于通电状态，因此当定位组件随着浮动组件上移后，即可与上移位置处的电磁铁进行吸附，并通过吸附效果避免随着浮动组件再次下降，因此能够对任意时间中液位达到的最高高度进行标定，不需要激光测距模块持续性的进行测量，因此降低了对激光测距模块的启用时间和频率，延长了激光测距模块的使用寿命。

3、该基于单片机的液位测量装置通过单片机控制器控制导电绕组内部的电流进行增加，即可提高导电绕组产生的磁力大小，进而配合切换机构内部的弧形磁吸板，即可拉动激光测距模块平移，进而控制激光测距模块与浮动组件或者定位组件进行对齐，实现单一的激光测距模块即可完成对不同测量数据的收集过程。

附图说明

图1为本发明一种基于单片机的液位测量装置的外形的结构示意图；

图2为本发明图1中A区域的放大图；

图3为本发明切换机构内部的结构示意图；

图4为本发明测量通道部分的剖面俯视图；

图5为本发明浮动组件和定位组件部分的连接示意图；

图6为本发明导流组件部分的结构示意图；

图中：1、测量通道；2、单片机控制器；3、导流组件；4、连通管道；5、切换机构；6、第一限位通道；7、第二限位通道；8、控制线缆；9、顶部对接管道；10、切换通道；11、缺口；12、滑块；13、弧形磁吸板；14、夹板；15、立杆；16、安装板；17、激光测距模块；18、滑槽；19、弹簧；20、电磁铁；21、导电绕组；22、浮动组件；23、定位组件；24、浮板；25、限位凸块；26、第一反射片；27、定位板；28、磁性套环；29、第二反射片；30、顶盖；31、滤筒；32、侧板。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图6，本发明提供一种技术方案：一种基于单片机的液位测量装置，包括测量装置本体，所述测量装置本体包括测量通道1、切换机构5、浮动组件22和定位组件23，所述测量通道1的顶部安装有切换机构5，所述切换机构5的底端连接有激光测距模块17，所述测量通道1的内壁上设置有第一限位通道6和第二限位通道7，所述浮动组件22和定位组件23均嵌入到测量通道1的内部，所述第一限位通道6的侧边顶部连接有控制线缆8，所述测量通道1的表面顶端安装有单片机控制器2，所述控制线缆8分别和单片机控制器2以及外部的供电设备相连接，所述测量通道1的底部连接有连通管道4，所述连通管道4的末端安装有导流组件3，该基于单片机的液位测量装置安装时，将测量通道1的底部固定安装在待测水箱内侧的底端位置上，并将测量通道1顶部的单片机控制器2和切换机构5均高于水箱的顶部位置，然后启动单片机控制器2并对内部的导电绕组21进行供电，同时启动内部的激光测距模块17，即可对测量通道1内部的浮动组件22和定位组件23进行位置测量，最后通过将激光测距模块17与水箱底部之间的高度减去测量的数值，即可获取此时水箱内部的液位高度数据，其中单片机控制器2为现有的成熟技术，单片机控制器2的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释单片机控制器2的电路连接形式，且本实施例中使用MCS-51系列单片机完成后续测量过程。

本实施例，所述切换机构5包括切换通道10和滑块12，所述第一限位通道6的顶端设置有顶部对接管道9，所述第一限位通道6的内部和顶部对接管道9的内部均安装有电磁铁20，所述电磁铁20的内部设置有导电绕组21，所述切换通道10的内部安装有滑块12，所述滑块12的底部连接有立杆15，所述立杆15的底端设置有安装板16，所述安装板16的底部设置有激光测距模块17，所述滑块12的内侧设置有弧形磁吸板13，所述滑块12的一端安装有夹板14，所述滑块12的后端安装有弹簧19，所述弹簧19的另一端与切换通道10的内壁固定连接，所述切换通道10的底部设置有滑槽18，所述测量通道1的顶端开设有缺口11，所述立杆15依次从滑槽18和缺口11的内部向下穿入到测量通道1中，所述激光测距模块17垂直向下进行照射，所述夹板14夹持在电磁铁20的顶部和底部，所述导电绕组21上的线圈部分与控制线缆8进行连接。通过单片机控制器2控制导电绕组21内部的电流进行增加，即可提高导电绕组21产生的磁力大小，进而配合切换机构5内部的弧形磁吸板13，即可拉动激光测距模块17平移，进而控制激光测距模块17与浮动组件22或者定位组件23进行对齐，实现单一的激光测距模块17即可完成对不同测量数据的收集过程。

具体的，在初始状态，通过单片机控制器2控制导电绕组21中的电流处于低电流状态，此时电磁铁20的磁力较小，而滑块12通过弹簧19的拉动无法被电磁铁20进行吸附，因此底部的激光测距模块17会在该状态下与下方浮动组件22上的第一反射片26进行对齐，实现对浮动组件22的高度测量过程，该数据即可获取实时的液位高度数据，当通过单片机控制器2增加导电绕组21中的电流后，即可增大电磁铁20产生的磁力，进而对弧形磁吸板13产生吸附，拉动滑块12朝向电磁铁20的位置移动，最终将激光测距模块17沿着滑槽18移动，直至激光测距模块17的底部与定位组件23上的第二反射片29对齐，即可对一段时间内底部液位所达到的最高高度进行测量，且即使该段时间内激光测距模块17处于未运行状态，仍旧能够在运行时完成对该段时间的内部最高液位测量目的。

本实施例，所述浮动组件22包括浮板24和限位凸块25，所述限位凸块25以对称的形式安装在浮板24的侧边，所述浮板24的侧边直径与测量通道1的内壁直径相同，所述浮板24的表面贴装有第一反射片26，所述浮板24整体呈圆形结构，所述限位凸块25嵌入到第二限位通道7的内部，所述定位组件23包括定位板27和磁性套环28，所述定位板27整体呈半圆形结构，所述磁性套环28固定安装在定位板27的侧边，所述磁性套环28嵌入到第一限位通道6的内部，且磁性套环28套设在电磁铁20的表面，所述定位板27的表面贴装有第二反射片29，所述激光测距模块17产生的激光束垂直照射到第一反射片26或者第二反射片29的表面，所述定位组件23通过磁吸的形式与电磁铁20的表面吸附贴合。通过单片机控制器2控制电磁铁20内部的导电绕组21产生的电流大小，并使得电磁铁20处于通电状态，因此当定位组件23随着浮动组件22上移后，即可与上移位置处的电磁铁20进行吸附，并通过吸附效果避免随着浮动组件22再次下降，因此能够对任意时间中液位达到的最高高度进行标定，不需要激光测距模块17持续性的进行测量，因此降低了对激光测距模块17的启用时间和频率，延长了激光测距模块17的使用寿命。

具体的，测量通道1内部的液体通过底部的导流组件3与外部连通，因此测量通道1内部的液位与外部保持一致，因此能够将浮板24向上进行浮起，通过上述激光测距模块17的测量过程实现对当前液位的采集目的，而浮板24上移时会同步带动定位板27上移，由于通过单片机控制器2控制导电绕组21内始终存在电流，因此电磁铁20能够始终与定位板27侧边的磁吸套环进行吸附，定位板27随着浮板24上移到最高点后，即可通过磁吸套环与电磁铁20进行吸附固定，实现对最高液位的记录功能，并能够通过单片机控制器2断开导电绕组21上的电流后，消除电磁铁20的吸附效果，即可将定位组件23向下掉落复位，并重新与浮动组件22进行贴合。

本实施例，所述导流组件3包括顶盖30和滤筒31，所述顶盖30固定安装在滤筒31的顶部，所述滤筒31的表面设置有侧板32，所述侧板32的中间开设有孔洞，所述连通管道4通过侧板32上的孔洞与滤筒31的内部空间相连通。在内部安装有浮动组件22和定位组件23，通过浮动组件22对激光测距模块17产生的激光束进行反射，从而代替液面进行高度测量，因此提高了激光测距模块17最终测量结果的准确性，且通过底部的导流组件3将液体从底部导入到测量通道1中，能够降低外部液面波动对测量区域的水体产生的干扰，因此进一步提高了测量的稳定性和可靠性，具体的，水箱内部的液体从滤筒31的内部穿过，实现过滤效果，并从连通管道4与测量通道1内部连通，因此水箱内部表层的液体浮动，不会直接传递到测量通道1的内部，降低了液面波动对测量过程产生的干扰。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种基于单片机的液位测量装置，包括测量装置本体，其特征在于：所述测量装置本体包括测量通道（1）、切换机构（5）、浮动组件（22）和定位组件（23），所述测量通道（1）的顶部安装有切换机构（5），所述切换机构（5）的底端连接有激光测距模块（17），所述测量通道（1）的内壁上设置有第一限位通道（6）和第二限位通道（7），所述浮动组件（22）和定位组件（23）均嵌入到测量通道（1）的内部，所述第一限位通道（6）的侧边顶部连接有控制线缆（8），所述测量通道（1）的表面顶端安装有单片机控制器（2），所述控制线缆（8）分别和单片机控制器（2）以及外部的供电设备相连接，所述测量通道（1）的底部连接有连通管道（4），所述连通管道（4）的末端安装有导流组件（3），所述切换机构（5）包括切换通道（10）和滑块（12），所述第一限位通道（6）的顶端设置有顶部对接管道（9），所述第一限位通道（6）的内部和顶部对接管道（9）的内部均安装有电磁铁（20），所述电磁铁（20）的内部设置有导电绕组（21），所述切换通道（10）的内部安装有滑块（12），所述滑块（12）的底部连接有立杆（15），所述立杆（15）的底端设置有安装板（16），所述安装板（16）的底部设置有激光测距模块（17），所述滑块（12）的内侧设置有弧形磁吸板（13），所述滑块（12）的一端安装有夹板（14），所述滑块（12）的后端安装有弹簧（19），所述弹簧（19）的另一端与切换通道（10）的内壁固定连接，所述切换通道（10）的底部设置有滑槽（18），所述测量通道（1）的顶端开设有缺口（11），所述立杆（15）依次从滑槽（18）和缺口（11）的内部向下穿入到测量通道（1）中，所述激光测距模块（17）垂直向下进行照射，所述夹板（14）夹持在电磁铁（20）的顶部和底部，所述导电绕组（21）上的线圈部分与控制线缆（8）进行连接，所述浮动组件（22）包括浮板（24）和限位凸块（25），所述限位凸块（25）以对称的形式安装在浮板（24）的侧边，所述浮板（24）的侧边直径与测量通道（1）的内壁直径相同，所述浮板（24）的表面贴装有第一反射片（26），所述浮板（24）整体呈圆形结构，所述限位凸块（25）嵌入到第二限位通道（7）的内部，所述定位组件（23）包括定位板（27）和磁性套环（28），所述定位板（27）整体呈半圆形结构，所述磁性套环（28）固定安装在定位板（27）的侧边，所述磁性套环（28）嵌入到第一限位通道（6）的内部，且磁性套环（28）套设在电磁铁（20）的表面，所述定位板（27）的表面贴装有第二反射片（29），所述激光测距模块（17）产生的激光束垂直照射到第一反射片（26）或者第二反射片（29）的表面，所述定位组件（23）通过磁吸的形式与电磁铁（20）的表面吸附贴合，所述浮板（24）上移时会同步带动定位板（27）上移。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的液位测量装置，其特征在于：所述导流组件（3）包括顶盖（30）和滤筒（31），所述顶盖（30）固定安装在滤筒（31）的顶部，所述滤筒（31）的表面设置有侧板（32），所述侧板（32）的中间开设有孔洞，所述连通管道（4）通过侧板（32）上的孔洞与滤筒（31）的内部空间相连通。