CN1479084A

CN1479084A - 数字物料位传感器的制备

Info

Publication number: CN1479084A
Application number: CNA031387934A
Authority: CN
Inventors: 马福昌; 马珺; 贾秀美
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2004-03-03

Abstract

一种数字物料位传感器的制备属于自动化检测技术领域。具体而言，是一种物料位信号可直接数字取样的传感器的制备方法。制备分为两部分进行，一部分是电路芯片的制备；另一部分是结构外壳的制备，其电路芯片部份的制备，首先选用电路芯片骨架、敏感型触发器和一个感应电极，而后在芯片的正面固定若干块传感元电路板和感应神经元电路板，外壳用可塑性绝缘材料浇铸而成，最后将芯片与内部电路和可塑性绝缘材料浇铸成固态方形棒式传感器。具有结构简单、稳定可靠、制备安装维护方便等优点，并且有极高的应用开发价值。

Description

数字物料位传感器的制备

技术领域

本发明数字物料位传感器的制备属于自动化检测技术领域，具体而言是一种用于物料位检测的传感器制备的技术方案。

技术背景

目前国内外在物料检测方面采用的技术和产品不少，归纳起来为以下几种：

1、超声波传感器。这类产品主要适用宽阔场面的物料位探测。仪器安装在远离物料面的上方，向物料面发射和接收电磁波，并测量电磁波的反射波长、周期，测出物料面距仪器的距离，从而测定物料位。目前国内外都有此类产品生产厂家。如中国专利“自适应超声波液位仪”专利号932031064。

2、压力式传感器：随着半导体技术的发展，半导体表面扩散工艺在传感器平衡电桥的制作中，得到了广泛应用。扩散硅压力传感器是利用物料重力的压强原理，在物料仓下检测压强或重量来换算料仓料位。

3、电容式物位传感器：它是依靠电容原理而制作的。电容是由两极板和介质构成的，改变介质将改变电容量。物料作为电容的介质，物料淹没传感器越多，介质填充也越多电容量越大。通过检测电容量的大小，来检测物料位。主要由西德、日本、加拿大几家生产，目前国内也有厂家生产。

能够检测物料的传感器技术也不少，但是由于这些现有技术受使用条件等方面的限制，或者是价格过于昂贵，使它们的使用范围受到了很大局限。比如超声波传感器只能在宽敞无粉尘的条件下使用(因为粉尘也产生反射波)，压力式物料传感器只能在具备称重的条件下才能使用，而且它们的共同的特点是模拟量检测方式易受温度、大气压强、电磁波等环境条件的影响，使传感器的稳定性、可靠性、抗干扰性能无法适应使用条件的要求，应用范围受到了很大局限。目前在工业控制或者是民用事业的物料位监控仍无法实现自动化。

随着科学技术的迅猛发展，物料位监测控制已是现代化建建设中的重要组成部分，建材、化工、矿山、冶金、水利、电力等多方面的工业自动化建设中都急待需要解决准确、可靠的物料位自动化检测技术。如煤矿的井下煤仓，水泥厂的生熟料库，发电厂的入炉煤仓等料位检测问题，都直接影响着这些行业的自动化进程。

发明内容本发明的目得在于：

1、解决现有技术不能解决的问题，如传感器稳定性、可靠性和恶劣条件下使用的广泛适应性。

2、扩大适用范围，解决安装、使用、维护方便的问题。使之在石子、沙土、煤炭等粉碎性物料位检测中，能适应满足各种使用条件。如深井、隧道、下水道、地下管沟等物料位监测。

3、降低造价，提供一种结构简单，适应性强的，可直接采样的普及通用型物料位传感器。

本发明数字物料位传感器，一种数字式物料位传感器，其特征在于是一种由若干个传感元电路对物位点实现数字化信号取样的传感器，该传感器由两部分组成，一部分是传感器芯片电路板12，另一部分是可塑性绝缘材料浇铸外壳13，其传感器芯片电路板12是由若干个传感元电路对物位点实现数字化信号取样的，由微处理器进行数据逐点检索、统计、变送的电器组件14组成，其传感器芯片电路板12置于支撑骨架17上，支撑骨架17用绝缘材料制成，支撑骨架17的正面固定有若干块传感器芯片电路板12，每块传感器芯片电路板12中的信号取样电路10都是由一组物料敏感型触发器构成，固定于支撑骨架背面上的传感元电极11其间隔为1厘米或按使用要求制造，传感元电极11由耐腐蚀材料制成，传感器芯片电路板12与引线端子16、信号元9、外壳13用绝缘填充材料15浇铸后成为一个固态方型棒式传感器。

本发明数字物料位传感器的制备，其特征在于制备分为两部分进行，一部分是传感器芯片电路板12的制备；另一部分是可塑性绝缘材料浇铸外壳13的制备，其传感器芯片电路板12部份的制备，首先选用绝缘材料板制成其传感器芯片电路板12的支撑骨架17，再制做组成每一块传感元电路的传感元电极11，传感元电极11由耐腐蚀材料制成，而后在支撑骨架17的正面固定若干块对物位点实现数字化信号取样的，以开关脉冲形式输出数字信号的传感器芯片电路板12和若干个进行数据逐点检索、统计、变送的电器组件14；接着在支撑骨架17背面上固定固定数量的传感元电极11，其间隔为1厘米，也可以按照实际情况的要求调整间隔距离，外壳13用可塑性绝缘材料浇铸而成，最后将传感器芯片电路板12与引线端子16、信号元9、外壳13用绝缘填充材料15进行浇铸成为一个固态方型或圆形棒式传感器。

上述支撑骨架17最好用环氧树脂板制成，传感元电极11最好由非磁、耐腐、导体材料制成，外壳可用环氧树脂、塑料等可塑绝缘材料浇铸而成。引线端子16是用塑料和环氧树脂或其它绝缘材料制成的，具有全封闭能力的三芯电器接插件。传感器芯片电路板12与可塑性绝缘材料浇铸外壳13经浇铸后成为一个固态实体，其截面一般为20×40毫米，长度根据具体情况一般可设计为1-3米，其引线端子用自行设计的全封闭式引线端子。

上述数字物料传感器的使用，其特征在于，第一、确定工作电源为激励电源，第二、将传感器垂直安装于物料中，当物料位上下变化时，相应的物料靠近某个传感元电路，该电路产生触发性翻转，输出信号由“1”变为“O”，当物料面离开某个传感元时输出信号由“O”变为“1”，若干个传感元电路组成了一条物料位神经线，每一块传感元电路都是由一组反相比较型触发器和一个感应电极构成，每个传感元电路都是以开关脉冲的形式输出数字信号，第三、再经过微处理器对各传感元进行逐点检索、数字统计、数字变送，从而实现采样、处理、变送，全数字化传感器检测。

上述的数字物料传感器的使用，其特征在于，在使用时，激励电源设计在9-6伏范围内供电，首先由恒压电路对激励电源进行恒压处理，然后采取休眠式待机取样供电，以此减小传感器电源和信号输送中的损耗，进一步提高待机时间和远传能力。

支撑骨架17用环氧树脂板做成，[或其它绝缘材料板]芯片的正面固定有若干块传感器芯片电路板12，其它电路块根据安装条件穿插固定在传感器芯片电路板内。

支撑骨架17的背面固定有若干个传感元电极11，详见结构图：图2。传感元电极11由非磁耐腐导体材料制成。

可塑性绝缘材料浇铸外壳13用可塑性绝缘材料浇铸而成。可用材料有环氧树脂、塑料等。芯片与壳经浇铸后成为一个实体。形状为方形、圆形、椭圆形等。

引线端子16用自行设计的接插式引线端子，该接插件，在接插紧固好后无需做其它防水处理。发明的主要用途及优点

1、用途：用于工矿企业的物料位自动化控制。用于矿山、冶金、建材、电力、化工等工矿企业的物料位自动化检测控制。

2、优点：a、信号具有不受温度、气压灯环境条件影响。

b、测量误差小，稳定可靠。

c、全投入式，具有不怕泥沙污物不怕粉尘堵塞掩埋。

d、安装、使用、维护方便。不受安装条件所限制。

附图说明图1；电路原理图。1、恒压电路 2、休眠式待机供电电路 3、RS-485电路4、微处理器 5、同步信号源 6、数据总线7、数据检索电路 8、基准电压源9、信号元 10、信号取样电路图2；图3；图4；传感器结构图。图2：是传感器内芯片正面图图3：是传感器内芯片背面图。图4；是传感器截面图。11、传感元电极 12、传感器芯片电路板13、可塑性绝缘材料外壳 14、电器组件15、绝缘材料填充材料[环氧树脂浇铸〕16、引线端子 17、支撑骨架

具体实施方式：

为煤矿设计的井下煤仓料位传感器：截面25×40mm，长度为2.08米。该传感器芯片骨架用环氧树脂板做成。板的正面安装有4块检测电路和一块信号处理及变送电路板。

芯片的背面固定有208个传感元电极。电极间距为1cm感应元电极由镍铬合金制成。

塑料管外壳，与芯片之间的空间用环氧树脂浇铸而成。(芯片与外壳经浇铸后成为一个实体)

引线端子用自行设计的带有水封的接插式引线端子，(该接插件，在接插紧固好后无需做其它防水处理。

Claims

1一种数字物料位传感器的制备，其特征在于制备分为两部分进行，一部分是传感器芯片电路板12的制备；另一部分是可塑性绝缘材料浇铸外壳13的制备，其传感器芯片电路板12部份的制备，首先选用绝缘材料板制成其传感器芯片电路板12的支撑骨架17，再制做组成每一块传感元电路的传感元电极11，传感元电极11由耐腐蚀材料制成，而后在支撑骨架17的正面固定若干块对物位点实现数字化信号取样的，以开关脉冲形式输出数字信号的传感器芯片电路板12和若干个进行数据逐点检索、统计、变送的电器组件14；接着在支撑骨架17背面上固定一定数量的传感元电极11，其间隔为1厘米，也可以按照实际情况的要求调整间隔距离，外壳13用可塑性绝缘材料浇铸而成，最后将传感器芯片电路板12与引线端子16、信号元9、外壳13用绝缘填充材料15进行浇铸成为一个固态方型或圆形棒式传感器。

2.按照权利要求1所述的一种数字物料位传感器的制备，其特征在于，支撑骨架17最好用环氧树脂板制成，传感元电极11最好由非磁、耐腐、导体材料制成，外壳可用环氧树脂、塑料等可塑绝缘材料浇铸而成。引线端子16是用塑料和环氧树脂或其它绝缘材料制成的，具有全封闭能力的三芯电器接插件。传感器芯片电路板12与可塑性绝缘材料浇铸外壳13经浇铸后成为一个固态实体，其截面一般为20×40毫米，长度根据具体情况一般可设计为1-3米，其引线端子用自行设计的全封闭式引线端子。