CN200975911Y

CN200975911Y - 一种液位和液量测量装置

Info

Publication number: CN200975911Y
Application number: CN 200620156424
Authority: CN
Inventors: 张卫星
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2016-12-01

Abstract

一种液位和液量测量装置，涉及一种液体液面的指示或测量装置。提供一种能对容器内的液位进行精确监测，通过已知的容器形状计算出存液量，并以数字方式显示存液量(或液位高度)，具有精度高、寿命长、成本低等优点的改进型液位和液量测量装置。设有液位传感器、变换电路和显示电路。液位传感器设有带孔圆盘、上下定滑轮、绳索、浮子、弹簧和支架，带孔圆盘与上定滑轮同轴连接并设于支架顶部，下定滑轮设于支架底部，绳索绕过上定滑轮，浮子经绳索装在上下定滑轮之间，弹簧两端接浮子和绳索。变换电路设有2个光断路器和单片机，光断路器设置于带孔圆盘上，光断路器的输出端接单片机的输入端端口，单片机的输出端口接显示电路。

Description

一种液位和液量测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种液体液面及液量的指示或测量装置。

背景技术

液体的液位的测量在现实中有很大的意义，特别是高量程的高精度的低成本的液位测量。现有的一般的液位测量是通过超声波或磁性浮子待方法实现，存在实施复杂，精度不高，而且受外界环境影响大(如需要进行多种环境因素的校正等)。

刘建在公告号为CN2580414的实用新型专利中提供一种铁路发电车燃油液位显示报警装置，包括单片机、传感装置、A/D转换器、显示装置和报警装置，传感装置输出的检测信号输入给A/D转换器，经转换器变换的数字信号送给所述的单片机进行信号处理，单片机输出信号驱动报警装置报警和显示装置指示信号。

李俊、姚兴忠在公告号为CN2308078的实用新型专利中提供一种浮筒式液位显示装置，具有浮筒，使用弹簧作测力元件。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有的液位与液量测量设备精确度较低，使用寿命较短等不足，提供一种能够对液位进行较为精确的监测，通过已知的容器形状计算出存液量，并以数字方式显示存液量(或液位高度)，具有精度高、寿命长、成本低等优点的改进型液位和液量测量装置。

本实用新型设有液位传感器、变换电路和显示电路。

液位传感器设有带孔圆盘、上定滑轮、下定滑轮、绳索、浮子、弹簧和支架，带孔圆盘与上定滑轮同轴连接并设置于支架顶部，下定滑轮设置于支架底部，绳索绕过上定滑轮，浮子经绳索安装在上定滑轮与下定滑轮之间，弹簧两端分别固接在浮子和绳索上。变换电路设有2个光断路器和单片机，2个光断路器设置于带孔圆盘上，2个光断路器的输出端分别接单片机的输入端端口，单片机的输出端口接显示电路。

带孔圆盘是在圆盘周边均匀分布众多小孔的圆盘。

液位传感器的工作原理是：浮子经绳索安装在上定滑轮与下定滑轮之间，并由弹簧张紧绳索。浮子飘浮在待测液面上，当待测液面升高时，浮子也向上移动，经绳索带动上定滑轮逆时针转动。由于带孔圆盘与上定滑轮是同轴联动的，带孔圆盘也将同步逆时针轮动一定的角度，并与液面上升的高度成正比。反之，当液面下降时，带孔圆盘将顺时针转动。

由于本实用新型能够对容器内的液位进行较为精确的监测，通过已知的容器形状计算出存液量，并以数字方式显示存液量(或液位高度)，因此本实用新型具有精度高、寿命长、成本低等优点。本实用新型适用于燃油等液体的液位和液量的检测与测量。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构组成示意图。

图2为本实用新型实施例的带孔圆盘、上定滑轮、下定滑轮、浮子和2个光断路器的连接关系图。

图3为本实用新型实施例的变换电路与显示电路的连接关系图。

图4为本实用新型实施例的变换电路与显示电路的电路组成原理图。

图5为本实用新型实施例的变换电路的单片机89S51运行程序框图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明。

参见图1～3，本实用新型设有液位传感器、变换电路和显示电路。液位传感器设有带孔圆盘1、上定滑轮2、下定滑轮3、绳索4、浮子5、弹簧6和支架7，带孔圆盘1与上定滑轮2同轴连接并设置于支架7顶部，下定滑轮3设置于支架7底部，绳索4绕过上定滑轮2，浮子5经绳索4安装在上定滑轮2与下定滑轮3之间，弹簧6两端分别固接在浮子5和绳索4上，浮子5飘浮在待测液体8的液面上。带孔圆盘1是在圆盘周边均匀分布众多小孔的圆盘。变换电路设有2个光断路器A与B和单片机9，2个光断路器A与B设置于带孔圆盘1上部的两侧，2个光断路器A与B的输出端分别接单片机9的输入端端口，单片机9的输出端口接显示电路10。

由于2个光断路器A与B设在带孔圆盘1上部的两侧，当带孔圆盘1的孔转到光断路器的光路中央时，光路通，否则光路不通。这样通过光断路器可以检测到带孔圆盘转过的角度大小(通过计算转过的孔的个数而得)，从而得过浮子运动的高度差，即液面的高度变化值Δh。

为了判定带孔圆盘1转动的方向，需在光断路器A旁顺着带孔圆盘1转动方向上并排设光断路器B，并且是紧挨在一起(带孔圆盘上的孔的大小要确保当孔位于A、B之间的中点时，2个光断路器均可通过光线)。在转动过程中，假定在某一个时刻A和B同时接收到光，说明孔正处于A与B的中点，光过孔后A和B均接收到光，随着带孔圆盘的转动，肯定会有一个光断路器首先收不到光，比如是B先收不到光，那么可以知道带孔圆盘是顺着由B到A的方向转动。于是，既可得到液面的高度变化大小Δh，还知道了液面是升高还是降低(对应于+Δh或-Δh)。只需知道液面高度的初始值Ho，以后的液面高度H均可求得：

H＝Ho+Δh

在应用中采用单片机实现计数及液面高度换数，在传感器初次使用时Ho可预置为0，投入待测液体中后，单片机不断地进行计数、换算，可实时输出当前液面高度值。

在换算时，只需根据上定滑轮的周长(L)及带孔圆盘上的孔的个数(N)，即可得到每个光断路器输出的脉冲对应的Δh值：

Δh＝L/N

Δh即为本实用新型的测量精度。在实际应用中，这个精度可以很容易达到1mm以下(例如当L＝20mm，N＝20个时，精度即可达到1mm)，而且与量程无关。

可采用数字方式显示液位高度或存液量(由单片机控制显示，在已知容器形状的前提下，可从液位换算出存液量)。

参见图4，2个光断路器A和B输出的脉冲信号分别输入到单片机89S51的输入端口P1.0与P1.1，单片机89S51的P2.0～P2.6口接共阴数码管的段驱动(高电平有效)，P3.0～2通过由三级放大器接共阴数码管的字驱动端(高电平有效)。单片机89S51的石英晶体采用频率为12M，电路采用+5V供电。在图4中，其它元件的参考数值为电阻R1：220，R2～R7：10K。

单片机89S51中运行的程序参见图5，在图5中，各程序的代号如下：

51.复位开始；52.清除孔计数器值为0；53.读取P1.0电平，读取P1.1电平；54.P1.0或P1.1的电平是否反转？；55.P1.0与P1.1原先的值是否均为0 ？；56.若P1.0电平反转则孔计数器值加1，若P1.1电平反转则孔计数器值减1；57.若P1.0电平反转则孔计数器值减1，若P1.1电平反转则孔计数器值加1；58.孔计数器的值乘以精度系数得液位高度；59.将液位高度值输出到数码管上显示一个时间片。

Claims

1.一种液位和液量测量装置，其特征在于设有液位传感器、变换电路和显示电路，液位传感器设有带孔圆盘、上定滑轮、下定滑轮、绳索、浮子、弹簧和支架，带孔圆盘与上定滑轮同轴连接并设置于支架顶部，下定滑轮设置于支架底部，绳索绕过上定滑轮，浮子经绳索安装在上定滑轮与下定滑轮之间，弹簧两端分别固接在浮子和绳索上，变换电路设有2个光断路器和单片机，2个光断路器设置于带孔圆盘上，2个光断路器的输出端分别接单片机的输入端端口，单片机的输出端口接显示电路。