CN202485753U - 一种智能微波开关 - Google Patents

Abstract

一种智能微波开关，涉及一种微波波束障碍法检测料位的开关装置，可替代γ射线、雷达波等检测装置，且无放射源方便现场管理，测量和控制可靠。该智能微波开关包括微波发射器、微波接收器、通信终端以及相关的计算机及其软件。微波发射器内设有天线盖、锥形波导器件、微波发射器件、发射电源板、发射面板、电源板、控制主板等。微波接收器内设有天线盖、锥形波导器件、微波接收器件、接收信号板、控制主板、电源板、接收面板等。微波发射器所发射的微波信号经过两次调制，微波接收器接收该信号，据此来判断料位是否到达微波发射器及微波接收器通路之中，并用继电器输出开关量信号给控制系统，实现智能料位检测。

Description

一种智能微波开关

技术领域

本实用新型发明涉及一种智能微波开关，特别涉及一种微波波束障碍法检测料位的智能开关装置。 

背景技术

目前对于料仓料位进行检测的方法或技术，包括γ射线方法、雷达波检测方法等，其各有优缺点。γ射线法可以直接测得料仓内料的密度，但是由于需要辐射源，使用和管理非常不便；雷达法可以测得连续的料位，但是在使用时由于料仓中心还有较大的一个金属圆柱内芯，影响雷达波的反射，使信号处理复杂；同时安装位置一般需要安装在料仓的上方，影响下料，且在料仓内有扬尘或粉尘时，也影响测量的精度。 

在很多场合使用料仓料位计时，所需要的仅仅是两个开关量，其一是求料信号，这时料位到达下极限位；其二是满仓信号，这时料位到达上极限位。所提供的这两个信号供PLC、DCS或SCADA等系统判别或直接控制执行机构工作。智能微波开关正是这种开关量料位计。 

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型发明的目的在于提供一种智能微波开关，在电石生产线的焦炭/石灰料仓、电厂中的煤运输线、码头的吊/行车防撞检测、管道或者溜槽的堵塞检测等场合使用，可以为PLC、DCS或SCADA等系统提供开关量信号，或直接控制电机运行加料(或停料)或启停。 

为了达到上述目的，本实用新型发明的技术方案是这样实现的： 

该智能微波开关，包括微波发射器、微波接收器、通信模块和计算机等。微波接收器1和微波发射器2组成的现场探测装置101，现场探测装置101的微波接收器1的通信端口用电缆与通信模块连接，通信模块用USB与计算机的通信接口连接，通信模块与计算机构成中心机构103，微波接收器1的信号输出端与现场控制装置102的信号输入端相连。所述的微波发射器发射经过两次调制的微波束，微波束穿过料仓或被检料位，到达微波接收器。若微波发射器与微波接收器之间未被被测材料阻挡，微波接收器接收到微波束后经过解调，得到未被阻挡的微波束信号；若微波发射器与微波接收器之间被被测材料阻挡，微波接收器接收不到正确的微波束信号，经过一段时间的延时(该段时间内一直不能接收到正确的微波束信号)，控制继电器给出开关量信号给PLC/SCADA/DCS系统或控制执行机构动作(加料或停止加料等)。 

所述的微波发射器2包括锥形波导10，微波发射器件9，发射电源板8，发射面板3，电 源板4，控制主板5，外迫式电缆连接头(电源线出口)6，封装外壳7，天线盖11，密封圈12。所述的微波接收器1包括锥形波导器件10，微波检波器件13，接收信号板14，接收面板16，电源板4，控制主板5，外迫式电缆连接头(电源线出口)6，封装外壳7，天线盖11，密封圈12，外迫式电缆连接头(信号线出口)15。 

封装外壳7分为上/下两个腔体，较浅的一端称为上腔体，另一端称为下腔体。上腔体内设置有发射面板3(或接收面板16)，电源板4，控制主板5；下腔体内设置有锥形波导器件10，微波发射器件9(或微波接收器件13)，发射电源板8(或接收信号板14)，天线盖11，密封圈12。上/下腔体之间有一隔板，隔板上设有固定孔，以固定下腔体内的锥形波导器件10、微波发射器件9(或微波接收器件13)及发射电源板8(或接收信号板14)。 

所述的微波接收器的通信端口用电缆与通信模块连接，通信模块用电缆与计算机的通信接口连接。微波发射器2发射微波束，微波接收器1接收该微波束。天线盖11上设置有与锥形波导器件10的锥度角相适配的燕尾槽倾角，锥形波导器件10插入到天线盖11的燕尾槽，天线盖11的端座的侧面刻有一个环形槽，槽内装有密封圈12。装好锥形波导器件10及密封圈12的天线盖11插入封装外壳7下腔体的底端，封装外壳7下腔体的底端平面与天线盖11的底端平面平齐。锥形波导器件10的底部法兰与微波发射器件9(或微波接收器件13)的法兰连接。该智能微波开关可应用于电石厂/水泥厂/火电厂等料仓物位(料位)检测、码头吊车防碰撞保护、旋流仓高/低物位检测、管道/溜槽堵塞检测、传输带上运动产品检测、电厂煤运输线物料检测，本发明具有智能控制、精度高的特点。智能微波开关克服现有技术的缺陷，可极大地提高物位(料位)检测的自动化水平与生产安全性，改善工人的操作环境，降低劳动强度。 

附图说明

图1是本实用新型发明的智能微波开关系统框图。 

图2是本实用新型发明的总体结构示意图。 

图3是本实用新型发明的波导器件示意图。 

图4是本实用新型发明的天线盖结构示意图。 

图5是本实用新型发明的封装外壳结构示意图。 

图6是本实用新型发明的上盖结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型发明的结构原理和工作原理作详细叙述。 

参照图1，一种智能微波开关系统框图。系统由包括多个成对的微波发射器/接收器对101，现场机构102(PLC、DCS、SCADA或执行机构，控制电机等的启/停)，控制中心103(通 信模块，计算机等组成)组成。微波发射器/接收器对位于现场，通信模块和计算机(PC)位于控制室，可以通过计算机进行远程操作(如读取数据、校准等)。 

参照图2，所述的微波发射器和微波接收器的外壳机械结构相同，其中所述微波发射器2和微波接收器1的外壳7(未含上盖)、锥形波导器件(天线)10、天线盖11、密封圈12、电源板4、控制主板5、外迫式电缆连接头(电源线出口)6完全相同。不同的是微波发射器2包含发射面板3、发射电源板8，而微波接收器1包含接收面板16、接收信号板14及外迫式电缆连接头(信号线出口)15。使用中微波发射器和微波接收器成对使用，安装时使微波束位于料仓物料的通路之中(一般垂直于物流的方向)。物料的有/无对应微波束的阻碍/畅通。 

参照图3，所述的微波发射器2和微波接收器1中的锥形波导器件(天线)10的示意图。锥形波导器件(天线)10由金属材料制成，表面作导电氧化处理。 

参照图4，所述的微波发射器2和微波接收器1中的锥形波导器件天线盖11的示意图。图中燕尾槽倾角与锥形波导器件10的锥度角(发射角)一致，燕尾槽底部宽度与锥形波导器件的最大宽度一致，并与天线10紧配合。天线盖端座的侧面刻有一个环形槽，容纳密封圈12。参照图2，使天线盖11与外壳的下腔体之间密封。天线盖11由非导体材料制成。 

参照图5，所述的微波发射器2和微波接收器1的外壳封装主体结构示意图。封装外壳7为一体式上/下腔体结构，上/下腔体之间设有隔板，下腔体中容纳密封圈12、天线盖11、锥形波导器件(天线)10、微波发射器件9(或微波接收器件13)以及发射电源板8(或接收信号板14)；上腔体中容纳发射面板3(或接收面板16)、电源板4和控制主板5，上腔体侧面设有出线孔，其中安装有外迫式电缆连接头6(或外迫式电缆连接头15)，而其所在平面用于安装时对正微波发射器2和微波接收器1；封装外壳7的外部中间部位设置了一个法兰盘，用于与料仓上的探测窗口连接。 

参照图6，所述的上盖结构示意图。上盖的内螺纹与外壳上腔体的外螺纹配合。上盖的盖底19设置有窗口，窗口采用透明材料制成的透明窗18并用密封材料17密封。透明窗用于观察智能微波开关发射或接收面板上的LED的状态。 

本实用新型发明的工作原理为：微波发射器2发射经过两次调制的微波束，当微波接收器1和微波发射器2之间的通路没有被被测材料阻挡时，微波接收器1接收到该微波束，由接收信号板14放大、滤波并解调，解调后的信号送主控制板5，由主控制器判断是否为正确的微波束，若不是正确的微波信号，主控制器按照接收面板16上电位器指示值大小进行延时，延时时间到时，主控制板上的继电器加电；若是正确的微波信号，主控制器清零延时；当微波接收器1和微波发射器2之间的通路被被测材料阻挡时，微波接收器1接收不到该微波束信号，接收信号板14不能解调出正确信号，主控制器按照接收面板上电位器指示值延时，设 置的延时间到时，主控制板上的继电器加电。 

在发射面板3上设置有四个拨码开关，用来控制智能微波开关发射微波信号的各种可能的工作状态。第一位用来选择发射信号源是本地还是远程模式，第二位到第四位共三位组合，分8级选择智能微波开关发射被调制信号的低频信号频率，范围从36至52Hz可调。还设置了一个按键开关，用来控制发射的启停。在发射面板上还设置了两个发光二极管，其一为绿色，指示电源，其二为红色，指示有无发射信号(灭时无发射信号)。 

在接收面板16上设置有两个电位器，分别用来调整灵敏度和延时时间。控制主板上的A/D转换器将从电位器上测得的电压转换为数字信号，根据数字信号确定延时长短和解调信号的接收信号板上的放大电路的增益。同时在接收面板上设置有四个拨码开关，用来调节智能微波开关的各种可能的工作状态。第一位用来调整灵敏度选择其高/低，第二位用来选择智能微波开关的安装位置高/低(故障安全高/低)，第三位用来选择智能微波开关的校准/测试，第四位用来选择通讯时的设置功能。在发射面板上还设置了三个发光二极管，其一为绿色，指示电源，同时用其亮度表示微波信号幅值的高/低。其二为红色，指示继电器状态(加电与否)。其三为蓝色，指示是否有故障。 

Claims (5)

1.一种智能微波开关，其特征在于其由现场探测装置(101)、现场控制装置(102)及中心机构(103)组成，所述现场探测装置(101)由多个微波接收器(1)与微波发射器(2)对组成，所述现场控制装置(102)为PLC/SCADA/DCS系统或执行机构，所述中心机构(103)包括计算机及通讯模块；现场探测装置(101)的微波接收器(1)的通信端口用电缆与中心机构(103)的通信模块连接，通信模块与计算机的通信接口连接，现场探测装置(101)的微波接收器(1)的信号输出端与现场控制装置（102）的信号输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种智能微波开关，其特征在于所述的微波发射器(2)由锥形波导器件(10)，微波发射器件(9)，发射电源板(8)，发射面板(3)，电源板(4)，控制主板(5)，封装外壳(7)，上盖(19)，天线盖(11)，密封圈(12)等组成；封装外壳(7)分为上/下两个腔体，上腔体内设置有发射面板(3)、电源板(4)、控制主板(5)，下腔体内设置有锥形波导器件(10)、微波发射器件(9)、发射电源板(8)、天线盖(11)、密封圈(12)；上/下腔体之间有一隔板，隔板上设有固定孔，以固定下腔体内的锥形波导器件(10)、微波发射器件(9)、发射电源板(8)。

3.根据权利要求1所述的一种智能微波开关，其特征在于所述的微波接收器(1)，由锥形波导器件(10)，微波接收器件(13)，接收信号板(14)，接收面板(16)，电源板(4)，控制主板(5)，封装外壳(7)，上盖(19)，天线盖(11)，密封圈(12)等组成；封装外壳(7)分为上/下两个腔体，上腔体内设置有接收面板(6)，电源板(4)，控制主板(5)；下腔体内设置有锥形波导器件(10)，微波接收器件(13)，接收信号板(4)，天线盖(11)，密封圈(12)；上/下腔体之间有一隔板，隔板上设有固定孔，以固定下腔体内的锥形波导器件(10)，微波接收器件(13)，接收信号板(14)。

4.根据权利要求1所述的一种智能微波开关，其特征在于所述的微波发射器(2)的发射面板(3)上设置有四个拨码开关，用来控制智能微波开关发射微波信号的工作状态，第一位用来选择发射信号源是本地还是远程模式，第二位到第四位共三位组合，分8级选择智能微波开关发射调制信号的低频信号频率，范围从36至52Hz可调。

5.根据权利要求1所述的一种智能微波开关，其特征在于所述的封装壳体(7)，上/下腔体之间设有隔板，上腔体侧面设有出线孔，其中安装有外迫式电缆连接头，而其所在平面用于安装时对正微波发射器(2)和微波接收器(1)。 

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