CN206095345U - 悬锤称重式液位计 - Google Patents

Abstract

悬锤称重式液位计，是一种结构简单、工作可靠、适应所有工况、且低成本的液位计。结构是：悬锤(2)是一个浸泡在被测液体(4)中上下等截面的柱形零件，吊挂在容器(1)中，连接杆(5)下端与悬锤(2)上端固定连接，连接杆(5)上端与吊挂式称重传感器(6)下端固定连接，吊挂式称重传感器(6)上端固定。吊挂式称重传感器(6)通过电缆线(9)与单片机(15)电连接，单片机(15)与显示屏(11)电连接，单片机(15)与按键开关(12)电连接。

Description

悬锤称重式液位计

技术领域：

本实用新型涉及一种液位计，是一种低成本、适应范围广的液位计。

背景技术：

目前的液位计有浮球式、压力式、红外线式、超声式、激光式、雷达式、核放射线式等。但它们都不能适应所有工况：浮球式是纯机械控制，较难适应自动化控制的需求；压力式不能适应污水，一旦采样处堵塞就会立即失效；红外线式、超声式和激光式不能适应水汽，沸水的场合无法使用，热水结垢也影响测量的准确度；雷达式、核放射线式虽然可以适应水汽，但核放射线式有辐射，人员无法靠近，另外，这种测量方式成本较高。最难测量的是液面上有大量的浮沫，除了浮球式、压力式之外，其他方式均不能准确地测量液面。

发明内容：

本实用新型公开一种悬锤称重式液位计，目的是：创造一种结构简单、工作可靠、适应所有工况、且低成本的液位计。

本实用新型是利用重力和浮力之差，通过电子秤称重的方式来间接测量液面的位置，使用一个上下等截面的柱形悬锤悬吊在液体中，上边安装了称重传感器，将传感器的信号通过数模转换，通过单片机运算，用显示屏显示出来。

本实用新型在申请日的同日同时申请了发明专利。

本实用新型请求保护的主要技术特征是：悬锤是一个上下等截面的柱形零件，吊挂在容器中，连接杆下端与悬锤上端固定连接，连接杆上端与吊挂式称重传感器下端固定连接，吊挂式称重传感器上端固定。

本实用新型请求保护的次要技术特征是：主机内有印刷电路板，该印刷电路板上安装有单片机、及电子元件，主机前面安装有显示屏，下部安装有按键开关。本实用新型请求保护的其他技术特征是：吊挂式称重传感器通过电缆线与单片机电连接，单片机与显示屏电连接，单片机与按键开关电连接，单片机与电源模块电连接，电源模块与电源线电连接，电源线与电源插头电连接。

本实用新型的有益效果是：

1.由于悬锤可以使用任何材料制作，所以成本较低。

2.整机无运动部件，所以维护工作量小，故障率低，可靠性高。

3.实现了液面的遥测、遥控。

4.输出的是数字信号，便于与微电脑连接，易于实现自动控制。

5.显示的数值类型(高度、体积、重量、百分比)可由客户自行设定，极大地方便了用户的使用。

6.可以在任何恶劣的场合(如混有杂物的污水、强腐蚀、流动、高温、大量浮沫)下使用。

附图说明：

下边结合附图进行说明。

图1是本实用新型的剖面示意图。

图2是本实用新型的电原理框图。

图中：1.容器，2.悬锤，3.配重，4.被测液体，5.连接杆，6.吊挂式称重传感器，7.承重杆，8.固定物，9.电缆线，10.主机，11.显示屏，12.按键开关，13.电源线，14.电源插头，15.单片机，16.电源模块。

具体实施方式：

本实用新型的机械连接见图1：在容器1内，装有被测液体4，被测液体4中，浸有悬锤2，悬锤2是一个上下等截面的柱形零件，可以是实心的，也可以是空心的，只有满足下述三原则，可以使用不溶于被测液体4的任何材料制作，一是长(高)度要和容器1的高度相等，二是横截面上下处处相等，三是其总体密度要大于被测液体4的密度，如果悬锤2使用空心体时往往密度不够，可通过在悬锤2内部增加配重3的方法来解决，配重3可以使用石子、沙子、铁屑、土、水泥等任何密度大于被测液体4的材料均可。连接杆5是一根金属杆，其下端与悬锤2上端固定连接，其上端与吊挂式称重传感器6下端固定连接，吊挂式称重传感器6就是电子秤的传感器加上一个模数转换器组成，电子秤的传感器一般由弹性元件，及贴在上边的电阻应变片电连接成的惠斯登电桥组成，以上属于成熟的公开技术，不再赘述。承重杆7也是金属杆，其下端与吊挂式称重传感器6上端固定连接，其上端与固定物8固定连接，固定物8可以是建筑物的一部分，例如房顶、过梁等，也可以使用容器1的顶盖。

安装在主机10内有印刷电路板，该印刷电路板上安装有单片机15、电源模块16及电阻、电容、电感、晶体管、光耦等电子元件，主机10前面安装有LED数字显示屏11，下部安装有按键开关12。

本实用新型的电气连接见图2：吊挂式称重传感器6通过一根“四芯屏蔽”电缆线9与单片机15(CPU)电连接，单片机15与显示屏11电连接，单片机15与按键开关12电连接，单片机15与电源模块16电连接，电源模块16与电源线13电连接，电源线13与电源插头14电连接。

本实用新型的工作原理是：当容器1内没有任何被测液体4，即“空”的状态时，吊挂式称重传感器6所承受的就是悬锤2和连接杆5的重量之和，此时通过按动按键开关12的左边第一键将显示屏11置零；随着被测液体4增加，悬锤2浸入被测液体4的部分也逐渐增加，根据阿基米德定理，浮力也正比增加，吊挂式称重传感器6所承受的重量正比减小，将此重量变化引起的电阻应变片的阻值变化，通过安装在吊挂式称重传感器6内部的模数转换器转换，变为数字信号，该数字信号通过电缆线9(是一条四芯屏蔽线，电源5伏一根、接地一根、双绞线差模信号线两根，屏蔽外层仅在主机处一点接地，两端均套有铁淦氧磁环抗干扰)，送到单片机15内，单片机15控制显示屏11显示数字(此数字本应是负值，但单片机15的烧写程序和显示屏前无负号，就显示成了正值)。

本实用新型使用前要先在使用现场进行校准：先将电源插头14接上市电，主机10上的显示屏11上显示的数字，可不予理会。当容器1内被测液体4放光时，按一下左边第一个按键(置零键)三秒钟，显示屏11上显示数字为“0”，表示容器1中没有被测液体4；当容器1内被测液体4充满时，按动按键开关12的(从左边数起)第二个键(调整/确认键)三秒钟，显示屏11上显示数字开始逐个闪动，每按一下第二个键，闪动的数字逐渐右移，想调整哪个数字，可在那个数字闪动时按动第三个键(加号键)依次增加数字值，或按动第四个键(减号键)依次减小数字值，直至调整到预想值，再长按三秒第二个键(调整/确认键)，所有数字停止闪动，调整结束。

容器1满时，数字有4种显示意义，可根据用户使用习惯任意选择：

1.高度法：数字调整为液面高度的米数、分米数或厘米数，此时本实用新型所显示的就是液面的实际高度，例如：满时调整为3.25，表示满时液面高度为3.25m，经使用一段时间后显示1.83，表示剩余被测液体4的液面在距底面1.83m处。

2.重量法：数字调整为整个容器1内被测液体4的重量千克数，此时本实用新型所显示的就是所剩液体的实际重量。例如：满时调整为786，表示剩余被测液体4的满时重量为786kg，经使用一段时间后显示532，表示剩余的被测液体4重量为532kg。

3.容量法：数字调整为整个容器1内被测液体4的容积升数，此时本实用新型所显示的就是所剩液体的实际升数。例如：满时调整为862，经使用显示763，表示剩余被测液体4容积为763L。

4.百分比法：数字调整为100，此时本实用新型所显示的就是所剩液体的实际百分比。满时调整为100，经使用显示67，表示剩余被测液体4容积为满时体积的67％。

5.分数法：满时数字调整为1，此时本实用新型所显示的就是所剩液体的实际分数比。经使用后显示0.75，表示剩余被测液体4为满时的3/4(这很像汽车的燃油表的读数)。

需要说明的是：第2至5的显示方法，只有在顶底及任何处横截面积相等的柱形容器1(圆柱形、方柱形、多面柱形)中才准确，而第一种方法则不管在什么形状的容器1(球形、丫丫葫芦形、圆锥形、多边锥形、花瓶形)中都准确。

本实用新型对悬锤(包括配重3)2、连接杆5、承重杆7的尺寸、重量、材料要求都不严格，所以成本较低。如果要在流动的水中测量，可在悬锤2外面增加一根直径比悬锤2大的管子，该管子固定在容器1的底面，该管子下部侧面开一个孔，使之内外与被测液体4相通，输出的电信号通过积分电路取平均值，即可测量。若要测量腐蚀性液体，则把悬锤2和连接杆5使用耐腐蚀材料(悬锤2的材料可和容器1选用一样的材料，一般是不锈钢加聚四氟乙烯衬；连接杆5可使用镍锰钒钛不锈钢管)，将吊挂式称重传感器6单独安放在容器1顶端的一个小容器内，两个容器之间通过一根与连接杆5滑动配合的厚壁管子进行固定连接，该管子下方还可以加油封之类密封件进行密封(该管子内部一般要镶H62黄铜衬套，衬套上要车有环状槽，并使用航空黄油进行润滑和密封)。

本实用新型对结垢不敏感，一般结垢也不必清理，只需重新校准一次即可正常使用，但结垢不均匀，影响悬锤2的圆柱度时则必须清理。

Claims (3)

1.悬锤称重式液位计，包括悬锤(2)，连接杆(5)，吊挂式称重传感器(6)，电缆线(9)，主机(10)，显示屏(11)，按键开关(12)，电源线(13)，单片机(15)，其特征在于，悬锤(2)是一个上下等截面的柱形零件，吊挂在容器(1)中，连接杆(5)下端与悬锤(2)上端固定连接，连接杆(5)上端与吊挂式称重传感器(6)下端固定连接，吊挂式称重传感器(6)上端固定。

2.根据权利要求1所述的悬锤称重式液位计，其特征在于，主机(10)内有印刷电路板，该印刷电路板上安装有单片机(15)、及电子元件，主机(10)前面安装有显示屏(11)，下部安装有按键开关(12)。

3.根据权利要求1所述的悬锤称重式液位计，其特征在于，吊挂式称重传感器(6)通过电缆线(9)与单片机(15)电连接，单片机(15)与显示屏(11)电连接，单片机(15)与按键开关(12)电连接，单片机(15)与电源模块(16)电连接，电源模块(16)与电源线(13)电连接，电源线(13)与电源插头(14)电连接。