CN208795326U - 一种通用浮球电阻式液位计 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种通用浮球电阻式液位计，其组成包括：钢管外壳、安装在钢管外壳上端的接线盒，在接线盒内设置有单片机系统以及LCD显示仪，其特征在于：钢管外壳上下两端均由加强密封圈密封，在钢管内还设有相互平行的导轨和电阻丝导轨，在导轨与电阻丝导轨之间由滑片轴承，在钢管外壳的外壁上还对称设置两个浮子，在浮子内设有磁铁，浮子沿钢管外壳上下移动。其有益效果是：本实用新型与现有技术相比，有结构更简单，体积更精简，操作更简便，成本更低廉的有点，而且测量范围大、全过程测量无盲区，可以对各种液体以及高温、高压、腐蚀性和易燃易爆介质液位进行连续的测量。

Description

一种通用浮球电阻式液位计

技术领域

本实用新型涉及液位测量领域，特别是指一种通用浮球电阻式液位计。

背景技术

目前，现有的与本发明相关的液位测量设备分为两类：一类是玻璃管液位计，一类是电容式液位计，前者是一种直读式液位测量仪表，适用于工业生产过程中一般贮液设备中的液体位置的现场检测，是传统的现场液位测量工具，一般用于直接检测；后者有两种结构形式，一是电容的一个金属极板插入液体，容器作为另外一个极板；二是将两个电容极板同时插入液体中；总来的来说，玻璃管液位计有不能在高温高压下工作且易碎的多重缺点；现有的电容式液位计因需要插入液体中，依靠空气介电常数与液体介电常数差值的存在，来检测液位的升降，其灵敏度主要取决于两种介电常数的差值，且易受温度的影响。如果测量腐蚀性液体，则必须在两极板表面涂上绝缘、防腐层。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术中存在的问题，提出一种通用浮球电阻式液位计。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种通用浮球电阻式液位计，其组成包括：钢管外壳、安装在钢管外壳上端的接线盒，在所述接线盒内设置有单片机系统以及LCD显示仪，所述钢管外壳上下两端均由加强密封圈密封，在所述钢管内还设有相互平行的导轨和电阻丝导轨，在所述导轨与所述电阻丝导轨之间由滑片轴承，在所述钢管外壳的外壁上还对称设置两个浮子，在所述浮子内设有磁铁，所述浮子沿所述钢管外壳上下移动。

所述滑片轴承上连接有一根导线，所述导线的上端与所述接线盒内的所述单片机系统连接，所述单片机系统与所述LCD显示仪电连接。

所述滑片轴承由滑片与轴承组成，所述滑片前端与所述电阻丝轴承接触，所述滑片后端与所述轴承固定，所述轴承套在所述导轨上，所述轴承带有磁性并随所述浮子内的所述磁铁上下移动。

所述单片机系统中设有用于信号转换的一阶低通滤波电路。

本实用新型的有益效果是：本实用新型与现有技术相比，有结构更简单，体积更精简，操作更简便，成本更低廉的有点，而且测量范围大、全过程测量无盲区，可以对各种液体以及高温、高压、腐蚀性和易燃易爆介质液位进行连续的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为滑片轴承的结构示意图；

图3为测量系统的电路总图；

图4为本实用新型的流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1~图4所示一种通用浮球电阻式液位计，其组成包括：钢管外壳、安装在钢管外壳上端的接线盒，在接线盒内设置有单片机系统以及LCD显示仪，钢管外壳上下两端均由加强密封圈密封形成密封结构，加强密封圈由耐高温特质密封圈，与钢管外壳具有良好的亲和力，其物理特性在温差较大的环境内也基本不会发生形变，在钢管内还设有相互平行的导轨和电阻丝导轨，导轨设置在上下两个加强密封圈的中心，在导轨与电阻丝导轨之间由滑片轴承，滑片轴承由滑片与轴承组成，滑片前端与电阻丝轴承接触，滑片后端与轴承固定，轴承套在导轨上，滑片轴承带有磁性并随浮子内的磁铁上下移动，浮子设置在钢管外壳的外部。

滑片轴承上连接有一根导线，导线的上端与单片机系统内的一阶低通滤波电路连接，经一阶低通滤波电路转换后的信号发送至单片机系统，并由与单片机系统连接LCD显示仪电显示。

如图1、图4所示，滑片轴承、电阻丝导轨、导轨以及浮子组成了液位传感器，液位传感器将电阻信号发送至单片机系统中，单片机系统( 如：ARDUINO）通过I/O端口对经一阶低通滤波电路的电信号进行接收，单片机系统对接收来的信号进行数据处理分析，通过单片机PROM对处理数据进行存储并断电保护，将测量数据最终通过ARDUINO的输出端口驱动LCD显示仪，可直接显示转换过的液位高度信息。

在本实用新型中采用外置电源模式为本液位仪提供电力，本实用新型的工作过程如下：当钢管外壳外壁上的浮子随被测液位变化时，浮子内的浮球根据排开液体体积相等原理浮于液面，浮球会浮于水面上，由于磁性作用，浮球内安装的磁铁带动管内被磁化的轴承沿着导轨做上下运动，轴承又带动与其连接的金属的滑片沿电阻丝导轨上下运动，通过改变接入电阻的大小从而把液面位置变化成电信号，传递给单片机系统，并通过LCD显示仪用数字显示液体的实际位置，从而达到液面的远距离检测。

在进行液位测量时，浮球式电阻式液位计基于浮力原理，利用浮球随液位的升降来驱动金属滑片上下运动，通过将阻值传入液位传感器中，单片机系统的电路图如图4所示，其中v+、v-为电阻式传感器经软硬件滤波后的输出信号值，为节省单片机的I/O口，使用了两片8位串入并出的74HC595芯片作为数码管的驱动芯片，共占用3个I/O口，且发光响应时间极短（<0.1us），高频特性好，单色性好亮度高；读取出电参量大小，然后与之前制定好的分度值比较，继而转换出液位数值，精度很高；

其具体流程如下：

1、初始化单片机，具体包括：配置采集数据的数组个数，配置中断，准备采样前的液位测量位置。

2、改变液位高低，采集多组数据存入单片机系统中，通过S1按钮执行中断程序采集不同液位的电阻值，经MEGA 2560的A0口进行液位传感器的信号进行读取参量数据，并将数据处理结果存入单片机系统内部的RAM中。3、单片机系统读取RAM中的电参量数据。

4、标定该电阻式液位计的输出曲线，通过S2按钮执行中断程序，程序执行作用：由单片机读到的电参量数值，对应的由测量仪器（比如数显千分尺）测得的液位高度数值，采用最小二乘法，假设第i次的测量结果为，这里，表示第i次测得的电参量大小，表示第i次测得的液位高度。假设二者的线性关系表达式为：

定义目标函数，即每组测量点到该直线的距离残差的平方和：

求解方程组：

引入标记，，解得：。

5、通过S3按钮执行中断程序，程序执行作用：将两个参数值存入到Arduino的EEPROM中，进行断电保护。

6，任意液位高度的测量

对于任意得到的Cx，代入中，即可得到所测液位的高度信息。

7、输出结果到LCD显示仪。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种通用浮球电阻式液位计，其组成包括：钢管外壳、安装在钢管外壳上端的接线盒，在所述接线盒内设置有单片机系统以及LCD显示仪，其特征在于：所述钢管外壳上下两端均由加强密封圈密封，在所述钢管内还设有相互平行的导轨和电阻丝导轨，在所述导轨与所述电阻丝导轨之间由滑片轴承，在所述钢管外壳的外壁上还对称设置两个浮子，在所述浮子内设有磁铁，所述浮子沿所述钢管外壳上下移动。

2.根据权利要求1所述的通用浮球电阻式液位计，其特征在于：所述滑片轴承上连接有一根导线，所述导线的上端与所述接线盒内的所述单片机系统连接，所述单片机系统与所述LCD显示仪电连接。

3.根据权利要求1所述的通用浮球电阻式液位计，其特征在于：所述滑片轴承由滑片与轴承组成，所述滑片前端与所述电阻丝轴承接触，所述滑片后端与所述轴承固定，所述轴承套在所述导轨上，所述轴承带有磁性并随所述浮子内的所述磁铁上下移动。

4.根据权利要求1所述的通用浮球电阻式液位计，其特征在于：所述单片机系统中设有用于信号转换的一阶低通滤波电路。