CN209117129U - 一种适用于机械设备液位报警的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种适用于机械设备液位报警的装置，包括检测端和报警端；检测端包括液位开关、供电延时电路单元、编码电路单元、信号发射电路单元；液位开关为供电延时电路单元提供触发电流，供电延时电路为编码电路提供供电，编码电路为信号发射电路提供待发射的编码键控脉冲信号；报警端包括信号接收解调、解码电路、声光输出电路，信号接收解调接收到报警频率电波时，解调后送入解码电路尝试解码，解码成功，输出并保持报警声光驱动信号，驱动声光输出电路发出报警提示。本实用新型，安装过程中不改变原设备任何线路结构，不需要进行布线，安装维护技术难度低，报警端便于携带能人机分离使用。

Description

一种适用于机械设备液位报警的装置

技术领域

本实用新型涉及液位报警技术领域，具体为一种适用于机械设备液位报警的装置。

背景技术

工程机械广泛使用水冷却和液压驱动，有些设备只有冷却水标尺而没有冷却水位报警电路，当设备运转中发生冷却水干涸或泄漏，往往不能被及时被发现，很短的时间就会发动机过热损坏；很多工程机械如挖掘机、湿喷台车等只设计了油位标尺而没有液压油位报警电路，当管路破损液压油泄漏不易及时发现，高压液压油会在极短时间内漏完，导致液压泵缺乏液压油润滑和冷却损坏。

为没有冷却水或液压油位报警的设备进行技术改造，加装报警功能，在发生液位过低时及时发出报警，提醒操作人员停机检修维护，避免发生设备贵重部件损坏，传统的改造方法是加装液位传感器，将传感器信号使用线路引入机械设备操作台，为报警电路提供信号，传感器和报警电路所需电源从设备电线束上分接，对设备线路的更改增加了设备维护修理难度，并且使设备线路的稳定性和可靠性下降，受改装者技能水平影响，不正确的改装接线还可能引起短路事故或设备故障，增加的线路若布线不合理会影响美观，甚至在使用过程中因摩擦破损引起短路事故，造成设备损坏，对人机分离的遥控、程控操作设备，操作人员并不在操作台，传统改装方式也不能满足人机分离的操作需求。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种安装时无需更改原机线路、不增加新线路并且能人机分离使用的适用于液位报警的装置。技术方案如下：

一种适用于机械设备液位报警的装置，包括检测端和报警端；检测端包括液位开关、供电延时电路单元、编码电路单元、信号发射电路单元；液位开关用于检测液面高度，当液位高度高于设定高度时，液位开关内部触点处于断开状态，若液位下降至设定高度以下时，液位开关内部触点接通向供电延时电路单元提供触发电流；所述供电延时电路单元在获得触发电流后，立即接通编码电路的供电电源并延时，延时时间到达后，停止对编码电路供电，避免编码电路和发射电路持续工作耗尽电池电量；编码电路设有地址码和数据码，用于对检测端进行标识，编码电路的电源接通时，地址码和数据码被编码为编码键控脉冲信号，发射电路将键控脉冲信号调制成无线电信号向周围发射；所述报警端和检测端进行地址码匹配，报警端包括信号接收解调单元、解码电路和声光输出电路；信号接收解调单元接收到报警频率电波时，解调后送入解码电路尝试解码，解码成功说明接收到的电波信号是对应检测端发出的报警信号，解码电路输出并保持报警声光驱动信号，驱动声光输出电路发出报警提示

进一步的，所述检测端与报警端为一对一、一对多、多对一或多对多的组合方式。

更进一步的，所述供电延时电路单元包括供电晶体管VT1、电阻R1~R4和延时电容C1、C2；所述编码电路单元包括编码芯片IC1、电阻R5~R9；所述信号发射电路单元包括键控晶体管VT2、发射晶体管VT3、电阻R10~R12、电容C4、天线ANT1；液位开关S1一端与数据码跳线J5、J6、J7相连，数据码跳线J5、J6、J7另一端分别连接至编码芯片IC1数据码K0、K1、K2端口，编码芯片IC1数据码端口K0、K1、K2、K3分别通过电阻R5、R6、R7、R8与电池BT1负极相连；液位开关S1另一端依次通过延时电容C1、限流电阻R3、供电晶体管VT1b极、e极连接至电池BT1正极，电池BT1正极依次经供电晶体管VT1e极、c极，再经限流滤波电阻R4连接到编码芯片IC1的正电源端，电阻R1并联于供电晶体管VT1b极和e极之间；编码芯片IC1的4脚作为编码电路键控脉冲输出端通过限流电阻R10连接到键控晶体管VT2b极，键控晶体管VT2c极连接到发射晶体管VT3e极，控制发射电路与负电源的连接；电阻R11并联于键控晶体管VT2b极和e之极间，二极管D01与电阻R10反向并联；发射晶体管VT3将键控信号转换成电波脉冲串通过电容C4、天线ANT1向周围空间发射；测试开关SW1一端连接至编码芯片IC1数据码K3端口，另一端连接于延时电容C1和限流电阻R3之间。

更进一步的，所述编码芯片IC1为EV1527编码芯片或PT2262编码电路。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以封装成为单独的应用模块，安装过程中不改变原设备任何线路结构，不需要进行布线，安装维护技术难度低，报警端便于携带能人机分离使用，设备在发生冷却水或液压油泄漏时能及时发出报警信号，提示操作人员停机维护处理，防止发动机、液压泵等贵重部件缺水缺油损坏。

附图说明

图1为由EV1527编码芯片构成的检测端电路原理图。

图2为采用RFE151学习码接收解码模块构成的报警端原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。为解决上术技术问题，本实用新型采用的方案是：

一种适用于液位报警的装置，该装置由检测端和报警端构成。检测端使用内置电池供电，安装于液压油箱或水箱上，对液面高度进行检测，当液面高度低于设定液位高度时，检测端向周围环境发出经编码调制的无线电波报警信号。报警端可安装于设备操作台或由操作人员随身携带，当接收到无线电波信号时，报警端尝试进行解调解码，若解码成功，说明接收到与其匹配的检测端报警信号，报警端输出声光报警信号，提醒设备操作人员检查处理。

检测端由电池、液位开关、供电延时电路单元、编码电路单元、信号发射电路单元依次相连构成，液位开关为供电延时电路单元提供触发电流，供电延时电路为编码电路提供供电，编码电路为信号发射电路提供待发射的编码键控脉冲信号，所述液位开关用于检测液面高度，当液位高度高于设定高度时，液位开关内部触点处于断开状态，若液位下降至设定高度以下时，液位开关内部触点接通向供电延时电路单元提供触发电流；所述供电延时电路单元在获得触发电流后，立即接通编码电路的供电电源并延时，延时时间到达后，停止对编码电路供电，避免编码电路和发射电路持续工作耗尽电池电量；编码电路设有地址码和数据码，用于对检测端进行标识，编码电路的电源接通时，地址码和数据码被编码为编码键控脉冲信号，发射电路将键控脉冲信号调制成无线电信号向周围发射。

报警端可以使用电池供电，不需要人机分离使用的环境可以插入设备点烟器插座取电，报警端需要和检测端进行地址码匹配设置，由信号接收解调、解码电路、声光输出电路依次构成，当信号接收解调接收到报警频率电波时，解调后送入解码电路尝试解码，解码成功说明接收到的电波信号是对应检测端发出的报警信号，解码电路输出并保持报警声光驱动信号，驱动声光电路发出报警提示。

若设备需要同时安装检测多种不同液位的报警功能时，为每种液位报警安装一个检测端，所有检测端共同使用一个报警端接收报警，不同检测端使用数据码进行区分；若报警发生时需要多个位置同时发出报警信号，可以配备多个报警端，分别对每个报警端与检测端进行地址码匹配设置。检测端与报警端可以是一对一方式，也可是一对多、多对一、多对多的组合方式，只需更改检测端和报警端数量和进行匹配即可完成灵活应用。

图1是由EV1527编码、声表面分立件发射的检测端结构图，检测端由液位开关（S1）、供电延时电路（VT1、R1~R4、C1、C2），编码电路（EV1527、R5~R9）、信号发射电路（VT2、VT3、R10~R12、SAW1、C4、L2、ANT1）、电源附属（BT1、L1、C3）五部分构成，其中以IC1（EV1527）为中心的编码电路可以替换成PT2262编码电路、声表面信号ASK发射电路为键控调制发射电路，可以替换成其它ASK键控调制电路。电池BT1可使用9V或12V电池。

液位开关S1一端与数据码跳线J5、J6、J7相连，数据码跳线另一端分别连接至IC1数据码K0、K1、K2端口（5，6，7引脚），IC1数据码端口K0、K1、K2、K3（5，6，7，8脚 ）分别通过电阻R5、R6、R7、R8与电池BT1负极相连，数据码跳线用于区分同一套装置中的不同检测端，理论上J5、J6、J7三根跳线可以构成8种通断组合，对应二进制数据码000~111，三根跳线至少需要接通一根，排除全部断开的000状态，还剩001~111共7种组合，同一报警端可以可以区分7种已匹配的不同液位的检测端，实际使用的机械设备仅需要检测的液位只有2~3种，编码跳线3选1连接即可满足要求（001，010，100），S1另一端通过延时电容C1、限流电阻R3、供电晶体管VT1be极连接至电池BT1正极，电池BT1正极连接到VT1ec极，再经限流滤波电阻R4连接到IC1的正电源端（2脚），液位开关S1和试验开关SW1通常均处于断开状态，供电晶体管VT1be极无电流回路，VT1的ec极处于截止状态，IC1电源端2脚无供电而不工作；当液位开关S1因液面下降而接通时，电流从电池BT1正极流出，流经VT1be极、限流电阻R3、延时电容C1、数据码跳线（J5、J6、J7中的一路，图中J5），电阻（R5、R6、R7中被数据码跳线接通的一只，图中R5）回到电池BT1负极，形成回路，延时电容C1开始充电延时，电路处于报警触发状态，在C1充电延时期间内，VT1be极有电流渡过，VT1ec极导通，电源BT1通过VT1ec、R4向编码芯片IC1正电源端（2脚）供电，编码芯片IC1得电工作，IC1正电源端2脚与负电源端3脚并联有滤波小电容C2，降低电源干扰提高IC1工作稳定性，电源通过VT1be极、R3、C1、S1、数据码跳线、电阻R5~R7中接通的一只（图中R5）向IC1数据端口（图中5脚 ）分压，R5~R7阻值取值要求要远大于限流电阻R3，使得IC1数据端口电阻与R3分压时，分压电压高于IC1端口逻辑最低高电平值，IC1才能得到正确的数据码；编码芯片IC1、电阻R5~R9构成通用编码电路，数据码即为IC1K0~K3（EV1527第5、6、7、8脚）的电压组合，IC1使用EV1527学习码编码芯片时，地址码在生产时直接固化入芯片之中，每只芯片有其独立的地址码，若IC1使用PT2262固定码芯片，由外接编码跳线开关设定编码，电阻R9为编码脉冲宽度设定电阻，可在33K~910K之间取值，

键控晶体管VT2、发射晶体管VT3及附属器件构成通用ASK键控发射电路；编码电路键控脉冲输出端（IC1的4脚）通过限流电阻R10、连接到键控晶体管VT2be极，VT2c集连接到发射电路发射晶体管VT3e极，控制发射电路与负电源的连接，VT3及其附属器件为典型声表面滤波器发射电路，编码电路未通电时，IC1键控脉冲输出端（4脚）处于无输出的低电压状态，VT2be极间无电流，VT2ce极处于截止状态，VT3与电池负极连接被VT2ce极断开而处于无电流状态，当编码电路得电工作时，将地址码、K0~K3数据码编码为键控脉冲信号，从键控脉冲输出端（IC1的4脚）输出，键控脉冲通过R10驱动晶体管VT2导通与截止，对VT3负电源回路产生控制，VT3将键控信号转换成电波脉冲串通过电容器C4、天线ANT1向周围空间发射，有二极管D01与R10反向并联，VT2be极间并联有电阻R11，用来提高键控脉冲低电平时对VT2的截止速度，提高电路性能；当电容器C1充电过程结束时，晶体管VT1be极不再有电流，VT1ce极截止，编码电路失去供电而停止工作，键控脉冲输出端为低电平，VT2be间无电流通过，VT2截止，VT3与负电源通路被VT2ce极断开，电路停止工作，节省电池BT1电能，晶体管VT1be极并联的电阻R1，用于减少C1漏电流的影响，使VT1可靠截止，电路进入节能状态；当液体泄漏处理并补充后，液位开关S1断开，电容器电量依次通过R3、R1、R2放电，电路回到正常检测状态，电阻R2取值高达数百千欧或数兆区，以降低节能状态时的电流；检测端设有测试开关SW1，SW1默认处于断开状态，当SW1接通时，电流从BT1正极经VT1be、R3、IC1数据码端口K3（8脚）、R8到BT1负极构成电流通路，VT1ce极导通，编码电路通电工作，信号发射电路工作发出测试电波，测试检测端和报警端除液位开关外的电路能否正常工作，SW1还用于学习码报警端调试时对码学习。

图2是使用RFE151学习码接收解码模块构成的报警端原理图。由接收解调、解码电路、声光报警输出和电源电路依次构成，RFE151模块Md1内置接收和解码电路功能，Md1可以使用其它ASK接收PT2272解码复合模块替换，也可使用ASK接收单片机解码方式替换，电源可使用操作台多功能电源接口取电方案Power1或电池组供电方案Power2。

多功能电源接口取电方案Power1由取电插头（24V+、24V－）、保险F21，宽输入DC－DC降压稳压模块Md2构成，取电插头头设备多功能取电接口获得24V或12V电压，通过保险F21送入DC-DC降压稳压模块Md2，经Md2降压输出3V~5V稳定电压。电池供电方案Power2使用电池组供电，使用电池电压在3V~5V之间的锂电池或电池组；在电源电路接有电源开关SW21，用于在不使用时关断电路，同时电源开关还具有解除报警功能。

报警端设有接收天线ANT21，接收天线ANT21与接收解码电路单元Md1相连接，当天线接收到与报警信号同频率电波信号时，经Md1内部完成接收解调并尝试解码，若解码失败说明不是与其匹配的报警无线电波信号，若解码成功则从复合功能端VT输出低电平信号，提示收到有效报警信号，同时在数据端口D0~D3输出与发射报警的检测端K0~K3相同的数据信号，D0~D3外接有报警发光二极管D22~D25和限流电阻R22~R25，当D0~D3中有相应的端口处于高电平时，相应报警发光二极管点亮，发光二极管点亮的组合与发出报警信号的检测端数据编码K0~K3状态一致，可以区分不同检测端发出的报警信号；在D0~D3数据输出端接有二极管D26~D29构成的或门电路，经过限流电阻R27连接至报警声响驱动晶体管VT21be极，电源V+、电源开关SW21、有源蜂鸣器HA21、晶体管VT21ce极、电源V－依次相连，或门电路、晶体管VT21和有源蜂鸣器HA21构成报警声响电路，报警声响电路为选装电路，当D0~D3中有一个或一个以上的端口处于高电平状态时，高电平经过或门电路、电阻R27、晶体管VT21be极形成电流回路，晶体管VT21be极间产生电流后ce极导通，电源V+、电源开关SW21、有源蜂鸣器HA21、晶体管VT21ce极、电源V－形成电流回路，电路发出报警声响信号，在晶体管VT21be极间并联的电阻R26，用于消除干扰信号和晶体管VT21极间漏电流对晶体管be极的影响，提高电路的稳定性，Md1设置为自锁或互锁模式，当检测端供电延时电路延时时间到达停止无线信号发射以后，Md1依然保持输出；在报警端电源回路装的电源开关SW21，在报警触发后断开报警端电源再重新接通即可解除报警。跳线J21用于测试时（检测端接通SW1）是否启用声响功能选择跳线，其连接的数据端口D3电平上与检测端测试用数据码端口K3对应，当J21设置为断开时，接通发射端SW1做报警测试、对码调试仅从发光二极管D22输出光信号而HA21有源蜂鸣器不输出声音信号。

采用RFE151解码的电路，有限流电阻R21、发光二极管D21连接在Md1的VT和正电源VCC之间，有按钮AN21接于Md1的VT与负电源GND之间，VT为学习对码/解码成功复用端口，在收到报警无线信号时，VT端呈低电位，电流经V+、SW21、R21、D21、VT、Md1内部、GND、V－形成电流通路，发光二极管D21点亮；AN21为Md1模式切换、学习对码用调试开关，用于设置Md1工作模式和检测端的识别；采用PT2272解码的电路，无需R21、D21和AN21；设置Md1分为工作模式设置和对码设置，Md1共有点动、互锁、自锁三种工作模式，需要设置为自锁或互锁工作模式，设置方法为：当Md1使用固定码解码电路PT2272解码时，选择PT2272T芯片为互锁模式，选择PT2272L芯片为自锁模式，地址码设置将PT2272地址线与检测端PT2262设置相同即可；当Md1为RFE151学习码解码时，可学习EV1527和PT2262等多种不同的编码芯片检测端，断开SW21，按住AN21，合上SW21，1秒钟以后放开AN21，完成一次工作模式切换，重复操作将在3种工作模式间循环切换，每次切换后发光二极管管D21用闪烁方式显示当前工作模式，闪烁一次为自锁模式、闪烁2次为点动模式、闪烁3次为互锁模式；RFE151学习对码过程为合上SW21，按下AN21后等待1秒松开，D21会点亮，在10秒内接通检测端测试开关SW1，检测端地址码被记录入Md1模块，一只报警端可录入多只检测端实现不同的液位检测。

检测端电路被装入防水塑料盒Bx，安装液压油箱（或水箱）侧面，安装位置需开孔并做防渗处理，安装时液位开关S1的浮子Fu1下限位挡圈Ll设于液位报警下限，液位正常时Fu1处于上限位挡圈Lh处，液位开关S1内部处于断开状态，当液位下降低于报警下限时，浮子Fu1下降至下限位挡圈Ll处，液位开关内部接通，检测端被触发发出无线报警信号。使用6F22电池（9伏）或A23电池供电（12V），测试开关SW1使用干簧管，SW1固定于安装壳体内壁上，使用磁性笔Mpen在壳体外触发干簧管SW1导通进行测试和学习对码，磁性笔前端安装有一块小磁铁，当需要进行测试和学习对码时，用磁性笔的磁铁端靠近安装壳体外壁，干簧管受磁场作用内部导通，起到按钮开关的作用，避免使用普通按钮开关时做防水密封困难的问题。

报警端电路安装于电池盒下部空间内，该报警端可贴于设备操作台或随身携带，测试时使用3只碱性电池供电，根据需要仅使用了D22七彩发光二极管做光指示报警，未安装D23~D25，未使用报警声响电路，当报警被触发时七彩二极管发光闪烁并变换颜色。

Claims (4)

1.一种适用于机械设备液位报警的装置，其特征在于，包括检测端和报警端；检测端包括液位开关、供电延时电路单元、编码电路单元、信号发射电路单元；液位开关用于检测液面高度，当液位高度高于设定高度时，液位开关内部触点处于断开状态，若液位下降至设定高度以下时，液位开关内部触点接通向供电延时电路单元提供触发电流；所述供电延时电路单元在获得触发电流后，立即接通编码电路的供电电源并延时，延时时间到达后，停止对编码电路供电，避免编码电路和发射电路持续工作耗尽电池电量；编码电路设有地址码和数据码，用于对检测端进行标识，编码电路的电源接通时，地址码和数据码被编码为编码键控脉冲信号，发射电路将键控脉冲信号调制成无线电信号向周围发射；所述报警端和检测端进行地址码匹配，报警端包括信号接收解调单元、解码电路和声光输出电路；信号接收解调单元接收到报警频率电波时，解调后送入解码电路尝试解码，解码成功说明接收到的电波信号是对应检测端发出的报警信号，解码电路输出并保持报警声光驱动信号，驱动声光输出电路发出报警提示。

2.根据权利要求1所述的适用于机械设备液位报警的装置，其特征在于，所述检测端与报警端为一对一、一对多、多对一或多对多的组合方式。

3.根据权利要求1所述的适用于机械设备液位报警的装置，其特征在于，所述供电延时电路单元包括供电晶体管VT1、电阻R1~R4和延时电容C1、C2；所述编码电路单元包括编码芯片IC1、电阻R5~R9；所述信号发射电路单元包括键控晶体管VT2、发射晶体管VT3、电阻R10~R12、电容C4、天线ANT1；液位开关S1一端与数据码跳线J5、J6、J7相连，数据码跳线J5、J6、J7另一端分别连接至编码芯片IC1数据码K0、K1、K2端口，编码芯片IC1数据码端口K0、K1、K2、K3分别通过电阻R5、R6、R7、R8与电池BT1负极相连；液位开关S1另一端依次通过延时电容C1、限流电阻R3、供电晶体管VT1b极、e极连接至电池BT1正极，电池BT1正极依次经供电晶体管VT1e极、c极，再经限流滤波电阻R4连接到编码芯片IC1的正电源端，电阻R1并联于供电晶体管VT1b极和e极之间；编码芯片IC1的4脚作为编码电路键控脉冲输出端通过限流电阻R10连接到键控晶体管VT2b极，键控晶体管VT2c极连接到发射晶体管VT3e极，控制发射电路与负电源的连接；电阻R11并联于键控晶体管VT2b极和e之极间，二极管D01与电阻R10反向并联；发射晶体管VT3将键控信号转换成电波脉冲串通过电容C4、天线ANT1向周围空间发射；测试开关SW1一端连接至编码芯片IC1数据码K3端口，另一端连接于延时电容C1和限流电阻R3之间。

4.根据权利要求3所述的适用于机械设备液位报警的装置，其特征在于，所述编码芯片IC1为EV1527编码芯片或PT2262编码电路。