CN210051405U - 一种采用激光测距技术的液位传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用激光测距技术的液位传感器，包括透明密封窗口，设置在透明密封窗口上端面的印刷电路板，设置在透明密封窗口下端面的浮子隔离网，以及设置在浮子隔离网内的浮子；其中，该液位传感器通过电源电缆供电，印刷电路板的一个侧面连接有激光测距芯片，另一个侧面连接有控制与通讯电路，且激光测距芯片朝向浮子隔离网的一侧，控制与通讯电路以MCU为核心，一方面用于控制激光测距芯片的工作，接收激光测距芯片的测量结果，另一方面能够通过数字通信电缆与外部系统通信，将测量结果向外部系统传送。本实用新型提供的液位传感器，其结构简单，占用储箱内部少量空间，液体不与带电部件接触，测量精度高，响应速度快。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种采用激光测距技术的液位传感器，适用于使用液体燃料的动力机械，也可用于其他需要测量液位的领域。
背景技术
所有使用液体燃料的动力机械，都要使用液位传感器，用来监视测量燃油以及其他工作用油的存量。目前广泛使用的液位传感器有电阻式、电容式、超声波式，以及光电开关式等。其中电阻式要配合浮子，浮子通过机械连接到电位器，液位的变化通过浮子和有关机械机构，传递到电位器，变成电位器阻值的变化。光电开关液位传感器只能检测液位是否到达某一确定位置，不能进行连续液位变化的测量。电容式液位传感器的原理见图1。
图1中电容传感器2的材料为金属，通常形状为隔离的两个同心圆桶，液体可以进入内外桶之间的空间。由于液体的介电常数大于空气，当液位高度不同时，电容的容量发生相应的变化，这个变化通常用电桥电路进行检测，电桥输出到测量电路，通过适当的处理，得出液位高度。
上述几种液位传感器各自有其技术特点。超声波液位传感器安装于储箱外部，不占用储箱内部空间，储箱内部无带电部件，安全性好，但通常精度不高，测量值受温度及气压的影响较大。电阻式液位传感器可以获得较高的测量精度，但是由于机械装置和运动零件的存在，测量的实时性不高，且存在机械失效的风险。光电开关式液位传感器只能监视液位是否超过某一固定位置，不能给出任意位置的液位测量值。电容式液位传感器可以达到较高的测量灵敏度，但是温度和压力对测量结果有较大影响。另外电容传感器要占用储箱内部容积，电容带电存在安全隐患，电容及其支撑结构有较大的附加重量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种采用激光测距技术的液位传感器，该液位传感器结构简单，占用储箱内部少量空间，液体不与带电部件接触，测量精度高，响应速度快。
本实用新型采用如下技术方案来实现的：
一种采用激光测距技术的液位传感器，包括透明密封窗口，设置在透明密封窗口上端面的印刷电路板，设置在透明密封窗口下端面的浮子隔离网，以及设置在浮子隔离网内的浮子；其中，
该液位传感器通过电源电缆供电，印刷电路板的一个侧面连接有激光测距芯片，另一个侧面连接有控制与通讯电路，且激光测距芯片朝向浮子隔离网的一侧，控制与通讯电路以MCU为核心，一方面用于控制激光测距芯片的工作，接收激光测距芯片的测量结果，另一方面能够通过数字通信电缆与外部系统通信，将测量结果向外部系统传送。
本实用新型进一步的改进在于，激光测距芯片焊装在印刷电路板上，其能够发出测量激光并接收和处理被测浮子表面的反射光线，得到被测距离，与控制与通信电路配合工作，以数字形式输出给测量与控制电路。
本实用新型进一步的改进在于，透明密封窗口为平板玻璃，能够使得激光通过，阻止液体外泄。
本实用新型进一步的改进在于，浮子平均密度小于被测液体。
本实用新型进一步的改进在于，浮子的数量为一个或者多个。
本实用新型进一步的改进在于，浮子隔离网用以限制浮子水平位置，使得浮子随液位浮动时，始终在激光测距芯片的正下方。
本实用新型进一步的改进在于，浮子隔离网内外设置有液体连通通道，保证内外液位相同。
本实用新型具有如下有益的技术效果：
本实用新型提供的一种采用激光测距技术的液位传感器，该液位传感器工作时，控制与通信电路以MCU(微控制器)为核心，一方面控制激光测距芯片的工作，接收激光测距芯片的测量结果，另一方面通过数字通信总线与外部系统通信，将测量结果经过适当处理向外部系统传送。其中，激光测距芯片能发出测量激光并接收和处理被测浮子表面的反射光线，得到被测距离，与控制与通信电路配合工作，以数字形式输出给测量与控制电路。
进一步，透明密封窗口为平板玻璃，允许激光通过，阻止液体外泄。
进一步，浮子平均密度小于液体，因而漂浮于液体表面，反光特性应能满足激光测距芯片的工作要求。
进一步，浮子隔离网内外设置有液体连通通道，进而保证内外液位相同。
附图说明
图1为电容式液位传感器原理示意图。
图2为本实用新型一种采用激光测距技术的液位传感器的结构示意图。
附图标记说明：
1-油箱，2-电容传感器，3-油料，4-浮子，5-测量激光，6-透明密封窗口，7-控制与通讯电路，8-电源电缆，9-数字通讯电缆，10-印刷电路板，11-激光测距芯片，12-浮子隔离网。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做出进一步的说明。
如图2所示，本实用新型提供的一种采用激光测距技术的液位传感器，包括透明密封窗口6，设置在透明密封窗口6上端面的印刷电路板10，设置在透明密封窗口6下端面的浮子隔离网12，以及设置在浮子隔离网12内的浮子4；其中，该液位传感器通过电源电缆8供电，印刷电路板10的一个侧面连接有激光测距芯片11，另一个侧面连接有控制与通讯电路7，且激光测距芯片11朝向浮子隔离网12的一侧，控制与通讯电路7以MCU为核心，一方面用于控制激光测距芯片11的工作，接收激光测距芯片11的测量结果，另一方面能够通过数字通信电缆9与外部系统通信，将测量结果向外部系统传送。
其中，所述控制与通信电路7以MCU(微控制器)为核心，一方面控制激光测距芯片11的工作，接收激光测距芯片11的测量结果，另一方面通过数字通信电缆9与外部系统通信，将测量结果向外部系统传送。
所述激光测距芯片11是一个激光测距电路芯片，其焊装在印刷电路板10上，能发出测量激光5并接收和处理被测浮子4表面的反射光线，得到被测距离，与控制与通信电路7配合工作，以数字形式输出给测量与控制电路。
所述透明密封窗口6为平板玻璃，允许激光通过，阻止液体外泄。
所述浮子4平均密度小于液体，因而漂浮于液体表面，反光特性应能满足激光测距芯片11的工作要求。使用漂浮于液体表面的浮子4反射测量激光，浮子4的运动范围被限制在浮子隔离网12。浮子4可为一个，或者多于一个，其平均密度小于液体密度，其表面光滑且具有漫反射特性。浮子4材料应不与被测液体发生化学反应，不积累静电电荷。
所述浮子隔离网12用以限制浮子4水平位置，使得浮子4随液位浮动时，始终在激光测距芯片11的正下方。此外，浮子隔离网12内外设置有液体连通通道，保证内外液位相同，一般采用金属材料制成。
优选的，对于所述激光测距芯片，可以采用VL53L1X，或其后继产品，其工作距离为0—4m，距离分辨率1mm。
优选的，对于所述控制与通信电路，可以采用51系列或者STM系列等常见MCU产品，以其为核心，主要附加电路为串行通信电平转换与驱动电路。
优选的，对于所述透明密封窗口，可以采用K9光学玻璃。
优选的，对于所述浮子隔离网，可以采用截面为圆形，强度满足要求，不与液体发生化学反应，不积累静电的材料制作，内表面最好为黑色。例如铝合金或不锈钢材料。
优选的，对于所述浮子，基本要求是能可靠漂浮于液体表面，能反射足够的激光能量。例如可以采用不锈钢空心球，直径略小于浮子隔离网，表面拉毛。
Claims (7)
1.一种采用激光测距技术的液位传感器，其特征在于，包括透明密封窗口(6)，设置在透明密封窗口(6)上端面的印刷电路板(10)，设置在透明密封窗口(6)下端面的浮子隔离网(12)，以及设置在浮子隔离网(12)内的浮子(4)；其中，
该液位传感器通过电源电缆(8)供电，印刷电路板(10)的一个侧面连接有激光测距芯片(11)，另一个侧面连接有控制与通讯电路(7)，且激光测距芯片(11)朝向浮子隔离网(12)的一侧，控制与通讯电路(7)以MCU为核心，一方面用于控制激光测距芯片(11)的工作，接收激光测距芯片(11)的测量结果，另一方面能够通过数字通信电缆(9)与外部系统通信，将测量结果向外部系统传送。
2.根据权利要求1所述的一种采用激光测距技术的液位传感器，其特征在于，激光测距芯片(11)焊装在印刷电路板(10)上，其能够发出测量激光并接收和处理被测浮子(4)表面的反射光线，得到被测距离，与控制与通讯电路(7)配合工作，以数字形式输出给测量与控制电路。
3.根据权利要求1所述的一种采用激光测距技术的液位传感器，其特征在于，透明密封窗口(6)为平板玻璃，能够使得激光通过，阻止液体外泄。
4.根据权利要求1所述的一种采用激光测距技术的液位传感器，其特征在于，浮子(4)平均密度小于被测液体。
5.根据权利要求4所述的一种采用激光测距技术的液位传感器，其特征在于，浮子(4)的数量为一个或者多个。
6.根据权利要求1所述的一种采用激光测距技术的液位传感器，其特征在于，浮子隔离网(12)用以限制浮子水平位置，使得浮子(4)随液位浮动时，始终在激光测距芯片(11)的正下方。
7.根据权利要求6所述的一种采用激光测距技术的液位传感器，其特征在于，浮子隔离网(12)内外设置有液体连通通道，保证内外液位相同。
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| CN111927438A (zh) * | 2020-10-13 | 2020-11-13 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 一种随钻防溢管液位监测装置和监测方法 |
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| CN113983928A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-28 | 中化国际(控股)股份有限公司 | 电芯体积测量装置 |
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