CN2100563U - 光电式给水自动调节器 - Google Patents

Abstract

光电式给水自动调节器是一种新结构的给水自 动调节器，可用于工业锅炉行业中，它的特点是用红 外传感技术检测液体的液位高低，用数字控制电路控 制电磁阀的通、断。它采用的检测方法与被测液体的 比重、温度、压力及导电与否无关。检测液位时无机 械传动，无活动电触点，也无需任何附加联动装置。 它判断液位位置准确，抗干扰性强、结构简单、灵敏度 高、可靠性好。实现全自动调节锅炉中的水位于规定 限度之内。它可以应用到各种低压、中压、高压锅炉 中。

Description

本实用新型涉及一种光电式给水自动调节器。

给水自动调节器是锅炉的附件，它可以自动调节锅炉中水位于规定限度之内。

在工业锅炉中，国内、外目前常用的给水自动调节器主要有电极式、浮子式、恒温管式三种。前两种调节器均系间断调节，调节品质较差。后一种调节器，其缺点是带动执行机构——调节阀的力量有限；测量元件的热惯性大，延迟大。

经过专利检索以及调查国内、外给水自动调节器均无光电式给水自动调节器。

本实用新型的目的在于提供一种光电式给水自动调节器，它用红外传感技术检测液体的液位高低，用数字控制电路控制电磁阀的通断，自动调节锅炉中水位于规定限度之内。它可用于工业锅炉行业。

为达到目的，本实用新型采取了如下技术措施：光电式给水自动调节器是由全反射结构、光电开关两部分组成。全反射结构是由玻璃棱镜、后表体、压板、支架、螺栓、密封衬垫构成。当后表体上的气、液通道中呈气态时，光经玻璃棱镜发生全反射。当后表体上的气、液通道中呈液态时，光经玻璃棱镜发生透射。光电开关是由投光器、受光器、数字控制器、继电器构成。投光器由红外发射电路构成。受光器由“亮通”电路和“暗通”电路构成。数字控制器由逻辑电路构成。

本实用新型的光电式自动给水调节器具有传统的给水自动调节器完全没有的优良品质，它具有判断液位位置准确和抗干扰性强的特点它采用的检测方法与被测液体的比重、温度、压力及导电与否无关。检测液位时无机械传动、无活动电触点，并无需任何附加联动装置，故结构简单、灵敏度高，可靠性好。它可以应用到各种低压、中压、高压锅炉中。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

附图1、是光电式给水自动调节器的工作原理图。

附图2、是光电式给水自动调节器的全反射结构示意图。

附图3、是光电开关中投光器的红外发射电路图。

附图4、是光电开关中受光器在液位上限刻度处的电路图。

附图5、是光电开关中受光器在液位下限刻度处的电路图。

附图6、是光电开关的数字控制电路图。

附图7、是光电开关逻辑电路的真值表。

附图8、是光电开关控制电磁阀和报警器的电路图。

附图9、是光电开关整个电路工作时的状态转移图。

如图1所示：当锅炉中的水位处于玻璃棱镜上限（下限）刻度时，受光器（2）根据投光器（1）所射出的红外光是否发生全反射，输出不同的信号，经数字控制电路进行逻辑判断，控制继电器（3）动作，继电器（3）控制电磁阀（5）的通、断，实现自动调节锅炉的水位于规定限度之内。同时控制报警器（4）工作。

如图2所示：全反射结构由玻璃棱镜（6），开有槽道的后表体（7），压板（8），支架（9），螺栓（10），密封衬垫（11）构成。玻璃棱镜（6）的横截面是等腰直角三角形。三角形的两直角边是棱镜的两斜面。三角形的斜边是棱镜的底平面。棱镜的斜面为光入射面，底平面为光反射面。其斜面与底平面的夹角是45度角。后表体（7）为开有槽道的金属长方体，后表体的横截面是凹形。压板（8）为开有园孔的金属板通过螺栓（10）联接，压板（8）将玻璃棱镜（6）紧固在后表体（7）的槽道上。玻璃棱镜（6）的底平面密封后表体（7）的槽道，使后表体的槽道形成气、液通道。

投光器（1）和受光器（2）设置在与压板（8）连接的支架（9）上，支架（9）是带有园孔的金属架，分别设置在玻璃棱镜的上限（下限）水位刻度处。投光器（1）中的红外发射管设置在支架（9）的园孔内。电源接通后，投光器（1）射出的红外光垂直射入玻璃棱镜的斜面。受光器（2）中的红外接管设置在玻璃棱镜的另一斜面上的支架园孔内，其位置恰好在能接受到全反射的光束通路上。

光电式给水自动调节器采用的全反射结构避免了光电开关中任何元件和液体相接触。投光器（1）所射的红外光只经过玻璃棱镜（6）就反射到受光器（2）上，在玻璃棱镜内的全反射光路不受外界因素干扰，具有很稳定的性能。投光器（1）所射出的红外光信号是经调制后的红外光，其方向性好，穿透能力强。受光器（2）采用了投光器（1）中的红外发射管相匹配的红外接受管，受光器（2）在工作中免除了杂光干扰，抗干扰性强，响应速度快，可靠性高。

投光器采用如图3所示电路。该电路中与非门组成38K42器控制三极管BG1的导通与截止，使红外发射管发出经调制的红外光。

受光器在液位上限度处采用图4所示电路，该电路为“亮通”电路。当光敏管到红外光照射时，其反向电阻急剧变小，三极管BG2基极电位升高。BG2导通，输出低电位“0”即A＝0，相反，若未受到红外光照射时，则输出高电位“1”，即A＝1。（A＝1，A＝0如附图7所示）

受光器在液位下限刻度处采用图5所示电路，该电路为“暗通”电路。当光敏管受到  红外光照射时，其反向电阻急剧变小，三极管BG3基极电位降低，BG3截止，输出高电位“1”即B＝1，相反，若未受到红外光照射，则输出低电位“0”即B＝0。（B＝1，B＝0如附图7所示）

当锅炉中水位处在玻璃棱镜的上限刻度时，后表体的气、液通道中呈液体状态。在通道呈液体状态时，因为玻璃和水的相对折射率小，位于上限刻度处的投光器射出红外光经过玻璃棱镜的光反射面透射入液体，与之对应的受光器则接受不到红外光。

在锅炉中水位处在玻璃棱镜的下限刻度，后表体的气、液通道中呈气体状态。这时因玻璃和气体的相对折射率大，而位于下限刻度处的投光器射出的红外光经过玻璃棱镜光反射面全反射到与之对应的受光器，受光器则能接受到红外光。

受光器始终处于三种工作状态。当锅炉中水位超过上限刻度时，上限（下限）位置处的投光器所射出红外光发生透射。此时受光器输出为：A＝1，B＝0；当锅炉中水位处于下限位置时则上限位置处的投光器所射出的红外光发生全反射，下限位置处的投光器所射出的红外光发生透射。此时受光器输出为：A＝0，B＝0；当锅炉中水处于下限水位刻度时，则上限（下限）位置处的投光器所射出的红外光均发生了全反射。此时受光器输出为：A＝0，B＝1。将这三种状态上的信号分别送入数字控制电路（数字控制电路如图6、RS触发器），进行逻辑判断，其真值表如图7、所示。

数字控制电路逻辑判断后，采用图8电路、以控制电磁阀的通、断。控制报警器工作。

图9是整个电路工作时的状态转移图，当锅炉中水位高于上限水位时，（A＝1、B＝0）。这时数字控制电路输出低电位Q＝0，电磁阀关闭，水位逐渐下降。当下降到正常水位区间时，（A＝0、B＝0）。这时数字控制电路保持前种状态，电磁阀仍关闭。当锅炉中水位下降到低于下限水位时，（A＝0、B＝1）。这时数字控制电路输出高电位Q＝1，使电磁阀打开，开始进水。这样水位开始上升。当上升到正常水位区间时（A＝0，B＝0）。这时数字控制电路保持前种状态，直至水位上升到上限刻度以上时，（A＝1，B＝0）。则数字控制电路回到第一种状态，使电磁阀关闭。整个电路就这样周期工作，使锅炉中水位处于规定的正常区间内。

在锅炉处于上限（下限）液位时，数字控制器控制报警器报警。

Claims (7)

1、一种光电式给水自动调节器是由全反射结构和光电开关两部分组成。其特征在于：全反射结构是由玻璃棱镜(1)，后表体(2)，压板(3)，支架(4)，螺栓(7)，密封衬垫(8)构成。光电开关是由投光器(5)，受光器(6)，数字控制器，继电器构成。

2、根据权利要求1所述的光电式给水自动调节器，其特征在于：玻璃棱镜（1）的横截面是等腰直角三角形，三角形的两直角边是棱镜的两斜面。三角形的斜边是棱镜的底平面。其棱镜的底平面联接后表体，并密封后表体的气、液通道。

3、根据权利要求2所述的光电式给水自动调节器，其特征在于：玻璃棱镜（1）的斜面与入射光束相垂直，其斜面与底平面的夹角是45度角。

4、根据权利要求1所述的光电式给水自动调节器，其特征在于：投光器（5）是由红外发射电路构成。

5、根据权利要求4所述的光电式给水自动调节器，其特征在于：投光器（5）中的红外发射管的位置分别在玻璃棱镜（1）的上限水位刻度处和下限水位刻度处。

6、根据权利要求1所述的光电式给水自动调节器，其特征在于：受光器（6）中的红外接受管的位置在投光器（5）所射出的红外光的全反射光路上。

7、根据权利要求1所述的光电式给水自动调节器，其特征在于：数字控制器中的电路采用RS触发器。

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