CN218765502U - 一种提拉式全自动液位监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种提拉式自动化液位监测装置，涉及自动化液位监测技术领域，包括：外壳主体，外壳主体的底部内壁上设有伺服电机，伺服电机上设有第一主轴，绞盘套设于第一主轴上；绳索，绳索一端固定并卷绕在绞盘上，另一端穿过外壳主体的侧面开设的第一通孔朝向外壳主体的外部延伸并连接平衡浮子；编码器，编码器固定于外壳主体底部内壁上并位于伺服电机下方，编码器上设有第二主轴；计米轮套设于第二主轴上，计米轮位于绳索的延伸方向上，绳索紧贴计米轮的外壁；控制器，控制器固定在外壳主体底部内壁上，分别连接伺服电机和编码器。有益效果是可应用于空间狭小的水位监测环境，适用于液位变化速度快的监测场景，监测数据精确。

Description

一种提拉式全自动液位监测装置

技术领域

本实用新型涉及自动化液位监测技术领域，尤其涉及一种提拉式自动化液位监测装置。

背景技术

浮子式水位计实现了对水位的实时监测，被广泛地应用于监测水库、河流、湖泊、坝体测压管等的水位。

浮子式水位计采用浮子、平衡锤和悬索，实现了机械式跟踪水位升降的功能。悬索悬挂在水位轮上，水位轮连接一个编码器。在水位不变的情况下，浮子与平衡锤两边的力是平衡的。当水位上升时，浮子产生向上浮力，使平衡锤拉动悬索带动水位轮作顺时针方向旋转，水位编码器的显示读数增加；水位下降时，则浮子下沉，并拉动悬索带动水位轮逆时针方向旋转，水位编码器的显示器读数减小。

但是，浮子式水位计存在两个问题。第一，由于浮子式水位计需要一个平衡锤和悬索，体积较大。因此它无法适用于空间狭小的测量环境，例如基坑的地下水位。第二，由于浮子式水位计利用的是平衡锤的重力作为推动力，所以其响应速度慢，无法适用于液位快速变化的场景，例如浇灌水泥砂浆的液位监测。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种提拉式全自动液位监测装置，包括：

外壳主体，所述外壳主体的底部内壁上设有伺服电机，所述伺服电机上设有第一主轴，绞盘套设于所述第一主轴上；

绳索，所述绳索一端固定并卷绕在所述绞盘上，另一端穿过所述外壳主体的侧面开设的第一通孔朝向所述外壳主体的外部延伸并连接平衡浮子；

编码器，所述编码器固定于所述外壳主体底部内壁上并位于所述伺服电机下方，所述编码器上设有第二主轴；计米轮套设于所述第二主轴上，所述计米轮位于所述绳索的延伸方向上，所述绳索紧贴所述计米轮的外壁；

控制器，所述控制器固定在所述外壳主体底部内壁上，分别连接所述伺服电机和所述编码器。

优选的，所述第一主轴平行于所述外壳主体的底部内壁，所述第一主轴的远离所述伺服电机的一端通过支撑结构连接所述外壳主体的底部内壁，所述支撑结构包括轴承支撑板，所述轴承支撑板固定在所述外壳主体的底部内壁上，所述轴承支撑板上固定有轴承，所述第一主轴远离所述伺服电机的一端嵌设于所述轴承内。

优选的，所述第一主轴的远离所述伺服电机的一端通过过盈连接的方式嵌设于所述轴承内。

优选的，所述轴承通过过盈连接的方式固定在所述轴承支撑板上。

优选的，还包括行程开关，连接所述控制器，所述行程开关固定于所述外壳主体的靠近所述第一通孔的侧面外壁上，并位于所述平衡浮子一侧的正上方。

优选的，所述外壳主体的朝向所述第一通孔的一侧沿垂直于所述绳索的方向向外延伸，于所述第一通孔的两侧分别形成一延伸部，所述延伸部上设有第二通孔。

优选的，所述外壳主体的底部内壁上还设有两对导向轮，沿所述绳索延伸方向分布于所述计米轮两侧，所述绳索分别穿过所述两对导向轮并与所述导向轮外壁紧贴。

优选的，还包括外壳盖，所述外壳主体的一侧开口，所述外壳盖盖设于所述开口处并与所述外壳主体可拆卸连接。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

1)相对于浮子式水位计，不需要平衡锤和悬索，体积小，可应用于空间狭小的水位监测环境；

2)采用伺服电机的力矩反馈控制与牵引运动，具有响应速度快的优点，适用于液位变化速度快的监测场景；

3)绳索带动计米轮旋转从而带动编码器计数的方式，实现了对平衡浮子的位置精确记录。

附图说明

图1为本实用新型的较佳的实施例中，提拉式自动化液位监测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实用新型并不限定于该实施方式，只要符合本实用新型的主旨，则其他实施方式也可以属于本实用新型的范畴。

本实用新型的较佳实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种提拉式全自动液位监测装置，如图1所示，包括：

外壳主体1，外壳主体1的底部内壁上设有伺服电机2，伺服电机2上设有第一主轴21，绞盘3套设于第一主轴21上；

绳索4，绳索4一端固定并卷绕在绞盘3上，另一端穿过外壳主体1的侧面开设的第一通孔101朝向外壳主体1的外部延伸并连接平衡浮子5；

编码器6，编码器6固定于外壳主体1底部内壁上并位于伺服电机2下方，编码器6上设有第二主轴61；计米轮7套设于第二主轴61上，计米轮7位于绳索4的延伸方向上，绳索4紧贴计米轮7的外壁；

控制器8，控制器8固定在外壳主体底部内壁上，分别连接伺服电机2和编码器6。

本实用新型的较佳实施例中，第一主轴21平行于外壳主体1的底部内壁，第一主轴21的远离伺服电机2的一端通过支撑结构9连接外壳主体1的底部内壁，支撑结构包括轴承支撑板901，轴承支撑板901固定在外壳主体1的底部内壁上，轴承支撑板901上固定有轴承902，第一主轴21远离伺服电机2的一端嵌设于轴承902内。

具体的，本实施例中，在外壳主体1上还设有轴承支撑板901，伺服电机2的第一主轴21嵌设于轴承支撑板901上固定的轴承902内，使绞盘3位于伺服电机2与轴承之间，防止工作中绞盘3滑动脱落。

本实用新型的较佳实施例中，第一主轴21的远离伺服电机2的一端通过过盈连接的方式嵌设于轴承902内。

本实用新型的较佳实施例中，轴承902通过过盈连接的方式固定在轴承支撑板901上。

具体的，本实施例中，第一主轴21头部与轴承902连接方式和轴承902和轴承支撑板901的连接方式均为过盈连接，采用这种连接方式可以使连接结构简单，承载能力高。

本实用新型的较佳实施例中，还包括行程开关10，连接控制器8，行程开关10固定于外壳主体1的靠近第一通孔101的侧面外壁上，并位于平衡浮子5一侧的正上方。

具体的，本实施例中，外壳主体1侧面外壁上设有行程开关10，当装置启动时，控制器控制伺服电机2自动提拉平衡浮子5上升，直至触碰到行程开关10，开始自动工作，实现自动化。

本实用新型的较佳实施例中，外壳主体1的朝向第一通孔101的一侧沿垂直于绳索4的方向向外延伸，于第一通孔101的两侧分别形成一延伸部11，延伸部上设有第二通孔1101。

具体的，本实施例中延伸部11上设有第二通孔1101，通过第二通孔1101与其他部件固定，可以使安装更加稳固。

本实用新型的较佳实施例中，外壳主体1的底部内壁上还设有两对导向轮12，沿绳索4延伸方向分布于计米轮7两侧，绳索4分别穿过两对导向轮12并与导向轮12外壁紧贴。

具体的，本实施例中，绳索4先穿过一对导向轮12，再穿过并紧贴计米轮7，最后穿过另一对导向轮12，工作过程中可以通过导向轮12的固定使绳索4不发生偏移，使测量结果更加精确。

本实用新型的较佳实施例中，还包括外壳盖13，外壳主体1的一侧开口，外壳盖盖设于开口处并与外壳主体1可拆卸连接。

具体的，本实施例中，外壳主体1侧面盖设外壳盖13并可拆卸连接，便于设备内部的部件的调试与检修。

具体的，本实施例中，在一次水位监测工程中采用本技术方案的提拉式自动化液位监测装置对被测对象进行水位监测，使用的提拉式式自动化液位监测装置中的绳索4优选使用钢丝绳，具体的水位监测过程包括：

首先，将本技术方案的提拉式自动化液位监测装置安装于被测对象上方，且被测对象中承载有被测液体；

进一步的，将此装置通电，通电后控制器8控制伺服电机2自动牵引平衡浮子5上拉，直至平衡浮子5触碰到行程开关10；

进一步的，当行程开关触发时，控制器8将储存的监测水位历史数据重置，并将平衡浮子5当前位置设为零点；

平衡浮子5具有一个自重G，并且已知其体积就可计算获得平衡浮子5在被测液体中所受到的最大浮力F。当平衡浮子5没有受到液体的浮力f作用时，伺服电机2的力矩反馈值约为平衡浮子5的自重G乘以绞盘3的半径R，即G×R。当平衡浮子5受到浮力f作用时，力矩反馈值约为(G-f)×R。当平衡浮子5完全被被测液体浸没时，此时的力矩反馈值最小，约为(G-F)×R；给伺服电机2的力矩反馈值设定一个上阈值和一个下阈值。上阈值小于G×R，且大于下阈值；下阈值则要略大于或者等于(G-F)×R；

当平衡浮子5没有受到浮力或者被测液体的液位下降时，力矩反馈值大于上阈值，则控制器8会控制伺服电机2牵引平衡浮子5下降；当力矩反馈值在上阈值和下阈值之间时，平衡浮子5的部分体积浸没于被测液体内，则此时伺服电机2停止运动；当力矩反馈值低于下阈值，则控制器8会控制伺服电机2牵引平衡浮子5上拉，采用伺服电机2的力矩反馈控制与牵引运动，响应速度快，适用于液位变化速度快的监测场景；

进一步的，伺服电机2监测到当前力矩反馈值大于预设的上阈值，控制器8控制伺服电机牵引平衡浮子5下降；

进一步的，平衡浮子5下降至被测液体的液位表面，受到液体的浮力作用，力矩反馈值不断减小直至小于上阈值时，伺服电机2停止牵引；

进一步的，伺服电机2实时根据力矩反馈值牵引平衡浮子5上拉或下降，使力矩反馈值始终保持在上阈值和下阈值之间；

进一步的，因为平衡浮子5由钢丝绳牵引，钢丝绳紧贴着计米轮7，从而带动了计米轮7旋转。又由于计米轮7套设于编码器6的第二主轴61上，从而带动编码器6旋转，输出相应的脉冲数。通过控制器8实时采集脉冲数，再结合计米轮7的周长从而计算出平衡浮子5的下放距离，再根据平衡浮子5的零点位置及下放距离得到当前被测液体的液位高度。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种提拉式全自动液位监测装置，其特征在于，包括：

外壳主体，所述外壳主体的底部内壁上设有伺服电机，所述伺服电机上设有第一主轴，一绞盘套设于所述第一主轴上；

绳索，所述绳索一端固定并卷绕在所述绞盘上，另一端穿过所述外壳主体的侧面开设的第一通孔朝向所述外壳主体的外部延伸并连接平衡浮子；

编码器，所述编码器固定于所述外壳主体底部内壁上并位于所述伺服电机下方，所述编码器上设有第二主轴；计米轮套设于所述第二主轴上，所述计米轮位于所述绳索的延伸方向上，所述绳索紧贴所述计米轮的外壁；

控制器，所述控制器固定在所述外壳主体底部内壁上，分别连接所述伺服电机和所述编码器。

2.根据权利要求1所述的提拉式全自动液位监测装置，其特征在于，所述第一主轴平行于所述外壳主体的底部内壁，所述第一主轴的远离所述伺服电机的一端通过支撑结构连接所述外壳主体的底部内壁，所述支撑结构包括轴承支撑板，所述轴承支撑板固定在所述外壳主体的底部内壁上，所述轴承支撑板上固定有轴承，所述第一主轴远离所述伺服电机的一端嵌设于所述轴承内。

3.根据权利要求2所述的提拉式全自动液位监测装置，其特征在于，所述第一主轴的远离所述伺服电机的一端通过过盈连接的方式嵌设于所述轴承内。

4.根据权利要求2所述的提拉式全自动液位监测装置，其特征在于，所述轴承通过过盈连接的方式固定在所述轴承支撑板上。

5.根据权利要求1所述的提拉式全自动液位监测装置，其特征在于，还包括行程开关，连接所述控制器，所述行程开关固定于所述外壳主体的靠近所述第一通孔的侧面外壁上，并位于所述平衡浮子一侧的正上方。

6.根据权利要求1所述的提拉式全自动液位监测装置，其特征在于，所述外壳主体的朝向所述第一通孔的一侧沿垂直于所述绳索的方向向外延伸，于所述第一通孔的两侧分别形成一延伸部，所述延伸部上设有第二通孔。

7.根据权利要求1所述的提拉式全自动液位监测装置，其特征在于，所述外壳主体的底部内壁上还设有两对导向轮，沿所述绳索延伸方向分布于所述计米轮两侧，所述绳索分别穿过所述两对导向轮并与所述导向轮外壁紧贴。

8.根据权利要求1所述的提拉式全自动液位监测装置，其特征在于，还包括外壳盖，所述外壳主体的一侧开口，所述外壳盖盖设于所述开口处并与所述外壳主体可拆卸连接。

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