CN2700849Y

CN2700849Y - 水位测量控制设备

Info

Publication number: CN2700849Y
Application number: CN 200420024294
Authority: CN
Inventors: 徐小群; 马小平; 李德富; 马勇
Original assignee: XUZHOU LIGONG COMPUTER ENGINEERING RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: XUZHOU LIGONG COMPUTER ENGINEERING RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2014-01-20

Abstract

本实用新型涉及的是一种用于水库、水电站的水位测量与控制设备。其结构是由浮子式水位传感器和输入选择及译码部分、海拔预置及驱动部分、译码驱动显示部分、比较报警部分组成。优点：绝对型机械接触式旋转编码器具有掉电记忆功能，与增量型编码器不同，增量型编码器不能掉电记忆；采用COMS组合逻辑电路器件设计，抗电磁干扰能力强。测量控制仪可采用微机、单片机通过编程软件实现。微机、单片机是一种时序电路工作方式的器件，在强磁或雷电干扰环境下，组合逻辑电路的工作方式是非时序的，当前电路状态与历史无关，从原理上杜绝了死机、程序跑飞现象；电路调试简单、方便、可靠性高；成本低，实用性强。

Description

水位测量控制设备

技术领域

本实用新型涉及的是一种用于水库、水电站的水位测量与控制设备。属于测量与控制技术领域。

背景技术

地处偏远地区水库、水电站的水位测量，由于工作环境差，雷电干扰严重，要求水位测量设备抗强磁或雷电干扰能力强、耗电省、能够在恶劣环境下正常工作且尽可能地免维护。已有的水位测量控制设备通常采用微机、单片机通过编程软件实现。微机、单片机是一种时序电路工作方式的器件，在强磁或雷电干扰环境下，从原理上讲，程序跑飞或死机现象不可避免，并且要求维护人员有较高的专业技能，而组合逻辑电路的工作方式是非时序的，当前电路状态与历史无关，从原理上杜绝了死机、程序跑飞现象，并且电路调试简单、方便。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在的缺陷，提出一种新型结构的水位测量控制设备，它采用浮子式水位传感器和用绝对型机械接触式旋转编码器作为水位的模拟变化至数字编码的转换以及用组合逻辑电路的工作方式。本实用新型的技术解决方案：其结构是由浮子式水位传感器和输入选择及译码部分、海拔预置及驱动部分、译码驱动显示部分、比较报警部分组成。其中浮子式水位传感器通过其输出信号电缆线与输入选择及译码部分的信号传入端相接，输入选择及译码部分的输出端与海拔预置及驱动部分的输入端相接，通过海拔预置及驱动部分得到的绝对水位BCD码值一路送入译码驱动显示部分，另一路送入比较报警部分。本实用新型具有下列特点：①绝对型机械接触式旋转编码器具有掉电记忆功能，与增量型编码器不同，增量型编码器不能掉电记忆。②采用COMS组合逻辑电路器件设计，抗电磁干扰能力强。测量控制仪可采用微机、单片机通过编程软件实现。微机、单片机是一种时序电路工作方式的器件，在强磁或雷电干扰环境下，从原理上讲，程序跑飞或死机现象不可避免。组合逻辑电路的工作方式是非时序的，当前电路状态与历史无关，从原理上杜绝了死机、程序跑飞现象。③电路调试简单、方便、可靠性高。④成本低，实用性强。

附图说明

图1是本实用新型的结构方框示意图。

图2是输入选择及译码部分的电原理图(实施例)。

图3是海拔预置及驱动部分的电原理图(实施例)。

图4(a)是比较报警部分(一)的电原理图(实施例)。

图4(b)是比较报警部分(二)的电原理图(实施例)。

图5是译码驱动显示部分的电原理图(实施例)。

具体实施方式

图中的1”是浮子式水位传感器、2”是输入选择及译码部分、3”是预置及驱动部分、4”是译码驱动显示部分、5”是比较报警部分。

对照附图1，

由浮子式水位传感器1”和输入选择及译码部分、2”海拔预置及驱动部分3”、译码驱动显示部分4”、比较报警部分5”组成，其中浮子式水位传感器1”通过其输出信号电缆线与输入选择及译码部分2”的信号传入端相接，测量控制仪的输入选择及译码部分2”通过电平转换、高位选择及译码编程、EPROM存储器输出相对水位BCD码信号进入海拔预置及驱动部分3”，由海拔预置乒乓开关，预置相对应的海拔高程值，通过加法器加法运算从而得到绝对水位BCD码值，绝对水位BCD码值一路送入译码驱动显示部分4”，通过译码器，输出十进制数，并用高亮度LED数码管显示，另一路送入比较报警部分5”，当水位值大于等于或小于等于设定值时，通过驱动电路，驱动相应的继电器、指示灯、蜂鸣器报警。

浮子式水位传感器1”是由绝对型机械接触式旋转编码器配以精密变速机构与挂轮、测绳、重锤和浮子构成，其原理是浮子以稳的吃水线漂浮在水面上，当水位变化时，浮子也随之上升或下降，同浮子连接的测绳带动挂轮作旋转运动，并通过传感器内部的变速机构带动旋转编码器转动，从而输出与水位相对应的数字编码。

对照附图2，输入选择及译码部分2”主要由电平转换器IC1～IC3(型号：CC4050)，与或选择器IC4、IC5(型号：CC4019)，只读存储器(EPROM)IC6、IC7(型号：2764)等器件组成，完成逻辑电平转换、数据选择及译码等功能。

浮子式水位传感器1”的输入/输出插座通过输出信号电缆把信号传入输入选择及译码部分2”，与S1、S2、～S17、S18端相连接，经接地排电阻PR1～PR2，接地电容C1～C18，分别进入电平转换器IC1、IC2、IC3(型号均为：CC4050)的管脚3、5、7、9、11、14。电平转换器IC1的管脚2、4、6、10、12、15直接与只读存储器(EPROM)IC6、IC7(型号：2764)的管脚10、9、8、7、6、5相对应连接，电平转换器IC2的管脚2、4、6、10、12、15分别与只读存储器(EPROM)IC6、IC7的管脚4、3及与或选择器IC4(型号：CC4019)的管脚6、7、4、5相对应连接。电阻R1、R2、晶体三极管T1构成反相门电路，电平转换器IC3的管脚2、4、6、10、12、15直接与与或选择器IC4、IC5(型号：CC 4019)的管脚2、3、6、7、4、5相对应连接。与或选择器IC4的管脚10、11、12及与或选择器IC5的管脚10、11分别与只读存储器IC6、IC7的管脚25、24、21、23、2相连接。

只读存储器IC6的管脚11、12～19与图3中的驱动集成电路IC12(型号：HC245)的管脚9、8～2对应连接。只读存储器IC7的管脚11、12、13、15～19分别与图3中的加法器IC8、IC9(型号：CC4560)的管脚15、1、3、5对应连接，加法器IC8、IC9的管脚13、12、11、10分别与驱动集成电路IC13(型号：HC245)的管脚9、8、7、6、5、4、3、2对应连接，加法器IC10、IC11(型号：CC4560)的管脚13、12、11、10分别与驱动集成电路IC14(型号：HC245)的管脚9、8、～2对应连接，加法器IC8、IC9、IC10、IC11的管脚14、2、4、6分别与图3中的乒乓开关1HB1、1HB2、1HB3、1HB4相对应连接。

对照图3，驱动集成电路IC12的管脚9、8～2分别与图4(a)中的比较器IC15、IC16、IC21、IC22、IC27、IC28(型号均为：CC4585)的管脚10、7、2、15对应相连接，驱动集成电路IC13的管脚9、8～2分别与图4(a)中的比较器IC17、IC18、IC23、IC24、IC29、IC30(型号均为：CC4585)的管脚10、7、2、15对应相连接。驱动集成电路IC14的管脚9～2分别与图4(a)中的比较器IC19、IC20、IC25、IC26、IC31、IC32的管脚10、7、2、15对应相连接，比较器IC15～IC20的管脚11、9、1、14端分别与拨盘预置开关1BK1～1BK6的管脚1、2、4、8对应连接，比较器IC21～IC26的管脚11、9、1、14分别与上限预置开关1SK1、1SK2～1SK6的管脚1、2、4、8相对应连接，比较器IC27～IC32的管脚11、9、1、14分别与下限预置开关2SK1～2SK6的管脚1、2、4、对应连接。

对照图4(a)，比较器IC15～IC32(型号均为：CC4585)，拨盘预置开关1BK1～1BK6，上限预置开关1SK1～1SK6，下限预置开关2SK1～2SK6，图4(b)中的或门IC33(型号：CC4072)，驱动器IC34(型号：MC1416)，驱动继电器J1～J3，完成比较报警功能。

比较器IC15的管脚3、12与比较器IC16的管脚“A＜B”、“A＝B”相接，比较器IC16的管脚3、12与比较器IC17的管脚“A＜B”、“A＝B”相接，比较器IC17的管脚3、12与比较器IC18的管脚“A＜B”、“A＝B”相接，比较器IC18的管脚3、12与比较器IC19的管脚“A＜B”、“A＝B”相接，比较器IC19的管脚3、12与比较器IC20的管脚“A＜B”、“A＝B”相接。

比较器IC20的管脚3、12、13端通过二极管D1、D2、D3(型号：IN4148)分别与图4(b)中的或门IC33(型号：CC4072)的管脚2相对应连接；比较器IC26的3、12、13端通过二极管D4、D5、D6(型号：IN4148)分别与或门IC33的管脚3相连接；比较器IC32的管脚3、12、13通过二极管D7、D8、D9(型号：IN4148)分别与图4(b)中的或门IC33的管脚4相对应连接。图4(b)中的或门IC33的管脚2、3、4分别与驱动器IC34(型号：MC1416)的管脚1、2、3相连。驱动器IC34的管脚16、15、14点亮指示灯D10～D12，并驱动继电器J1～J3吸合动作。驱动器IC34的管脚13和开关K2控制蜂鸣器FM鸣叫。

对照图5，由译码器电路IC06～IC01(型号：CC4511)，数码管LED6～LED1(型号：LG5011AH)，与非门IC07(型号：CC4011)，振荡电路组成，完成译码显示功能。

译码器电路IC06～IC01的A、B、C、D端与海拔预置及驱动部分3”(见图3)中的驱动集成电路IC12～IC14的管脚11～18相对应连接，译码器电路IC06～IC01的a、b、c、d、e、f、g端与数码管LED6～LED1的a、b、c、d、e、f、g端对应相连接。与非门IC07与电阻R′1(820Ω)、R′2(820Ω)、R′3(400KΩ)、电容C1(0.47μf)组成振荡电路，与非门IC07的管脚10与译码器电路IC06～IC01的管脚4对应相连接。

水位测量与控制设备的主要技术性能：

(1)测量范围0～40M

(2)读数精度1cm

(3)编码器的输入轴启动力矩：15克厘米

(4)编码器的工作电流：O.5mA-2mA

(5)传输距离1KM(水位传感器至水位采集处理单元，串行有线)

(6)电源：传感器：3～48VDC，测量控制仪：220VAC/50Hz

(7)工作环境：传感器：-20℃～+60℃，95％RH(+40℃时)，测量控制仪：-5℃～+45℃，90％RH(+40℃时)。

Claims

1、水位测量控制设备，其特征是由浮子式水位传感器(1”)和输入选择及译码部分(2”)、海拔预置及驱动部分(3”)、译码驱动显示部分(4”)、比较报警部分(5”)组成，其中浮子式水位传感器(1”)通过其输出信号电缆线与输入选择及译码部分(2”)信号传入端相接，输入选择及译码部分(2”)的输出端与海拔预置及驱动部分(3”)的输入端相接，通过海拔预置及驱动部分(3”)得到的绝对水位BCD码值一路送入译码驱动显示部分(4”)，另一路送入比较报警部分(5”)。

2、根据权利要求1所述的水位测量控制设备，其特征是浮子式水位传感器(1”)是由绝对型机械接触式旋转编码器配以精密变速机构与挂轮、测绳、重锤和浮子构成，其中的测绳一端连接浮子，另一端连接重锤。

3、根据权利要求1所述的水位测量控制设备，其特征是输入选择及译码部分(2”)主要由电平转换器(IC1～IC3)，与或选择器(IC4、IC5)，只读存储器(IC6、IC7)组成，浮子式水位传感器(1”)的输出插座通过输出电缆信号端与信号传入输入选择及译码部分(2”)中的(S1～S18)端对应相接，经接地排电阻(PR1、PR2)，接地电容(C1～C18)，分别进入电平转换器(IC1、IC2、IC3)的管脚(3、5、7、9、11、14)，电平转换器(IC1)的管脚(2、4、6、10、12、15)直接与只读存储器(IC6、IC7)的管脚(10、9、8、7、6、5)对应相接，电平转换器(IC2)的管脚(2、4、6、10、12、15)分别与只读存储器(IC6、IC7)的管脚(4、3)及与或选择器(IC4)的管脚(6、7、4、5)相接，电平转换器(IC3)的管脚(2、4、6、10、12、15)直接与与或选择器(IC4、IC5)的管脚(2、3、6、7、4、5)对应相接，与或选择器(IC4)的管脚(10、11、12)及与或选择器(IC5)的管脚(10、11)分别与只读存储器(IC6、IC7)的管脚(25、24、21、23、2)对应相接。

4、根据权利要求1所述的水位测量控制设备，其特征是海拔预置及驱动部分(3”)主要由加法器(IC8～IC11)，乒乓开关(1HB1、1HB2、1HB3、1HB4)，驱动集成电路(IC12～IC14)组成，输入选择及译码部分(2”)中只读存储器(IC6)的管脚(11、12、13、15～19)与驱动集成电路(IC12)的管脚(9～2)对应相接，只读存储器(IC7)的管脚(11、12、13、15～19)分别与加法器(IC8、IC9)的管脚(15、1、3、5)相连接，加法器(IC8、IC9)的管脚(13、12、11、10)分别与驱动集成电路(IC13)的管脚(9、8、～2)相对应连接，加法器(IC10、IC11)的管脚(13、12、11、10)分别与驱动集成电路(IC14)的管脚(9～2)相连接，加法器(IC8、IC9、IC10、IC11)的管脚(14、2、4、6)分别与乒乓开关(1HB1、1HB2、1HB3、1HB4)相对应连接，驱动集成电路(IC12)的管脚(9～2)分别与比较报警部分(5”)中的比较器(IC15、IC16、IC21、IC22、IC27、IC28)的管脚(10、7、2、15)相连接，驱动集成电路(IC13)的管脚(9～2)分别与比较报警部分(5”)中的比较器(IC17、IC18、IC23、IC24、IC29、IC30)的管脚(10、7、2、15)相对应连接，驱动集成电路(IC14)的管脚(9～2)分别与比较报警部分(5”)中的比较器(IC19、IC20、IC25、IC26、IC31、IC32)的管脚(10、7、2、15)相对应连接。

5、根据权利要求1所述的水位测量控制设备，其特征是译码驱动显示部分(4”)由译码器电路(IC06～IC01)，数码管(LED6～LED1)，与非门(IC07)与振荡电路组成，译码器电路(IC06～IC01)的(A、B、C、D)端与海拔预置及驱动部分(3”)中的驱动集成电路(IC12～IC14)的管脚(11～18)相对应连接，译码器电路(IC06～IC01)的(a、b、c、d、e、f、g)端与数码管(LED6～LED1)的(a、b、c、d、e、f、g)端对应相连接，与非门(IC07)与电阻(R′1、R′2、R′3)、电容(C1)组成振荡电路，与非门(IC07)的管脚(10)与译码器电路(IC06～IC01)的管脚(4)对应相连接。

6、根据权利要求1所述的水位测量控制设备，其特征是比较报警部分(5”)由比较器(IC15～IC32)，拨盘预置开关(1BK1～1BK6)，上限预置开关(1SK1～1SK6)，下限预置开关(2SK1～2SK6)，或门(IC33)，驱动器(IC34)，驱动继电器(J1～J3)组成，比较器(IC15～IC20)的管脚(11、9、1、14)分别与拨盘预置开关(1BK1～1BK6)的管脚(1、2、4、8)相对应连接，比较器(IC21～IC26)的管脚(11、9、1、14)分别与上限预置开关(1SK1～1SK6)的管脚(1、2、4、8)相对应连接，比较器(IC27～IC32)的管脚(11、9、1、14)分别与下限预置开关(2SK1～2SK6)的管脚(1、2、4、8)相对应连接，比较器(IC15)的管脚(3、12)与比较器(IC16)的管脚“A＜B”、“A＝B”相接，比较器(IC16)的管脚(3、12)与比较器(IC17)的管脚“A＜B”、“A＝B”相接，比较器(IC17)的管脚(3、12)与比较器(IC18)的管脚“A＜B”、“A＝B”相接，比较器(IC18)的管脚(3、12)与比较器(IC19)的管脚“A＜B”、“A＝B”相接，比较器(IC19)的管脚(3、12)与比较器(IC20)的管脚“A＜B”、“A＝B”相接，比较器(IC20)的管脚(3、12、13)端通过二极管(D1、D2、D3)分别与或门(IC33)的管脚(2)相对应连接；比较器(IC26)的管脚(3、12、13)通过二极管(D4、D5、D6)分别与或门(IC33)的管脚(3)相连接；比较器(IC32)的管脚(3、12、13)通过二极管(D7、D8、D9)分别与或门(IC33)的管脚(4)相对应连接，或门(IC33)的管脚(2、3、4)分别与驱动器(IC34)的管脚(1、2、3)相接，驱动器(IC34)的管脚(16、15、14)点亮指示灯(D10～D12)，并驱动继电器(J1～J3)吸合动作，驱动器(IC34)的管脚(13)和开关(K2)控制蜂鸣器(FM)鸣叫。