專(zhuān)利名稱(chēng)：液位顯示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及液體水平面的測(cè)量裝置，特別是涉及顯示導(dǎo)電液體液位的裝置。
下面以水面位置顯示來(lái)敘述本實(shí)用新型，但顯然本實(shí)用新型對(duì)導(dǎo)電液體的液位顯示均適用。
在工礦企業(yè)的給、排水工藝流程中，水塔內(nèi)的儲(chǔ)水量變化，對(duì)于安全持續(xù)供水，定時(shí)排放污水和節(jié)約能源關(guān)系十分密切，因此水塔內(nèi)的水位變化需要一套可靠、安全、簡(jiǎn)便的裝置來(lái)監(jiān)測(cè)，其它應(yīng)用水的場(chǎng)合如水庫(kù)、水箱、鍋爐等也有類(lèi)似的要求，因此水位的監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)應(yīng)用廣泛的工作。
目前一般使用的水位儀大多為浮筒滑差機(jī)械式水位儀或浮球滑差變阻、變?nèi)菔剿粌x。它們的工作原理是水位變化使浮球或浮筒與重錘之間的繩索產(chǎn)生滑差，帶動(dòng)圓輪經(jīng)齒輪變速后帶動(dòng)指針顯示水位或帶動(dòng)變阻器、變?nèi)萜饔呻姳盹@示水位。這種水位儀常常因繩索斷裂或繩索纏繞齒輪而誤顯示。
申請(qǐng)?zhí)枮?7214588的中國(guó)專(zhuān)利揭示了一種水位監(jiān)測(cè)器，它利用安裝在一絕緣板上的若干個(gè)水位開(kāi)關(guān)來(lái)探測(cè)水位，利用發(fā)光二極管顯示水位，并用類(lèi)似電子門(mén)鈴的報(bào)警線路報(bào)警。該監(jiān)測(cè)器中每一水位開(kāi)關(guān)需用一根導(dǎo)線，當(dāng)在水塔中應(yīng)用時(shí)水位開(kāi)關(guān)需要10多個(gè)，則也就相應(yīng)需要10多根導(dǎo)線，另外再加1根水位開(kāi)關(guān)共用線，這樣多的導(dǎo)線在遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)水位時(shí)不僅使設(shè)備費(fèi)用增加而且線多降低了安裝和使用中的可靠性。此外該監(jiān)測(cè)器顯示用的發(fā)光二極管與水位開(kāi)關(guān)相串聯(lián)，因此在水位開(kāi)關(guān)增加時(shí)，與水位開(kāi)關(guān)個(gè)數(shù)相應(yīng)的發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流都流過(guò)水位開(kāi)關(guān)共用線，這樣大的電流將使水位開(kāi)關(guān)共用線浸入水中部分很快被電解腐蝕。再者，該監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)功能簡(jiǎn)單，如只能對(duì)一個(gè)特定的水位報(bào)警，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
本實(shí)用新型的目的是提供一種使用可靠，操作簡(jiǎn)便，功能齊全的液位顯示儀。
本實(shí)用新型通過(guò)如下構(gòu)思來(lái)實(shí)現(xiàn)由一與被測(cè)液面垂直放置的傳感器探測(cè)液面，所述的傳感器包括各自導(dǎo)電但相互絕緣且靠近液面端高度不同的一個(gè)總探極和多個(gè)分位探極及一個(gè)變換器，該變換器由多個(gè)電阻組成，所述的各分位探極分別與所述的變換器相應(yīng)的電阻連接。當(dāng)液面與不同高度的分位探極接觸時(shí)，變換器就輸出不同的電阻值，該變換器的輸出經(jīng)電纜傳給顯示電路，顯示電路把變換器的輸出轉(zhuǎn)換為不同的電平并用顯示裝置來(lái)顯示液位。本實(shí)用新型還可包括用來(lái)調(diào)節(jié)液面報(bào)警范圍的高、低液位報(bào)警控制電路，用來(lái)報(bào)警的報(bào)警電路和用來(lái)使報(bào)警電路復(fù)位的復(fù)位電路。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有明顯優(yōu)點(diǎn)由于采用了帶有變換器的傳感器，因而電纜導(dǎo)線數(shù)大大減小，安置、使用方便；由于傳感器與顯示電路相連，傳感器中電流很小，因而探極不易被腐蝕，使用壽命提高，此外，本實(shí)用新型有調(diào)節(jié)報(bào)警范圍及報(bào)警復(fù)位的功能，因而使用功能更齊全。


圖1是本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的系統(tǒng)框圖。
圖2是圖1所示顯示儀的傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2所示傳感器的端子盒的縱向剖視圖。
圖4是圖2所示傳感器沿A－A向的放大剖視圖。
圖5是圖1所示顯示儀一種具體電路的電原理圖。
圖6是圖1所示顯示儀的系統(tǒng)連接示意圖。
圖7是圖1所示顯示儀的前面板示意圖。
圖8是圖7所示顯示儀的發(fā)光二極管顯示組的反光條正視圖。
圖9是圖8所示反光條的左視圖。
現(xiàn)參照附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的一個(gè)最佳實(shí)施例。
圖1是本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的系統(tǒng)框圖。參見(jiàn)圖1，傳感器(1)包括探極(2)和變換器(3)，當(dāng)液面與不同高度的探極(2)接觸時(shí)，變換器(3)輸出不同電阻值，變換器(3)的輸出經(jīng)電纜(4)連到顯示電路(5)，該顯示電路把變換器的輸出轉(zhuǎn)換為不同的電平并以相應(yīng)的發(fā)光二極管來(lái)顯示液位。當(dāng)液位達(dá)到由高、低液位報(bào)警控制電路(7)所預(yù)置的液位時(shí)，報(bào)警電路(6)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，復(fù)位電路(8)將報(bào)警電路復(fù)位，即使之處于報(bào)警前的電路狀態(tài)，直流穩(wěn)壓電路(9)向各電路供電。
圖2是圖1所示顯示儀的傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖2，多根分位探極(12)穿過(guò)中間固定片(13)和下蓋(15)中的圓周分布的相應(yīng)孔，到達(dá)套筒(14)內(nèi)的端子盒(沒(méi)畫(huà)出)，套筒(14)由下蓋(15)，中套(16)和上蓋(17)組成，在該套筒內(nèi)放置端子盒，如下面將要敘述的，分位探極在端子盒內(nèi)被固定并與變換器連接?？偺綐O(11)穿過(guò)各中間固定片(13)的中心孔與固定螺桿(18)用螺紋連接。固定螺桿(18)一端通過(guò)螺帽(20)連到固定金屬支架(21)，此外固定螺桿(18)通過(guò)螺帽(19)把套筒(14)的下蓋(15)和上蓋(17)緊固在中套(16)上，金屬支架(21)用來(lái)在液位探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)固定傳感器。中套(16)上有孔(23)，變換器輸出線由該孔穿出經(jīng)電纜(4)連到顯示電路(5)，中間固定片(13)和套筒(14)均用絕緣材料例如塑料制作，因而各探極是相互絕緣的，總探極和分位探級(jí)可用導(dǎo)電材料制作，例如總探極采用鐵管，分位探極采用細(xì)銅棒制作。各探極也可以用絕緣材料外鍍導(dǎo)電材料來(lái)制作，在用于顯示腐蝕性液體的液位時(shí)，探極要作防腐處理?？偺綐O的長(zhǎng)度要使其下端在最低液位時(shí)仍浸入液面，而其上端在最高液位時(shí)露出液面以保證套筒(14)內(nèi)的端子盒不致浸入液面內(nèi)，總探極可以分成若干段用螺紋連接，其底部用封底螺帽(22)封口。分位探極的長(zhǎng)度彼此不同以便探測(cè)不同高度的液面，分位探極的個(gè)數(shù)及其安置時(shí)的各自高度可根據(jù)探測(cè)的液位變化范圍及所需精度確定，例如本實(shí)施例中采用15根分位探極。分位探極在探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)安裝好后的高度需記錄下來(lái)以便與顯示電路的顯示結(jié)果對(duì)應(yīng)來(lái)確定液位。
圖3是圖2所示傳感器的端子盒的縱向剖視圖。參見(jiàn)圖3，端子盒位于套筒(14)內(nèi)，由絕緣材料例如尼龍制作，(30)為通孔，分位探極穿入該孔并用螺絲(31)固定，各分位探極上端用導(dǎo)線與變換器(34)的相應(yīng)的電阻連結(jié)，變換器(34)位于魚(yú)眼孔(33)內(nèi)，下面有墊片(35)，固定螺桿(18)穿過(guò)中心孔(32)，固定螺桿(18)上的螺帽(43)緊壓在變換器上的墊片(42)上，使變換器(34)固定。
圖4是圖2所示傳感器沿A－A向的放大剖視圖，參見(jiàn)圖4，(34)為變換器，該變換器做成一印刷電路板，各分位探極穿入相應(yīng)通孔(30)內(nèi)，各分位探極上端分別用導(dǎo)線(36)焊至變換器(34)的銅箔(37)上，并通過(guò)該銅箔與相應(yīng)的電阻(38)一端相連，變換器各電阻的另一端，8個(gè)電阻(R56－R63)焊于銅箔(39)，7個(gè)電阻(R49－R55)焊于銅箔(40)。變換器各電阻的阻值和一端連接的電阻個(gè)數(shù)需通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，確定的方法是調(diào)節(jié)電阻值使只有液位達(dá)到或超過(guò)某一分位探極的位置時(shí)，與之相應(yīng)的顯示電路(5)的發(fā)光二極管才點(diǎn)亮?？偺綐O通過(guò)固定螺桿(18)和螺帽(43)與墊片(42)及其上的焊片(41)形成良好的電接觸。銅箔(39)、(40)和焊片(41)分別焊出一根導(dǎo)線并通過(guò)孔(23)引出與電纜(4)相連，因而通過(guò)變換器，本實(shí)施例中15根分位探極合并成二根線輸出，大大減少了導(dǎo)線數(shù)量。
圖5是圖1所示顯示儀的一種具體電路的電原理圖，參見(jiàn)圖5，(1)為傳感器，其總探極(11)接到電源正極，分位探極(12)與變換器的相應(yīng)電阻(R49－R63)一端相連，這些電阻另一端分成二組，一組7個(gè)電阻(R49－R55)并接后經(jīng)電纜連到顯示電路(5)的晶體管BG11的基極電阻R19，另一組8個(gè)電阻(R56－R63)并接后經(jīng)電纜連到顯示電路(5)的晶體管BG18的基極電阻R26。與變換器中電阻組數(shù)相對(duì)應(yīng)，顯示電路(5)也由二組電平指示電路組成，每組分別包括BG11－BG17和BG18－BG25。當(dāng)液面與各分位探極均不接觸時(shí)，顯示電路(5)的各晶體管因無(wú)偏流而截止，故各發(fā)光二極管均不亮，當(dāng)液面上升到某一高度接觸最低的分位探極時(shí)，則與該分位探極相連的電阻R49經(jīng)導(dǎo)電液體與總探極接通，由于總探極接電源正極，因而B(niǎo)G11得到偏流而導(dǎo)通使與其集電極串聯(lián)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，表示液面已達(dá)到最低分位探極的高度，當(dāng)液面繼續(xù)上升達(dá)到另一相鄰分位探極高度時(shí)，則與該相鄰分位探極相連的電阻R50與R49并聯(lián)，并聯(lián)電阻小于R49，故二極管D3正極電位升高，高于D3的導(dǎo)通電壓因而D3導(dǎo)通，BG12也得到偏流，故BG12導(dǎo)通，因而與其集電極串聯(lián)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，表示液面已達(dá)到該相鄰分位探極的高度，晶體管BG13－BG17的工作過(guò)程可以類(lèi)推，另一組電平指示電路的工作過(guò)程與上述類(lèi)似，當(dāng)液面達(dá)到與電阻R56相連的分位探極時(shí)，則R56經(jīng)導(dǎo)電液體與總探極相連，因而B(niǎo)G18導(dǎo)通，與其集電極串聯(lián)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，同樣可以類(lèi)推BG19－BG25的工作過(guò)程。
圖中所示的顯示電路可以很容易的用集成電路來(lái)完成，也可以采用其他顯示器件如液晶來(lái)顯示液位。
由上述可知總探極可以變換為在最低液位時(shí)仍與導(dǎo)電液體接觸且接地良好的任何導(dǎo)電物體，此時(shí)，電源一端通過(guò)“地”，導(dǎo)電液體連到相應(yīng)的分位探極上。
為了增加顯示儀的功能，本實(shí)施例還設(shè)有高、低液位報(bào)警控制電路(7)，報(bào)警電路(6)和復(fù)位電路(8)，在高、低液位報(bào)警控制電路(7)中，K1是高位選擇開(kāi)關(guān)，K2是低位選擇開(kāi)關(guān)，分別選擇報(bào)警的高、低液位，當(dāng)液位低于K2所選擇的低液位報(bào)警高度時(shí)，則BG3、BG4截止，繼電器2J繞組無(wú)電流，因此報(bào)警電路(6)的常閉接點(diǎn)2J處于閉合狀態(tài)，接成振蕩器形式的BG6工作，使發(fā)光二極管2LED發(fā)出約每秒4次的紅色閃光報(bào)警。同時(shí)復(fù)位電路(8)的常閉接點(diǎn)2J使繼電器3J繞組有電流流過(guò)，因而復(fù)位電路(8)和報(bào)警電路(6)的常開(kāi)接點(diǎn)3J閉合，由BG7和BG8組成的多諧振蕩器產(chǎn)生的振蕩波形經(jīng)BG9、BG10放大后由揚(yáng)聲器發(fā)出音響報(bào)警。當(dāng)液位達(dá)到或超過(guò)K2所選定的報(bào)警液位時(shí)，則BG4和BG3導(dǎo)通，繼電器2J繞組有電流流過(guò)，因而報(bào)警電路(6)和復(fù)位電路(8)的常閉接點(diǎn)2J斷開(kāi)，2LED發(fā)光二極管不再閃光，同時(shí)由于繼電器3J繞組無(wú)電流流過(guò)(低位報(bào)警時(shí)閉合的復(fù)位電路(8)的常開(kāi)接點(diǎn)3J已通過(guò)按復(fù)位鍵Z使之?dāng)嚅_(kāi))，因而報(bào)警電路(6)的常開(kāi)接點(diǎn)3J斷開(kāi)，音響報(bào)警停止，當(dāng)液面升高到K1所選定的高液位報(bào)警高度時(shí)，與上述相似的過(guò)程報(bào)警電路發(fā)出音響報(bào)警和由發(fā)光二極管1LED發(fā)出綠色閃光報(bào)警。
在顯示儀報(bào)警后，如果按復(fù)位電路(8)的按鈕Z，則繼電器4J繞組通電，因而復(fù)位電路(8)的常開(kāi)接點(diǎn)4J閉合，維持繼電器4J繞組繼續(xù)通電，使復(fù)位電路(8)和報(bào)警電路(6)的常閉接點(diǎn)4J斷開(kāi)，繼電器3J繞組斷電，因而報(bào)警電路(6)和低液位報(bào)警時(shí)復(fù)位電路(8)的常開(kāi)接點(diǎn)3J恢復(fù)斷開(kāi)狀態(tài)，音響報(bào)警停止，同時(shí)由于報(bào)警電路(6)的常閉接點(diǎn)4J斷開(kāi)，因而閃光報(bào)警也停止。
直流穩(wěn)壓電路(9)向上述各部分電路供電。
圖6是圖1所示顯示儀的系統(tǒng)連接示意圖，參見(jiàn)圖6，(1)是傳感器，(4)是電纜，(50)是機(jī)殼。顯示電路(5)，報(bào)警電路(6)，高、低液位報(bào)警控制電路(7)，復(fù)位電路(8)和直流穩(wěn)壓電路(9)組裝在四塊印刷電路板上安裝在該機(jī)殼(50)內(nèi)。(51)是輸入插座，電纜(4)經(jīng)信號(hào)插座(55)插入輸入插座(51)，從而把傳感器與顯示電路相連，(52)為熔斷器，(53)是交流電源輸入插座，(54)為電源線。
圖7是圖1所示顯示儀的機(jī)殼前面板示意圖。參見(jiàn)圖7，(60)是15位發(fā)光二極管顯示組，其上下各有一有機(jī)玻璃制作的反光條(69)，(61)是高液位報(bào)警用綠色發(fā)光二極管，(62)是低液位報(bào)警用紅色發(fā)光二極管，(63)是簽寫(xiě)式液位刻度，在安裝好傳感器后，根據(jù)各分位探極的高度在相應(yīng)發(fā)光二極管下寫(xiě)上其所代表的液位，(64)是低液位報(bào)警控制調(diào)節(jié)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，(65)是高液位報(bào)警控制調(diào)節(jié)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，(66)是報(bào)警復(fù)位按紐，(67)是電源指示，(68)是電源開(kāi)關(guān)。
圖8是圖1所示顯示儀的發(fā)光二極管顯示組的反光條正視圖。參見(jiàn)圖8，在15位發(fā)光二極管顯示組(60)上下各有一條用有機(jī)玻璃制作的反光條(69)，反光條(69)通過(guò)螺孔(70)用螺絲與發(fā)光二極管顯示組固定，該反光條使發(fā)光二極管的顯示展寬成一光帶，因而帶來(lái)良好的視覺(jué)效果。
圖9是圖8所示反光條的左視圖。參見(jiàn)圖9，上、下反光條(69)的橫截面為直角梯形，該梯形與發(fā)光二極管顯示組相連的底等于發(fā)光二極管顯示組的寬度，而該梯形另一底邊超出發(fā)光二極管顯示組一段，該底邊與腰的夾角最好為45度。
權(quán)利要求1.一種液位顯示儀，包括探測(cè)液位的傳感器(1)，傳輸電纜(4)，顯示液位的顯示電路(5)，其特征在于，所述的傳感器包括各自導(dǎo)電但相互絕緣且近液面端的高度不同的一個(gè)總探極和多個(gè)分位探極及當(dāng)不同分位探極與液面接觸時(shí)能輸出不同電阻值的變換器，所述的總探極近液面端相對(duì)于各分位探極的該端具有最低的高度，該總探極經(jīng)電纜(4)與顯示電路電源的一個(gè)電極相連。
2.如權(quán)利要求1所述的液位顯示儀，其特征在于，所述的變換器由一組或多組電阻組成，其中每組中的各電阻一端與各相應(yīng)的分位探極在電氣上相連接，其另一端分別并接后經(jīng)電纜(4)與顯示電路(5)連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液位顯示儀，其特征在于，還包括一個(gè)可選擇高、低報(bào)警液位的高、低液位報(bào)警控制電路(7)和依據(jù)由該電路預(yù)置的液位作出報(bào)警的音響報(bào)警電路和／或發(fā)光二極管報(bào)警電路。
4.如權(quán)利要求1所述的液位顯示儀，其特征在于，還包括一個(gè)使報(bào)警電路(5)停止報(bào)警的復(fù)位電路(8)。
5.如權(quán)利要求1、2或4所述的液位顯示儀，其特征在于，所述的顯示電路(5)中，包括與變換器中電阻組數(shù)相應(yīng)的一組或多組電平指示電路。
6.如權(quán)利要求5所述的液位顯示儀，所述的顯示電路的顯示裝置是發(fā)光二極管組，其特征在于，在該發(fā)光二極管組的上、下兩邊各有一個(gè)用有機(jī)玻璃制作的反光條(69)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種液位顯示儀，包括傳感器、電纜、顯示電路、高、低液位報(bào)警控制電路、報(bào)警電路和復(fù)位電路?？梢杂糜谒换蚱渌麑?dǎo)電液體液位的遠(yuǎn)距離顯示和報(bào)警。報(bào)警方式采用音響和閃光雙重報(bào)警方式，報(bào)警范圍可調(diào)節(jié)。由于在傳感器中使用變換器，因而傳輸導(dǎo)線少。該顯示儀遙測(cè)距離長(zhǎng)，功能齊全，使用方便。
文檔編號(hào)G05D9/12GK2044744SQ89200500
公開(kāi)日1989年9月20日 申請(qǐng)日期1989年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月10日
發(fā)明者姚國(guó)華 申請(qǐng)人:姚國(guó)華