專利名稱：水位遙測報(bào)警儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種可對液面進(jìn)行監(jiān)測報(bào)警，特別是對河道渠道、水庫等的水位進(jìn)行監(jiān)測報(bào)警的水位遙測報(bào)警儀。
現(xiàn)有技術(shù)中，中國專利申請87203169公開了一種對貯液容器中液體液位測量的數(shù)字式液位顯示儀。該顯示儀主要由壓力傳感器、線性放大器、比例調(diào)定電路、穩(wěn)壓及恒流電源、數(shù)顯表等組成。其壓力傳感器采用擴(kuò)散硅力敏器件，線性放大器采用接成深度負(fù)反饋、同相輸入放大狀態(tài)并帶有調(diào)零端的集成運(yùn)算放大器，上、下限比較電路采用工作在飽和狀態(tài)下的集成運(yùn)算放大器電壓比較電路。由于其上、下限比較電路是電壓調(diào)整，因此存在報(bào)警精度不高，適用范圍小，操作仍不夠方便，直觀等缺陷。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種上、下限警界水位可在測量范圍內(nèi)任意予置，并按設(shè)置的警界水位進(jìn)行報(bào)警，安裝簡單、顯示速度快、精度高、運(yùn)行可靠、適應(yīng)性強(qiáng)，可與微機(jī)連接、擴(kuò)沖能力強(qiáng)的水位遙測報(bào)警儀。
本實(shí)用新型的目的可通過以下方案來達(dá)到設(shè)有一個(gè)可將水位的變化轉(zhuǎn)化成模擬電壓的傳感器，一個(gè)能將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，一個(gè)可鎖存BCD碼動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)鎖存器，一個(gè)可對警界水位進(jìn)行予置的上、下限水位予置器，一個(gè)可對實(shí)時(shí)水位與予置的報(bào)警水位進(jìn)行比較的上、下限數(shù)字比較器和一個(gè)當(dāng)水位變化超過上、下限警界水位時(shí)進(jìn)行報(bào)警的聲光報(bào)警器。
上述各器件均采用集成電路模塊式結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的工作原理如圖2所示傳感器設(shè)置于河、渠邊側(cè)井上，并通過導(dǎo)線與位于值班室內(nèi)的顯示器相連。傳感器還與浮體相連，浮體與水面接觸。當(dāng)水面發(fā)生變化時(shí)，浮體產(chǎn)生位移，帶動(dòng)傳感器上的輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，使傳感器輸出一個(gè)隨水位變化的模擬電壓，這個(gè)模擬電壓通過導(dǎo)線傳送給模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)轉(zhuǎn)換后，把模擬電壓變成數(shù)字量，并輸出BCD碼，BCD碼經(jīng)譯碼器譯成常用的十進(jìn)制，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)至顯示器顯示。在些同時(shí)從模／數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端取出數(shù)碼，輸給數(shù)據(jù)鎖存器，并由上、下限數(shù)字比較器對鎖存的數(shù)據(jù)與事先予置的上、下限警界水位進(jìn)行比較。上、下限數(shù)字比較器的輸出形式是設(shè)渠道實(shí)時(shí)水位為A，予置的報(bào)警水位為B，則輸出形式有A＞B，A＝B，A＜B三種，儀器面板上分別有三種指示燈指示。儀器在投入運(yùn)行觀測時(shí)，分別把上限撥盤數(shù)碼開關(guān)予置到上限警界水位，下限撥盤數(shù)碼開關(guān)予置到下限警水位。當(dāng)渠道水位正常時(shí)，即小于上限警界水位，大于下限警界水位時(shí)，上限數(shù)字比較器的高位A＜B與下限數(shù)字比較器的高位A＞B輸出高電位、驅(qū)動(dòng)正常指示燈(綠燈)亮。當(dāng)河、渠道水位上升到超過上限予置警界水位時(shí)，上限數(shù)字比較器的高位A＞B有高電位輸出，驅(qū)動(dòng)上限指示燈(紅燈)亮，并驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出聲光報(bào)警。當(dāng)水位下降到低于下限予置警界水位時(shí)，下限數(shù)字比較器的高位A＜B輸出高電位，驅(qū)動(dòng)下限指示燈(紅燈)亮，并發(fā)出聲光報(bào)警。
實(shí)地運(yùn)行觀測表明，本實(shí)用新型具有反應(yīng)靈敏，工作穩(wěn)定可靠，數(shù)碼顯示直觀，報(bào)警及時(shí)準(zhǔn)確，精度高，適應(yīng)性強(qiáng)，安裝、操作簡便等特點(diǎn)，能及時(shí)反映渠道水位徒漲徒降的變化情況，并能滿足各種天氣情況下的觀測需要。本實(shí)用新型的最大測量誤差不超過1cm，傳輸距離達(dá)300米，在值班室內(nèi)就可以隨時(shí)看到渠道的水位，減輕了管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。儀器內(nèi)部全部為數(shù)值電路，便于與微機(jī)連接。采用模塊式結(jié)構(gòu)，擴(kuò)沖能力強(qiáng)，可作為今后水位自動(dòng)遙測遙報(bào)、集中控制的前端機(jī)。本實(shí)用新型不僅廣泛適用于各種渠道、河道、水庫的水位監(jiān)測，也可作為其它液面的監(jiān)測報(bào)警使用。如使用相應(yīng)的傳感器，可進(jìn)行溫度、濕度、壓力、拉力、轉(zhuǎn)速等物理量的測量。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2是本實(shí)用新型的電原理圖。
圖3是本實(shí)用新型的外形示意圖。
下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方案進(jìn)行更具體的描述。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)如圖1所示，傳感器1分別與浮體1及模／數(shù)轉(zhuǎn)換器3相連接，傳感器經(jīng)浮體產(chǎn)生隨水位而變化的模擬電壓，并將該電壓輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器3。模數(shù)轉(zhuǎn)換器接有與之配用的譯碼器4及位驅(qū)動(dòng)器5，譯碼器采用七段譯碼器，它可將BCD碼譯成七段顯示碼輸出。驅(qū)動(dòng)器是位驅(qū)動(dòng)器，它驅(qū)動(dòng)輸出譯碼至顯示器6顯示。顯示器6采用共陰極七段發(fā)光二極管，可顯示四位十進(jìn)制數(shù)字。模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端接數(shù)據(jù)鎖存器7，它從模／數(shù)轉(zhuǎn)換器中取出動(dòng)態(tài)BCD碼數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存。數(shù)據(jù)鎖存器的輸出端接上限數(shù)字比較器8和下限數(shù)字比較器9的輸入端。上、下限數(shù)字比較器的B輸入端與上、下限水位予置器10、11相接。上限數(shù)字比較器和下限數(shù)字比較器的輸出端分別接報(bào)警器開關(guān)電路12及上、下限指示燈14、16。報(bào)警器開關(guān)電路是由二極管組成的或門電路，報(bào)警器13采用了集成四聲報(bào)警器(警報(bào)聲、警車聲、機(jī)槍聲、救護(hù)車聲)。4聲可任意選擇。聲音報(bào)警同時(shí)，儀器面板上的報(bào)警閃爍燈17發(fā)出閃動(dòng)的燈光報(bào)警，面板上還裝有電源指示燈18，報(bào)警開關(guān)19、電源開關(guān)20。
本實(shí)用新型的各器件均為集成電路模塊式結(jié)構(gòu)(如圖3所示)，模塊21采用插接件形式裝于儀器箱內(nèi)。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系還可通過電原理圖作進(jìn)一步描述。
如圖2所示，由C1、C2、W1、W2構(gòu)成傳感器，其中W1、W2均為高精度多圈電位器，W1用于調(diào)整測量范圍，W2用于變阻式傳感器，傳感器為有源變阻式傳感器，其電源為＋6V直流電源。傳感器軸的一端裝有一輪子，浮體1通過繩索與傳感器輪子相連接。浮體包括浮球及配重，浮球及配重通過繩索置于傳感器輪子的下部兩邊，浮球與水面接觸，浮球與配重隨水位變化發(fā)生位移，帶動(dòng)傳感器上的輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，使傳感器輸出隨水位而變化的模擬電壓，傳感器輸出端經(jīng)輸出電阻R1、R2，濾波電容C3接模／數(shù)轉(zhuǎn)換器3，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用雙積分式8位模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，它是利用CMOS工藝制造的大規(guī)模集成電路MC14433，其內(nèi)部包限一千七百多個(gè)MOS晶體管，功能完整，使用靈活，又能與微處理機(jī)兼容，該模／數(shù)轉(zhuǎn)換器可將0－2V(或0－200MV)的模擬電壓轉(zhuǎn)換成3 1/2 位十進(jìn)制數(shù)字，其轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出形式是經(jīng)過多路調(diào)制的BCD碼，并有多路調(diào)制選通脈沖輸出。模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與數(shù)據(jù)鎖存器4042相接，數(shù)據(jù)鎖存器為四位數(shù)字鎖存器，共有三塊(圖中只畫出一塊)，三塊四D數(shù)據(jù)鎖存器的相應(yīng)輸入端D相并聯(lián)后接于模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端Q，數(shù)據(jù)鎖存器的時(shí)標(biāo)端C分別接于模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的選片端DS，數(shù)據(jù)鎖存器的極性端P相并聯(lián)接于模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端OR。模／數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端Q是數(shù)據(jù)線，它輸出經(jīng)動(dòng)態(tài)掃描的BCD碼數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)若與予置的報(bào)警水位數(shù)據(jù)比較，就要先通過OR－P線把某一轉(zhuǎn)換結(jié)束后的數(shù)據(jù)暫時(shí)鎖存以供比較，當(dāng)比較結(jié)束后，OR－P線再鎖存下一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)果，就這樣反復(fù)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和鎖存工作。數(shù)據(jù)鎖存器的輸出端與上、下限數(shù)字比較器4585相連接，數(shù)據(jù)比較器采用四位數(shù)字比較器。共六塊，三塊組成上限數(shù)字比較器，另外三塊組成下限數(shù)字比較器(圖中只畫出上、下限比較器各一塊)。上、下限數(shù)字比較器的輸入端A相并聯(lián)后接于相應(yīng)位數(shù)據(jù)鎖存器4042的輸出端Q，即高位接高位、低位接低位。上、下限數(shù)字比較器的輸入端B與上、下限水位予置器相接。上、下限水位予置器采用二－十進(jìn)制可逆撥盤數(shù)碼開關(guān)，該開關(guān)有六個(gè)，上、下限各三個(gè)，一個(gè)數(shù)字比較器接一個(gè)，六個(gè)開關(guān)均裝在儀器前面板上。上、下限警界水位通過撥盤數(shù)碼開關(guān)輸給數(shù)字比較器的B端。上、下限數(shù)字比較器的輸出端有A＜B、A＝B、A＞B三種輸出，上限數(shù)字比較器的高位A＞B及下限數(shù)字比較器的高位A＜B分別接上、下限報(bào)警或門電路，上限數(shù)字比較器的高位A＜B及下限數(shù)字比較器的高位A＞B分別接與門電路74LS08及正常指示燈，或門電路及與門電路為圖2中虛線內(nèi)所示。
權(quán)利要求1.一種用于連續(xù)監(jiān)測河道、渠道、水庫等水位的水位遙測報(bào)警儀，包括傳感器、電源及顯示器，其特征在于傳感器是一個(gè)可將水位的變化轉(zhuǎn)化成模擬電壓的傳感器，并具有一個(gè)能將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，一個(gè)可鎖存BCD碼動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)鎖存器，一個(gè)可對警界水位進(jìn)行予置的上、下限水位予置器，一個(gè)可對實(shí)時(shí)水位與予置的警界水位進(jìn)行比較的上、下限數(shù)字比較器和一個(gè)當(dāng)水位變化超過上、下限警界水位時(shí)進(jìn)行報(bào)警的聲光報(bào)警器。
2.如權(quán)利要求1所述的水位遙測報(bào)警儀，其特征在于傳感器與浮體相連，其輸出端接模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，模／數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出BCD碼，由譯碼器譯成＋進(jìn)制數(shù)碼，經(jīng)位驅(qū)動(dòng)器至顯示器顯示，數(shù)據(jù)鎖存器接模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端，從轉(zhuǎn)換器中取出數(shù)據(jù)鎖存，上、下限位數(shù)字比較器的A、B輸入端分別與數(shù)據(jù)鎖存器的輸出端及上、下限水位予置器相接，其輸出端分別接報(bào)警器開關(guān)電路及面板上的指示燈。
3.如權(quán)利要求2所述的水位遙測報(bào)警儀，其特征在于傳感器為有源變阻式傳感器，模／數(shù)轉(zhuǎn)換器采用雙積分式轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)鎖存器采用四位數(shù)據(jù)鎖存器，上、下限水位予置器為十進(jìn)制可逆撥盤數(shù)碼開關(guān)，上、下限數(shù)字比較器為四位數(shù)字比較器，聲音報(bào)警器有四種聲音可供選擇。
4.如權(quán)利要求1、2、3所述的水位遙測報(bào)警儀，其特征在于各器件均為集成電路模塊式結(jié)構(gòu)，并采用插接件形式裝于儀器箱內(nèi)。
專利摘要一種用于連續(xù)監(jiān)測河道、渠道、水庫等水位的水位遙測報(bào)警儀，該儀器包括有浮體、傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)鎖存器、上、下限水位預(yù)置器、上、下限數(shù)字比較器及聲光報(bào)警器。該儀器可對上、下限警界水位在測量范圍內(nèi)任意預(yù)置，并按預(yù)置的警界水位報(bào)警。本實(shí)用新型具有安裝及操作簡便、顯示速度快、精度高，運(yùn)行可靠，適應(yīng)性強(qiáng)，可與微機(jī)連接等特點(diǎn)。
文檔編號G05D9/00GK2079771SQ9022401
公開日1991年6月26日 申請日期1990年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月19日
發(fā)明者花向陽, 李天壽 申請人:寧夏水利科學(xué)研究所