一种普适型液位检测装置论文和设计-刘洪恩

全文摘要

本实用新型涉及一种一种普适型液位检测装置,利用槽形光电耦合器(简称槽形光耦)作为液位检测元件,结合转换电路,把液位转化为电信号驱动发光二极管显示,并经单片机采集、通讯传送给上位机来显示或对液位进行控制。本实用新型对储液罐中液体的液位进行分段检测、显示,并通过单片机通讯将液位信息传递给上位机,适用于静压下不同透明度的、腐蚀性不确定的各种液体液位的检测,结构简单,成本低廉,具有广泛的适用性。

主设计要求

1.一种普适型液位检测装置,包括液位检测装置和电路两部分;所述的液位检测装置包括储液罐(10),储液罐(10)上安装连通器;连通器由安装在储液罐(10)的底部与储液罐连通的连接管(20)、与连接管(20)连接的垂直玻璃管(1)、以及玻璃管固定卡子(30)构成;玻璃管(1)中的液位随储液罐(10)中的液位等高度变化;在玻璃管(1)的外部沿其高度方向、在对应储液罐最低和最高液位范围内等距离粘贴若干个槽形光耦(3),使玻璃管(1)处在槽形光耦(3)的光路上,即槽形光耦(3)的红外发光二极管与光敏三极管之间;玻璃管(1)中放置不透光的浮漂(2),在玻璃管(1)中因受浮力和重力随液位上下自由移动;这样当液位为0时,浮漂处于最下方,所有槽形光偶的光路不被浮漂所遮挡;当液位不为0时,不管液位高度如何总有被浮漂挡住光路的一个或两个槽形光耦;其特征是:所述电路部分以单片机IC30STC89C52为核心,由液位信号检测转换与显示电路、多路开关电路和通讯电路三部分依电回路方式连接构成。

设计方案

1.一种普适型液位检测装置,包括液位检测装置和电路两部分;所述的液位检测装置包括储液罐(10),储液罐(10)上安装连通器;连通器由安装在储液罐(10)的底部与储液罐连通的连接管(20)、与连接管(20)连接的垂直玻璃管(1)、以及玻璃管固定卡子(30)构成;玻璃管(1)中的液位随储液罐(10)中的液位等高度变化;在玻璃管(1)的外部沿其高度方向、在对应储液罐最低和最高液位范围内等距离粘贴若干个槽形光耦(3),使玻璃管(1)处在槽形光耦(3)的光路上,即槽形光耦(3)的红外发光二极管与光敏三极管之间;玻璃管(1)中放置不透光的浮漂(2),在玻璃管(1)中因受浮力和重力随液位上下自由移动;这样当液位为0时,浮漂处于最下方,所有槽形光偶的光路不被浮漂所遮挡;当液位不为0时,不管液位高度如何总有被浮漂挡住光路的一个或两个槽形光耦;其特征是:所述电路部分以单片机IC30 STC89C52为核心,由液位信号检测转换与显示电路、多路开关电路和通讯电路三部分依电回路方式连接构成。

2.根据权利要求1所述的一种普适型液位检测装置,其特征是所述的液位信号检测转换与显示部分包括:槽形光耦LR0—LR9、施密特触发器IC10 ST0—ST9,型号为74LS14,两只、电阻R10—R19、电阻R20—R29、电阻R30—R39、发光二极管LED0—LED9;电阻R10—R19的一端接+5V电源,另一端分别接槽形光耦LR0—LR9中各红外发光二极管的阳极,槽形光耦LR0—LR9中各红外发光二极管的阴极接地;槽形光耦LR0—LR9中各红外光敏三极管的集电极接+5V电源,发射极分别接施密特触发器ST0—ST9的输入端,施密特触发器ST0—ST9的输入端同时分别接电阻R20—R29至地,施密特触发器ST0—ST9的输出端分别串联限流电阻R30—R39后分别接发光二极管LED0—LED9的阳极,发光二极管LED0—LED9的阴极接地;LED0—LED9用于现场液位的显示。

3.根据权利要求1所述的一种普适型液位检测装置,其特征是所述的多路开关电路:为十六选一多路开关IC20 型号为74HC4067,其开关输入端I0—I9分别接施密特触发器ST0—ST9的输出端,其公共端COM接单片机IC30的I\/O引脚P1.0,多路开关IC20的选择控制端S0—S3 用于选择不同的通路分别接单片机IC30的I\/O引脚P2.0—P2.3,由单片机IC30控制切换,不管选通了哪一路,哪一路的信号就接通到单片机IC30的P1.0引脚;单片机IC30通过引脚P2.0—P2.3的电平转换对多路开关IC20进行选通,把每一路的电平状态即水位状况由其P1.0引脚依次采集出来。

4.根据权利要求1所述的一种普适型液位检测装置,其特征是所述的通讯电路:为RS-485通讯接口芯片IC40型号MAX485,其RXD和TXD引脚对应接单片机IC30的RXD和TXD引脚,其控制引脚\/RE和DE相连并接单片机IC30的P3.5引脚,8脚接+5V电源,5脚接地,6、7脚接双绞线,与上位机相连;单片机IC30通过RS-485通讯接口芯片IC40一方面接收上位机的指令,另一方面向上位机发送液位信息。

5.根据权利要求1所述的一种普适型液位检测装置,其特征是浮漂(2)呈圆柱体,其长度为1.2倍槽形光耦间距,直径为7mm,由不透明的、不怕被测液体腐蚀的、密度约为被测液体密度0.5倍的材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种普适型液位检测装置,其特征是:玻璃管(1)的外径为10mm、内径为8mm;槽形光耦LR0—LR9为市售光耦,槽宽为12mm。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及液位检测装置,具体涉及一种一种普适型液位检测装置。

背景技术

目前,测量液位的传感器种类较多,按其转换原理分类,可分为电阻式、微波式、激光式、超声式、电感式、电容式、电磁式、压电式、核辐射式等等,有的只能用于透明液体,有的只能用于非腐蚀性液体,而普适型的价格又太高。

发明内容

本实用新型的目的是:设计一种一种普适型液位检测装置,结构简单,成本低廉,适用于静压下不同透明度的、腐蚀性不确定的各种液体液位的分段检测、显示及水位信息远距离传送,具有广泛的适用性。

本实用新型的原理是:利用槽形光电耦合器(简称槽形光耦)作为液位检测元件,结合转换电路,把液位转化为电信号驱动发光二极管显示,并经单片机采集、通讯传送给上位机来处理,用于静压下液位的检测。

本实用新型的技术解决方案是:给储液罐加装玻璃管式的连通器,沿玻璃管的高度方向、在对应储液罐最低和最高液位范围内等距离安装若干个槽形光耦,玻璃管中放置长度为1.2倍槽形光耦间距的、不透明的、不怕被测液体腐蚀的、密度约为被测液体密度0.5倍的、在玻璃管中上下自由移动的圆柱体浮漂;玻璃管中液位、浮漂的高低与储液罐中液位同步变化,浮漂移动到哪个高度就把哪个高度的光电耦合器的光路挡住,经转换电路,使对应的发光二极管点亮指示液位;如果是透明液体,浮漂到达哪个高度,哪个高度的发光二极管就点亮,其他的发光二极管都不点亮;如果是不透明的液体,液体本身即可挡住光路,浮漂可取消,液位到达哪个高度,哪个高度以下的各个发光二极管都点亮,处于浮漂以上的发光二极管都不点亮;由于检测元件不与被测液体接触,可以检测腐蚀性液体的液位;液位输出信号由后续的单片机采集、通过RS-485通讯,将液位信号传递到远方的上位机显示或对液位进行控制。

本实用新型的有益效果是:1、设置与储液罐连通的连通器和不透明、耐腐蚀的浮漂,利用槽形光耦为检测元件,配以转换电路,适合不同透明度的、腐蚀性不确定的液体的液位检测与显示,结构简单,成本低廉,具有广泛的适用性;2、液位高低既可以在现场显示,又可以在异地显示或对液位进行控制。

附图说明

图1为本实用新型液位检测装置示意图。

图2为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

如图1、2所示,该一种普适型液位检测装置包括液位检测装置和电路两部分。

所述的液位检测装置包括储液罐10,储液罐10上安装连通器;连通器由安装在储液罐10的底部与储液罐连通的连接管20、与连接管20连接的垂直玻璃管1、以及玻璃管固定卡子30构成;玻璃管1中的液位随储液罐10中的液位等高度变化;在玻璃管1的外部沿其高度方向、在对应储液罐最低和最高液位范围内等距离粘贴若干个槽形光耦3,使玻璃管1处在槽形光耦3的光路上,即槽形光耦3的红外发光二极管与光敏三极管之间;玻璃管1中放置不透光的浮漂2,浮漂2的长度为1.2倍槽形光耦间距;这样当液位为0时,浮漂处于最下方,所有槽形光偶的光路不被浮漂所遮挡;当液位不为0时,不管液位高度如何总有被浮漂挡住光路的一个或两个槽形光耦;浮漂2为圆柱体形状,在玻璃管1中因受浮力和重力随液位上下自由移动,采用不透光的、不怕被测液体腐蚀的、密度约为被测液体密度0.5倍的材料制成。

所述电路部分以单片机IC30(型号为STC89C52)为核心,由液位信号检测转换与显示电路、多路开关电路和通讯电路三部分依电回路方式连接构成。

液位信号检测转换与显示部分包括:槽形光耦LR0—LR9、施密特触发器IC10(ST0—ST9,型号为74LS14,两只)、电阻R10—R19、电阻R20—R29、电阻R30—R39、发光二极管LED0—LED9;电阻R10—R19的一端接+5V电源,另一端分别接槽形光耦LR0—LR9中各红外发光二极管的阳极,槽形光耦LR0—LR9中各红外发光二极管的阴极接地;槽形光耦LR0—LR9中各红外光敏三极管的集电极接+5V电源,发射极分别接施密特触发器ST0—ST9的输入端,施密特触发器ST0—ST9的输入端同时分别接电阻R20—R29至地,施密特触发器ST0—ST9的输出端分别串联限流电阻R30—R39后分别接发光二极管LED0—LED9的阳极,发光二极管LED0—LED9的阴极接地;LED0—LED9用于现场液位的显示。

每个槽形光耦的转换电路的结构和原理都是相同的,现以第8个槽形光耦的转换电路为例,其原理是:电源接通后,电流由+5V电源经限流电阻R18流过槽形光耦LR8的红外发光二极管至地,红外发光二极管点亮发光,如果槽形光耦LR8的光路不被遮挡,则红外光照射到其光敏三极管上,光敏三极管导通,施密特触发器ST8的输入端为高电平,经ST8反相后为低电平,发光二极管LED8不点亮;反之,当槽形光耦LR8的光路被浮漂遮挡时,则红外光不能照射到其光敏三极管上,光敏三极管截止,施密特触发器ST8的输入端为低电平,经ST8反相后为高电平,发光二极管LED8点亮;玻璃管1中液位、浮漂2的高度与储液罐10中液位同步变化,浮漂2移动到哪个高度就把哪个高度的槽形光耦2的光路挡住,哪个高度对应的发光二极管就点亮;对于透明液体,如液位处于第2个槽形光耦LR2的位置,则槽形光耦LR2的光路被挡住,那么第2个发光二极管LED2就点亮;若液位处于第2个和第3个槽形光耦LR2和LR3之间的位置,则槽形光耦LR2、LR3的光路同时被挡住(因浮漂长度是槽形光耦间距的1.2倍),那么第2个和第3个发光二极管LED2和LED3同时点亮;不被浮漂挡住光路的槽形光耦以上和以下的发光二极管都不点亮;对于不透明的液体,液体本身即可挡住光路,浮漂可取消,液位以下各槽形光耦对应的发光二极管都点亮,处于液位以上的发光二极管都不点亮;当液位为0即空罐时,浮漂处于最下方,所有槽形光偶的光路不被浮漂所遮挡,所有的发光二极管都不点亮。

所述的多路开关电路:为十六选一多路开关IC20(型号为74HC4067),其开关输入端I0—I9分别接施密特触发器ST0—ST9的输出端,其公共端COM接单片机IC30的I\/O引脚P1.0,多路开关IC20的选择控制端S0—S3(用于选择不同的通路)分别接单片机IC30的I\/O引脚P2.0—P2.3,由单片机IC30控制切换,不管选通了哪一路,哪一路的信号就接通到单片机IC30的P1.0引脚;单片机IC30通过引脚P2.0—P2.3的电平转换对多路开关IC20进行选通,把每一路的电平状态(即水位状况)由其P1.0引脚依次采集出来。

所述的通讯电路:为RS-485通讯接口芯片IC40(型号MAX485),其RXD和TXD引脚对应接单片机IC30的RXD和TXD引脚,其控制引脚\/RE和DE相连并接单片机IC30的P3.5引脚,8脚接+5V电源,5脚接地,6、7脚接双绞线,与上位机相连;单片机IC30通过RS-485通讯接口芯片IC40一方面接收上位机的指令,另一方面向上位机发送液位信息。

本实用新型对于透明液体,采用不透光的浮漂,液位的分辨级数为槽形光耦或发光二极管数量的2倍;对于不透明液体,可省略浮漂,液位的分辨级数等于槽形光耦或发光二极管的数量;本实施例中设置了10个槽形光耦及发光二极管,也可根据需要增减,数量越多液位的分辨越精细,反之分辨越粗略。

本实施例中,玻璃管1的外径为10mm,内径为8mm;浮漂2长度为1.2倍槽形光耦间距,直径为7mm,密度约为被测液体密度的0.5倍,耐腐蚀、不透明材质;槽形光耦LR0—LR9为市售光耦,槽宽为12mm。

设计图

一种普适型液位检测装置论文和设计

相关信息详情

申请码:申请号:CN201920059550.9

申请日:2019-01-15

公开号:公开日:国家:CN

国家/省市:32(江苏)

授权编号:CN209372194U

授权时间:20190910

主分类号:G01F 23/68

专利分类号:G01F23/68

范畴分类:31H;

申请人:淮安信息职业技术学院

第一申请人:淮安信息职业技术学院

申请人地址:223005 江苏省淮安市经济技术开发区枚乘东路3号

发明人:刘洪恩

第一发明人:刘洪恩

当前权利人:淮安信息职业技术学院

代理人:韩晓斌

代理机构:32110

代理机构编号:淮安市科翔专利商标事务所

优先权:关键词:当前状态:审核中

类型名称:外观设计

标签:;  ;  ;  

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