重錘式智能料位探測儀的製作方法

2023-06-23 04:40:21 1

專利名稱：重錘式智能料位探測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種料位測量儀，尤其涉及一種重錘式料位探測儀。目前測量料位的方法有很多種，按原理可分為；壓力式料位計、電容式料位計、放射性料位計、重錘式料位計等等。
壓力式料位計屬於定點測量的料位計，在料倉的側壁安裝一個微動開關，當有物料高到一定程度壓到微動開關時產生開關信號。這種方式要求物料均勻顆粒狀且重度為常數，而且只能作定點限位測量。
電容式料位計是通過檢測物料所處的兩極間的電容(其中一個電極也可以是容器壁)來測量料位的儀表。這種儀表受物料的影響較大，性能不穩定，當物料的密度、溼度、溫度發生變化時都會影響測量精度，甚至無法正常工作。
放射性料位計是利用放射性同位素的一些特性而製成的料位計。放射性同位素是指會放射出一些粒子而蛻變成另一種穩定狀態的同位素。當放射性同位素的射線射入一定厚度的介質時，只有一部分粒子能穿透過去，甚至都被介質吸收。穿透的強度隨著介質的厚度的增加而減弱。放射性料位計通常作為開關式的限位料位計。由於放射線對人體有害，所以對其使用劑量及安裝、使用、維護等要嚴格按有關規定進行處理。該料位計設備複雜，造價昂貴。
現有的重錘式料位計主要由伺服電機部分、重錘部分、平衡槓桿、脈衝形成板、控制部分等組成。這種重錘式料位計是靠重錘帶動平衡槓桿來控制一個換向開關，並以此來控制電機的正轉或反轉。進行測量時，重錘的初始位置處在料倉的最頂端，由於此時重錘懸空，平衡槓桿在重錘的作用下向下傾斜，並帶動換向開關使電機正轉。當重錘遇到料位時，由於料面的託力，使重錘失重減小了繩子的拉力，平衡槓桿在彈簧的作用下復原，換向開關合到反向運行位置，使電機反轉。同時計數器記錄這期間的脈衝數並顯示。最後重錘回到初始位置。這種方式的測力機構複雜、動作不靈敏、容易失控，需要經常調整，而且只能測量單一性質的料位，測量精度也不夠高。此外，每次測量完畢重錘總要回到初始位置，使得測量周期過長，不利於達到實時監測的要求。
本實用新型的目的是設計一種能夠實時地連續測量料位的重錘式智能料位探測儀，該探測儀可以在任何惡劣、複雜的環境下穩定工作而不影響其測量性能，可以測量任何形狀和密度的固體的料位。對固體和液體的混合物，固體比重大於液體沉於下層，液面高於固體料面，該探測儀能夠一次同時測出固體的料位和液體的液位。另外，該探測儀使用了單片微機，可設置任意多個料位報警點，可實現遠程的數字遙控、遙測，還可以與上位PC機聯網。
本實用新型的完成是這樣實現的在一個活裝在支架內的支柱上部固定一個滑輪，支柱的下部作用於壓力傳感器上，連接測量重錘的繩子繞過上述滑輪和另一摩擦輪後盤繞在滾筒上，使壓力傳感器反映出繩子上的拉力大小。安裝在摩擦輪上的軸脈衝編碼器可測出重錘移動距離。重錘放在待測液位和料位的倉體內，由電機帶動滾筒轉動，並通過繩子使重錘作上提或下放的移動。壓力傳感器輸出的電壓信號經放大、濾波後送8098單片微機，軸脈衝編碼器輸出的脈衝信號經脈衝整形電路後也送8098單片微機，單片微機對接受到的信號進行處理、分析後，判斷重錘是否接觸到了液面或料位，同時也通過所記錄的脈衝數可精確地計算出重錘所處的位置。
本實用新型所述的探測儀能直接顯示被測液位和料位的高度，並由單片微機控制電機的轉動，因而可以連續跟蹤測量，實現了對被測物料高度的自動監測。此外，單片微機、壓力傳感器和軸脈衝編碼器的使用，又大大提高測量精度和測量性能。
下面將結合附圖對本實用新型進行詳細描述，其中

圖1表示本實用新型的重錘式智能料位探測儀結構原理圖。
圖2表示本實用新型的重錘式智能料位探測儀結構原理的俯視圖。
圖3表示本實用新型的重錘式智能料位探測儀電氣原理框圖。
圖4表示本實用新型的重錘式智能料位探測儀電路圖。
參見圖1、圖2和圖3，在底板10上固定著支承座4和壓力傳感器11，支架5安裝在支承座4上，支柱6上部固定一個滑輪7，支柱6下部作用於壓力傳感器11，並且支柱6與支架5為活動配合安裝，使支柱6隨著力的作用可在支架5內上下移動且不左右晃動。上述的支承座、支架、支柱的形狀可以是圓柱體、長方體或多稜體，是採用耐腐蝕材料如塑料或尼龍製成。重錘2放在待測物料高度的料倉1內，連接重錘2的繩子3繞過滑輪7和另一摩擦輪9後盤繞在滾筒8上，重錘2採用防潮、防腐的材料如尼龍棒製成，繩子3採用防潮、防腐的材料如尼龍製成。在摩擦輪9上安裝軸脈衝編碼器14，且由摩擦輪帶動其轉動，滑輪7的切線與摩擦輪9的切線在一條垂直線上。滾筒8由電機15帶動轉動，並通過繩子使重錘在料倉內作上提或下放移動。重錘作上、下運動時，繩子3帶動摩擦輪9轉動，繩子上的拉力通過滑輪7和支柱6作用於壓力傳感器11上。壓力傳感器11的受力點在支柱6的中心線上，其輸出大小能正確地反映出繩子3上拉力的大小，可區分出重錘2在料倉空間、液位12和料位13上所承受的不同壓力。壓力傳感器11輸出的電壓信號經放大電路17、濾波電路18後送8098單片微機21的模擬信號輸入端如ACH4端，軸脈衝編碼器14輸出的脈衝數與重錘2在料倉內移動的距離成比例，並經整形電路22後送8098單片微機21的信號輸入端如HSI.0和HSI.1端。由8098單片微機21等組成的微機控制系統，完成數據檢測、處理，通過換向控制器16控制電機15的正轉、反轉或停轉，並將測量結果(液位或料位)送顯示電路19顯示，以及和上位PC機20進行數據通訊。在單片微機21中有脈衝計數器，累計軸脈衝編碼器14產生的脈衝數量，每一個脈衝代表一定的深度，這樣重錘2下放的深度可由下式算出h＝K·T，其中K是每個脈衝代表的深度，T是累計的脈衝數，與此同時，單片微機21還對來自壓力傳感器11的電壓信號進行分析，判定出重錘到了什麼位置，並決定電機正轉、反轉還是停轉，從而實現對被測料位深度的自動監測。
權利要求1.一種重錘式智能料位探測儀，它包括一個放於被測料位倉體(1)內的重錘(2)，與重錘(2)連接的繩子(3)，由電機(15)帶動的滾筒(8)，固定在支柱(6)上部的滑輪(7)，安裝支架(5)的支承座(4)，帶有軸脈衝編碼器(14)的摩擦輪(9)，以及壓力傳感器(11)和單片微機(21)，其特徵在於支承座(4)和壓力傳感器(11)固定在底板(10)上，支柱(6)活裝在支架(5)內，且下部作用於壓力傳感器(11)，繩子(3)繞過滑輪(7)和摩擦輪(9)後盤繞在滾筒(8)上，壓力傳感器(11)輸出的電壓信號經放大電路(17)、濾波電路(18)後送單片微機(8098)(21)的模擬信號輸入端(ACH4端)，軸脈衝編碼器(14)輸出的脈衝信號經整形電路(22)後送單片微機(21)的信號輸入端(HSI.0和HSI.1端)，單片微機(21)的輸出經換向控制器(16)控制電機(15)進行正轉、反轉或停轉，並將測量結果(液位或料位)送顯示電路(19)顯示，以及和上位PC機(20)進行數據通訊。
2.根據權利要求1所述的重錘式智能料位探測儀，其特徵在於重錘(2)由耐腐、防潮材料如尼龍棒製成，繩子(3)由耐腐、防潮材料如尼龍製成。
3.根據權利要求1或2所述的重錘式智能料位探測儀，其特徵在於支承座(4)、支架(5)、支柱(6)的形狀為圓柱體或長方體或多稜體，是由耐腐材料如塑料或尼龍製成。
4.根據權利要求1或2所述的重錘式智能料位探測儀，其特徵在於滑輪(7)的切線與摩擦輪(9)的切線在一條垂直線上。
5.根據權利要求3所述的重錘式智能料位探測儀，其特徵在於滑輪(7)的切線與摩擦輪(9)的切線在一條垂直線上。
6.根據權利要求1或2所述的重錘式智能料位探測儀，其特徵在於壓力傳感器(11)的受力點在支柱(6)的中心線上。
7.根據權利要求3所述的重錘式智能料位探測儀，其特徵在於壓力傳感器(11)的受力點在支柱(6)的中心線上。
8.根據權利要求4所述的重錘式智能料位探測儀，其特徵在於壓力傳感器(11)的受力點在支柱(6)的中心線上。
9.根據權利要求5所述的重錘式智能料位探測儀，其特徵在於壓力傳感器(11)的受力點在支柱(6)的中心線上。
專利摘要本實用新型公開了一種能夠實時連續地同時測量液位和料位的高精度的重錘式智能料位探測儀,它是在一個活裝在支架內的支柱上部固定一個滑輪,支柱下部作用於壓力傳感器,連接測量重錘的繩子繞過上述滑輪和另一個帶有軸脈衝編碼器的摩擦輪後,盤繞在由電機帶動的滾筒上。反映繩子上拉力大小的壓力傳感器輸出和可測出重錘移動距離的軸脈衝編碼器輸出脈衝送單片微機處理、分析,得出測量結果顯示,並自動控制電機進行正轉、反轉或停轉。
文檔編號G01F23/22GK2293054SQ96231280
公開日1998年9月30日 申請日期1996年2月8日 優先權日1996年2月8日
發明者馬鵬祥, 能昌信, 趙春記, 周秀華, 王樹林, 苗永先 申請人:中國煤炭經濟學院