液位傳感器的製作方法
2023-06-13 04:29:41 1
專利名稱：液位傳感器的製作方法
技術領域：
一種液位傳感器，屬於測量液體表面高度位置的傳感器。
現有液位測量儀器有如下幾種
這些液位計測試精度低，比較落後。不能滿足用戶現代化管理要求。其中第五種雖然可以遙測，但結構複雜，它由差動變壓器、放大器、可逆電機、變速箱、發送自整角機、接收自整角機等組成。而且很難以與計算機連接。
本發明的目的是為各種開口容器的液位測試提供一種成本低、簡便、高精度的傳感器，以便與數字儀表或計算機連接構成現代化監測和管理系統。
為實現發明目的，設計一套傳動結構將浮子隨液面升降的直線運動轉變為機械輪的轉動，從而帶動多圈電位器軸轉動，即達到液位變化轉變為電信號變化的目的。
以下結合附圖對本發明作詳細說明
圖1本發明的A型結構正面示意圖圖2本發明的A型結構側剖面示意圖圖3本發明的B型結構正面示意圖A型內固定、外轉動，適用於液位變化大的容器，如液位變化由0～10m。
B型外固定、內轉動。適用於液位變化小的容器。如液位變化由0～1m。
本發明的傳感器由浮子(1)、鋼絲繩(2)，多圈電位器(6)及傳動部分組成。
傳動部分包括繞線輪(3)、固定軸(4)、平面渦卷彈簧(發條)(5)、電位器止螺絲(7)、軸承(8)。
渦卷彈簧(5)安裝在固定軸(4)和繞線輪(3)之間，作用是給繞線輪以恆定扭矩。多圈電位器(6)安裝在固定軸(4)的空心中。電位器止螺絲(7)的作用是使其在擰緊狀態時多圈電位器與繞線輪外殼固定在一起，從而使電位器軸隨繞線輪一同轉動。
鋼絲繩(2)的一端懸吊浮子(1)，另一端纏繞在繞線輪(3)上。
浮子(1)隨液面向上或向下運動時，繞線輪(3)隨之轉動並帶動多圈電位器軸轉動，電位器軸的這種角位移改變了多圈電位器移動點的電阻值。如果在多圈電位器的固定端加上穩定電壓，移動點上將獲得與液位高成比例的電壓信號。
繞線輪(3)的圓周表面做有螺旋槽以使鋼絲整齊地纏繞在凹槽內。
為了保持繞線輪的轉動扭矩及鋼絲繩拉力的恆定和適當，應按以下原則設計1.鋼絲繩的拉力、浮子質量、浮子浮力必須滿足下列關係。
鋼絲繩拉力＜浮子質量＜浮子浮力2.渦卷彈簧設計按如下公式計算彈簧的工作長度L＝ (π(R2－r2))/(2h)彈簧的工作轉數N＝ 1/(h) (2(R2+r2)]]>－R－r)彈簧的負荷力矩M＝ (E·b·h3·π·N)/(6L)式中R－－彈簧盒的半徑。(本發明A型中的繞線輪(3)即為彈簧盒)。
r－－彈簧心軸半徑(本發明A型中的固定軸(4)即為彈簧心軸)
h－－彈簧厚度b－－彈簧寬度E－－彈簧材料的彈性模量繞線輪的大小隨液位變化高度，及多圈電位器的圈數而定。
本發明的精度如使用十圈電位器，液位移動1／1000行程，十圈電位器轉動3.6度。電位器移動點所獲得的信號之強是數字儀表和計算機極容易分辯出來的，如目前我們使用的三位半數字表頭Mc14433可分辯1／2000電壓信號。也就是說本發明可以有小於1／1000行程的分辯率。
十圈電位器移動點所得到的電壓信號輸出阻抗小、不受幹擾；信號強，不需放大；幾乎沒有零漂、溫漂。該傳感器的精度僅受十圈電位器線性度的影響。如我們目前使用0.2％線性度的十圈電位器，則傳感器精度是2／1000。
由於渦卷彈簧在放鬆和收緊狀態的彈力不可能完全一致，但應控制在20％偏差範圍內。浮子吃水線也會變化，這樣電壓信號與液面高度之間將產生誤差。但此誤差可在與數字儀表或計算機連接的電路中消除。
由於浮子有吃水深度，傳感器不能輸出零信號。但在與數字儀表或計算機連接時，通過電路設計，液位測試系統的零液位也可得到。
本發明試驗應用在長沙鐵路機務段的1000噸的4個貯油罐上，每罐上安裝一個液位傳感器、與計算機連接。控制室遠離油罐100m、該控制系統可固定檢測某一罐，隨時列印數據。每天盤點庫存，液位升高到規定高度8.8m時，可聲、光報警並關斷油泵，非常實用。
另外在鐵路內燃機車輕油儀中試驗應用，油箱液位變化0～1m、油箱上安裝兩個本發明傳感器，使用單片微機處理，通過軟體，可算出一班司機的耗油量並通過印表機列印出來。
使用該傳感器還有體積小，結構簡單、成本低、計量精度高的優點。
本發明的傳感器如與數字儀表配合使用時數字顯示液位高度。
權利要求1.一種液位傳感器。屬於測量液體表面高度位置的傳感器。它含有一個浮子(1)，其特徵在於它還含有多圈電位器(6)，和安裝在繞線輪(3)上的平面渦卷彈簧(5)，多圈電位器(6)的軸能隨繞線輪一同轉動。
2.根據權利要求1所述的液位傳感器，其特徵在於所說多圈電位器(6)與繞線輪的連接是用電位器止螺絲(7)。
3.根據權利要求1所述的液位傳感器，其特徵在於所說繞線輪(3)上纏繞懸吊浮子(1)的鋼絲繩(2)。
專利摘要一種液位傳感器，屬於測量液體表面高度位置的傳感器，該傳感器作用是將液位高度變化轉換成為電信號變化、以便與計算機或數字儀表連接構成監測開口容器內液位狀況的現代化管理系統。該傳感器構造簡單、精度高、成本低。
文檔編號G01F23/30GK2044728SQ8920106
公開日1989年9月20日 申請日期1989年1月27日 優先權日1989年1月27日
發明者郭澤遠, 顧宗庭, 莊悌修, 吳宗明 申請人:成都鐵路局昆明科學技術研究所