一種液位數據自動採集裝置的製作方法
2023-11-10 16:33:52 1
專利名稱：一種液位數據自動採集裝置的製作方法
技術領域：
本技術涉及電子測量領域，特別涉及對液體儲存罐的液位、不同品質液體的界面、溫度的測量數據的採集裝置，具體地講就是一種液位數據自動採集裝置。
背景技術：
目前，對加油站和油庫及其它液體儲存罐等進行管理時，通常採用人工投尺檢測，打開油罐將尺子或溫度計插入液體中，直接進行測量數據，包括液位高度、溫度等。由於人工操作，測量儀器非常簡單，記錄的數據不精確並且沒有實時性；另外很多液體具有易燃、有毒或有害的性質，打開油罐容易產生燃燒爆炸，使測量充滿危險，從環保角度看，打開油罐釋放出的有毒有害氣體會汙染環境。隨著信息化技術的進步，需要對加油站和油庫及其他液體儲存罐等相關領域數據的採集做到密封、環保，安全、實時、方便、直接、直觀，可以保護環境、防止燃燒爆炸等意外事件發生。
發明內容
本發明的主要目的是提供一種液位數據採集裝置，專門採集液體儲存罐的液位、不同品質液體的界面、溫度的測量數據，以便供給計算機或其他設備進行顯示或其他處理。
所述採集裝置包括一個CPU和存儲器單元、一個安全柵單元、一個整形比較和脈衝寬度的測量單元、一個或多個輸出(或是輸入輸出)單元。所述的一個安全柵單元、一個整形比較和脈衝寬度的測量單元、一個或是多個輸出(或是輸入輸出)單元分別與所述的CPU相連並受CPU控制；所述的安全柵單元限定電壓和電流起保護作用，並在CPU的控制下選通接口接入的多個測量儀器中的一個，並將測量儀器的信號輸入到安全柵，安全柵單元輸出的信號輸出至與其相連的所述的整形比較和脈衝寬度的測量單元；所述的整形比較和脈衝寬度的測量單元用於對測量儀器所採集的數字脈衝信號進行整形，並對整形後的測量儀器所傳輸的脈衝寬度的測量；並將所述的整形比較和脈衝寬度的測量單元輸出的脈衝寬度數據輸出至與其相連的所述的CPU和存儲器單元，此脈衝寬度記錄著相對應的液位或溫度。所述的CPU和存儲器單元將脈衝寬度數據進行計算處理，將處理結果輸出至與其相連的至少一個或多個輸出或輸入輸出單元；所述的測量儀器為磁致伸縮液位傳感器。所述的輸出或輸入輸出單元可與計算機或是其他顯示、鍵盤等設備相連。輸出(輸入輸出)單元包括如下幾種方式輸入輸出單元1採用RS-232接口，輸入輸出單元2採用485接口，輸入輸出單元3採用USB接口，輸入輸出單元4採用I/O、並口數據接口，輸入輸出單元5採用網絡接口。
本發明的整體設計採用分散的數據採集及控制系統，具有即插即用的特點，任何加油站、油庫或是液體儲存罐安裝了本發明的裝置，使用本裝置使用的磁致伸縮液位傳感器，只要接上電源就可進行正常工作，就能夠和一個或是多個設備相連顯示所有要顯示的數據，本發明可以提高油品銷售企業的自動化、信息化水平，同時改善企業效率、降低庫存、增強企業的整體競爭力。本發明在輸入輸出單元中接入液晶和鍵盤裝置後具有1所有界面均為中文顯示，中文顯示友好直觀、簡單易用，2操作簡捷明了，以中文顯示界面為前提，操作起來方便、直觀、簡捷、明了；更趨於操作的簡單化3即插即用的特點此裝置還具有即插即用的特點，任何油站、油庫安裝了此裝置和相應傳感器，只要接上電源就可進行正常工作，就能夠顯示所有要顯示的數據4超強的易用性，簡單、方便、直觀和即插即用的特點，使RTL-68K控制器的應用更為廣泛、更為簡單
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為根據本實用新型的一實施例的測量儀器磁致伸縮液位傳感器示意圖；
圖3為根據本實用新型的安全柵單元電路原理示意圖；圖4為根據本實用新型的整形比較和脈衝寬度的測量單元電路原理示意圖；圖5為根據本實用新型的一實施例的磁致伸縮液位傳感器的輸出波形示意圖；圖6為根據本實用新型的一實施例的安全柵單元的輸入輸出的同一種波形的波形示意圖；圖7為根據本實用新型的一實施例的整形比較和脈衝寬度的測量單元的整形比較部分輸出波形示意圖；圖8為根據本實用新型的一實施例的輸出(輸入輸出)單元的三個設置界面示意圖；圖9為根據本實用新型的一實施例的鍵盤電路示意圖；圖10為根據本實用新型的一實施例的液晶顯示電路示意圖；具體實施方式
以下結合附圖，通過具體實施例對本實用新型說明如下圖1為所述自動採集裝置的結構示意圖，包括一個CPU和存儲器單元、一個安全柵單元、一個整形比較和脈衝寬度的測量單元、一個或多個輸出(或是輸入輸出)單元。
電源部分把220V交流電源轉變成+5V直流電源和+24V直流電源，+5V直流電源是供給所有模塊的工作電源，+24V直流電源是供給PATRIOT/7100M磁致伸縮液位傳感器的工作電源，如圖2所示，其中PATRIOT/7100M磁致伸縮液位傳感器的浮子是確定具體液體位置高度的，浮子在磁致伸縮液位傳感器的位置就代表液體的高度(浮子是漂浮在液面上的)，每個磁致伸縮液位傳感器配套使用兩個浮子，固定架是在油罐中固定磁致伸縮液位傳感器。傳輸信號的內容包括兩個浮子的高度的數據、溫度的數據在CPU對安全柵的控制下，順序、輪迴選通接入的多個磁致伸縮液位傳感器中的一個，CPU對該磁致伸縮液位傳感器的選通信號是高電平，在同一時間內CPU只能選通多個磁致伸縮液位傳感器中的其中一個，其餘沒選通的控制信號是低電平。
安全柵是起保護作用的，如圖3，圖6所示，輸入保護電壓電流範圍在Uo＝30V DC、Io＝160mA防止超過範圍的電流電壓引入到液體存儲容器引爆存儲液體。安全柵接收磁致伸縮液位傳感器的輸出信號，安全柵的輸入、輸出波形是同一種波形。安全柵的輸入端接入PATRIOT/7100M磁致伸縮液位傳感器。
整形比較和脈衝寬度的測量單元，整形比較部分是對磁致伸縮液位傳感器脈衝信號的整形，如圖4，圖7所示，把原來+25V的信號幅度轉變為+5V信號幅度，整形比較的輸入信號是安全柵的輸出信號；脈衝寬度的測量部分的輸入信號是整形比較的輸出信號，脈衝寬度的測量部分完成對磁致伸縮液位傳感器脈衝寬度的測量，脈衝寬度的測量部分把磁致伸縮液位傳感器脈衝寬度(這個寬度記錄著相對應的液位或溫度)數據輸出給CPU；CPU得到數據計數部分輸出的磁致伸縮液位傳感器脈衝寬度的數據，通過計算處理、最終通過1或多個輸出(輸入輸出)單元向外傳輸數據。如圖5所示。
所述的輸出(輸入輸出)單元是CPU和外部輸入輸出設備傳輸數據的接口，分為以下幾種類型輸出(輸入輸出)單元1採用RS-232接口；輸出(輸入輸出)單元2採用485接口；輸出(輸入輸出)單元3採用USB接口；輸出(輸入輸出)單元4採用I/O、並口數據接口；輸出(輸入輸出)單元5採用網絡接口。通過輸入輸出單元4的特點，發明了例如43Ж4矩陣鍵盤的自製鍵盤作為輸入設備，液晶顯示屏作為輸出設備的輸入、輸出單元，如圖9，圖10所示。
自動採集裝置能夠顯示各個油罐的油位、水位、溫度、庫存和餘空，其顯示方式有兩個界面來完成，如圖8所示，第一個界面顯示某一個罐的油位、庫存、餘空，要查看其他油罐的相關內容可按數字鍵，例如按4號鍵分別顯示4號油罐的油位、庫存、餘空，按5號鍵分別顯示5號油罐的油位、庫存、餘空，其它幾號罐以此類推，這是僅對不同罐的油位、庫存和餘空的顯示方式，如果要查看不同罐的水位和溫度，可通過如上箭頭所示的複選鍵來顯示第二個顯示界面，顯示內容包括水位和溫度，要查看其他油罐的相關內容可按數字鍵，例如按4號鍵分別顯示4號油罐的水位和溫度，按5號鍵就顯示5號油罐的水位和溫度，其它罐以此類推，如果要顯示油位、庫存和餘空，可通過如上箭頭所示的複選鍵來顯示第一個顯示界面，所述密碼設置是為了有效的進行對加油站的管理，此自動採集裝置具有唯一權限的密碼功能，以免非管理人員的誤操作所引起的錯誤。由加油站的主要負責人員或者技術人員進行密碼管理。在出現如上界面後，可以循環輸入0-9任何6位數字組合來確定你的密碼，等輸入完六位數之後按相對應的確定鍵，進行密碼保存，按相應的修改密碼鍵又可進入重新進行密碼設置，按返回鍵即可返回到顯示菜單在進入其他參數設置時，首先必須要輸入密碼才可進入，還包括速率設置，速率設置的作用每個罐裡的探測器都標有唯一的一個速率和序號，而探測器的速率就決定著顯示數據的準確性，所以只有準確無誤的設置每個罐所對應探測器的速率，才能保證顯示數據的準確性每個探測器的序號和速率均標在探測器的頂端，而且序號有10位數字組成，速率有4位數字組成，通過數字鍵1-8來選擇相應的罐號，用同樣的方法可以設置每個罐的序號和速率，按返回鍵可退出序號、速率設置界面，還包括液位設置，液位設置的作用是為了更準確的顯示各個油罐的數據，通常先要用人工測量的辦法測量出各個油罐的油位和水位的高度，來作為輸入到控制器的初始值按相應的設置油高或是設置水高鍵，就可通過數字鍵輸入相應的油高或是水高，在油高或是水高輸入完畢後，必須按相應的保存油高或是保存水高鍵，方可保存生效，每個罐的油高和水高必須預先通過人工測量方可進行液位設置通過選擇數字鍵1-8來選擇所對應的罐號，用同樣的方法可以設置每個灌的油高和水高，按返回鍵可退出序號、速率設置界面，還包括報警設置，報警設置的作用是為了更好的進行各個油罐安全性的管理，需要對油罐的高油位，低油位、高水位和高溫度進行相關的報警提示，報警設置就是設置各個油罐高油位，低油位、高水位和高溫度的具體數據按相應的設置高油位報警或是設置低油位報警鍵，就可通過數字鍵輸入相應的高油位或是低油位數據，在高油位或是低油位數據輸入完畢後，必須按相應的保存高油位數據或是保存低油位數據鍵，方可保存生效每個罐的高油位和低油位數據輸入完畢後必須按相應的保存鍵來保存數據方可保存生效在選擇了高水位報警或是高溫度報警鍵，即可清除相應的數據，同時顯示保存提示來保存所輸入新的數據，罐容設置的作用是為了能夠顯示出每個罐中油量的多少和餘空的大小，通過設置不同罐的罐容表，就能夠適時顯示出每個罐中油量的多少和餘空的大小，不同的罐可以調用不同罐的罐容表，所以執行罐容表設置就是設置不同的罐具體要調用哪個罐容表點數設置就是要設置某個罐要輸入多少個點，通過選擇點數設置鍵可以用數字鍵輸入點數，輸入完畢後要按相應的保存點數鍵保存後方可生效，(1)每個罐的點數最多可輸入50個點(2)點數輸入完畢後要按保存鍵保存方可生效7間距是以公分為單位的，間距的輸入方法同點數的輸入方法一樣備註(1)每個罐的間距可在數字1-9之間選擇(2)間距輸入完畢後要按保存鍵保存方可生效8通過數字鍵1-8來選擇要設置點數和間距的罐，同時用上述方法可以設置所有罐的點數和間距，在每個罐輸入數據之前要先輸入點數和間距9在輸入了某個罐的點數和間距以後，選擇輸入鍵來輸入罐容表數據，油品選擇的作用為了更好的進行各個油罐和油品的統一性管理，需要對油罐的油品進行設置要選擇95#油品，先按油品選擇鍵，再按數字鍵《3》鍵來選擇95#油品，在選擇完成後按保存鍵方可保存生效，報警提示是指當設置了報警，並滿足報警條件時所產生的報警提示，具體報警設置操作參看3.2.1.3的報警設置項；報警提示包括(液晶上漢字顯示報警和聲音報警)如果設置了油位、水位、溫度報警並滿足報警條件時就出現上圖所示的報警提示，上圖分別說明1號罐的油位和溫度超高，水位超低，同時報警提示燈閃動和報警聲音提示，通過數字鍵1-8可以查看其他油罐的報警狀態，如要取消報警聲音可直接按取消報警鍵即可說明在按取消報警鍵後，報警聲也許還要持續1-3次即可停止備註在報警設置的默認狀態或是設置為0時表示關閉報警。
權利要求1.一種液位數據自動採集裝置，其特徵在於包括一個CPU和存儲器單元、一個安全柵單元、一個整形比較和脈衝寬度的測量單元、至少一個輸出或輸入輸出單元，所述的存儲器單元、安全柵單元、整形比較和脈衝寬度的測量單元、至少一個輸出或輸入輸出單元分別與所述的CPU相連並受CPU控制；所述的安全柵單元限定電壓和電流起保護作用，並在CPU的控制下選通接入到安全柵的多個測量儀器信號中的一個，並將選中的測量儀器的信號輸入到安全柵單元，安全柵單元輸出的信號輸出至與其相連的所述的整形比較和脈衝寬度的測量單元；所述的整形比較和脈衝寬度的測量單元用於對測量儀器所採集的數字脈衝信號進行整形，並對整形後的測量儀器所傳輸的脈衝寬度進行測量；並將所述的整形比較和脈衝寬度的測量單元輸出的脈衝寬度數據輸出至與其相連的所述的CPU，所述的CPU和存儲器單元將脈衝寬度數據進行計算處理，將處理結果輸出至與其相連的至少一個輸出或輸入輸出單元。
2.根據權利要求1所述的採集裝置，其特徵在於，所述的測量儀器為磁致伸縮液位傳感器。
3.根據權利要求1所述的採集裝置，其特徵在於，所述的輸出單元可與計算機、液晶顯示器、數碼顯示器或印表機等其他顯示設備相連。
4.根據權利要求3所述的採集裝置，其特徵在於，所述至少輸入輸出單元採用RS-232接口、485接口、USB接口、I/O口、並行數據接口或網絡接口。
5.根據權利要求1所述的採集裝置，其特徵在於，所述的輸入輸出單元的輸入裝置為鍵盤、計算機或其他輸入設備。
6.根據權利要求1所述的採集裝置，其特徵在於，還包括一顯示單元，其與所述的CPU相聯。
7.根據權利要求6所述的採集裝置，其特徵在於，所述的顯示單元的顯示裝置為液晶顯示。
8.根據權利要求6所述的採集裝置，其特徵在於，所述的顯示單元是顯示漢字、數字以及圖形的裝置。
9.根據權利要求1所述的採集裝置，其特徵在於，所述的輸出單元可與計算機或與數據機、或與其他輸入、輸出或輸入輸出設備相連。
10.根據權利要求1所述的採集裝置，其特徵在於，還包括一設置單元，其分別與所述的CPU相連。
專利摘要本實用新型提供一種液位數據自動採集裝置，包括一個CPU和存儲器單元、一個安全柵單元、一個整形比較和脈衝寬度的測量單元、至少一個輸出或輸入輸出單元。此安全柵單元起保護作用，並在CPU的控制下選通接入到安全柵的多個測量儀器中的一個，並將選中的信號輸入到安全柵單元，安全柵單元輸出信號至整形比較和脈衝寬度的測量單元；對測量儀器所傳輸的數字脈衝信號進行整形以及測量所傳輸的脈衝寬度；並將此單元輸出的脈衝寬度數據輸出至所述的CPU。CPU處理所測量的脈衝寬度，將處理結果輸出到至少一個輸出或輸入輸出單元。從而對加油站或油庫及其他液體儲存罐等相關領域數據的採集做到密封、環保、安全、實時、方便、直接、直觀。
文檔編號G01D21/02GK2765147SQ20032013174
公開日2006年3月15日 申請日期2003年12月30日 優先權日2003年12月30日
發明者王曉瓏 申請人:王曉瓏