專利名稱：容柵式水位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水位儀，是一種在水利物理模型試驗(yàn)中測(cè)量水位的儀器，也適用于一般液位的測(cè)量。具體涉及一種容柵式水位儀。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)的水位儀(也稱水位計(jì))有浮力式、壓力式、氣泡式、電容式、超聲式、差壓式、浮筒式、電測(cè)式、磁力式、翻柱式、跟蹤式、接觸式等多種形式。水位儀產(chǎn)品多達(dá)上百種，在種類繁多的水位儀產(chǎn)品中其各具特點(diǎn)。在水利物理模型(水工、河工、港工)試驗(yàn)中通常采用跟蹤式水位儀，結(jié)構(gòu)包括探針、探針的升降機(jī)構(gòu)、水位數(shù)值的測(cè)量與顯示裝置以及升降機(jī)構(gòu)的控制裝置。其工作過(guò)程是當(dāng)探針相對(duì)于水面固定不動(dòng)時(shí)，二探針間的水電阻是不變的，水電阻接入測(cè)量電橋的一個(gè)臂，這時(shí)電橋是平衡的，無(wú)信號(hào)輸出。當(dāng)水位上升(或下降)時(shí)，水電阻減小(或增大)，電橋失去平衡。電橋輸出信號(hào)經(jīng)放大器放大后，驅(qū)動(dòng)探針的升降機(jī)構(gòu)使探針又回到平衡位置。這樣就實(shí)現(xiàn)了探針自動(dòng)跟蹤水位變化。探針的升降機(jī)構(gòu)一般是可逆電機(jī)帶動(dòng)絲桿構(gòu)成?？赡骐姍C(jī)通過(guò)絲杠帶動(dòng)探針上下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，絲桿也帶動(dòng)編碼盤旋轉(zhuǎn)，從編碼盤上讀出探針升降的數(shù)值，經(jīng)編碼轉(zhuǎn)換送數(shù)碼管顯示，即可得知水位值。編碼盤、編碼轉(zhuǎn)換及數(shù)碼管構(gòu)成水位數(shù)值的測(cè)量與顯示裝置?？赡骐姍C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)絲桿帶動(dòng)編碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)和探針上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)探針輸出的信號(hào)平衡時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這種傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，機(jī)械加工的精度，直接影響測(cè)量的準(zhǔn)確度?，F(xiàn)有的水位儀中，通常的分辨率最高是0.1mm。另外，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜還造成生產(chǎn)成本提高。更重要的是，水位儀工作的可靠性受機(jī)械式數(shù)碼盤的影響很大，其并行數(shù)據(jù)輸出也給數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化造成布線的復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)傳統(tǒng)跟蹤式水位儀的不足，提供一種自動(dòng)跟蹤水面，準(zhǔn)確讀取水位參數(shù)，測(cè)量的可靠性、分辨率和準(zhǔn)確度高，機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，生產(chǎn)成本低，適用于水工、河工、港工物理模型試驗(yàn)中水位參數(shù)測(cè)量的容柵式水位儀。目前雖然水位儀產(chǎn)品種類繁多，但容柵式水位儀尚未見報(bào)道。本申請(qǐng)將采用容柵數(shù)顯標(biāo)尺、集成電路等高新技術(shù)成果，將機(jī)械、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及傳感器技術(shù)有機(jī)結(jié)合，開發(fā)出新一代具有高科技含量的容柵式水位儀。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種容柵式水位儀，由水位數(shù)值的測(cè)量與顯示裝置、探針、探針的升降機(jī)構(gòu)以及升降機(jī)構(gòu)的控制裝置構(gòu)成，其特征在于所述水位數(shù)值的測(cè)量與顯示裝置采用容柵數(shù)顯標(biāo)尺，探針固定在該容柵數(shù)顯活動(dòng)尺的下方。
當(dāng)探針輸出的信號(hào)平衡時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。水位變化時(shí)，探針輸出的信號(hào)失去平衡，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)滾輪和傳動(dòng)帶帶動(dòng)容柵數(shù)顯標(biāo)尺和探針上下運(yùn)動(dòng)。容柵數(shù)顯標(biāo)尺和探針上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，容柵數(shù)顯標(biāo)尺直接在LCD上顯示水位值。同時(shí)容柵數(shù)顯標(biāo)尺上的數(shù)據(jù)也輸出到單片機(jī)上，通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)中RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口遠(yuǎn)傳到計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)。
這里所述的容柵數(shù)顯標(biāo)尺可以采用市售的商品容柵數(shù)顯標(biāo)尺；也可以根據(jù)本水位儀的需要，按現(xiàn)有容柵數(shù)顯標(biāo)尺的技術(shù)與結(jié)構(gòu)另行設(shè)計(jì)。
本申請(qǐng)的優(yōu)化方案有所述的升降機(jī)構(gòu)采用以下結(jié)構(gòu)電機(jī)通過(guò)滾輪和傳動(dòng)帶聯(lián)結(jié)容柵數(shù)顯活動(dòng)尺帶動(dòng)探針運(yùn)動(dòng)(所述的傳動(dòng)帶可以是各種帶、繩、線或鏈等能夠饒?jiān)跐L輪上并帶動(dòng)探針升降的柔性材料)；所述的探針可以采用振動(dòng)式探針，或跟蹤式探針，也可以采用其他形式探針；所述的控制裝置電路的構(gòu)成是單片機(jī)系統(tǒng)、放大驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)采集電路和信號(hào)處理電路。放大驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)連接。單片機(jī)系統(tǒng)包含LED數(shù)字顯示及微機(jī)接口電路。
通常水位儀數(shù)據(jù)的讀取采用11位并行碼盤，如果將分辨率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，其編碼盤的位數(shù)將增加4位，這樣既增加了成本，又使可靠性指標(biāo)有所降低。采用容柵數(shù)顯標(biāo)尺代替旋轉(zhuǎn)編碼盤，容柵數(shù)顯標(biāo)尺不僅價(jià)格便宜(價(jià)格還不到11位光電碼盤的一半)，而且可將分辨率提高到0.01mm，可靠性指標(biāo)也明顯提高。優(yōu)化方案對(duì)升降機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，取消了絲杠傳動(dòng)，即消除了絲杠帶來(lái)的測(cè)量誤差，也簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。


圖1為本實(shí)用新型的水位儀結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1，容柵式水位儀，由水位數(shù)值的測(cè)量與顯示裝置、探針、探針的升降機(jī)構(gòu)以及升降機(jī)構(gòu)的控制裝置構(gòu)成，其特征在于所述的水位數(shù)值的測(cè)量與顯示裝置是，設(shè)有容柵數(shù)顯標(biāo)尺，探針固定在該容柵數(shù)顯標(biāo)尺的活動(dòng)尺的下方；所述的升降機(jī)構(gòu)是，電機(jī)通過(guò)滾輪和傳動(dòng)帶聯(lián)結(jié)容柵數(shù)顯活動(dòng)尺帶動(dòng)探針運(yùn)動(dòng)。參照?qǐng)D1將電機(jī)1、滾輪2和容柵數(shù)顯尺4固定在鋁合金支架7上，振動(dòng)式探針6固定在容柵數(shù)顯標(biāo)尺的下方。當(dāng)水位變化時(shí)，震動(dòng)式水位探針輸出的脈寬信號(hào)失去平衡，經(jīng)信號(hào)處理電路處理后，由單片機(jī)輸出信號(hào)使放大驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)1旋轉(zhuǎn)。電機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)滾輪2和不銹鋼拉繩構(gòu)成的傳動(dòng)帶3帶動(dòng)容柵數(shù)顯標(biāo)尺4和探針6上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)探針6輸出的信號(hào)平衡時(shí)，電機(jī)1停止轉(zhuǎn)動(dòng)。容柵數(shù)顯標(biāo)尺4和探針6上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，容柵數(shù)顯表5的LCD上直接顯示水位值，同時(shí)容柵數(shù)顯表5上的數(shù)據(jù)輸出端也將數(shù)據(jù)輸出到單片機(jī)上，通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)中RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口遠(yuǎn)傳到計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)。
電子線路部分由單片機(jī)系統(tǒng)、放大驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)采集電路、信號(hào)處理電路組成。單片機(jī)系統(tǒng)包含LED數(shù)字顯示及微機(jī)接口電路。
本設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)1.采用容柵式數(shù)顯標(biāo)尺可靠性高，分辨率和測(cè)量準(zhǔn)確度高，價(jià)格便宜；2.不用絲杠傳動(dòng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減小測(cè)量誤差，也降低生產(chǎn)成本；3.機(jī)電化一體設(shè)計(jì)；4.震動(dòng)式探針入水，減小水的表面張力，提高測(cè)量準(zhǔn)確度；5.多機(jī)采集采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口遠(yuǎn)傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)單實(shí)用。
主要技術(shù)指標(biāo)1.分辨率 0.01mm2.準(zhǔn)確度 0.1mm3.測(cè)量范圍 100.00～999.99mm4.通信口 RS-4855.交流供電 220v±10％
權(quán)利要求1.一種容柵式水位儀，由水位數(shù)值的測(cè)量與顯示裝置、探針、探針的升降機(jī)構(gòu)以及升降機(jī)構(gòu)的控制裝置構(gòu)成，其特征在于所述的水位數(shù)值的測(cè)量與顯示裝置是，設(shè)有容柵數(shù)顯標(biāo)尺，探針固定在該容柵數(shù)顯標(biāo)尺的下方。
2.按照權(quán)利要求1所述的容柵式水位儀，其特征在于所述的升降機(jī)構(gòu)是，電機(jī)通過(guò)滾輪和傳動(dòng)帶聯(lián)結(jié)容柵數(shù)顯標(biāo)尺的活動(dòng)尺帶動(dòng)探針運(yùn)動(dòng)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的容柵式水位儀，其特征在于所述的探針采用振動(dòng)式探針。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的容柵式水位儀，其特征在于所述的探針采用跟蹤式探針。
5.按照權(quán)利要求3所述的容柵式水位儀，其特征在于，所述控制電路的構(gòu)成是單片機(jī)系統(tǒng)、放大驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)采集電路、信號(hào)處理電路組成，放大驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)連接，單片機(jī)系統(tǒng)包含LED數(shù)字顯示及微機(jī)接口電路。
6.按照權(quán)利要求4所述的容柵式水位儀，其特征在于，所述控制電路的構(gòu)成是單片機(jī)系統(tǒng)、放大驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)采集電路、信號(hào)處理電路組成，放大驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)連接，單片機(jī)系統(tǒng)包含LED數(shù)字顯示及微機(jī)接口電路。
專利摘要容柵式水位儀，由水位數(shù)值的測(cè)量與顯示裝置、探針、探針的升降機(jī)構(gòu)以及升降機(jī)構(gòu)的控制裝置構(gòu)成，特征是所述的水位數(shù)值的測(cè)量與顯示裝置是設(shè)有容柵數(shù)顯標(biāo)尺，探針固定在該容柵數(shù)顯標(biāo)尺的下方。優(yōu)化方案升降機(jī)構(gòu)采用電機(jī)通過(guò)滾輪和傳動(dòng)帶聯(lián)結(jié)容柵數(shù)顯標(biāo)尺的活動(dòng)尺帶動(dòng)探針運(yùn)動(dòng)。探針可采用振動(dòng)式或跟蹤式探針。本申請(qǐng)采用容柵數(shù)顯標(biāo)尺、集成電路等高新技術(shù)成果，將機(jī)械、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及傳感器技術(shù)有機(jī)結(jié)合，開發(fā)出新一代具有高科技含量的容柵式水位儀。容柵數(shù)顯標(biāo)尺價(jià)格便宜，采用容柵數(shù)顯標(biāo)尺代替旋轉(zhuǎn)編碼盤，可將分辨率提高到0.01mm，可靠性指標(biāo)明顯提高，也簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，消除了絲杠帶來(lái)的測(cè)量誤差，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)G01F23/24GK2716815SQ20042007875
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2004年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月19日
發(fā)明者吳永進(jìn) 申請(qǐng)人:水利部交通部電力工業(yè)部南京水利科學(xué)研究院