一種液氮罐液面檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測設備領域，特別涉及一種液氮罐液面檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]液位計廣泛用于醫(yī)療衛(wèi)生、畜牧凍精、干細胞研究及各類實驗室，用于液氮罐內(nèi)液氮的液位監(jiān)測。
[0003]普通的液位計通常都在常溫的環(huán)境使用，像在液氮中這樣超低溫環(huán)境下，一般的電子器件均會失效，目前廣泛使用的液氮罐低液位報警器均是在原液氮罐蓋子上打孔安裝一溫度傳感器(鉬電阻)，該傳感器與貼附在液氮罐外壁上(或固定在原液氮罐蓋上)的顯示報警器連接，通過檢測插入液氮罐內(nèi)固定高度的傳感器溫度，以判定液位是否降到報警液位，顯示的溫度低于-196 °C，說明傳感器浸在液氮中，顯示的溫度高于-196 °C，說明傳感器沒有浸在液氮中，報警提示。
[0004]由于長時間工作的電子原器件、傳感器會老化甚至損壞，給溫度測量造成較大誤差，甚至癱瘓整個報警系統(tǒng)。每次工作人員取下和放上液氮罐蓋子都會牽拉傳感器與顯示報警器連接的導線，給操作帶來諸多不便，每個液氮罐的測溫裝置都需外接電源，放置液氮罐的場地需要鋪設多條供電線路，給現(xiàn)場埋下了許多安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是，提供一種液氮罐液面檢測系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，應用范圍廣，易推廣，具有遠距離信息傳輸功能，可將液位檢測裝置與液氮罐蓋子組合一體，耗電量低、電池供電、報警液位準確、一臺報警顯示器可顯示多個液氮罐的液位狀態(tài)。
[0006]采用的技術(shù)方案是:
一種液氮罐液面檢測系統(tǒng)，包括檢測裝置和報警顯示器，所述的檢測裝置，包括:液氮罐蓋、開關組件、浮球、吊線和信息處理傳輸組件；
液氮罐蓋扣設在液氮罐的罐口上，液氮罐蓋，包括上蓋和下蓋，下蓋的蓋面向下凹陷，上蓋扣設在下蓋的凹陷處，上蓋的下端面的周邊與下蓋固定連接，下蓋的凹陷部分與上蓋形成內(nèi)腔，保溫塞裝設在液氮罐的瓶口處，保溫塞的上表面設有凹槽，下蓋的凹陷部分能夠匹配裝設在凹槽內(nèi)，下蓋的下端面與保溫塞匹配固定連接，開關組件和信息處理傳輸組件均裝設在內(nèi)腔的內(nèi)部，所述的開關組件，包括杠桿、支架、配重塊、第一水銀開關、第二水銀開關、上限位塊和下限位塊，支架上開設有兩個軸裝配孔，杠桿固定有軸，軸的兩端通過兩個軸裝配孔裝設在支架上，即杠桿與支架鉸接，支架固定在內(nèi)腔的內(nèi)部的底面上，即支架與下蓋的上端面固定連接，上限位塊和下限位塊固定在內(nèi)腔的側(cè)壁上，配重塊與杠桿的一端固定連接，且配重塊設置在上限位塊和下限位塊之間，使配重塊只能夠在上限位塊和下限位塊之間的空間內(nèi)移動，吊線的一端與浮球固定連接，保溫塞沿上下方向開設有中心孔，下蓋的下端面開設有小孔，吊線的另一端通過保溫塞的中心孔和液氮罐蓋的底部的小孔進入內(nèi)腔，吊線與杠桿另一端固定連接，第一水銀開關和第二水銀開關固定裝設在杠桿的側(cè)端面上，第一水銀開關和第二水銀開關不平行設置，所述的信息處理傳輸組件，包括電池、采集處理開關信號模塊、第一無線電收發(fā)模塊和第一單片機，采集處理開關信號模塊、第一無線電收發(fā)模塊和第一單片機裝設在第一電路板上，第一電路板上和電池裝設在內(nèi)腔內(nèi)，且第一電路板上和電池固定在下蓋的上端面上，采集處理開關信號模塊為雙D觸發(fā)器，所述的第一水銀開關和第二水銀開關均與采集處理開關信號模塊連接，第一水銀開關和第二水銀開關均與采集處理開關信號模塊連接技術(shù)為已知技術(shù)，采集處理開關信號模塊和第一無線電收發(fā)模塊均與第一單片機連接，采集處理開關信號模塊和第一無線電收發(fā)模塊均與第一單片機連接技術(shù)為已知技術(shù)，采集處理開關信號模塊、第一無線電收發(fā)模塊和第一單片機均與電池連接，采集處理開關信號模塊、第一無線電收發(fā)模塊和第一單片機均與電池連接技術(shù)為已知技術(shù)；
所述的報警顯示器，包括機箱、穩(wěn)壓電源、第二無線電收發(fā)模塊、第二單片機、液晶顯示器、蜂鳴器和RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器，第二無線電收發(fā)模塊、第二單片機、蜂鳴器和RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器均裝設在第二電路板上，第二電路板和穩(wěn)壓電源均固定在機箱的內(nèi)部，液晶顯示器固定在機箱上，液晶顯示器的顯示屏通過機箱的開口裸露在機箱外，使觀察者可以看到，第二無線電收發(fā)模塊、液晶顯示器、蜂鳴器和RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器均與第二單片機連接，第二無線電收發(fā)模塊、液晶顯示器、蜂鳴器和RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器均與第二單片機連接技術(shù)為已知技術(shù)，第二無線電收發(fā)模塊、第二單片機、液晶顯示器和蜂鳴器均與穩(wěn)壓電源連接，第二無線電收發(fā)模塊、第二單片機、液晶顯示器和蜂鳴器均與穩(wěn)壓電源連接技術(shù)為已知技術(shù)，RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器通過USB數(shù)據(jù)線與電腦連接。
[0007]所述的第一單片機和第二單片機的型號可以均為11F02E，第一無線電收發(fā)模塊和第二無線電收發(fā)模塊的型號可以均為NRF24L01，采集處理開關信號模塊為雙D觸發(fā)器型號可以為CD4013，RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器的型號可以為PL-2303，蜂鳴器的型號可以為THD，液晶顯示器的型號可以為J4X8C。
[0008]工作原理:見圖4，由力矩平衡方程可知:
(P-F) R=QL
式中:P-浮球重量 F-液氮作用在浮球上的浮力 R-吊線至杠桿轉(zhuǎn)軸的距離 Q-配重塊重量
L-配重塊質(zhì)心至杠桿轉(zhuǎn)軸的距離
當浮球完全浸在液氮中，F(xiàn)最大(浮力定律)，當(P-F) R〈 QL時，在力矩作用杠桿順時針轉(zhuǎn)動一角度，配重塊與下限位塊接觸后杠桿停止轉(zhuǎn)動，表示液位正常的水銀開關導通，帶有采集處理開關信號模塊及無線電收發(fā)模塊開始工作，并發(fā)出有液氮罐液位狀態(tài)(正常)和液氮罐編號的無線電編碼信號，該信號被報警顯示器上的無線電收發(fā)處理模塊接收，經(jīng)單片機處理后，通過液晶顯示器顯示出該液氮罐編號及液位狀態(tài)，用H表示正常。
[0009]隨著液位下降，浮球露出液位的體積會增大，F(xiàn)減小，當液位降到設定的報警液位(P-F)R> QL時，杠桿逆時針轉(zhuǎn)動一角度，配重塊與上限位塊接觸后杠桿停止轉(zhuǎn)動，表示液位異常的水銀開關導通，帶有采集處理開關信號模塊及無線電收發(fā)模塊開始工作，并發(fā)射含有液氮罐液位狀態(tài)(異常)和液氮罐編號的無線電編碼信號，該信號被報警顯示器上的無線電收發(fā)處理模塊接收，經(jīng)單片機處理后通過液晶顯示器顯示出該液氮罐編號及液位狀態(tài)，用L表示異常，并啟動蜂鳴器報警。與報警顯示器連接的電腦將顯示并儲存監(jiān)測的所有液氮罐的液位狀態(tài)和報警時間。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
一種液氮罐液面檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有遠距離通信檢測功能，可將液位檢測裝置與液氮罐蓋子組合一體，耗電量低、電池供電、報警液位準確、一臺報警顯示器可顯示多個液氮罐的液位狀態(tài)。
[0011]一臺報警顯示器可接收多個安裝在液氮罐蓋上的發(fā)射模塊所發(fā)射編碼信號，通過解碼處理，最終在顯示器上顯示出每個液氮罐的液位狀態(tài)，一旦有液氮罐液位降到設定的報警液位就立刻報警，與報警顯示器連接的電腦可記錄下報警時間和各個液氮罐的液位狀態(tài)，同測溫式報警器相比，提高了報警系統(tǒng)的準確性、可靠性，便于集中監(jiān)測。由于無線數(shù)據(jù)傳輸功能只在液位達到設定值時才啟動，工作幾秒后即自動關機，因此消耗的電能極少，即使用一組7號電池供電，也可長時間工作。取消了外接電源供電，現(xiàn)場不僅變得整潔，也消除了多個安全隱患。
[0012]保持原液氮罐蓋外形尺寸，液位檢測、信號發(fā)射與液氮罐蓋組合一體的設計，通過更換原液氮罐蓋，即可完成該系統(tǒng)的安裝，由于應用阿基米德浮力定律和力矩平衡原理，該系統(tǒng)的物理特性決定了探測的報警液位會保持恒定，無須定期校準，極大地降低了維護成本。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明杠桿部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明報警顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明開關組件工作原理的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5是