專利名稱：一種利用浮球進行液位檢測及控制的方法、裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液位檢控技術領域，尤其涉及一種利用浮球進行液位檢測及控 制的方法、裝置。
背景技術：
目前在液位的檢測技術領域中，有以下幾種測量液位變化的方式。
方式一、連續(xù)型的液位測量方式
通過超聲波、電容、壓力及磁效應等原理測量液位的連續(xù)變化，這種測量 方式稱為連續(xù)型的液位測量方式。但是，采用這種連續(xù)型的液位測量方式的成 本較高，而且不適用于整體液位較低的情況下的液位測量。例如，當整體液位 小于IO厘米時， 一般的連續(xù)液位測量方式就不適用了 。
方式二、浮^t開關式液位測量方式
浮球開關式液位測量方式，即通過浮球控制開關的導通或斷開，浮球隨著 液位的變化而移動，當移動到某一開關時，控制該開關導通，從而根據導通的 開關所處的位置，確定液面的位置和液位的變化方向等信息。采用浮^Uf關式 液位測量方式的裝置具有結構簡單、造價便宜、性能可靠的優(yōu)點。
但是，采用現(xiàn)有的浮球開關式液位測量方式進行液位測量的過程中，只存 在兩種開關狀態(tài)，即只有一個開關導通或者所有開關都斷開。所謂所有開關都 斷開，是由于浮球移動到兩個開關之間，無法控制任何一個開關導通所導致的。 從而在這種情況下導致無法確定液面位置和液面的變化方向等液位信息，從而 降低了液位測量及控制的精確度。
現(xiàn)有技術中還提出了 一種利用磁簧開關來測量工業(yè)蒸汽鍋爐汽包水位高 度的傳感器。該傳感器在浮筒外另接了一個磁簧開關陣列來反映液位變化。其缺點是結構較復雜、整體體積較大，不適合于一般的液位測量及控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例提供了一種利用浮球進行液位檢測及控制的方法、裝置，用 以實現(xiàn)精確度較高、成本較低、易于實現(xiàn)、方便快捷的液位測量及控制技術。
本發(fā)明實施例提供的一種液位檢測裝置包括浮球、浮球桿以及處理單元； 所述浮球，用于隨著液位的變化，沿著所述浮球桿移動，在移動過程中控
制所述浮^U干上的開關的導通與斷開；
所述浮球桿，用于為所述浮球提供移動軌道，并且設置有至少兩個開關，
任意相鄰的兩個開關之間的距離設置在一定閾值范圍內，以使所述浮球控制只
有一個開關導通或者相鄰的兩個開關同時導通；
所述處理單元，用于根據所述浮球桿上的開關狀態(tài)，確定液位信息。 本發(fā)明實施例提供的一種液位控制裝置包括浮球、浮球桿、處理單元以
及控制單元；
所述浮球，用于隨著液位的變化，沿著所述浮球桿移動，在移動過程中控 制所述浮球桿上的開關的導通與斷開；
所述浮球桿，用于為所述浮球提供移動軌道，并且設置有至少兩個開關， 任意相鄰的兩個開關之間的距離設置在一定閾值范圍內，以使所述浮球控制只 有一個開關導通或者相鄰的兩個開關同時導通；
所述處理單元，用于根據所述浮球桿上的開關狀態(tài)，確定液位信息；
所述控制單元，用于根據所述液位信息控制液位。
本發(fā)明實施例提供的一種液位檢測方法，預先在浮球桿上設置至少兩個開 關，并且任意相鄰的兩個開關之間的距離設置在一定閾值范圍內，所述方法包 括
當液位變化時，浮球沿著所述浮球桿移動，控制所述浮球桿上的開關狀態(tài) 為只有一個開關導通，或者相鄰的兩個開關同時導通；根據所述浮球桿上的開關狀態(tài)，確定液位信息。
本發(fā)明實施例提供的一種液位控制方法，預先在浮球桿上設置至少兩個開 關，并且任意相鄰的兩個開關之間的距離設置在一定閾值范圍內，所述方法包
括
當液位變化時，浮球沿著所述浮球桿移動，控制所述浮球桿上的開關狀態(tài) 為只有一個開關導通，或者相鄰的兩個開關同時導通；
才艮據所述浮球桿上的開關狀態(tài)，確定液位信息，才艮據所述液位信息控制液位。
本發(fā)明實施例，通過浮球隨著液位的變化，沿著浮球桿移動，在移動過程 中控制所述浮球桿上的開關的導通與斷開；所述浮-求桿為所述浮球提供移動軌 道，并且設置有至少兩個開關，任意相鄰的兩個開關之間的距離設置在一定閾 值范圍內，以使所述浮球控制只有一個開關導通或者相鄰的兩個開關同時導 通；處理單元根據所述浮球桿上的開關狀態(tài)，確定液位信息，從而可以根據該 液位信息控制液位，使得液位的檢測與控制的精確度較高，并且實現(xiàn)該技術的 裝置結構簡單、體積小巧、價格便宜、性能可靠，所以本發(fā)明實施例所述的液 位測量及控制技術是一種精確度高、方便快捷、易于實現(xiàn)、成本較低的液位測 量及控制技術。


圖1為本發(fā)明實施例提供的一種液位控制裝置的總體結構示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種浮球J茲簧開關的內部結構示意圖； 圖3為本發(fā)明實施例提供的一種通過液位傳感器和可調節(jié)流量的泵來實現(xiàn) 液位控制的裝置結構示意圖4為本發(fā)明實施例提供的一種液位4企測方法的流程示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明實施例提供了 一種利用浮球實現(xiàn)液位檢測與控制的方法及裝置，用 以實現(xiàn)精確度較高、成本較低、易于實現(xiàn)、方便快捷的液位測量及控制技術。
參見圖1，本發(fā)明實施例提供的一種液位控制裝置包括檢測單元ll、處 理單元12和控制單元13。
檢測單元11,用于對液位進行檢測。
處理單元12，用于根據檢測單元11的4企測結果確定液位信息。 控制單元13，用于根據處理單元12得到的液位信息控制液位。 較佳地，檢測單元ll是由浮球、設置有至少兩個開關的浮球桿組成。 較佳地，所述浮球為含有磁鐵的浮球，所述開關為磁簧開關。 目前，利用含有磁鐵的浮球來控制開關的導通和斷開是最簡單最便宜的做 法，當然，其他類型的浮球和開關也是可以的，例如用光線對射、折射的原 理來檢測液位的浮球和開關等。
所述浮球在沿著浮球桿移動的過程中通過自身的i茲鐵控制該浮球桿上的 磁簧開關處于導通或斷開的狀態(tài)。所述浮球桿，為所述浮球提供移動軌道，并 且設置有至少兩個開關，任意相鄰的兩個開關之間的距離設置在一定閾值范圍 內，以使所述浮球控制只有一個開關導通或者相鄰的兩個磁簧開關同時導通。 從而可以將正常液位設置在相鄰的某兩個磁簧開關同時導通的位置，任何 一個磁簧開關斷開都可以判定液位已經偏離正常位置，并且可以知道液位偏離 的方向，從而可以通過控制單元對液位進行調節(jié)，使得液位恢復正常位置。因 此，本發(fā)明實施例提供的技術方案可以將液位精確地控制到幾毫米的范圍內。 下面以兩個磁簧開關為例進行解釋說明。參見圖2,較佳地，檢測單元ll 包括浮球桿21,設置在該浮球桿21上的磁簧開關22和磁簧開關23,浮球 24,以及該浮球24所包含的磁鐵25。
磁簧開關22和^f茲簧開關23之間的距離被預先調節(jié)到合適的閾值范圍內。 當液面發(fā)生變化時，浮球24沿浮球桿21移動，例如從磁簧開關23向磁簧開 關22的方向運動的過程中。磁鐵25首先接近磁簧開關23,導致磁簧開關23導通，而磁簧開關22處于斷開狀態(tài)。磁鐵25沿原方向繼續(xù)運動，當磁鐵25 處于磁簧開關23和磁簧開關22之間的合適位置時，/磁簧開關22也導通，與 磁簧開關23同處于導通的狀態(tài)。磁鐵25沿原方向繼續(xù)運功，磁簧開關23斷 開，但_磁簧開關22仍處于導通狀態(tài)。
同理，任意相鄰的兩個磁簧開關的狀態(tài)都會處于下列三種狀態(tài)之一
狀態(tài)一第一磁簧開關導通，第二》茲簧開關斷開；
狀態(tài)二第一磁簧開關和第二磁簧開關同時導通；
狀態(tài)三第一磁簧斷開開關，第二磁簧開關導通。
那么，處理單元12根據浮球桿上的開關狀態(tài)從而可以確定液位信息。較 佳地，所述液位信息包括液面位置和液面的變化方向，所述處理單元12包括
存儲單元121，用于預先存儲當浮球桿上只有一個開關導通時，該開關所 對應的液面位置，即每個開關對應一個液面位置，當某一開關獨立導通時，就 可以根據該開關查找到對應的液面位置；同時，該存^f諸單元121還用于存儲浮 球桿上任意相鄰兩個開關同時導通時所對應的液面位置，例如，浮球桿上依次 有三個開關A、 B、 C,則A和B同時導通時，對應一個液面位置；B和C同 時導通時，對應另一個液面位置。
液面位置單元122，用于根據浮球桿上的開關狀態(tài)查找所述存儲單元121, 當只有一個開關導通時，查找該開關所對應的液面位置，從而確定當前液面的
位置；當有相鄰的兩個開關同時導通時，查找該這兩個開關同時導通時所對應 的'液面4立置，乂人而確定當前液面的4立置。
方向單元123,用于根據一段時間內液面位置的變化，確定液面的變化方向。
變化速度單元124，用于根據液面位置以及液面位置的變化時間，確定液 位變化速度。
所述控制單元13，根據所述方向單元123確定的液面的變化方向以及所述 變化速度單元124確定的液位的變化速度控制液位。下面給出液位控制的具體舉例說明。
參見圖3，采用本發(fā)明實施例提供的液位檢測裝置實現(xiàn)的一種液位控制裝 置包括浮球桿31，設置在該浮球桿31上的磁簧開關32和》茲簧開關33,浮 球34,以及該浮球34所包含的磁鐵35，可調節(jié)液體流量的泵30。
容器36內有一個液體流入口 38和液體流出口 39。假設當前需要控制液體 流入的流量，則泵30設置在容器36的液體流入口 38處；并且，當前需要保 持容器36內的液面保持在一個精確的液位37，即液位37是正常的液位狀態(tài)。
當液面處于液位37時，磁4失35的位置《吏得磁簧開關32和》茲簧開關33同 時導通。若經過一段時間后，磁簧開關32斷開而磁簧開關33仍然導通，則液 體流入口 38的液體流入量小于液體流出口 39的液體流出量，需要增大泵30 的流量。若經過一段時間后，磁簧開關33斷開而磁簧開關32仍然導通，則液 體流入口 38的液體流入量大于液體流出口 39的液體流出量，需要減小泵30 的流量。
圖3所示的整個裝置中對泵30的流量控制可以采用簡單的開關量控制， 也可以采集磁簧開關22和磁簧開關23同時導通到有一個磁簧開關斷開的時 間，通過該時間來確定液位變化速度，從而根據液位變化速度進行比例積分微 分控制(PID)。因此，具體的控制方式比較靈活，可以才艮據實際需要而定。
同理，也可以將泵30設置在液體流出口 39,用于控制液體的流出量，從 而也可以達到液位控制的目的。
下面介紹一下本發(fā)明實施例提供的方法。
本發(fā)明實施例提供的一種液位檢測方法，預先在浮球桿上設置至少兩個開 關，并且任意相鄰的兩個開關之間的距離設置在一定閾值范圍內，參見圖4， 所述方法包括
5401、 當液位變化時，浮球沿著預先設置的所述浮J求桿移動，并且控制該 浮球桿上的開關狀態(tài)為只有一個開關導通，或者相鄰的兩個開關同時導通。
5402、 根據該浮球桿上的開關狀態(tài)，確定液位信息。進一步，根據液位信息控制液位。
綜上所述，本發(fā)明實施例通過預先設置浮球桿上的相鄰兩個磁簧開關之間 的距離在一定范圍內，從而使得浮球隨著液位的變化，在沿著浮球桿移動的過
程中，控制浮球桿上的^茲簧開關狀態(tài)為只有一個;茲簧開關導通或者相鄰的兩 個磁簧開關同時導通。從而避免出現(xiàn)所有磁簧開關都斷開所導致的無法檢測及 控制液位的問題。使得液位的檢測與控制的精確度顯著提高，并且實現(xiàn)本發(fā)明 實施例提供的技術方案的裝置結構簡單、體積小巧、價格便宜、性能可靠，所 以本發(fā)明實施例所述的液位測量及控制技術是一種精確度高、方便快捷、易于 實現(xiàn)、成本較低的液位測量及控制技術。
顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā) 明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及 其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1、一種液位檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括浮球、浮球桿以及處理單元；所述浮球，用于隨著液位的變化，沿著所述浮球桿移動，在移動過程中控制所述浮球桿上的開關的導通與斷開；所述浮球桿，用于為所述浮球提供移動軌道，并且設置有至少兩個開關，任意相鄰的兩個開關之間的距離設置在一定閾值范圍內，以使所述浮球控制只有一個開關導通或者相鄰的兩個開關同時導通；所述處理單元，用于根據所述浮球桿上的開關狀態(tài)，確定液位信息。
2、 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述液位信息包括液面位 置和液面的變化方向，所述處理單元包括存儲單元，用于預先存儲當所述浮球桿上只有一個開關導通時，該開關所 對應的液面位置，以及所述浮球桿上任意相鄰兩個開關同時導通時所對應的液 面4立置；液面位置單元，用于根據所述浮球桿上的開關狀態(tài)查找所述存儲單元，確 定液面位置；方向單元，用于才艮據一段時間內液面位置的變化，確定液面的變化方向。
3、 根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述浮球為含有磁鐵 的浮球，所述開關為》茲簧開關；所述浮球在移動過程中通過自身的磁鐵控制所述浮球桿上的磁簧開關狀態(tài)。
4、 一種液位控制裝置，其特征在于，該裝置包括浮球、浮球桿、處理 單元以及控制單元；所述浮球，用于隨著液位的變化，沿著所述浮球桿移動，在移動過程中控 制所述浮球桿上的開關的導通與斷開；所述浮球桿，用于為所述浮球提供移動軌道，并且設置有至少兩個開關，任意相鄰的兩個開關之間的距離設置在一定閾值范圍內，以使所述浮球控制只有一個開關導通或者相鄰的兩個開關同時導通；所述處理單元，用于根據所述浮球桿上的開關狀態(tài)，確定液位信息； 所述控制單元，用于4艮據所述液位信息控制液位。
5、 根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述液位信息包括液面位 置和液面的變化方向，所述處理單元包括存儲單元，用于預先存儲當所述浮球桿上只有一個開關導通時，該開關所 對應的液面位置，以及所述浮球桿上任意相鄰兩個開關同時導通時所對應的液 面位置；液面位置單元，用于根據所述浮球桿上的開關狀態(tài)查找所述存儲單元，確 定液面位置；方向單元，用于根據一段時間內液面位置的變化，確定液面的變化方向。
6、 根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述處理單元還包括 變化速度單元，用于根據液面位置以及液面位置的變化時間，確定液位變化速度。
7、 根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述控制單元，根據所述 液面的變化方向以及所述液位的變化速度控制液位。
8、 根據權利要求4至7任一權利要求所述的裝置，其特征在于，所述浮 球為含有磁鐵的浮球，所述開關為磁簧開關；所述浮球在移動過程中通過自身的磁鐵控制所述浮球桿上的磁簧開關狀態(tài)。
9、 一種液位檢測方法，其特征在于，預先在浮球桿上設置至少兩個開關， 并且任意相鄰的兩個開關之間的距離設置在一定閾值范圍內，所述方法包括當液位變化時，浮球沿著所述浮球桿移動，控制所述浮球桿上的開關狀態(tài) 為只有一個開關導通，或者相鄰的兩個開關同時導通； 根據所述浮球桿上的開關狀態(tài)，確定液位信息。
10、 一種液位控制方法，其特征在于，預先在浮球桿上設置至少兩個開關， 并且任意相鄰的兩個開關之間的距離設置在一定閾值范圍內，所述方法包括當液位變化時，浮球沿著所述浮球桿移動，控制所述浮球桿上的開關狀態(tài) 為只有一個開關導通，或者相鄰的兩個開關同時導通；根據所述浮球桿上的開關狀態(tài)，確定液位信息，根據所述液位信息控制液位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用浮球進行液位檢測及控制的方法、裝置，用以實現(xiàn)精確度較高、成本較低、易于實現(xiàn)、方便快捷的液位測量及控制技術。本發(fā)明提供的一種液位檢測裝置包括浮球、浮球桿以及處理單元；所述浮球，用于隨著液位的變化，沿著所述浮球桿移動，在移動過程中控制所述浮球桿上的開關的導通與斷開；所述浮球桿，用于為所述浮球提供移動軌道，并且設置有至少兩個開關，任意相鄰的兩個開關之間的距離設置在一定閾值范圍內，以使所述浮球控制只有一個開關導通或者相鄰的兩個開關同時導通；所述處理單元，用于根據所述浮球桿上的開關狀態(tài)，確定液位信息。
文檔編號G01F23/30GK101413820SQ200810222509
公開日2009年4月22日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權日2008年9月18日
發(fā)明者刑笑笑, 劉志紅, 峰 陳 申請人:北大方正集團有限公司;北京大學;北京北大方正電子有限公司