專利名稱:探頭為熱敏電阻的液位傳感器及其液位測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及液位傳感器及其液位測(cè)量裝置。
背景技術(shù):
液位是指液體容器內(nèi)液體介質(zhì)液面的高低。液位測(cè)量的目的主要在于測(cè)知液體容器中液 體(水、油或其他液體介質(zhì))的存儲(chǔ)量,以便對(duì)液體容器中的液體進(jìn)行監(jiān)控以保證正常生產(chǎn)過 程及設(shè)備安全。因此,在生產(chǎn)過程和設(shè)備工程領(lǐng)域,液位是一個(gè)十分重要的參數(shù)。液位測(cè)量 已有很長的歷史,在測(cè)量方法和測(cè)量儀器制作方面也積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)。工業(yè)上使用很多 種液位測(cè)量裝置,按工作原理可分為直讀式、浮力式、靜壓式、電容式、光纖式、激光式、 核輻射式。其中方法比較簡單、直觀的是利用與被測(cè)液體容器或設(shè)備旁通的玻璃管或夾縫的 玻璃管顯示液位高度,但這種方法只能就地指示,無法實(shí)現(xiàn)信號(hào)遠(yuǎn)傳和自動(dòng)控制等問題。
另外,在建筑環(huán)境與設(shè)備工程領(lǐng)域,經(jīng)常涉及許多罐、塔、設(shè)備等的殘油油位(殘油剩 余量)檢測(cè)問題。由于設(shè)備的體積越來越小,所以連通管有時(shí)很細(xì),現(xiàn)有的許多油位測(cè)量方 法及其裝置均受到限制,特別是一些毛細(xì)管部位,許多現(xiàn)有的液位傳感器根本無法安裝。有 的雖然能夠安裝并很好地進(jìn)行測(cè)量,但其裝置成本又比較高。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的第一目的是,提供一種信號(hào)能夠遠(yuǎn)距離傳送、能夠安裝在較小液體容器內(nèi), 而且成本低廉的液位傳感器。
本實(shí)用新型的第二目的是,提供一種運(yùn)用上述液位傳感器的液位測(cè)量裝置。 為實(shí)現(xiàn)第一目的,提供一種探頭為熱敏電阻的液位傳感器。該液位傳感器是有待測(cè)電阻、 調(diào)零電阻、兩個(gè)固定電阻和帶交流電源的交流電橋結(jié)構(gòu)的電阻測(cè)試裝置。在本實(shí)用新型中, 待測(cè)電阻是作為液位傳感器探頭的熱敏電阻。在該熱敏電阻的橋臂上和調(diào)零電阻的橋臂上分 別串聯(lián)有各一個(gè)電容,交流電源的一端接地。該熱敏電阻橋臂和調(diào)零電阻橋臂聯(lián)接的節(jié)點(diǎn)、 兩個(gè)固定電阻橋臂相聯(lián)接的節(jié)點(diǎn),為本液位傳感器的信號(hào)輸出端。該熱敏電阻以能夠被待測(cè) 液位的液體浸沒的狀態(tài)、安置在該液體容器的側(cè)壁上。為實(shí)現(xiàn)第二目的,提供這樣一種液位測(cè)量裝置。該測(cè)量裝置包括有上述探頭為熱敏電阻 的液位傳感器、與該液位傳感器的信號(hào)輸出端節(jié)點(diǎn)連接的信號(hào)放大電路、與該信號(hào)放大電路 的放大信號(hào)輸出端連接的顯示電路、和為液位傳感器、信號(hào)放大電路和顯示電路提供電源的 穩(wěn)壓電路。若干個(gè)相同的該液位測(cè)量裝置中的對(duì)應(yīng)數(shù)量的熱敏電阻,分別安置在液體容器的 側(cè)壁上的最高液位線及其以下的不同位置處。
從實(shí)現(xiàn)第一目的之方案中可以看出,作為本液位傳感器探頭的熱敏電阻是"以能夠被待 測(cè)液位的液體浸沒的狀態(tài)、安置在該液體容器的側(cè)壁上"的,也就是說,液位升高與降低, 就能造成該熱敏電阻或者浸沒在液體中、或者暴露在液體容器內(nèi)的上部空間(主要為空氣) 中。由于液體與空氣有相當(dāng)顯著的傳熱差別(空氣傳熱差,熱敏電阻升溫快),這樣造成熱敏 電阻的阻值有較大差別,通過對(duì)熱敏電阻的阻值變化的檢測(cè),就能判斷出液體容器中液體的 液位了。與現(xiàn)有的液位傳感器相比較,采用熱敏電阻作為探頭的液位傳感器有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 體積小,能測(cè)量空隙、腔體及細(xì)管內(nèi)的液位;
2、 靈敏度高;
3、 使用方便;
4、 功耗低;
5、響應(yīng)快(熱慣性小);
6、 容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量和控制;
7、 成本低廉。
從實(shí)現(xiàn)第二目的之方案中可以看出,本實(shí)用新型中的熱敏電阻、構(gòu)成電橋結(jié)構(gòu)的液位傳 感器中的元件、信號(hào)放大電路、顯示電路及其穩(wěn)壓電路,均無特殊的要求。也就是說,組成 該技術(shù)方案產(chǎn)品的所有元件與電路產(chǎn)品均可采甩現(xiàn)有常規(guī)產(chǎn)品,鑒于,可供所屬領(lǐng)域技術(shù)人 員選擇的現(xiàn)有產(chǎn)品很多,在此不作進(jìn)一步描述。從本方案所述"若干個(gè)相同的該液位測(cè)量裝 置中的對(duì)應(yīng)數(shù)量的熱敏電阻,分別安置在液體容器的側(cè)壁上的最高液位線及其以下的不同位 置處"中,只可以看出,本實(shí)用新型能夠測(cè)量到各個(gè)不同的液位高度,在實(shí)踐中,應(yīng)當(dāng)根據(jù) 測(cè)量的具體要求,來確定該液位測(cè)量裝置及其對(duì)應(yīng)數(shù)量的熱敏電阻。
在進(jìn)行液位測(cè)量裝置調(diào)試時(shí),首先把液體容器內(nèi)的液體放空,讓各個(gè)液位傳感器中的熱 敏電阻均與空氣接觸中;利用電源電路提供的交流高頻電源給各個(gè)液位傳感器中的熱敏電阻 加熱,待其阻值不再發(fā)生變化后,調(diào)整液位傳感器中的調(diào)零電阻,即使電橋平衡,調(diào)整信號(hào) 放大電路使其無信號(hào)輸出,此時(shí)顯示電路不顯示(在具體實(shí)施方式
中,即發(fā)光二極管LED為熄滅狀態(tài))。至此,各液位測(cè)量裝置調(diào)試完畢,開始進(jìn)行液位的監(jiān)視與測(cè)量。當(dāng)加入液體時(shí), 致使位于下面的某一熱敏電阻浸沒于液面后,如前所述,熱敏電阻急劇降溫,電阻發(fā)生變化, 電橋?qū)⒉黄胶?,通過信號(hào)放大電路放大輸出信號(hào),最后通過顯示電路把真實(shí)的液位顯示出來。
與現(xiàn)有的液位測(cè)量裝置相比較,本方案的液位測(cè)量裝置具有較強(qiáng)的直觀性、測(cè)量數(shù)據(jù)可 靠的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),信號(hào)放大電路的放大信號(hào)輸出,還可以作液位上限報(bào)警信號(hào),也可以作電 磁闊的控制信號(hào),使被控液位在給定值范圍內(nèi)變化,實(shí)現(xiàn)位式控制。另外,本實(shí)用新型還有 所用電子元件均為常規(guī)電子元件,容易組織生產(chǎn)的特點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1是一個(gè)本實(shí)用新型的液位測(cè)量裝置的電路原理圖
圖2是若干個(gè)本實(shí)用新型中的傳感器探頭(熱敏電阻)及其相對(duì)應(yīng)的液位測(cè)量裝置的原理
框圖
圖3是若干個(gè)本實(shí)用新型中的傳感器探頭(熱敏電阻)的安裝示意圖 圖4是若干個(gè)本實(shí)用新型中的發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示面板示意圖
具體實(shí)施方式
一種探頭為熱敏電阻的液位傳感器(參考圖1中標(biāo)記為1的虛線框中的電路圖)。該液位 傳感器是有待測(cè)電阻、調(diào)零電阻R2、兩個(gè)固定電阻(R3、 R4)和帶交流電源S的交流電橋結(jié)構(gòu) 的電阻測(cè)試裝置。在本實(shí)用新型中,待測(cè)電阻是作為液位傳感器1探頭的熱敏電阻Rrm。在 該熱敏電阻Rrra的橋臂上和調(diào)零電阻R2的橋臂上分別串聯(lián)有各一個(gè)電容(C1、 C2),交流電 源S的一端接地。該熱敏電阻Rrm橋臂和調(diào)零電阻R2橋臂聯(lián)接的節(jié)點(diǎn)Ul 、兩個(gè)固定電阻(R3、 R4)橋臂相聯(lián)接的節(jié)點(diǎn)U2,為本液位傳感器1的信號(hào)輸出端。該熱敏電阻Rrm以能夠被待測(cè) 液位的液體浸沒的狀態(tài)、安置在該液體容器4的側(cè)壁上。
一種液位測(cè)量裝置(參考圖1、 2>。該測(cè)量裝置包括有上述探頭為熱敏電阻的液位傳感器 1、與該液位傳感器l的信號(hào)輸出端節(jié)點(diǎn)(U1、 U2)連接的信號(hào)放大電路2、與該信號(hào)放大電路 2的放大信號(hào)輸出端U0連接的顯示電路3、和為液位傳感器1、信號(hào)放大電路2和顯示電路 3提供電源的穩(wěn)壓電路。若干個(gè)相同的該液位測(cè)量裝置中的對(duì)應(yīng)數(shù)量的熱敏電阻Rrm,分別 安置在所述液體容器4的側(cè)壁上的最高液位線5及其以下的不同位置處(參考圖2、 3、 4)。更具體地講,在本具體實(shí)施方式
中(參考圖1中標(biāo)記為2的虛線框中的電路圖),信號(hào)放 大電路2包括由兩個(gè)相同運(yùn)算放大器(A1、 A2)構(gòu)成的電壓跟隨器、和與該電壓跟隨器連接的 由一個(gè)運(yùn)算放大器A3構(gòu)成的差動(dòng)放大器。該電壓跟隨器的兩個(gè)電源輸入端分別與穩(wěn)壓電源 的正負(fù)極(+VCC、 —VCC)連接,該電壓跟隨器中的兩個(gè)運(yùn)算放大器(A1、 A2)的正極輸入端分 別與液位傳感器l的信號(hào)輸出端節(jié)點(diǎn)(U1、 U2)連接;該差動(dòng)放大器的兩個(gè)電源輸入端分別與 穩(wěn)壓電源的正負(fù)極(+VCC、 一VCC)連接,該差動(dòng)放大器中的運(yùn)算放大器A3的輸出端是放大 信號(hào)輸出端UO。在差動(dòng)放大器中的運(yùn)算放大器A3上接有調(diào)零電位器RW,在與液位傳感器l 的信號(hào)輸出端節(jié)點(diǎn)(U1、 U2)連接之前,通過調(diào)節(jié)調(diào)零電位器RW,使放大信號(hào)輸出端UO的輸 出電壓為零。在本具體實(shí)施方式
中,構(gòu)成電壓跟隨器的兩個(gè)運(yùn)算放大器(A1、 A2)可采用型號(hào) 為LF353的運(yùn)算放大器(也不排除其他可替代的元件);構(gòu)成差動(dòng)放大器中的運(yùn)算放大器A3 可采用型號(hào)為0P-07的運(yùn)算放大器(也不排除其他可替代的元件)。
在本具體實(shí)施方式
中(參考圖l中標(biāo)記為3的虛線框中的電路圖),顯示電路3為包括有 發(fā)光二極管LED和反向器ICla的顯示電路。信號(hào)放大電路2的輸出端U0與該反向器ICla 的輸入端相連接;本顯示電路3中的電源輸入端與穩(wěn)壓電源正極輸出端+VCC連接。
在圖1中,電阻R5、.R6、 R7、 R8以及調(diào)零電位器RW與運(yùn)算放大器A3構(gòu)成了差動(dòng)放大 器;標(biāo)記為R9、 RIO、 Rll的是構(gòu)成顯示電路3的限流電阻,起到保護(hù)發(fā)光二極管LED和反 向器ICla的作用。鑒于僅就信號(hào)放大電路2和顯示電路3而言,己經(jīng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所 熟知的,所以,在此不進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
本液位測(cè)量裝置的具體安裝辦法是根據(jù)其他條件或要求,將熱敏電阻Rrm從上到下依 次排列安裝在一塊測(cè)量板6上,并把該測(cè)量板6固定在液體容器4的內(nèi)壁(參考圖2、 3);把 對(duì)應(yīng)數(shù)量的發(fā)光二極管LED對(duì)應(yīng)的安裝在顯示面板上(參考圖4)。通過發(fā)光二極管LED發(fā)光 來表示還有一定液位。液面在某一高度時(shí),液面以下部分的熱敏電阻Rrm阻值發(fā)生變化,電 橋處于不平衡狀態(tài),液面位置以下對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管LED被點(diǎn)亮,通過發(fā)光二極管LED被點(diǎn)亮 的高度表示液位的高低。
權(quán)利要求1、探頭為熱敏電阻的液位傳感器,該液位傳感器是有待測(cè)電阻、調(diào)零電阻(R2)、兩個(gè)固定電阻(R3、R4)和帶交流電源(S)的交流電橋結(jié)構(gòu)的電阻測(cè)試裝置,其特征在于,所述待測(cè)電阻是作為液位傳感器(1)探頭的熱敏電阻(Rrm);在該熱敏電阻(Rrm)的橋臂上和所述調(diào)零電阻(R2)的橋臂上分別串聯(lián)有各一個(gè)電容(C1、C2),所述交流電源(S)的一端接地;該熱敏電阻(Rrm)橋臂和調(diào)零電阻(R2)橋臂聯(lián)接的節(jié)點(diǎn)(U1)、兩個(gè)固定電阻(R3、R4)橋臂相聯(lián)接的節(jié)點(diǎn)(U2),為本液位傳感器(1)的信號(hào)輸出端;該熱敏電阻(Rrm)以能夠被待測(cè)液位的液體浸沒的狀態(tài)、安置在該液體容器(4)的側(cè)壁上。
2、 一種液位測(cè)量裝置,其特征在于,該測(cè)量裝置包括有權(quán)利要求1所述的液位傳感器(1) 、與該液位傳感器(l)的信號(hào)輸出端節(jié)點(diǎn)(m、 U2)連接的信號(hào)放大電路(2)、與該信號(hào)放 大電路(2)的放大信號(hào)輸出端(U0)連接的顯示電路(3)、和為液位傳感器(l)、信號(hào)放大電路(2) 和顯示電路(3)提供電源的穩(wěn)壓電路;若千個(gè)相同的該液位測(cè)量裝置中的對(duì)應(yīng)數(shù)量的熱敏 電阻(Rrm),分別安置在所述液體容器(4)的側(cè)壁上的最高液位線(5)及其以下的不同位置處。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的液位測(cè)量裝置,其特征在于,所述信號(hào)放大電路(2)包括由兩 個(gè)相同運(yùn)算放大器(A1、 A2)構(gòu)成的電壓跟隨器、和與該電壓跟隨器連接的由一個(gè)運(yùn)算放大器 (A3)構(gòu)成的差動(dòng)放大器;該電壓跟隨器的兩個(gè)電源輸入端分別與穩(wěn)壓電源的正負(fù)極(+VCC、 一VCC)連接,該電壓跟隨器中的兩個(gè)運(yùn)算放大器(A1、 A2)的正極輸入端分別與液位傳感器(1) 的信號(hào)輸出端節(jié)點(diǎn)(U1、 U2)連接;該差動(dòng)放大器的兩個(gè)電源輸入端分別與穩(wěn)壓電源的正負(fù)極 (+VCC、 一VCC)連接,該差動(dòng)放大器中的運(yùn)算放大器(A3)的輸出端是放大信號(hào)輸出端(U0); 在該差動(dòng)放大器中的運(yùn)算放大器(A3)上接有調(diào)零電位器(RW),在與液位傳感器(1)的信號(hào)輸 出端節(jié)點(diǎn)(lil、 U2)連接之前,通過該調(diào)節(jié)調(diào)零電位器(RW),使放大信號(hào)輸出端(UO)輸出電壓 為零。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的液位測(cè)量裝置,其特征在于,所述顯示電路(3)為包括有 發(fā)光二極管(LED)和反向器(ICla)的顯示電路;所述信號(hào)放大電路(2)的輸出端(UO〉與該反向 器(ICla)的輸入端相連接;本顯示電路(3)中的電源輸入端與穩(wěn)壓電源正極輸出端(+ VCC)連 接。
專利摘要探頭為熱敏電阻的液位傳感器及其液位測(cè)量裝置。該液位傳感器是交流電橋結(jié)構(gòu)的電阻測(cè)試裝置,其待測(cè)電阻是作為液位傳感器探頭的熱敏電阻。該測(cè)量裝置包括有該液位傳感器、與該液位傳感器的連接的信號(hào)放大電路、與該信號(hào)放大電路連接的顯示電路穩(wěn)壓電路。若干個(gè)相同的該液位測(cè)量裝置中的對(duì)應(yīng)數(shù)量的熱敏電阻,分別安置在液體容器的側(cè)壁上的最高液位線及其以下的不同位置處。本實(shí)用新型具有較強(qiáng)的直觀性、測(cè)量數(shù)據(jù)可靠的優(yōu)點(diǎn);信號(hào)放大電路的信號(hào)輸出,還可以作液位上限報(bào)警信號(hào),也可以作電磁閥的控制信號(hào)。另外,本實(shí)用新型還有所用電子元件均為常規(guī)電子元件,容易組織生產(chǎn)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01F23/24GK201233264SQ20082009946
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者禾 串, 濤 江, 楊 高, 齊研科 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)