亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：气泡式水位测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种水利工程水位測量装置，尤其涉及一种气泡式水位測量装置。
背景技术：
在水利工程水位測量中，一般采用浮子进行测量，即在水中安装ー个浮球。当水位发生变化吋，浮球上下浮动，通过机械式的钢带带动编码器转动，采集编码器输出的脉冲信号，就可转化和显示当前的水位。这种水位测量受机械传动影响，測量误差大，精度非常低；且由于采用机械传动，机械故障多，经常影响水位的測量，浪费人力、物力。现在也有采用气泡式水位測量装置对水位进行测量，可现有的气泡式水位測量装置存在气路气密性差，传感器易出现温度漂移等缺点，测量结果也不准确。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种气密性好，測量结果准确的气泡式水位測量装置。本实用新型所采用的技术方案是一种气泡式水位測量装置，它包括測量用气源和气管，所述的测量用气源通过气管与真空压カ泵的输入端连接，所述的真空压カ泵的输出端通过气管依次与单向阀、储气缸的输入端连接，所述的储气缸的输出端通过气管插入水中；所述的储气缸的输出端通过气管与水位压カ控制单元连接，所述的水位压カ控制单元通过气管与真空压カ泵的输出端连接。按上述方案，所述的水位压カ控制単元包括压カ传感器、温度传感器和单片机，所述的压カ传感器通过第一串口数据采集芯片与单片机连接，所述的温度传感器通过第二串口数据采集芯片与单片机连接，所述的单片机通过SDI总线转换芯片或第一 RS232转换芯片与上位机连接，所述的单片机通过第二 RS232转换芯片与触摸屏连接。按上述方案，所述的测量用气源为空气，且在測量用气源与真空压カ泵之间设有空气干燥筒。按上述方案，所述的气管和单向阀采用美国SWAGEL0K公司生产的气管和单向阀，气管的管接头也采用美国SWAGEL0K公司生产的气管的管接头。按上述方案，所述的单片机采用MC9S12A64闪存微控制器。工作原理空气通过空气干燥筒过滤、浄化后，真空压カ泵将空气经单向阀压入储气缸中。储气缸中的气体分别向水位压カ控制単元中的压カ传感器和通入水下的气管输送，当真空压カ泵停止吹气时，单向阀闭合，水下的气管ロ被气体封住。从而形成了ー个密闭的连接压力传感器和水下气管ロ的空腔。根据压カ传递原理可知，在气管内的气体达到动态平衡时，水下气管ロ所承受的压力经过气管传递到水位压カ控制単元的压カ传感器上，所以，水下气管的压カ和水位压カ控制単元的压カ传感器所承受的压力相等，用此压カ值减去大气压カ值，即可得到水头的净压值，从而便可得出水位值。[0010]本实用新型的有益效果在于1、结构简单，使用和维护方便。2、气密性好，测量结果准确，精度高。

图1是本实用新型一个实施例的结构框图。图2是实用新型的6节对外接线端子。图3是水位压カ控制单元的电路原理图。图4是RS232转换芯片的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图进ー步说明本实用新型的实施例。參见图1，一种气泡式水位測量装置，它包括測量用气源(空气)、水位压カ控制单元U1、触摸屏U2、空气干燥筒U3、真空压カ泵U4、单向阀U5、储气缸U6，以及气管、机箱、管接头及接插件等。其中測量用气源经空气干燥筒U3与真空压カ泵U4的输入端设有连接，真空压カ泵U4的输出端通过气管与单向阀U5的输入端连接,单向阀U5输出端通过气管与储气缸U6的输入端连接，储气缸U6的输出端通过气管通入水下水位；同时储气缸U6的输出端通过气管与水位压カ控制単元Ul连接，水位压カ控制単元Ul通过气管与真空压カ泵U4的输出端连接；所述的水位压カ控制单元Ul通过SDI总线转换芯片或第一 RS232转换芯片与上位机连接，所述的水位压カ控制単元Ul通过第二 RS232转换芯片与触摸屏连接。本实用新型中，所述的测量用气源、水位压カ控制単元U1、触摸屏U2、空气干燥筒U3、真空压カ泵U4、单向阀U5、储气缸U6置于机箱I内。本实用新型的基本原理空气通过空气干燥筒过滤、浄化后，真空压カ泵将空气经单向阀压入储气缸中。储气缸中的气体分别向水位压カ控制単元中的压カ传感器和通入水下的气管输送，当真空压カ泵停止吹气时，单向阀闭合，水下的气管ロ被气体封住。从而形成了一个密闭的连接压力传感器和水下气管ロ的空腔。根据压カ传递原理可知，在气管内的气体达到动态平衡时，水下气管ロ所承受的压力经过气管传递到水位压カ控制単元的压力传感器上，所以，水下气管的压カ和水位压カ控制単元的压カ传感器所承受的压力相等，用此压カ值减去大气压カ值，即可得到水头的净压值，从而便可得出水位值。如图1所示的气泡式水位测量装置中水位压カ控制単元具有测压、测温、參数存储、气泵的启�？刂疲皇莸募扑愫痛恚约巴ㄑ腹δ埽豢掌稍锿部掌貌考セ页静⒊徽婵昭攻媒换蟮目掌ハ蚍а谷氪⑵字校坏ハ蚍ё柚勾⑵字械钠宓沽鞯秸婵昭攻弥校悦庠斐善逖沽χ档乃鹗В笔蛊逋ǖ佬纬梢桓雒鼙盏目涨唬淮ッ寥嘶曰暗拇哎恚瑴y量数据的图形显示；气管气管主要是提供一条密闭的压カ传递通道；机箱、管接头及接插件机箱为德国威图(RITTAL)公司生产的密封机箱，表面喷塑；尺寸为400mmX300mmX210mm ；。该机箱具有坚固、密封、防静电、防湿等优点；管接头采用美国SWAGELOK (世伟洛克)的军品级产品，用于仪器内部气路连接，其密封性能优良；还有航空7芯、航空4芯插头、6脚接线排，用于电源输入及与上位机通讯。所述的气管和单向阀采用美国SWAGELOK公司生产的气管和单向阀，气管的管接头也采用美国SWAGELOK公司生产的气管的管接头。本实用新型的性能參数电源12VDC土 10%，3A，值守电流 300mA功耗约0.5W(触摸屏背光会自动关闭)测量范围 (T30m可选测量精度 0. 05%采集间隔 i 60分钟自由设置温度范围 -10 60で。图2为本实用新型一个实施例的6节对外接线端子，其中I)、Vl+为水位压カ控制单元Ul供电正极，即12VDC电源正极；2)、SDI 为水位压カ控制单元Ul的通讯信号ロ ；3)、GND为水位压カ控制単元Ul供电负扱，S卩12VDC电源负扱；以上三个端子的定义负荷SDI12协议物理层的定义，可直接与支持SDI协议的数据采集器直接相连，也可以单独供12VDC电源，通过 协议转换器将SDI12信号转成标准的RS232协议信号与其他设备通讯；4)、GND 为真空压カ泵U4的电源负极；5)、V2+ 为真空压カ泵U4的电源正极；6)、PE为设备接地保护端子。另外还有通气管接头一个是气泵进气ロ3/8in圆形过滤ロ，一个是储气缸出气ロ 3/8in圆形空心螺ロ。图3为本实用新型中的水位压カ控制单元的电路原理图U14为32位单片机，Jl为硅桥压カ传感器，J1-1、J1_3为5V供电电源，Jl-2、Jl-4为水位硅桥压力传感器差压输入口。U10、U11是两个16的位串口数据采集芯片，硅桥压カ传感器Jl的Jl_2、Jl-4脚连接到第一串口数据采集芯片Ull的4、5脚，它采集水位压カ信号，通过它的8脚连接到单片机U14的73脚；U7、U3是现场温度采集芯片，温度采集芯片U7的6脚连接到温度采集芯片U3的2脚，温度采集芯片U3的6脚连接到第二串口数据采集芯片UlO的4脚，它采集现场温度信号，通过它的8脚连接到单片机U14的71脚，串口数据采集芯片U10、Ull的9脚为时钟信号，连接到单片机U14的70脚。U8是SDI总线转换芯片，它的地址ロ 2、4、6、8脚连接到单片机U14的21脚，它的片选9脚连接到单片机U14的5脚。这样单片机U14把它采集到的压カ信号经过软件滤波、温度补偿，通过总线SDI传输到上位机。外部电源DC12V连接到电源芯片U5的8脚，电源芯片U5通过I脚输出5V电压给单片机系统供电。U15是电源监控和复位芯片，电源监控和复位芯片U15的I脚连接到单片机U14的30脚，当单片机系统上电吋，电源监控和复位芯片U15的I脚输出ー个复位信号给单片机U14，单片机U14就正常工作。同时当电源系统发生较大波动时，电源监控和复位芯片U15的I脚也输出ー个复位信号给单片机U14，令单片机U14复位重新开始工作，这样做的目的是防止U14中的程序跑飞，提高了系统的可靠性。[0044]本实用新型的单片机采用MC9S12A64闪存微控制器(MCU)。如图4所示U26是RS232转换芯片，RS232转换芯片U26的12、13和单片机仍4的63、64脚连接，它和单片机U14通讯，把采集到压カ信号，转换成标准的RS232信号，RS232转换芯片U26的14、15连接到面板触摸屏的RS232 ロ。这样就把采集到的水位压カ值转化为水位值显示出来。U22是电压电流转换芯片，电压电流转换芯片U22的2脚、13脚连接到16、17脚，电压电流转换芯片U22的10脚连接到三极管Q4的2脚，4-20mA标准电流信号通过电压电流转换芯片U22的7脚输出。光耦USl和mos管QSl构成单片机U14对真空压カ泵的起动、停止控制，光耦USl的1脚连接到单片机U14的22脚，mos管QSl的PUMP脚连接到真空压カ泵的线圈，单片机U14的22脚输出高、低电平信号时，通过mos管QSl的PUMP脚接通或断开真空压カ泵的线圈。与现有技术相比，本实用新型的优点在于1、系统的整个测量气路使用是美国SWAGELOK公司生产的气管、管接头和单向阀，美国SWAGELOK是全球领先的流体系统解决方案的开发商和制造商，接头有316、316L、黄铜、合金、PFA等各种材质，其卡套接头技术上在全球占据领先地位，独一无ニ的表面硬化工艺以及获得专利的凹槽和特定断面几何形状为卡套接头提供了独一无ニ的工程学特点，这些从外部保证了系统的气密性；2、系统�？榈目刂坪诵牟捎玫腗C9S12A64闪存微控制器(MCU)，它是68HC12系列中ー个成功的新一代产品；它利用了飞思卡尔的业界领先的A64 (—个脚位兼容的系列)0. 25 u闪存，并从32KB的规模扩展为512KB闪存。该MC9S12A64为飞思卡尔的68HC12向上运移到68HC08、68HC11的应用，提供了一个更大的内存，更多的外围设备和更高的性能，使集成第三代闪存名符其实。另外MC9S12A64弹性的安全保护，可以灵活地改变域代码，为防止意外编程或擦除保护灵活的计划提供保障。它带有16位中央处理器、64K FlashEEPROM、1K byte EEPROM 、4K byte RAM、8通道模拟数字转换器(-10位分辨率-外部转换触发能力数字滤波)，以及ニ异步串行通信接ロ ；同时系统为硅桥压カ传感器温度漂移提供了电路补偿。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述掲示的技术内容做出些许简单修改，等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种气泡式水位测量装置，它包括测量用气源和气管，其特征在于所述的测量用气源通过气管与真空压力泵的输入端连接，所述的真空压力泵的输出端通过气管依次与单向阀、储气缸的输入端连接，所述的储气缸的输出端通过气管插入水中；所述的储气缸的输出端通过气管与水位压力控制单元连接，所述的水位压力控制单元通过气管与真空压力泵的输出端连接。
2.如权利要求1所述的气泡式水位测量装置，其特征在于所述的水位压力控制单元包括压力传感器、温度传感器和单片机，所述的压力传感器通过第一串口数据采集芯片与单片机连接，所述的温度传感器通过第二串口数据采集芯片与单片机连接，所述的单片机通过SDI总线转换芯片或第一 RS232转换芯片与上位机连接，所述的单片机通过第二 RS232 转换芯片与触摸屏连接。
3.如权利要求1所述的气泡式水位测量装置，其特征在于所述的测量用气源为空气， 且在测量用气源与真空压力泵之间设有空气干燥筒。
4.如权利要求1所述的气泡式水位测量装置，其特征在于所述的气管和单向阀采用美国SWAGEL0K公司生产的气管和单向阀，气管的管接头也采用美国SWAGEL0K公司生产的气管的管接头。
5.如权利要求2所述的气泡式水位测量装置，其特征在于所述的单片机采用 MC9S12A64闪存微控制器。
专利摘要本实用新型涉及一种气泡式水位测量装置，它包括测量用气源和气管，所述的测量用气源通过气管与真空压力泵的输入端连接，所述的真空压力泵的输出端通过气管依次与单向阀、储气缸的输入端连接，所述的储气缸的输出端通过气管插入水中；所述的储气缸的输出端通过气管与水位压力控制单元连接，所述的水位压力控制单元通过气管与真空压力泵的输出端连接。本实用新型的有益效果在于1、结构简单，使用和维护方便。2、气密性好，测量结果准确，精度高。
文档编号G01F23/14GK202885910SQ201220521698
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者祝建兵 申请人:武汉铁工科技发展有限公司