專利名稱：一種智能微波開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型發(fā)明涉及一種智能微波開關(guān)，特別涉及一種微波波束障礙法檢測料位的智能開關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
目前對于料倉料位進(jìn)行檢測的方法或技術(shù)，包括Y射線方法、雷達(dá)波檢測方法等，其各有優(yōu)缺點(diǎn)。Y射線法可以直接測得料倉內(nèi)料的密度，但是由于需要輻射源，使用和管理非常不便；雷達(dá)法可以測得連續(xù)的料位，但是在使用時(shí)由于料倉中心還有較大的一個(gè)金屬圓柱內(nèi)芯，影響雷達(dá)波的反射，使信號處理復(fù)雜；同時(shí)安裝位置一般需要安裝在料倉的上方，影響下料，且在料倉內(nèi)有揚(yáng)塵或粉塵時(shí)，也影響測量的精度。在很多場合使用料倉料位計(jì)時(shí)，所需要的僅僅是兩個(gè)開關(guān)量，其一是求料信號，這時(shí)料位到達(dá)下極限位；其二是滿倉信號，這時(shí)料位到達(dá)上極限位。所提供的這兩個(gè)信號供PLC、DCS或SCADA等系統(tǒng)判別或直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。智能微波開關(guān)正是這種開關(guān)量料位計(jì)。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型發(fā)明的目的在于提供一種智能微波開關(guān)，在電石生產(chǎn)線的焦炭/石灰料倉、電廠中的煤運(yùn)輸線、碼頭的吊/行車防撞檢測、管道或者溜槽的堵塞檢測等場合使用，可以為PLC、DCS或SCADA等系統(tǒng)提供開關(guān)量信號，或直接控制電機(jī)運(yùn)行加料(或停料)或啟停。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的該智能微波開關(guān)，包括微波發(fā)射器、微波接收器、通信模塊和計(jì)算機(jī)等。微波接收器I和微波發(fā)射器2組成的現(xiàn)場探測裝置101，現(xiàn)場探測裝置101的微波接收器I的通信端口用電纜與通信模塊連接，通信模塊用USB與計(jì)算機(jī)的通信接口連接，通信模塊與計(jì)算機(jī)構(gòu)成中心機(jī)構(gòu)103，微波接收器I的信號輸出端與現(xiàn)場控制裝置102的信號輸入端相連。所述的微波發(fā)射器發(fā)射經(jīng)過兩次調(diào)制的微波束，微波束穿過料倉或被檢料位，到達(dá)微波接收器。若微波發(fā)射器與微波接收器之間未被被測材料阻擋，微波接收器接收到微波束后經(jīng)過解調(diào)，得到未被阻擋的微波束信號；若微波發(fā)射器與微波接收器之間被被測材料阻擋，微波接收器接收不到正確的微波束信號，經(jīng)過一段時(shí)間的延時(shí)(該段時(shí)間內(nèi)一直不能接收到正確的微波束信號)，控制繼電器給出開關(guān)量信號給PLC/SCADA/DCS系統(tǒng)或控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作(加料或停止加料等)。所述的微波發(fā)射器2包括錐形波導(dǎo)10，微波發(fā)射器件9，發(fā)射電源板8，發(fā)射面板3，電源板4，控制主板5，外迫式電纜連接頭(電源線出口)6，封裝外殼7，天線蓋11，密封圈12。所述的微波接收器I包括錐形波導(dǎo)器件10，微波檢波器件13，接收信號板14，接收面板16，電源板4，控制主板5，外迫式電纜連接頭(電源線出口)6，封裝外殼7，天線蓋11，密封圈12，外迫式電纜連接頭(信號線出口)15。[0008]封裝外殼7分為上/下兩個(gè)腔體，較淺的一端稱為上腔體，另一端稱為下腔體。上腔體內(nèi)設(shè)置有發(fā)射面板3 (或接收面板16)，電源板4，控制主板5 ;下腔體內(nèi)設(shè)置有錐形波導(dǎo)器件10，微波發(fā)射器件9 (或微波接收器件13)，發(fā)射電源板8 (或接收信號板14)，天線蓋11，密封圈12。上/下腔體之間有一隔板，隔板上設(shè)有固定孔，以固定下腔體內(nèi)的錐形波導(dǎo)器件10、微波發(fā)射器件9 (或微波接收器件13)及發(fā)射電源板8 (或接收信號板14)。所述的微波接收器的通信端口用電纜與通信模塊連接，通信模塊用電纜與計(jì)算機(jī)的通信接口連接。微波發(fā)射器2發(fā)射微波束，微波接收器I接收該微波束。天線蓋11上設(shè)置有與錐形波導(dǎo)器件10的錐度角相適配的燕尾槽傾角，錐形波導(dǎo)器件10插入到天線蓋11的燕尾槽，天線蓋11的端座的側(cè)面刻有一個(gè)環(huán)形槽，槽內(nèi)裝有密封圈12。裝好錐形波導(dǎo)器件10及密封圈12的天線蓋11插入封裝外殼7下腔體的底端，封裝外殼7下腔體的底端平面與天線蓋11的底端平面平齊。錐形波導(dǎo)器件10的底部法蘭與微波發(fā)射器件9 (或微波接收器件13)的法蘭連接。該智能微波開關(guān)可應(yīng)用于電石廠/水泥廠/火電廠等料倉物位(料位)檢測、碼頭吊車防碰撞保護(hù)、旋流倉高/低物位檢測、管道/溜槽堵塞檢測、傳輸帶上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品檢測、電廠煤運(yùn)輸線物料檢測，本發(fā)明具有智能控制、精度高的特點(diǎn)。智能微波 開關(guān)克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，可極大地提高物位(料位)檢測的自動(dòng)化水平與生產(chǎn)安全性，改善工人的操作環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖I是本實(shí)用新型發(fā)明的智能微波開關(guān)系統(tǒng)框圖。圖2是本實(shí)用新型發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型發(fā)明的波導(dǎo)器件示意圖。圖4是本實(shí)用新型發(fā)明的天線蓋結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型發(fā)明的封裝外殼結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型發(fā)明的上蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)敘述。參照圖1，一種智能微波開關(guān)系統(tǒng)框圖。系統(tǒng)由包括多個(gè)成對的微波發(fā)射器/接收器對101，現(xiàn)場機(jī)構(gòu)102 (PLC、DCS、SCADA或執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制電機(jī)等的啟/停)，控制中心103 (通信模塊，計(jì)算機(jī)等組成)組成。微波發(fā)射器/接收器對位于現(xiàn)場，通信模塊和計(jì)算機(jī)(PC)位于控制室，可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作(如讀取數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)等)。參照圖2，所述的微波發(fā)射器和微波接收器的外殼機(jī)械結(jié)構(gòu)相同，其中所述微波發(fā)射器2和微波接收器I的外殼7 (未含上蓋)、錐形波導(dǎo)器件(天線)10、天線蓋11、密封圈12、電源板4、控制主板5、外迫式電纜連接頭(電源線出口)6完全相同。不同的是微波發(fā)射器2包含發(fā)射面板3、發(fā)射電源板8，而微波接收器I包含接收面板16、接收信號板14及外迫式電纜連接頭(信號線出口)15。使用中微波發(fā)射器和微波接收器成對使用，安裝時(shí)使微波束位于料倉物料的通路之中(一般垂直于物流的方向)。物料的有/無對應(yīng)微波束的阻礙/暢通。參照圖3，所述的微波發(fā)射器2和微波接收器I中的錐形波導(dǎo)器件(天線)10的示意圖。錐形波導(dǎo)器件(天線)10由金屬材料制成，表面作導(dǎo)電氧化處理。參照圖4，所述的微波發(fā)射器2和微波接收器I中的錐形波導(dǎo)器件天線蓋11的示意圖。圖中燕尾槽傾角與錐形波導(dǎo)器件10的錐度角(發(fā)射角)一致，燕尾槽底部寬度與錐形波導(dǎo)器件的最大寬度一致，并與天線10緊配合。天線蓋端座的側(cè)面刻有一個(gè)環(huán)形槽，容納密封圈12。參照圖2，使天線蓋11與外殼的下腔體之間密封。天線蓋11由非導(dǎo)體材料制成。參照圖5，所述的微波發(fā)射器2和微波接收器I的外殼封裝主體結(jié)構(gòu)示意圖。封裝外殼7為一體式上/下腔體結(jié)構(gòu)，上/下腔體之間設(shè)有隔板，下腔體中容納密封圈12、天線蓋11、錐形波導(dǎo)器件(天線)10、微波發(fā)射器件9 (或微波接收器件13)以及發(fā)射電源板8 (或接收信號板14);上腔體中容納發(fā)射面板3 (或接收面板16)、電源板4和控制主板5，上腔體側(cè)面設(shè)有出線孔，其中安裝有外迫式電纜連接頭6(或外迫式電纜連接頭15)，而其所在平面用于安裝時(shí)對正微波發(fā)射器2和微波接收器I ;封裝外殼7的外部中間部位設(shè)置 了一個(gè)法蘭盤，用于與料倉上的探測窗口連接。參照圖6，所述的上蓋結(jié)構(gòu)示意圖。上蓋的內(nèi)螺紋與外殼上腔體的外螺紋配合。上蓋的蓋底19設(shè)置有窗口，窗口采用透明材料制成的透明窗18并用密封材料17密封。透明窗用于觀察智能微波開關(guān)發(fā)射或接收面板上的LED的狀態(tài)。本實(shí)用新型發(fā)明的工作原理為微波發(fā)射器2發(fā)射經(jīng)過兩次調(diào)制的微波束，當(dāng)微波接收器I和微波發(fā)射器2之間的通路沒有被被測材料阻擋時(shí)，微波接收器I接收到該微波束，由接收信號板14放大、濾波并解調(diào)，解調(diào)后的信號送主控制板5，由主控制器判斷是否為正確的微波束，若不是正確的微波信號，主控制器按照接收面板16上電位器指示值大小進(jìn)行延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到時(shí)，主控制板上的繼電器加電；若是正確的微波信號，主控制器清零延時(shí)；當(dāng)微波接收器I和微波發(fā)射器2之間的通路被被測材料阻擋時(shí)，微波接收器I接收不到該微波束信號，接收信號板14不能解調(diào)出正確信號，主控制器按照接收面板上電位器指示值延時(shí)，設(shè)置的延時(shí)間到時(shí)，主控制板上的繼電器加電。在發(fā)射面板3上設(shè)置有四個(gè)撥碼開關(guān)，用來控制智能微波開關(guān)發(fā)射微波信號的各種可能的工作狀態(tài)。第一位用來選擇發(fā)射信號源是本地還是遠(yuǎn)程模式，第二位到第四位共三位組合，分8級選擇智能微波開關(guān)發(fā)射被調(diào)制信號的低頻信號頻率，范圍從36至52Hz可調(diào)。還設(shè)置了一個(gè)按鍵開關(guān)，用來控制發(fā)射的啟停。在發(fā)射面板上還設(shè)置了兩個(gè)發(fā)光二極管，其一為綠色，指示電源，其二為紅色，指示有無發(fā)射信號(滅時(shí)無發(fā)射信號)。在接收面板16上設(shè)置有兩個(gè)電位器，分別用來調(diào)整靈敏度和延時(shí)時(shí)間?？刂浦靼迳系腁/D轉(zhuǎn)換器將從電位器上測得的電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，根據(jù)數(shù)字信號確定延時(shí)長短和解調(diào)信號的接收信號板上的放大電路的增益。同時(shí)在接收面板上設(shè)置有四個(gè)撥碼開關(guān)，用來調(diào)節(jié)智能微波開關(guān)的各種可能的工作狀態(tài)。第一位用來調(diào)整靈敏度選擇其高/低，第二位用來選擇智能微波開關(guān)的安裝位置高/低(故障安全高/低)，第三位用來選擇智能微波開關(guān)的校準(zhǔn)/測試，第四位用來選擇通訊時(shí)的設(shè)置功能。在發(fā)射面板上還設(shè)置了三個(gè)發(fā)光二極管，其一為綠色，指示電源，同時(shí)用其亮度表示微波信號幅值的高/低。其二為紅色，指示繼電器狀態(tài)(加電與否)。其三為藍(lán)色，指示是否有故障。
權(quán)利要求1.一種智能微波開關(guān)，其特征在于其由現(xiàn)場探測裝置(101)、現(xiàn)場控制裝置(102)及中心機(jī)構(gòu)(103)組成，所述現(xiàn)場探測裝置(101)由多個(gè)微波接收器(I)與微波發(fā)射器(2)對組成，所述現(xiàn)場控制裝置(102)為PLC/SCADA/DCS系統(tǒng)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述中心機(jī)構(gòu)(103)包括計(jì)算機(jī)及通訊模塊；現(xiàn)場探測裝置(101)的微波接收器⑴的通信端口用電纜與中心機(jī)構(gòu)(103)的通信模塊連接，通信模塊與計(jì)算機(jī)的通信接口連接，現(xiàn)場探測裝置(101)的微波接收器(I)的信號輸出端與現(xiàn)場控制裝置(102)的信號輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能微波開關(guān)，其特征在于所述的微波發(fā)射器(2)由錐形波導(dǎo)器件(10)，微波發(fā)射器件(9)，發(fā)射電源板(8)，發(fā)射面板(3)，電源板(4)，控制主板(5)，封裝外殼(7)，上蓋(19)，天線蓋(11)，密封圈(12)等組成；封裝外殼(7)分為上/下兩個(gè)腔體，上腔體內(nèi)設(shè)置有發(fā)射面板(3)、電源板(4)、控制主板(5)，下腔體內(nèi)設(shè)置有錐形波導(dǎo)器件(10)、微波發(fā)射器件(9)、發(fā)射電源板(8)、天線蓋(11)、密封圈(12);上/下腔體之間有一隔板，隔板上設(shè)有固定孔，以固定下腔體內(nèi)的錐形波導(dǎo)器件(10)、微波發(fā)射器件(9)、發(fā)射電源板(S)0
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能微波開關(guān)，其特征在于所述的微波接收器(I)，由錐形波導(dǎo)器件(10)，微波接收器件(13)，接收信號板(14)，接收面板(16)，電源板(4)，控制主板(5)，封裝外殼(7)，上蓋(19)，天線蓋(11)，密封圈(12)等組成；封裝外殼(7)分為上/下兩個(gè)腔體，上腔體內(nèi)設(shè)置有接收面板￠)，電源板(4)，控制主板(5);下腔體內(nèi)設(shè)置有錐形波導(dǎo)器件(10)，微波接收器件(13)，接收信號板(4)，天線蓋(11)，密封圈(12);上/下腔體之間有一隔板，隔板上設(shè)有固定孔，以固定下腔體內(nèi)的錐形波導(dǎo)器件(10)，微波接收器件(13)，接收信號板(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能微波開關(guān)，其特征在于所述的微波發(fā)射器(2)的發(fā)射面板(3)上設(shè)置有四個(gè)撥碼開關(guān)，用來控制智能微波開關(guān)發(fā)射微波信號的工作狀態(tài)，第一位用來選擇發(fā)射信號源是本地還是遠(yuǎn)程模式，第二位到第四位共三位組合，分8級選擇智能微波開關(guān)發(fā)射調(diào)制信號的低頻信號頻率，范圍從36至52Hz可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能微波開關(guān)，其特征在于所述的封裝殼體(7)，上/下腔體之間設(shè)有隔板，上腔體側(cè)面設(shè)有出線孔，其中安裝有外迫式電纜連接頭，而其所在平面用于安裝時(shí)對正微波發(fā)射器(2)和微波接收器(I)。
專利摘要一種智能微波開關(guān)，涉及一種微波波束障礙法檢測料位的開關(guān)裝置，可替代γ射線、雷達(dá)波等檢測裝置，且無放射源方便現(xiàn)場管理，測量和控制可靠。該智能微波開關(guān)包括微波發(fā)射器、微波接收器、通信終端以及相關(guān)的計(jì)算機(jī)及其軟件。微波發(fā)射器內(nèi)設(shè)有天線蓋、錐形波導(dǎo)器件、微波發(fā)射器件、發(fā)射電源板、發(fā)射面板、電源板、控制主板等。微波接收器內(nèi)設(shè)有天線蓋、錐形波導(dǎo)器件、微波接收器件、接收信號板、控制主板、電源板、接收面板等。微波發(fā)射器所發(fā)射的微波信號經(jīng)過兩次調(diào)制，微波接收器接收該信號，據(jù)此來判斷料位是否到達(dá)微波發(fā)射器及微波接收器通路之中，并用繼電器輸出開關(guān)量信號給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能料位檢測。
文檔編號G01F23/284GK202485753SQ20112035639
公開日2012年10月10日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者何方, 馮曉明, 李周利, 趙學(xué)敏, 黃天錄 申請人:李周利, 黃天錄