專利名稱：一種液位測(cè)量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于測(cè)量容器內(nèi)液體位置的傳感器。
現(xiàn)有技術(shù)中所使用的液位傳感器，有壓力式、電容式、超聲波式等幾種類型，但它們普遍存在著測(cè)量范圍小，精度低。而且易受外界環(huán)境因素的影響，如超聲波液位傳感器易受空氣濕度、粉塵濃度影響而喪失精度，壓力傳感器易受環(huán)境溫度的影響產(chǎn)生較大溫漂而影響測(cè)試精度，另外一個(gè)主要的缺點(diǎn)是它們的造價(jià)高，接口復(fù)雜，不易采用數(shù)字顯示及計(jì)算機(jī)控制，需用外圍電路較多。
本實(shí)用新型提出一種機(jī)光電一體的液位測(cè)量傳感器，該傳感器采用機(jī)械傳感，光電轉(zhuǎn)換和數(shù)字顯示的形式，可以保證較高的測(cè)量精度較大的測(cè)量范圍和較好的抗干擾能力，在較復(fù)雜惡劣的環(huán)境下，亦能保證穩(wěn)定的測(cè)量精度。
本實(shí)用新型由殼體(1)，轉(zhuǎn)輪(2)，軸承(3)、(14)，發(fā)光元件(4)，動(dòng)光柵(5)，定光柵(6)，光敏元件(7)，轉(zhuǎn)換電路(8)，電機(jī)(9)，齒輪(10)，轉(zhuǎn)軸(11)，拉線(12)，浮子(13)等部分組成。其中電機(jī)(9)通過齒輪組(10)將一力矩傳遞給轉(zhuǎn)軸(11)，轉(zhuǎn)軸(11)上固定有動(dòng)光柵(5)和轉(zhuǎn)輪(2)，動(dòng)光柵可與轉(zhuǎn)輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸(11)通過軸承(3)，(14)由殼體(1)支撐，動(dòng)光柵兩側(cè)成對(duì)應(yīng)的位置上沒有光源(4)和定光柵(6)、光敏元件(7)，它們分別固定在殼體(1)的骨架上，使得光源(4)發(fā)出的光經(jīng)動(dòng)光柵和定光柵、直射在光敏元件(7)上，光敏元件則與光電轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字顯示電路連接，轉(zhuǎn)輪(2)上纏繞有拉線(12)，拉線一端固定在轉(zhuǎn)輪上，另一端與浮子(13)相連接，電機(jī)固定在殼體內(nèi)部。
本實(shí)用新型工作原理如下，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)后，電機(jī)輸出一定力矩，由附圖
可知，電機(jī)一經(jīng)通電，電機(jī)輸出力矩通過齒輪組傳到轉(zhuǎn)輪(2)，使得拉線一直處于一預(yù)緊力作用下，當(dāng)浮子上升時(shí)，拉線自動(dòng)纏繞在轉(zhuǎn)輪上，當(dāng)浮子下降時(shí)，浮子將克服浮力和拉線拉力的作用，使轉(zhuǎn)輪通過齒輪帶動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)。電機(jī)通常工作在低速和堵載情況下。
在平衡狀態(tài)時(shí)，電機(jī)通過轉(zhuǎn)輪給予拉線的預(yù)緊力f1與浮子的重力P和液位給予浮子的浮力f滿足公式P＝f+f′當(dāng)液位上升時(shí)，浮力加大，迫使浮子上升，使轉(zhuǎn)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)光柵也順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)液位下降時(shí)，浮力下降，P＞f+f′，則浮子也隨之下降，帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪與動(dòng)光柵逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
由附圖可見，浮子升降距離，是通過轉(zhuǎn)輪(2)轉(zhuǎn)換成正反轉(zhuǎn)角的。因轉(zhuǎn)輪與動(dòng)光柵固定在同一轉(zhuǎn)軸上，因此，動(dòng)光柵與轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)角相等。
發(fā)光元件(4)發(fā)出的光在動(dòng)定光柵的相對(duì)錯(cuò)動(dòng)下，光敏原件(由兩個(gè)光敏元件組成)(7)。收到動(dòng)光柵轉(zhuǎn)角的光脈沖數(shù)(該脈沖數(shù)與浮子上升或下降的距離(位移)成比例關(guān)系)，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換判別電路(8)，可得到液位上升或下降的實(shí)際數(shù)，電路可與數(shù)顯控制裝置聯(lián)接，也可以同計(jì)算機(jī)通訊。
軸承 主要是用來減少轉(zhuǎn)軸的摩擦磨損。
本實(shí)用新型液位傳感器采用新型的機(jī)光電一體的結(jié)構(gòu)，采用機(jī)械結(jié)構(gòu)將液位的變化轉(zhuǎn)換為角度變化，利用動(dòng)、定光柵和光源、光敏元件將角度變化變換成可直接供給數(shù)字顯示電路的電脈沖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的測(cè)量和顯示。其中，測(cè)量精度主要由轉(zhuǎn)輪和動(dòng)定光柵的加工精度來保證，因此，測(cè)量穩(wěn)定性高，不亦受外界干擾，并易于與計(jì)算機(jī)連接以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制。本實(shí)用新型體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍為0～100m，測(cè)量精度可達(dá)0.1mm。
本實(shí)用新型由于采用拉線浮子作為傳感器探頭，與液體接觸物體均為無源器件，因此具有較好的防火防爆性能，可用于油罐內(nèi)油位的測(cè)量，也可用于其它液體的測(cè)量。
附圖為本實(shí)用新型液位傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖，圖中15為被測(cè)容器與液體。
權(quán)利要求1.一種液位傳感器，包括殼體(1)，轉(zhuǎn)輪(2)，軸承(3)，光源(4)。動(dòng)光柵(5)，定光柵(6)，光敏元件(7)，轉(zhuǎn)換電路(8)，電機(jī)(9)，齒輪組(10)，轉(zhuǎn)軸(11)，拉線(12)，浮子(13)，軸承(14)，其特征在于電機(jī)(9)將預(yù)緊力矩通過齒輪組(10)傳遞給轉(zhuǎn)軸(11)，轉(zhuǎn)軸(11)通過軸承(3)和(14)由殼體(1)支撐，(11)上固定有轉(zhuǎn)輪(2)和動(dòng)光柵(5)、(2)和(5)可同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)光柵(5)兩側(cè)成對(duì)應(yīng)位置上沒有光源(4)和定光柵(6)、光敏元件(7)，它們分別固定在殼體(1)的骨架上，使得(4)的發(fā)光經(jīng)(5)和(6)，直射在(7)上，光敏元件(7)與光電轉(zhuǎn)換電路，數(shù)字顯示電路(8)連接，轉(zhuǎn)輪(2)上纏繞有拉線(12)，(12)的一端固定在轉(zhuǎn)輪上，另一端與浮子(13)相連，電機(jī)(9)亦固定在殼體內(nèi)。
專利摘要一種液位傳感器，包括電機(jī)、轉(zhuǎn)輪、動(dòng)、定光柵，拉線和浮子等部件。本實(shí)用新型為機(jī)、光、電一體的新型結(jié)構(gòu)。測(cè)量精度高、范圍大、穩(wěn)定性好，并具有防火、防爆的特點(diǎn)，可用于油罐內(nèi)油位和其它各種液體的液位測(cè)量。體積小，造價(jià)低廉。易于與計(jì)算機(jī)連接實(shí)時(shí)控制，可廣泛應(yīng)用于油庫、水庫和其它工業(yè)部門。
文檔編號(hào)G01F23/60GK2070901SQ9020561
公開日1991年2月6日 申請(qǐng)日期1990年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月28日
發(fā)明者馬云輝 申請(qǐng)人:馬云輝