專利名稱:浮子式水位計的制作方法
本發(fā)明是一種微型計算機化的浮子式的水位計量儀器。
利用浮子在水位(液位)上下的浮動獲得水位或容器中液位變化的信號，進而制成各種液位，水位計量儀器是目前普遍采用的方法。
已有技術中利用設置在水位(液位)上浮子隨水平面上升、下降來帶動差動變壓器的鐵芯在線圈中移動(V.S patent 4，345.466，批準日期 Aug，24，1982)或者是帶動滑動觸頭在電位器上滑動(V.S patent 4，114，130.批準日期Sep，12，1978)從而將水位變化的信息轉(zhuǎn)換成電訊號進行測量。這些方法雖然都將機械記錄(記錄筆在記錄紙上繪出水位的變化軌跡)改革直接運用電子測量技術進行測量，但由于上述方法的電訊號變化范圍窄小，只能運用于油箱、容器中液位變化的測量，很難適用于大范圍的水位變化測量要求，用這種方法制做的水位計，量程小，儀器分辨率低，不能進行精確測量。
本發(fā)明的目的是要克服已有技術中的這些不足，來實現(xiàn)水位變化范圍大，能夠精確測量的要求。
本發(fā)明提供的自動水位計的水位變化傳感器是一套機械與電氣相結(jié)合的浮子式傳動系統(tǒng)，浮子(1)放置在水面上浮筒線(2)一端系在浮子上，通過可回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤(3)一端連接一重錘(4)，在起始水位時，調(diào)正浮子與重錘的力臂，使其靜止在水面上，多圈電位器(5)與轉(zhuǎn)盤同軸相連，這樣浮子隨水位的漲落而升降，轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動，帶動電位器的動臂在電位器上滑動，使分壓電阻變化，在電位器兩端施加一定的電壓這樣水位的變化可轉(zhuǎn)換成一變化的電壓信號，進而進行水位的數(shù)字化自動測量。(見圖1)如果用H表示水位，這個轉(zhuǎn)角-電阻變化測量水位的公式即可表示為H＝Ho+ωD/2式中Ho為起始水位，ω為轉(zhuǎn)角(弧度)，D為轉(zhuǎn)盤直徑。
普通水位計的有效記錄范圍最大只能為一圈，這就大大限制了水位的測量范圍，本發(fā)明區(qū)別于已有技術的是多圈電位器在轉(zhuǎn)盤的帶動下可以轉(zhuǎn)多圈，這樣在A/D變換精度允許的范圍內(nèi)，測量范圍可以成倍乃至幾十倍增加，同時可使儀器具有較高的分辨率，達到精確測量之目的，由于采用上述方法就彌補了已有技術中的不足之處。
本儀器在自動測量中測量的時間間隔可以從每2分鐘一次到24小時一次自行設置，為了準確地掌握記錄時間，儀器內(nèi)裝有電子時鐘，走時準確。以每30分鐘自動記錄一次的間隔計算，可采集和記錄90天以上的數(shù)據(jù)。
本儀器設置有非線性校正程序，自動完成測量數(shù)據(jù)的校正后再存入RAM中，這是因為電位器本身具有的非線性以及使用中由于機械磨損給測量系統(tǒng)帶的大約0.2-0.5%的誤差。當希望消除這些非線性誤差時，只要做線性校正輸入，可以自動進行非線性校正。由于采用軟件非線性校正，測量的最大誤差不超過0.5%，實現(xiàn)了精確測量。
本發(fā)明提供的水位計具有較全面的自動記錄功能。
(1)儀器在首次通電使用時具有自檢功能，即首次通電時在儀器面板的碼盤上置數(shù)，顯示器立即顯示，表示整機工作正確，可以開始使用。
(2)儀器通過碼盤將時間數(shù)據(jù)輸入，輸入的順序是年、月、日、時、分，若輸入數(shù)據(jù)不正確，儀器將要求重新輸入。
(3)儀器在工作之前要求有量程輸入以及時間間隔的輸入指令。
(4)具有保密字(PASS)功能，這是為了避免非操作人員的誤動作而改變機內(nèi)設置而采用的加密技術，儀器上只有在輸入保密字后才進入自動的間隔測量狀態(tài)。
(5)儀器具有存儲擴展功能，當數(shù)據(jù)區(qū)存滿之后，儀器自動啟動聯(lián)在機外的錄音機，將已存數(shù)據(jù)外存在錄音機磁帶中。
(6)在自動測量之前，按需要預先設置一個警界水位值(由面板碼盤置數(shù))，儀器在測得水位超過報警水位后，面板上的ALM遙控開關關閉20秒鐘，借此開動報警裝置(警報器或警報燈)。
報警水位計算方法A＝(B-C)/CF×2其中A-為報警水位，單位cm。
B-為報警水位標高，單位cm。
C-為水位計零值標高，單位cm。
CF-為水位計量程，單位m。
儀器是否報警是根據(jù)要求設置的，警界水位是先送高位，再送低位。
(7)本儀器考慮到一般水位的計算是使用標高，而不用絕對水深，為防止水位高程記錄數(shù)據(jù)差錯，在原始數(shù)據(jù)中有保存水位標高的功能。
(8)水位數(shù)據(jù)的提取可用錄音機，也可用PC-1500計算機，為了保存原始記錄數(shù)據(jù)，一般用錄音機的磁帶提取數(shù)據(jù)為好。
(9)為了一些特殊需要(例如補測、重新測量等)儀器具有重新啟動和強制測量的功能，重新啟動是不改變原先輸入的數(shù)據(jù)日期和測量間隔，僅記錄數(shù)據(jù)從頭開始。
在做強制測量時，為了使原時間間隔不變，儀器內(nèi)部的時鐘也作與自動測量一樣的調(diào)整，例如測量間隔為5分鐘，強制測量一次之后，機內(nèi)時鐘便加5分鐘。
圖2是本儀器的電路方框圖。
本發(fā)明提供的水位計電路全部采用CMOS器件，耗電省，在非測量時間只有RAM器件通電(200μA)，即使測量時間LET顯示器在內(nèi)，總電流不超過150mA，在無市電的野外用電池供電也可較長時間使用，尤其適用于河流，水庫的長期對比觀測。
本系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器采用集成器件Me14433，微機系統(tǒng)用8位CPU80c85、ROM4K、RAM10k，可擴展為64k，ROM中裝有程序，RAM主要作為數(shù)據(jù)記錄存儲，此外還有并行、串行接口，計數(shù)、計時等外圍芯片。
儀器面板上的兩位碼盤和一個按鍵(SET)是輸入工具，LED(發(fā)光二極管顯示器)是應答工具，當在非測量時刻撳動SET鍵時儀器將根據(jù)碼盤數(shù)值作為相應動作，并將其狀態(tài)顯示出來，實現(xiàn)了人機對話。
權利要求
1.浮子式水位計是利用浮子在水面上隨水位上下移動來進行測量的水位測量儀，其特征在于水位計的有效記錄范圍可滿足8米水位的變化測量要求，測量誤差小于0.1%，并具有自動記錄功能。
2.如權利要求
(1)所說的水位計其特征在于水位的測量原理滿足H＝Ho+WD/2的公式。
3.如權利要求
(2)所說的測量原理，水位傳感系統(tǒng)是浮子帶動一轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤帶動電位器旋轉(zhuǎn)的傳動系統(tǒng)。
4.如權利要求
(3)所說的傳動系統(tǒng)，電位器與轉(zhuǎn)盤是同軸連接的。
5.如權利要求
(4)所說的，其特征在于電位器是一個精密多圈電位器。
6.如權利要求
(1)所說的水位計，其特征在于水位的測量是運用電子測量技術進行數(shù)子化測量的。
7.如權利要求
(6)所說的水位計，其特征在于數(shù)子化測量是通過A/D變換和微型計算機來完成的。
8.如權利要求
(7)所說的，其特征在于用顯示器做為微型計算機應答工具。
9.如權利要求
(8)所說，其特征在于這種顯示器用LED顯示器。
10.如權利要求
(7)所說的水位計，其特征在于該儀器具有人機對話攻能，根據(jù)需要設置自動測量所必需的測量時間、測量間隔。
11.如權利要求
(1)和(7)所說的水位計其特征在于該儀器具有自動報警裝置，并加保密字技術。
12.如權利要求
(1)所說的水位計，其特征在于儀器全部采用CMOS器件。
13.如權利要求
(1)所說的水位計，其特征在于該水位計可用于測量液位。
專利摘要
本發(fā)明是一個用于測量大范圍水位變化的計量儀器。水位傳感器是一個浮子式傳動系統(tǒng)，浮子通過筒線帶動一可回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤。浮筒線一端連接一重錘，轉(zhuǎn)盤上同軸連一電位器，浮子隨水位升降，轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動，帶動電位器動臂在電位器上滑動，使電位器的分壓電阻發(fā)生變化，在電位器兩端施加一定的電壓，水位的變化就被轉(zhuǎn)換成一變化的電壓信號，從而進行水位的測量。并利用了微型計算機的軟件，實現(xiàn)自動測量、記錄、報警以及人機對話等功能。
文檔編號G01F23/30GK86107944SQ86107944
公開日1988年6月1日 申請日期1986年11月18日
發(fā)明者王良瑋 申請人:中國科學院蘭州冰川凍土研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan