一種液氮罐液面檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種液氮罐液面檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]液位計(jì)廣泛用于醫(yī)療衛(wèi)生、畜牧凍精、干細(xì)胞研究及各類(lèi)實(shí)驗(yàn)室，用于液氮罐內(nèi)液氮的液位監(jiān)測(cè)。
[0003]普通的液位計(jì)通常都在常溫的環(huán)境使用，像在液氮中這樣超低溫環(huán)境下，一般的電子器件均會(huì)失效，目前廣泛使用的液氮罐低液位報(bào)警器均是在原液氮罐蓋子上打孔安裝一溫度傳感器(鉬電阻)，該傳感器與貼附在液氮罐外壁上(或固定在原液氮罐蓋上)的顯示報(bào)警器連接，通過(guò)檢測(cè)插入液氮罐內(nèi)固定高度的傳感器溫度，以判定液位是否降到報(bào)警液位，顯示的溫度低于-196 °C，說(shuō)明傳感器浸在液氮中，顯示的溫度高于-196 °C，說(shuō)明傳感器沒(méi)有浸在液氮中，報(bào)警提示。
[0004]由于長(zhǎng)時(shí)間工作的電子原器件、傳感器會(huì)老化甚至損壞，給溫度測(cè)量造成較大誤差，甚至癱瘓整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)。每次工作人員取下和放上液氮罐蓋子都會(huì)牽拉傳感器與顯示報(bào)警器連接的導(dǎo)線(xiàn)，給操作帶來(lái)諸多不便，每個(gè)液氮罐的測(cè)溫裝置都需外接電源，放置液氮罐的場(chǎng)地需要鋪設(shè)多條供電線(xiàn)路，給現(xiàn)場(chǎng)埋下了許多安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是，提供一種液氮罐液面檢測(cè)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，應(yīng)用范圍廣，易推廣，具有遠(yuǎn)距離信息傳輸功能，可將液位檢測(cè)裝置與液氮罐蓋子組合一體，耗電量低、電池供電、報(bào)警液位準(zhǔn)確、一臺(tái)報(bào)警顯示器可顯示多個(gè)液氮罐的液位狀態(tài)。
[0006]采用的技術(shù)方案是:
一種液氮罐液面檢測(cè)系統(tǒng)，包括檢測(cè)裝置和報(bào)警顯示器，所述的檢測(cè)裝置，包括:液氮罐蓋、開(kāi)關(guān)組件、浮球、吊線(xiàn)和信息處理傳輸組件；
液氮罐蓋扣設(shè)在液氮罐的罐口上，液氮罐蓋，包括上蓋和下蓋，下蓋的蓋面向下凹陷，上蓋扣設(shè)在下蓋的凹陷處，上蓋的下端面的周邊與下蓋固定連接，下蓋的凹陷部分與上蓋形成內(nèi)腔，保溫塞裝設(shè)在液氮罐的瓶口處，保溫塞的上表面設(shè)有凹槽，下蓋的凹陷部分能夠匹配裝設(shè)在凹槽內(nèi)，下蓋的下端面與保溫塞匹配固定連接，開(kāi)關(guān)組件和信息處理傳輸組件均裝設(shè)在內(nèi)腔的內(nèi)部，所述的開(kāi)關(guān)組件，包括杠桿、支架、配重塊、第一水銀開(kāi)關(guān)、第二水銀開(kāi)關(guān)、上限位塊和下限位塊，支架上開(kāi)設(shè)有兩個(gè)軸裝配孔，杠桿固定有軸，軸的兩端通過(guò)兩個(gè)軸裝配孔裝設(shè)在支架上，即杠桿與支架鉸接，支架固定在內(nèi)腔的內(nèi)部的底面上，即支架與下蓋的上端面固定連接，上限位塊和下限位塊固定在內(nèi)腔的側(cè)壁上，配重塊與杠桿的一端固定連接，且配重塊設(shè)置在上限位塊和下限位塊之間，使配重塊只能夠在上限位塊和下限位塊之間的空間內(nèi)移動(dòng)，吊線(xiàn)的一端與浮球固定連接，保溫塞沿上下方向開(kāi)設(shè)有中心孔，下蓋的下端面開(kāi)設(shè)有小孔，吊線(xiàn)的另一端通過(guò)保溫塞的中心孔和液氮罐蓋的底部的小孔進(jìn)入內(nèi)腔，吊線(xiàn)與杠桿另一端固定連接，第一水銀開(kāi)關(guān)和第二水銀開(kāi)關(guān)固定裝設(shè)在杠桿的側(cè)端面上，第一水銀開(kāi)關(guān)和第二水銀開(kāi)關(guān)不平行設(shè)置，所述的信息處理傳輸組件，包括電池、采集處理開(kāi)關(guān)信號(hào)模塊、第一無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊和第一單片機(jī)，采集處理開(kāi)關(guān)信號(hào)模塊、第一無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊和第一單片機(jī)裝設(shè)在第一電路板上，第一電路板上和電池裝設(shè)在內(nèi)腔內(nèi)，且第一電路板上和電池固定在下蓋的上端面上，采集處理開(kāi)關(guān)信號(hào)模塊為雙D觸發(fā)器，所述的第一水銀開(kāi)關(guān)和第二水銀開(kāi)關(guān)均與采集處理開(kāi)關(guān)信號(hào)模塊連接，第一水銀開(kāi)關(guān)和第二水銀開(kāi)關(guān)均與采集處理開(kāi)關(guān)信號(hào)模塊連接技術(shù)為已知技術(shù)，采集處理開(kāi)關(guān)信號(hào)模塊和第一無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊均與第一單片機(jī)連接，采集處理開(kāi)關(guān)信號(hào)模塊和第一無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊均與第一單片機(jī)連接技術(shù)為已知技術(shù)，采集處理開(kāi)關(guān)信號(hào)模塊、第一無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊和第一單片機(jī)均與電池連接，采集處理開(kāi)關(guān)信號(hào)模塊、第一無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊和第一單片機(jī)均與電池連接技術(shù)為已知技術(shù)；
所述的報(bào)警顯示器，包括機(jī)箱、穩(wěn)壓電源、第二無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊、第二單片機(jī)、液晶顯示器、蜂鳴器和RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器，第二無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊、第二單片機(jī)、蜂鳴器和RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器均裝設(shè)在第二電路板上，第二電路板和穩(wěn)壓電源均固定在機(jī)箱的內(nèi)部，液晶顯示器固定在機(jī)箱上，液晶顯示器的顯示屏通過(guò)機(jī)箱的開(kāi)口裸露在機(jī)箱外，使觀察者可以看到，第二無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊、液晶顯示器、蜂鳴器和RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器均與第二單片機(jī)連接，第二無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊、液晶顯示器、蜂鳴器和RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器均與第二單片機(jī)連接技術(shù)為已知技術(shù)，第二無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊、第二單片機(jī)、液晶顯示器和蜂鳴器均與穩(wěn)壓電源連接，第二無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊、第二單片機(jī)、液晶顯示器和蜂鳴器均與穩(wěn)壓電源連接技術(shù)為已知技術(shù)，RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器通過(guò)USB數(shù)據(jù)線(xiàn)與電腦連接。
[0007]所述的第一單片機(jī)和第二單片機(jī)的型號(hào)可以均為11F02E，第一無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊和第二無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊的型號(hào)可以均為NRF24L01，采集處理開(kāi)關(guān)信號(hào)模塊為雙D觸發(fā)器型號(hào)可以為CD4013，RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器的型號(hào)可以為PL-2303，蜂鳴器的型號(hào)可以為T(mén)HD，液晶顯示器的型號(hào)可以為J4X8C。
[0008]工作原理:見(jiàn)圖4，由力矩平衡方程可知:
(P-F) R=QL
式中:P-浮球重量 F-液氮作用在浮球上的浮力 R-吊線(xiàn)至杠桿轉(zhuǎn)軸的距離 Q-配重塊重量
L-配重塊質(zhì)心至杠桿轉(zhuǎn)軸的距離
當(dāng)浮球完全浸在液氮中，F(xiàn)最大(浮力定律)，當(dāng)(P-F) R〈 QL時(shí)，在力矩作用杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，配重塊與下限位塊接觸后杠桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，表示液位正常的水銀開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，帶有采集處理開(kāi)關(guān)信號(hào)模塊及無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊開(kāi)始工作，并發(fā)出有液氮罐液位狀態(tài)(正常)和液氮罐編號(hào)的無(wú)線(xiàn)電編碼信號(hào)，該信號(hào)被報(bào)警顯示器上的無(wú)線(xiàn)電收發(fā)處理模塊接收，經(jīng)單片機(jī)處理后，通過(guò)液晶顯示器顯示出該液氮罐編號(hào)及液位狀態(tài)，用H表示正常。
[0009]隨著液位下降，浮球露出液位的體積會(huì)增大，F(xiàn)減小，當(dāng)液位降到設(shè)定的報(bào)警液位(P-F)R> QL時(shí)，杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，配重塊與上限位塊接觸后杠桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，表示液位異常的水銀開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，帶有采集處理開(kāi)關(guān)信號(hào)模塊及無(wú)線(xiàn)電收發(fā)模塊開(kāi)始工作，并發(fā)射含有液氮罐液位狀態(tài)(異常)和液氮罐編號(hào)的無(wú)線(xiàn)電編碼信號(hào)，該信號(hào)被報(bào)警顯示器上的無(wú)線(xiàn)電收發(fā)處理模塊接收，經(jīng)單片機(jī)處理后通過(guò)液晶顯示器顯示出該液氮罐編號(hào)及液位狀態(tài)，用L表示異常，并啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。與報(bào)警顯示器連接的電腦將顯示并儲(chǔ)存監(jiān)測(cè)的所有液氮罐的液位狀態(tài)和報(bào)警時(shí)間。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
一種液氮罐液面檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離通信檢測(cè)功能，可將液位檢測(cè)裝置與液氮罐蓋子組合一體，耗電量低、電池供電、報(bào)警液位準(zhǔn)確、一臺(tái)報(bào)警顯示器可顯示多個(gè)液氮罐的液位狀態(tài)。
[0011]一臺(tái)報(bào)警顯示器可接收多個(gè)安裝在液氮罐蓋上的發(fā)射模塊所發(fā)射編碼信號(hào)，通過(guò)解碼處理，最終在顯示器上顯示出每個(gè)液氮罐的液位狀態(tài)，一旦有液氮罐液位降到設(shè)定的報(bào)警液位就立刻報(bào)警，與報(bào)警顯示器連接的電腦可記錄下報(bào)警時(shí)間和各個(gè)液氮罐的液位狀態(tài)，同測(cè)溫式報(bào)警器相比，提高了報(bào)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性，便于集中監(jiān)測(cè)。由于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能只在液位達(dá)到設(shè)定值時(shí)才啟動(dòng)，工作幾秒后即自動(dòng)關(guān)機(jī)，因此消耗的電能極少，即使用一組7號(hào)電池供電，也可長(zhǎng)時(shí)間工作。取消了外接電源供電，現(xiàn)場(chǎng)不僅變得整潔，也消除了多個(gè)安全隱患。
[0012]保持原液氮罐蓋外形尺寸，液位檢測(cè)、信號(hào)發(fā)射與液氮罐蓋組合一體的設(shè)計(jì)，通過(guò)更換原液氮罐蓋，即可完成該系統(tǒng)的安裝，由于應(yīng)用阿基米德浮力定律和力矩平衡原理，該系統(tǒng)的物理特性決定了探測(cè)的報(bào)警液位會(huì)保持恒定，無(wú)須定期校準(zhǔn)，極大地降低了維護(hù)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明杠桿部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明報(bào)警顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明開(kāi)關(guān)組件工作原理的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5是