专利名称：水位自动跟踪仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水位测量、显示仪器，特别是一种水利工程中使用的水位自动跟踪仪。
背景技术：
目前，在水利工程与试验中广泛采用的水位测量仪包括人工探针、编码盘式自动跟踪水位仪、电容式自动水位仪、浮筒式水位仪等。人工探针的测量精度0.1毫米，必须由人工读取，不能自动化；编码盘式自动水位跟踪仪，其测量精度受编码盘精度和齿轮加工精度的影响，精度也不太高，并且其跟踪速度也比较低，不适用于进行高精度、水位变化较快的水位测量；电容式自动水位仪、浮筒式水位仪的滞后时间长、精度低，不适用于高精度的实时测量，常用于江河湖泊的原型水位的测量。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种能高精度实时显示当前水位、并将水位值实时传送给上位计算机的水位自动跟踪仪。
本实用新型解决其技术问题的技术方案如下一种水位自动跟踪仪，其电路组成包括中央处理器、与中央处理器连接的LCD显示器、功能按钮、通讯接口，其特征是还具有由功率放大电路、交流伺服电机、光栅尺、探针、交流电桥组成的水位自动跟踪机构，中央处理器信号输出端通过继电器组连接功率放大电路，功率放大电路连接交流伺服电机，交流伺服电机机械连接光栅尺，光栅尺机械连接探针，探针作为交流电桥的桥臂，交流电桥的输出通过继电器组连接功率放大电路。其工作原理是，利用插入水中的探针测量因水位变化而产生的水电阻变化，形成交流电桥的输出信号，经功率放大驱动交流伺服电机，带动光栅与探针移动，从而使探针跟随水位的变化方向变化，当探针的移动速度大于水位的变化速度时，探针两电极间的水电阻随之而变小，进而使交流电桥趋于平衡，探针也就趋于静止。当探针移动的时候，与之相连的光栅尺就会发出具有一定相位差的一系列脉冲信号，中央处理器通过中断，读取并记录光栅尺的脉冲信号的个数和相位差，确定光栅尺的移动方向并计算出位移。
本实用新型的有益效果如下功率放大电路、交流伺服电机、光栅尺、探针、交流电桥通过中央处理器形成一个闭环负反馈水位自动跟踪机构，只要电桥有微小的不平衡，立即驱动伺服电机工作，保证了跟踪速度；采用交流电桥，并且运用高倍的功率放大，使测量装置处于高频震荡状态，保证了测量的精度与响应的实时性；位移的记录采用光栅尺，利用光的衍射原理，精度保证在微米级，提高了记录的精度。它能高精度实时显示当前水位，并通过通讯接口组成网络，将水位值实时传送给上位计算机，用于试验、工程中对水位的实时、精确测量。
图1为本实用新型水位自动跟踪仪电原理图。
图2为本实用新型水位自动眼踪仪交流电桥的电原理图。
图3为本实用新型水位自动跟踪仪伺服电机驱动的电原理图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实施例对本实用新型进行详细描述。
如图1所示，本实用新型水位自动跟踪仪的电路组成包括中央处理器MPU、与中央处理器连接的显示驱动模块CH451L、功能按钮K1、K2、K3、通讯接口RS485，显示驱动模块CH451L连接数码管显示器LCD，还具有由功率放大电路GF、交流伺服电机DJ、光栅尺GS、探针TZ、交流电桥DQ组成的水位自动跟踪机构，中央处理器信号输出端P1.0-P1.2通过继电器组KGZ连接功率放大电路GF，功率放大电路GF连接交流伺服电机DJ，交流伺服电机DJ机械连接光栅尺GS，光栅尺GS机械连接探针TZ，探针TZ作为交流电桥DQ的桥臂，交流电桥DQ的输出通过继电器组KGZ连接功率放大电路GF。中央处理器的P3.2、P3.3口连接光栅尺GS。
实施例中，作为纪录的主体——光栅尺，其精度为5微米，经电路2分频后，精度为10微米，即测量精度为10微米。测量仪器采用8级滤波，最大可以12.8秒滤波，滤波等级可以由用户根据实际要求有按钮完成。测量数据通过RS485组成一个网络，采用被动式应答方式，由上位机发出指令，将本机编号及测量数据，一并上传。
如图2所示，在交流电桥电原理图中，探针TZ作为交流电桥的桥臂，BRG0为电桥输出端，BRG1、BRG2为交流电源输入端，R1-R6为桥臂电阻，Rm为多圈可调电阻。
如图3所示，在伺服电机驱动的电原理图中，BRG0为电桥输出，DJ为交流伺服电机，LM741为模拟放大模块，与晶体管C2073、A940组成功率放大模块，驱动交流伺服电机的旋转。
本实用新型主要电路器件的型号及参数如下MPU中央处理器W78E51B显示驱动模块CH451LRS485串行通信模块MAX481模拟放大模块LM741 LCD数码显示管C-391SR。
权利要求1.水位自动跟踪仪，其电路组成包括中央处理器、与中央处理器连接的LCD显示器、功能按钮、通讯接口，其特征是还具有由功率放大电路、交流伺服电机、光栅尺、探针、交流电桥组成的水位自动跟踪机构，中央处理器信号输出端通过继电器组连接功率放大电路，功率放大电路连接交流伺服电机，交流伺服电机机械连接光栅尺，光栅尺机械连接探针，探针作为交流电桥的桥臂，交流电桥的输出通过继电器组连接功率放大电路。
专利摘要水位自动跟踪仪，包括中央处理器，还具有由功率放大电路、交流伺服电机、光栅尺、探针、交流电桥组成的水位自动跟踪机构，中央处理器通过继电器组连接功率放大电路，功率放大电路连接交流伺服电机，交流伺服电机机械连接光栅尺，光栅尺机械连接探针，探针作为交流电桥的桥臂，交流电桥的输出通过继电器组连接功率放大电路。功率放大电路、交流伺服电机、光栅尺、探针、交流电桥通过中央处理器形成一个闭环负反馈水位自动跟踪机构，它能高精度实时显示当前水位，并通过通讯接口组成网络，将水位值实时传送给上位计算机，用于试验、工程中对水位的实时、精确测量。
文档编号G01F23/24GK2881569SQ20052007599
公开日2007年3月21日 申请日期2005年9月30日 优先权日2005年9月30日
发明者屈波, 黄国泓, 彭涛, 朱其俊 申请人:南京瑞迪高新技术公司