一种液氮罐液面检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及检测设备领域，特别涉及一种液氮罐液面检测系统。
【背景技术】
[0002]液位计广泛用于医疗卫生、畜牧冻精、干细胞研究及各类实验室，用于液氮罐内液氮的液位监测。
[0003]普通的液位计通常都在常温的环境使用，像在液氮中这样超低温环境下，一般的电子器件均会失效，目前广泛使用的液氮罐低液位报警器均是在原液氮罐盖子上打孔安装一温度传感器(钼电阻)，该传感器与贴附在液氮罐外壁上(或固定在原液氮罐盖上)的显示报警器连接，通过检测插入液氮罐内固定高度的传感器温度，以判定液位是否降到报警液位，显示的温度低于-196 °C，说明传感器浸在液氮中，显示的温度高于-196 °C，说明传感器没有浸在液氮中，报警提示。
[0004]由于长时间工作的电子原器件、传感器会老化甚至损坏，给温度测量造成较大误差，甚至瘫痪整个报警系统。每次工作人员取下和放上液氮罐盖子都会牵拉传感器与显示报警器连接的导线，给操作带来诸多不便，每个液氮罐的测温装置都需外接电源，放置液氮罐的场地需要铺设多条供电线路，给现场埋下了许多安全隐患。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是，提供一种液氮罐液面检测系统，其结构简单，使用方便，应用范围广，易推广，具有远距离信息传输功能，可将液位检测装置与液氮罐盖子组合一体，耗电量低、电池供电、报警液位准确、一台报警显示器可显示多个液氮罐的液位状态。
[0006]采用的技术方案是:
一种液氮罐液面检测系统，包括检测装置和报警显示器，所述的检测装置，包括:液氮罐盖、开关组件、浮球、吊线和信息处理传输组件；
液氮罐盖扣设在液氮罐的罐口上，液氮罐盖，包括上盖和下盖，下盖的盖面向下凹陷，上盖扣设在下盖的凹陷处，上盖的下端面的周边与下盖固定连接，下盖的凹陷部分与上盖形成内腔，保温塞装设在液氮罐的瓶口处，保温塞的上表面设有凹槽，下盖的凹陷部分能够匹配装设在凹槽内，下盖的下端面与保温塞匹配固定连接，开关组件和信息处理传输组件均装设在内腔的内部，所述的开关组件，包括杠杆、支架、配重块、第一水银开关、第二水银开关、上限位块和下限位块，支架上开设有两个轴装配孔，杠杆固定有轴，轴的两端通过两个轴装配孔装设在支架上，即杠杆与支架铰接，支架固定在内腔的内部的底面上，即支架与下盖的上端面固定连接，上限位块和下限位块固定在内腔的侧壁上，配重块与杠杆的一端固定连接，且配重块设置在上限位块和下限位块之间，使配重块只能够在上限位块和下限位块之间的空间内移动，吊线的一端与浮球固定连接，保温塞沿上下方向开设有中心孔，下盖的下端面开设有小孔，吊线的另一端通过保温塞的中心孔和液氮罐盖的底部的小孔进入内腔，吊线与杠杆另一端固定连接，第一水银开关和第二水银开关固定装设在杠杆的侧端面上，第一水银开关和第二水银开关不平行设置，所述的信息处理传输组件，包括电池、采集处理开关信号模块、第一无线电收发模块和第一单片机，采集处理开关信号模块、第一无线电收发模块和第一单片机装设在第一电路板上，第一电路板上和电池装设在内腔内，且第一电路板上和电池固定在下盖的上端面上，采集处理开关信号模块为双D触发器，所述的第一水银开关和第二水银开关均与采集处理开关信号模块连接，第一水银开关和第二水银开关均与采集处理开关信号模块连接技术为已知技术，采集处理开关信号模块和第一无线电收发模块均与第一单片机连接，采集处理开关信号模块和第一无线电收发模块均与第一单片机连接技术为已知技术，采集处理开关信号模块、第一无线电收发模块和第一单片机均与电池连接，采集处理开关信号模块、第一无线电收发模块和第一单片机均与电池连接技术为已知技术；
所述的报警显示器，包括机箱、稳压电源、第二无线电收发模块、第二单片机、液晶显示器、蜂鸣器和RS232-USB接口转换器，第二无线电收发模块、第二单片机、蜂鸣器和RS232-USB接口转换器均装设在第二电路板上，第二电路板和稳压电源均固定在机箱的内部，液晶显示器固定在机箱上，液晶显示器的显示屏通过机箱的开口裸露在机箱外，使观察者可以看到，第二无线电收发模块、液晶显示器、蜂鸣器和RS232-USB接口转换器均与第二单片机连接，第二无线电收发模块、液晶显示器、蜂鸣器和RS232-USB接口转换器均与第二单片机连接技术为已知技术，第二无线电收发模块、第二单片机、液晶显示器和蜂鸣器均与稳压电源连接，第二无线电收发模块、第二单片机、液晶显示器和蜂鸣器均与稳压电源连接技术为已知技术，RS232-USB接口转换器通过USB数据线与电脑连接。
[0007]所述的第一单片机和第二单片机的型号可以均为11F02E，第一无线电收发模块和第二无线电收发模块的型号可以均为NRF24L01，采集处理开关信号模块为双D触发器型号可以为CD4013，RS232-USB接口转换器的型号可以为PL-2303，蜂鸣器的型号可以为THD，液晶显示器的型号可以为J4X8C。
[0008]工作原理:见图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-吊线至杠杆转轴的距离 Q-配重块重量
L-配重块质心至杠杆转轴的距离
当浮球完全浸在液氮中，F最大(浮力定律)，当(P-F) R〈 QL时，在力矩作用杠杆顺时针转动一角度，配重块与下限位块接触后杠杆停止转动，表示液位正常的水银开关导通，带有采集处理开关信号模块及无线电收发模块开始工作，并发出有液氮罐液位状态(正常)和液氮罐编号的无线电编码信号，该信号被报警显示器上的无线电收发处理模块接收，经单片机处理后，通过液晶显示器显示出该液氮罐编号及液位状态，用H表示正常。
[0009]随着液位下降，浮球露出液位的体积会增大，F减小，当液位降到设定的报警液位(P-F)R> QL时，杠杆逆时针转动一角度，配重块与上限位块接触后杠杆停止转动，表示液位异常的水银开关导通，带有采集处理开关信号模块及无线电收发模块开始工作，并发射含有液氮罐液位状态(异常)和液氮罐编号的无线电编码信号，该信号被报警显示器上的无线电收发处理模块接收，经单片机处理后通过液晶显示器显示出该液氮罐编号及液位状态，用L表示异常，并启动蜂鸣器报警。与报警显示器连接的电脑将显示并储存监测的所有液氮罐的液位状态和报警时间。
[0010]本发明的优点在于:
一种液氮罐液面检测系统，该系统具有远距离通信检测功能，可将液位检测装置与液氮罐盖子组合一体，耗电量低、电池供电、报警液位准确、一台报警显示器可显示多个液氮罐的液位状态。
[0011]一台报警显示器可接收多个安装在液氮罐盖上的发射模块所发射编码信号，通过解码处理，最终在显示器上显示出每个液氮罐的液位状态，一旦有液氮罐液位降到设定的报警液位就立刻报警，与报警显示器连接的电脑可记录下报警时间和各个液氮罐的液位状态，同测温式报警器相比，提高了报警系统的准确性、可靠性，便于集中监测。由于无线数据传输功能只在液位达到设定值时才启动，工作几秒后即自动关机，因此消耗的电能极少，即使用一组7号电池供电，也可长时间工作。取消了外接电源供电，现场不仅变得整洁，也消除了多个安全隐患。
[0012]保持原液氮罐盖外形尺寸，液位检测、信号发射与液氮罐盖组合一体的设计，通过更换原液氮罐盖，即可完成该系统的安装，由于应用阿基米德浮力定律和力矩平衡原理，该系统的物理特性决定了探测的报警液位会保持恒定，无须定期校准，极大地降低了维护成本。
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例的结构示意图。
[0014]图2是本发明杠杆部分的结构示意图。
[0015]图3是本发明报警显示器的结构示意图。
[0016]图4是本发明开关组件工作原理的结构示意图。
[0017]图5是