专利名称：锅炉水位显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种锅炉水位显示装置。
目前通常使用的大、中型锅炉身长高达数米，而水位计一般只能安装在锅炉的上部，这样就使得观看水位发生困难，所以有关主管部门要求使用大、中型锅炉的单位应该使用低地位水位计。在已有技术中，低地位水位计多采用双波纹管差压式指示仪表和轻液或重液液位计，二者属机械产品，它们利用流体压差和两种液体比重不同的原理来实现指示水位的目的。这类水位计显示效果差，可靠性不好，易出故障，并且结构复杂，配套件多，安装繁琐。使用上述产品的用户多数因故障后难以修复而弃用之。通常使用的低地位水位计还有一种是莹光管式水位计，它的水位传感器是电极式的，这种水位传感器靠介质(如水)淹没电极而导电输出水位信号，然后该水位信号通过导线送至显示器，经过显示器中电路处理后点亮莹光管，这种水位计电极易结垢，可靠性差，电极安装数目有限，测量范围小，且传感器与显示器之间的连线为小胡子线，结构复杂，不便拉线。同时，莹光显示管属于电真空器件，亮度低、寿命短。迄今为止，未见有较理想的低地位水位计问世。
本实用新型的目的是提供一种结构简单、安装方便、显示效果好、并且有显示报警双功能的低地位锅炉水位显示装置。
本实用新型的解决方案如下参见
图1，它具有一个水位传感器1和一个显示报警器2。所述的水位传感器具有一个与锅炉相接的水位传感管道3，在该管道中有一个随水位上下浮动的磁浮子4，在传感管道外部设有一个磁控开关盒5，在该开关盒内对应于水位传感管道上所设定的各水位点处都固定安装着一个磁控开关6，在该磁控开关盒中还设有一个能将各水位点的开关量转换为电压模拟量的传感器电路。所述的显示报警器具有一个外壳7。参见图2，外壳中设有A／D转换器9，数据锁存器10、4－10译码器11、水位信号输出电路12、双色发光显示电路13和高低位报警联锁电路14。再参见
图1，在外壳上设有发光指示窗口8，双色发光显示电路中的双色发光指示灯安装在该窗口处，并在该窗口上装有一个起放大作用的灯罩。
本实用新型的传感器靠磁浮子在水位传感管道中的上下浮动来对应接通设在传感管道外的磁控开关，并由磁控开关给出水位开关量信号，然后通过传感器电路将这开关量信号转换为电压模拟量输出。由于磁控开关不与锅炉中的介质接触，故磁控开关不易损坏、使用寿命长，同时，该传感器的磁控开关设置简单，安装数目基本不受限制，测量范围大。又由于传感器电路将磁控开关给出的水位开关量信号转换为电压模拟量输出，使传感器的信号传送线减少到三根或二根，即二根或一根电源线和一根信号线，因此用一根三芯或二芯的护套电缆就可以实现传感器与显示报警器之间的电连接，使该装置在安装时的布线非常简便。本装置的传感器和显示报警器是分体式的，同时它们的连线又非常简单，使显示报警器可随意安装在炉前或值班室或控制室，从而实现了低地位显示的目的。另外，本装置采用发光管进行汽水双色显示，并使用了具有放大作用的灯罩，所以，本装置发光显示非常醒目和直观，观察距离大，观察视角达到180°，这一显示效果是目前同类产品望尘莫及的。
下面根据实施例详细说明。
图1，本实用新型的总体结构示意图。
图2，本实用新型的原理方框图。
图3，水位传感器的结构图。
图4，传感器电路图之一。
图5，传感器电路图之二。
图6，传感器电路图之三。
图7，A／D转换器、数据锁存器、4－10译码器的电路图。
图8，水位信号输出电路图。
图9，双色发光显示电路图。
图10，高、低位声光报警联锁电路图。
图11，灯罩横断面结构示意图之一。
图12，灯罩横断面结构示意图之二。
图13，灯罩横断面结构示意图之三。
参见图3，将锅炉板式水位计的刻度对应在水位传感管道3上。然后根据这一刻度在磁控开关盒5内固定安装各磁控开关6。如一般的板式水位计刻度指示范围为0－200毫米，每个刻度间隔为10毫米，在每个刻度线上都需要安装一个磁控开关，根据这一刻度表，需要设置21个磁控开关，也就是说它可以传感输出21个水位显示点。
参见图4，传感器电路是一个由电阻串15和直流电源连接构成的电阻分压器，该分压器根据21个刻度线对应设置21个等差分压值，各分压值的输出端都通过所对应各刻度线处的磁控开关并接于A点。A点的引出端即是传感器的信号输出端，其中磁控开关6全部选用动合式干黄管。当磁浮子位于某个水位时，如图中所示的位置，则对应于该水位点的磁控开关16闭合，这时对应于该水位点的分压值通过开关16加在A点上，并通过A点输出，而其它水位点的分压值由于磁控开关没有闭合，不能加至A点，使传感器只输出对应于该水位点的电压信号。
参见图5，传感器电路也可以是图中所示的结构，它具有一个由三极管17和两个电位器构成恒流源电路，在发射极与地之间串接一个由多个阻值相同的电阻构成的电阻串18，并且各相邻电阻之间的引出端均通过所对应各刻度线处的磁控开关并接于A点，该并接点作为传感器的信号输出端。由于通过电阻串的电流是恒定的，且电阻串中的各电阻等值，故电阻串18和图4中的分压器一样，可从各相邻电阻之间输出多个等差分压值。同理，每接通某一磁控开关时，信号输出端可对应输出该水位点的模拟电压信号。
参见图6，传感器电路还可以由多个电位器分别与各刻度线处的磁控开关串联后再并联构成，各电位器的并接点接电源正极，磁控开关的并接点作为传感器的信号输出端。调整各电位器，使各电位器输出的电压值为对应各水位点的模拟量，当某一磁控开关被吸合时，则信号输出端可对应输出该水位点的模拟电压信号。图中电阻19为采样电阻。
参见图7，A／D转换器9选用MC14433器件，或者CC14433及5G14433，该器件的2脚是基准电压输入端，由稳压器20为其提供基准电压，15脚是溢出信号OR的输出端，器件的3脚是模拟信号输入端，20－23脚是数字信号8421码的输出端，它们可依次输出3位半数字信号，16－19脚是位选信号的输出端。根据A／D转换器的输入输出要求，本装置所选的输入量程是0－1.999V，并用100mV的电压量对应1厘米宽的刻度线，这样，所选输出信号最高位(半位)被对应确定为分米位信号，次高位(1位)被对应确定为厘米位信号，并舍去低两位输出信号。用两个数据锁存器21、22分别锁存A／D转换器输出的分米位和厘米位信号，然后再用两个4－10译码器23、24分别对数据锁存器锁存的8421码进行4－10译码，则4－10译码器24输出厘米位十进制信号，4－10译码器23输出分米位十进制信号。
参见图8，用逻辑“与”的关系将每一刻度线的分米位和厘米位信号进行合成，由于4－10译码器74LS42器件是低电平输出有效，故用多个“或门”实现各刻度线信号分米位和厘米位信号相“与”的逻辑。以合成信号11(即11cm刻度线)为例说明电路结构，即用一个两端输入或门25，其一个输入端接4－10译码器24的十进制译码信号1的输出端，另一个输入端接4－10译码器23的十进制择码信号1的输出端。同理，5－16cm之间的各刻度线信号均分别用一个或门进行分米位和厘米位的信号合成，并通过这些或门分别给出5－16cm正常水位区各刻度线的信号，4cm以下至0为低水位区，用一个或门26合成低水位区信号；17cm以上为高水位区，用一个或门27合成高水位区信号。假设锅炉水位线位于某一正常水位如11厘米刻度线时，则4－10译码器23、24的十进制译码信号1为低电平，而这两个译码器的其它输出端均为高电平，使或门25输出低电平有效信号，而其它或门均输出高电平。
参见图9，当图7中电路输出某一水位控制信号如输出11cm水位的控制信号时，这时由于二极管串28的单向导通作用，使11信号以下各水位点显示电路的输入端均趋于零，而11信号以上各水位点显示电路的输入端保持高电平。各水位点的显示电路由一个双色发光指示灯和一个控制该指示灯发光的开关电路构成，在双色发光指示灯中具有一个红色发光二极管29和一个绿色发光二极管30，这两个发光二极管分别由两个直接耦合的三极管开关电路31、32控制。当显示电路输入端呈现低电平时，则开关电路31导通、32截止，使指示灯中的绿芯30亮，红芯29灭；当显示电路输入端为高电平时，则开关电路31截止，32导通，使指示灯红芯亮而绿芯灭。当上述水位信号11输入时，11以下各水位点的指示灯发出绿色光，而11以上各水位点的指示灯发出红色光，从而实现了汽红、水绿的双色发光显示。本装置还设置了高、低水位区的橙光显示。以低水位区的显示为例在正常水位情况下，开关电路33为截止状态，则低水位区的指示灯绿芯常亮、而红芯常灭，当锅炉水位降至低水位区时，开关电路33的输入端为低为平，则开关电路33导通，使指示灯中的红芯同时发亮，红绿两色混色后发出橙色光。高水位区显示原理与低水位区的相同，其不同的是在正常水位时，指示灯红芯常亮，到高水位区时，绿芯亮而发光橙色光。
参见
图10，本装置还设置了高、低水位区的声光报警功能和低水位区的联锁保护功能。低水位报警电路由RS触发器35、驱动器36和执行继电器37构成，当锅炉水位位于低水位区时，触发器35的R端为“1”、S端为“0”，使Q端输出为“1”，经过驱动器36驱动后，继电器37动作，则它的常开触点闭合，使低位报警灯38亮、声响器39工作，进行声光同时报警；同时，它的常闭触点断开，使继电器40的常开触点也断开，则鼓引风机的交流接触器复位，自动停止鼓引风机的运行，达到低水位区联锁保护的功能。为了保证水位继续下降时，保持低水位的橙光显示，将驱动器36的输出端经二极管再接到触发器35的S端，这样，可使低水位信号总是被反向送至低水位区显示电路的输入端，保证橙色显示不消失。本装置高水位声光报警电路与低水位区的相同，当锅炉水位位于高水位区时，则执行继电器41动作，它的开常触点闭合，高位报警灯42和声响器43同时工作，进行高水位区的声光报警。
再参见
图1，发光指示窗口8上的灯罩是具有放大作用的向外突出的柱形灯罩，其横断面结构可以是
图11、12、13中的形状。
权利要求1.锅炉水位显示装置，具有一个水位传感器(1)和一个显示报警器(2)，其特征是A.所述的水位传感器具有一个与锅炉相接的水位传感管道(3)，在该管道中有一个随水位上下浮动的磁浮子(4)，在传感管道外部设有一个磁控开关盒(5)，在该开关盒内对应于水位传感管道上所设定的各水位点处都固定安装着一个磁控开关(6)，在该磁控开关盒中还设有一个能将各水位点的开关量转换为电压模拟量的传感器电路，B.所述的显示报警器具有一个外壳(7)，外壳中设有A/D转换器(9)，数据锁存器(10)、4-10译码器(11)、水位信号输出电路(12)、双色发光显示电路(13)和高低位报警联锁电路(14)，C.在外壳上设有发光指示窗口(8)，双色发光显示电路中的双色发光指示灯安装在该窗口处，并在该窗口上装有一个起放大作用的灯罩。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征是所述的传感器电路具有一个由三极管17和两个电位器构成恒流源电路，在该恒流源电路中串接一个由多个阻值相同的电阻构成的电阻串18，并且各相邻电阻之间的引出端均通过所对应各刻度线处的磁控开关并接于一点，该并接点作为传感器的信号输出端。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征是所述的传感器电路还可以由多个电位器分别与各刻度线处的磁控开关串联后再并联构成，各电位器的并接点接电源正极，磁控开关的并接点作为传感器的信号输出端。
专利摘要本实用新型是一种锅炉水位显示装置。特别适用于大、中型锅炉的低地位水位显示。它由水位传感器(1)和显示报警器(2)构成。水位传感器靠磁浮子(4)在管道(3)中的上下浮动来对应接通设在传感管道外的磁控开关，并由传感器电路将开关量信号转换为电压模拟量输出，通过一根三芯电缆传送到显示报警器中，显示报警器将信号处理后实现汽红水绿的双色发光显示和高、低水位的声光报警及低水位的联锁保护功能。该装置安装简单、显示效果好。
文档编号F22D5/00GK2150453SQ93204298
公开日1993年12月22日 申请日期1993年2月22日 优先权日1993年2月22日
发明者栗长祯, 王敬愚 申请人:栗长祯, 王敬愚