专利名称：一种利用浮球进行液位检测及控制的方法、装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液位检控技术领域，尤其涉及一种利用浮球进行液位检测及控 制的方法、装置。
背景技术：
目前在液位的检测技术领域中，有以下几种测量液位变化的方式。
方式一、连续型的液位测量方式
通过超声波、电容、压力及磁效应等原理测量液位的连续变化，这种测量 方式称为连续型的液位测量方式。但是，采用这种连续型的液位测量方式的成 本较高，而且不适用于整体液位较低的情况下的液位测量。例如，当整体液位 小于IO厘米时， 一般的连续液位测量方式就不适用了 。
方式二、浮^t开关式液位测量方式
浮球开关式液位测量方式，即通过浮球控制开关的导通或断开，浮球随着 液位的变化而移动，当移动到某一开关时，控制该开关导通，从而根据导通的 开关所处的位置，确定液面的位置和液位的变化方向等信息。采用浮^Uf关式 液位测量方式的装置具有结构简单、造价便宜、性能可靠的优点。
但是，采用现有的浮球开关式液位测量方式进行液位测量的过程中，只存 在两种开关状态，即只有一个开关导通或者所有开关都断开。所谓所有开关都 断开，是由于浮球移动到两个开关之间，无法控制任何一个开关导通所导致的。 从而在这种情况下导致无法确定液面位置和液面的变化方向等液位信息，从而 降低了液位测量及控制的精确度。
现有技术中还提出了 一种利用磁簧开关来测量工业蒸汽锅炉汽包水位高 度的传感器。该传感器在浮筒外另接了一个磁簧开关阵列来反映液位变化。其缺点是结构较复杂、整体体积较大，不适合于一般的液位测量及控制。
发明内容
本发明实施例提供了一种利用浮球进行液位检测及控制的方法、装置，用 以实现精确度较高、成本较低、易于实现、方便快捷的液位测量及控制技术。
本发明实施例提供的一种液位检测装置包括浮球、浮球杆以及处理单元； 所述浮球，用于随着液位的变化，沿着所述浮球杆移动，在移动过程中控
制所述浮^U干上的开关的导通与断开；
所述浮球杆，用于为所述浮球提供移动轨道，并且设置有至少两个开关，
任意相邻的两个开关之间的距离设置在一定阈值范围内，以使所述浮球控制只
有一个开关导通或者相邻的两个开关同时导通；
所述处理单元，用于根据所述浮球杆上的开关状态，确定液位信息。 本发明实施例提供的一种液位控制装置包括浮球、浮球杆、处理单元以
及控制单元；
所述浮球，用于随着液位的变化，沿着所述浮球杆移动，在移动过程中控 制所述浮球杆上的开关的导通与断开；
所述浮球杆，用于为所述浮球提供移动轨道，并且设置有至少两个开关， 任意相邻的两个开关之间的距离设置在一定阈值范围内，以使所述浮球控制只 有一个开关导通或者相邻的两个开关同时导通；
所述处理单元，用于根据所述浮球杆上的开关状态，确定液位信息；
所述控制单元，用于根据所述液位信息控制液位。
本发明实施例提供的一种液位检测方法，预先在浮球杆上设置至少两个开 关，并且任意相邻的两个开关之间的距离设置在一定阈值范围内，所述方法包 括
当液位变化时，浮球沿着所述浮球杆移动，控制所述浮球杆上的开关状态 为只有一个开关导通，或者相邻的两个开关同时导通；根据所述浮球杆上的开关状态，确定液位信息。
本发明实施例提供的一种液位控制方法，预先在浮球杆上设置至少两个开 关，并且任意相邻的两个开关之间的距离设置在一定阈值范围内，所述方法包
括
当液位变化时，浮球沿着所述浮球杆移动，控制所述浮球杆上的开关状态 为只有一个开关导通，或者相邻的两个开关同时导通；
才艮据所述浮球杆上的开关状态，确定液位信息，才艮据所述液位信息控制液位。
本发明实施例，通过浮球随着液位的变化，沿着浮球杆移动，在移动过程 中控制所述浮球杆上的开关的导通与断开；所述浮-求杆为所述浮球提供移动轨 道，并且设置有至少两个开关，任意相邻的两个开关之间的距离设置在一定阈 值范围内，以使所述浮球控制只有一个开关导通或者相邻的两个开关同时导 通；处理单元根据所述浮球杆上的开关状态，确定液位信息，从而可以根据该 液位信息控制液位，使得液位的检测与控制的精确度较高，并且实现该技术的 装置结构简单、体积小巧、价格便宜、性能可靠，所以本发明实施例所述的液 位测量及控制技术是一种精确度高、方便快捷、易于实现、成本较低的液位测 量及控制技术。
图1为本发明实施例提供的一种液位控制装置的总体结构示意图； 图2为本发明实施例提供的一种浮球J兹簧开关的内部结构示意图； 图3为本发明实施例提供的一种通过液位传感器和可调节流量的泵来实现 液位控制的装置结构示意图4为本发明实施例提供的一种液位4企测方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了 一种利用浮球实现液位检测与控制的方法及装置，用 以实现精确度较高、成本较低、易于实现、方便快捷的液位测量及控制技术。
参见图1，本发明实施例提供的一种液位控制装置包括检测单元ll、处 理单元12和控制单元13。
检测单元11,用于对液位进行检测。
处理单元12，用于根据检测单元11的4企测结果确定液位信息。 控制单元13，用于根据处理单元12得到的液位信息控制液位。 较佳地，检测单元ll是由浮球、设置有至少两个开关的浮球杆组成。 较佳地，所述浮球为含有磁铁的浮球，所述开关为磁簧开关。 目前，利用含有磁铁的浮球来控制开关的导通和断开是最简单最便宜的做 法，当然，其他类型的浮球和开关也是可以的，例如用光线对射、折射的原 理来检测液位的浮球和开关等。
所述浮球在沿着浮球杆移动的过程中通过自身的i兹铁控制该浮球杆上的 磁簧开关处于导通或断开的状态。所述浮球杆，为所述浮球提供移动轨道，并 且设置有至少两个开关，任意相邻的两个开关之间的距离设置在一定阈值范围 内，以使所述浮球控制只有一个开关导通或者相邻的两个磁簧开关同时导通。 从而可以将正常液位设置在相邻的某两个磁簧开关同时导通的位置，任何 一个磁簧开关断开都可以判定液位已经偏离正常位置，并且可以知道液位偏离 的方向，从而可以通过控制单元对液位进行调节，使得液位恢复正常位置。因 此，本发明实施例提供的技术方案可以将液位精确地控制到几毫米的范围内。 下面以两个磁簧开关为例进行解释说明。参见图2,较佳地，检测单元ll 包括浮球杆21,设置在该浮球杆21上的磁簧开关22和磁簧开关23,浮球 24,以及该浮球24所包含的磁铁25。
磁簧开关22和^f兹簧开关23之间的距离被预先调节到合适的阈值范围内。 当液面发生变化时，浮球24沿浮球杆21移动，例如从磁簧开关23向磁簧开 关22的方向运动的过程中。磁铁25首先接近磁簧开关23,导致磁簧开关23导通，而磁簧开关22处于断开状态。磁铁25沿原方向继续运动，当磁铁25 处于磁簧开关23和磁簧开关22之间的合适位置时，/磁簧开关22也导通，与 磁簧开关23同处于导通的状态。磁铁25沿原方向继续运功，磁簧开关23断 开，但_磁簧开关22仍处于导通状态。
同理，任意相邻的两个磁簧开关的状态都会处于下列三种状态之一
状态一第一磁簧开关导通，第二》兹簧开关断开；
状态二第一磁簧开关和第二磁簧开关同时导通；
状态三第一磁簧断开开关，第二磁簧开关导通。
那么，处理单元12根据浮球杆上的开关状态从而可以确定液位信息。较 佳地，所述液位信息包括液面位置和液面的变化方向，所述处理单元12包括
存储单元121，用于预先存储当浮球杆上只有一个开关导通时，该开关所 对应的液面位置，即每个开关对应一个液面位置，当某一开关独立导通时，就 可以根据该开关查找到对应的液面位置；同时，该存^f诸单元121还用于存储浮 球杆上任意相邻两个开关同时导通时所对应的液面位置，例如，浮球杆上依次 有三个开关A、 B、 C,则A和B同时导通时，对应一个液面位置；B和C同 时导通时，对应另一个液面位置。
液面位置单元122，用于根据浮球杆上的开关状态查找所述存储单元121, 当只有一个开关导通时，查找该开关所对应的液面位置，从而确定当前液面的
位置；当有相邻的两个开关同时导通时，查找该这两个开关同时导通时所对应 的'液面4立置，乂人而确定当前液面的4立置。
方向单元123,用于根据一段时间内液面位置的变化，确定液面的变化方向。
变化速度单元124，用于根据液面位置以及液面位置的变化时间，确定液 位变化速度。
所述控制单元13，根据所述方向单元123确定的液面的变化方向以及所述 变化速度单元124确定的液位的变化速度控制液位。下面给出液位控制的具体举例说明。
参见图3，采用本发明实施例提供的液位检测装置实现的一种液位控制装 置包括浮球杆31，设置在该浮球杆31上的磁簧开关32和》兹簧开关33,浮 球34,以及该浮球34所包含的磁铁35，可调节液体流量的泵30。
容器36内有一个液体流入口 38和液体流出口 39。假设当前需要控制液体 流入的流量，则泵30设置在容器36的液体流入口 38处；并且，当前需要保 持容器36内的液面保持在一个精确的液位37，即液位37是正常的液位状态。
当液面处于液位37时，磁4失35的位置《吏得磁簧开关32和》兹簧开关33同 时导通。若经过一段时间后，磁簧开关32断开而磁簧开关33仍然导通，则液 体流入口 38的液体流入量小于液体流出口 39的液体流出量，需要增大泵30 的流量。若经过一段时间后，磁簧开关33断开而磁簧开关32仍然导通，则液 体流入口 38的液体流入量大于液体流出口 39的液体流出量，需要减小泵30 的流量。
图3所示的整个装置中对泵30的流量控制可以采用简单的开关量控制， 也可以采集磁簧开关22和磁簧开关23同时导通到有一个磁簧开关断开的时 间，通过该时间来确定液位变化速度，从而根据液位变化速度进行比例积分微 分控制(PID)。因此，具体的控制方式比较灵活，可以才艮据实际需要而定。
同理，也可以将泵30设置在液体流出口 39,用于控制液体的流出量，从 而也可以达到液位控制的目的。
下面介绍一下本发明实施例提供的方法。
本发明实施例提供的一种液位检测方法，预先在浮球杆上设置至少两个开 关，并且任意相邻的两个开关之间的距离设置在一定阈值范围内，参见图4， 所述方法包括
5401、 当液位变化时，浮球沿着预先设置的所述浮J求杆移动，并且控制该 浮球杆上的开关状态为只有一个开关导通，或者相邻的两个开关同时导通。
5402、 根据该浮球杆上的开关状态，确定液位信息。进一步，根据液位信息控制液位。
综上所述，本发明实施例通过预先设置浮球杆上的相邻两个磁簧开关之间 的距离在一定范围内，从而使得浮球随着液位的变化，在沿着浮球杆移动的过
程中，控制浮球杆上的^兹簧开关状态为只有一个;兹簧开关导通或者相邻的两 个磁簧开关同时导通。从而避免出现所有磁簧开关都断开所导致的无法检测及 控制液位的问题。使得液位的检测与控制的精确度显著提高，并且实现本发明 实施例提供的技术方案的装置结构简单、体积小巧、价格便宜、性能可靠，所 以本发明实施例所述的液位测量及控制技术是一种精确度高、方便快捷、易于 实现、成本较低的液位测量及控制技术。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1、一种液位检测装置，其特征在于，所述装置包括浮球、浮球杆以及处理单元；所述浮球，用于随着液位的变化，沿着所述浮球杆移动，在移动过程中控制所述浮球杆上的开关的导通与断开；所述浮球杆，用于为所述浮球提供移动轨道，并且设置有至少两个开关，任意相邻的两个开关之间的距离设置在一定阈值范围内，以使所述浮球控制只有一个开关导通或者相邻的两个开关同时导通；所述处理单元，用于根据所述浮球杆上的开关状态，确定液位信息。
2、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液位信息包括液面位 置和液面的变化方向，所述处理单元包括存储单元，用于预先存储当所述浮球杆上只有一个开关导通时，该开关所 对应的液面位置，以及所述浮球杆上任意相邻两个开关同时导通时所对应的液 面4立置；液面位置单元，用于根据所述浮球杆上的开关状态查找所述存储单元，确 定液面位置；方向单元，用于才艮据一段时间内液面位置的变化，确定液面的变化方向。
3、 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述浮球为含有磁铁 的浮球，所述开关为》兹簧开关；所述浮球在移动过程中通过自身的磁铁控制所述浮球杆上的磁簧开关状态。
4、 一种液位控制装置，其特征在于，该装置包括浮球、浮球杆、处理 单元以及控制单元；所述浮球，用于随着液位的变化，沿着所述浮球杆移动，在移动过程中控 制所述浮球杆上的开关的导通与断开；所述浮球杆，用于为所述浮球提供移动轨道，并且设置有至少两个开关，任意相邻的两个开关之间的距离设置在一定阈值范围内，以使所述浮球控制只有一个开关导通或者相邻的两个开关同时导通；所述处理单元，用于根据所述浮球杆上的开关状态，确定液位信息； 所述控制单元，用于4艮据所述液位信息控制液位。
5、 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述液位信息包括液面位 置和液面的变化方向，所述处理单元包括存储单元，用于预先存储当所述浮球杆上只有一个开关导通时，该开关所 对应的液面位置，以及所述浮球杆上任意相邻两个开关同时导通时所对应的液 面位置；液面位置单元，用于根据所述浮球杆上的开关状态查找所述存储单元，确 定液面位置；方向单元，用于根据一段时间内液面位置的变化，确定液面的变化方向。
6、 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理单元还包括 变化速度单元，用于根据液面位置以及液面位置的变化时间，确定液位变化速度。
7、 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述 液面的变化方向以及所述液位的变化速度控制液位。
8、 根据权利要求4至7任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述浮 球为含有磁铁的浮球，所述开关为磁簧开关；所述浮球在移动过程中通过自身的磁铁控制所述浮球杆上的磁簧开关状态。
9、 一种液位检测方法，其特征在于，预先在浮球杆上设置至少两个开关， 并且任意相邻的两个开关之间的距离设置在一定阈值范围内，所述方法包括当液位变化时，浮球沿着所述浮球杆移动，控制所述浮球杆上的开关状态 为只有一个开关导通，或者相邻的两个开关同时导通； 根据所述浮球杆上的开关状态，确定液位信息。
10、 一种液位控制方法，其特征在于，预先在浮球杆上设置至少两个开关， 并且任意相邻的两个开关之间的距离设置在一定阈值范围内，所述方法包括当液位变化时，浮球沿着所述浮球杆移动，控制所述浮球杆上的开关状态 为只有一个开关导通，或者相邻的两个开关同时导通；根据所述浮球杆上的开关状态，确定液位信息，根据所述液位信息控制液位。
全文摘要
本发明公开了一种利用浮球进行液位检测及控制的方法、装置，用以实现精确度较高、成本较低、易于实现、方便快捷的液位测量及控制技术。本发明提供的一种液位检测装置包括浮球、浮球杆以及处理单元；所述浮球，用于随着液位的变化，沿着所述浮球杆移动，在移动过程中控制所述浮球杆上的开关的导通与断开；所述浮球杆，用于为所述浮球提供移动轨道，并且设置有至少两个开关，任意相邻的两个开关之间的距离设置在一定阈值范围内，以使所述浮球控制只有一个开关导通或者相邻的两个开关同时导通；所述处理单元，用于根据所述浮球杆上的开关状态，确定液位信息。
文档编号G01F23/30GK101413820SQ200810222509
公开日2009年4月22日 申请日期2008年9月18日 优先权日2008年9月18日
发明者刑笑笑, 刘志红, 峰 陈 申请人:北大方正集团有限公司;北京大学;北京北大方正电子有限公司