专利名称：一种全自动识别液位表及其识别方法
技术领域：
本发明涉及一种液位表，尤其涉及一种全自动识别液位表，各行业中的水池、水箱、油箱等液体的测量、控制、和报警保护、特别是具有全自动识别容器的深度、液体的种类等功能。
背景技术：
目前国内常用定性反映液体深度的液位表大致可分为以下几类；磁性浮球式、压力传感器式。显示方法有指针式、LED式或液晶式(很少用)。以上各类仪表均存在急需解决而尚未能解决的问题。1、一种容器或某一种液体必须配用一个配套的传感器，不同容器或液体不能与其他传感器互换使用。这种模式给生产者和使用者造成极大的不便。生产者的产品无法满足使用者的需要，使用者买不到可以直接使用的产品，只有到生产厂定制。使得该产品一方面大量积压，另一方面使用者又无法及时买到合适的产品；2、LED指示的液位表，目前存在；视角小、在强光线环境下难分辨、显示不清、显示位置不准等问题；3、目前使用的液位表一般没有低液位报警和保护的双层功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种能自动识别不同溶液、不同装置、不同深度，即一个传感器可以用在各种溶液，各种深度的容器液位测量。充分利用光折射原理，具有180°超宽视角，在阳光下也能清晰地分辨。在电路中设计了既有1/10液位时，光报警功能，又能输出不同的保护信号，拓宽了应用领域。虽功能强大但结构简单，该表体积小、功能多、安装使用方便。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种全自动识别液位表，包括 CPU微处理器、电源模块、电源稳压模块、保护输出、专用传感器、LED显示模块，所述的保护输出、电源稳压模块分别接入CPU微处理器，所述的专用传感器通过积分电路模块接入CPU 微处理器，所述的CPU微处理器通过放大模块与LED显示模块连接，所述的电源模块分别与保护输出、专用传感器、电源稳压模块、放大模块相连接，所述的电源稳压模块与放大模块相连接。所述专用传感器为特制的压力传感器。所述CPU微处理器为ATMEGA8L AVR单片机。所述CPU微处理器包括信号采集单元、保护输出单元、信号采样单元、识别判定单元、定时单元、处理单元、放大单元、显示输出单元。所述的信号采样单元与所述的识别判定单元连接，所述的识别判定单元分别与所述的定时单元和处理单元连接，所述的定时单元与所述的处理单元连接，所述的处理单元分别与所述的放大单元和保护输出单元连接，所述的放大单元与所述的显示输出单元连接，所述的信号采集单元与所述的处理单元连接。一种全自动识别液位表的识别方法信号采样单元的压力传感器把搜集到的溶液特性、容器形状等信号转变成连续变化的电压信号进行筛选、搜集后送到识别判定单元。
当电压< 0. 3v却无变化，持续时间> 15秒，处理单元对信号进行分析处理，输出一个0 5v连续变化的电压按顺序分别送到CPU各输出端口，时间为2秒一个周期，此时显示输出单元10个LED依次轮流发光，循环不断，提示系统正在执行识别判定程序。当电压开始变化，识别判定单元把连续变化的电压一方面送到处理单元去继续轮流显示输出，一方面送到定时单元准备对信号计时处理，在这个过程中，如果连续 变化的电压信号停止变化，此时定时单元开始计时，在15秒时间内信号依旧无变化，此时相当于容器内液体注满，处理单元则认为判定识别完成并对信号进行逻辑、比例等一系列运算，并停止轮流显示，输出液位满信号，10支LED全部发光，并把此信号锁存，在以后使用中，显示系统实际显示的是容器内溶液的实际高度。标定锁存后的信号并不是永远不变的，在满足下列条件下，锁存信号自动解除，重新执行判定识别程序，当满足锁存信号电压<0. 3v却持续时间>15秒、则解除锁存信号执行判定识别程序。信号采集单元把系统的信号进行采集，其特征是显示输出单元还有1/10显示时就将信号送到处理单元，经处理确认后送到保护输出单元一方面驱动显示单元的黄色LED 闪烁发光，进行光报警；另一方面可以输出多种控制信号。本发明具有以下明显的优势和有益效果1)用一个专用压力传感器，和一块CPU单片机即可实现对任何容器、任何液体进行准确的液位显示，通过电路巧妙组合即可输出不同的低液位报警控制信号。从根本上解决了目前液位表所存在的许多弊病；2)显示亮度高，精度好、功能强；3)防尘防水、易于安装。
图1为一种全自动识别液位表的结构示意图；图2为一种全自动识别液位表的CPU微处理器的电路结构示意图；图3为一种全自动识别液位表的识别方法的流程图。
具体实施例方式如图1、图2所示一种全自动识别液位表，包括CPU微处理器、电源模块、电源稳压模块、保护输出、专用传感器、LED显示模块，所述的保护输出、电源稳压模块分别接入 CPU微处理器，所述的专用传感器通过积分电路模块接入CPU微处理器，所述的CPU微处理器通过放大模块与LED显示模块连接，所述的电源模块分别与保护输出、专用传感器、电源稳压模块相连接，所述的电源稳压模块与放大模块相连接。所述CPU微处理器包括信号采集单元、保护输出单元、信号采样单元、识别判定单元、定时单元、处理单元、放大单元、显示输出单元。所述的信号采样单元与所述的识别判定单元连接，所述的识别判定单元分别与所述的定时单元和处理单元连接，所述的定时单元与所述的处理单元连接，所述的处理单元分别与所述的放大单元和保护输出单元连接，所述的放大单元与所述的显示输出单元连接，所述的信号采集单元与所述的处理单元连接。电源经过电源模块输入，经由电源稳压模块到CPU微处理器和放大模块；同时电源经过电源模块输入为保护输出和专用传感器提供电源。两种电源的使用最大程度上消除了各种外来干扰，专用传感器为特制的压力传感器，(BC-20)安装在容器底部，具有防水、防尘、防震动特性，适应恶劣环境下使用。专用传感器的特征为电压DC24V、输出O 5v，可根据容器深度、溶液种类输出不同信号。经积分电路模块接入CPU微处理器(23)脚PCO(PDCO) 端口，准确稳定地把各种容器，各类溶液的基本信息传送给CPU微处理器。所述的放大模块是通过CPU ；PDO PD7\PB0 PB2共11个端口提高的驱动信号， 根据需要通过显示输出单元分别驱动不同的LED发光。显示输出单元选用超高亮度发光二极高，配以专门的反光罩，使得显示更加明亮，清晰。电源模块为保护输出提供工作电源，保护输出接收到CPU微处理器1的PC5 (SCL)端口来得低液位信号，通过处理放大后，根据不同要求可以输出各种不同的控制、保护信号，去驱动各种负载。如图2、图3所示一种全自动识别液位表的识别方法信号采样单元的压力传感器把搜集到的溶液特性、容器形状等信号转变成连续变化的电压信号进行筛选、搜集后送到识别判定单元。当电压< 0. 3v却无变化，持续时间> 15秒，处理单元对信号进行分析处理，输出 一个0 5v连续变化的电压按顺序分别送到CPU各输出端口，时间为2秒一个周期，此时显示输出单元10个LED依次轮流发光，循环不断，提示系统正在执行识别判定程序。当电压开始变化，识别判定单元把连续变化的电压一方面送到处理单元去继续轮流显示输出，一方面送到定时单元准备对信号计时处理，在这个过程中，如果连续变化的电压信号停止变化，此时定时单元开始计时，在15秒时间内信号依旧无变化，此时相当于容器内液体注满，处理单元则认为判定识别完成并对信号进行逻辑、比例等一系列逻辑运算， 并停止轮流显示，输出液位满信号，10支LED全部发光，并把此信号锁存，在以后使用中，显示系统实际显示的是容器内溶液的实际高度。逻辑运算是形成一个把输入信号和输出信号的模糊关系转变成数学模式，把这个数学模式进行比例运算后，形成一个放大单元能识别的数学等式即Vo = k*Vi.并且锁存在 CPU微处理器内部。比例系数K，是完成全自动识别的关键，由于单片机强大的运算功能，K 值十分准确的反映了输入与显示输出的关系，所以该液位表具有极高的显示精度。信号采集单元把采集到的显示输出单元的信号，送到处理单元进行选择，把低液位信号(1/10液位)进行确认处理后送到保护输出单元，一方面驱动黄色LED闪烁发光，进行光报警、另一方面可以输出多种控制信号。(可根据要求，输出满足要求的控制信号)。实现了具有光报警及输出控制的多功能液位表。信号处理单元形成的锁存信号Vo = k*Vi.，其特征是每次开机均使用该信号，不需要再次识别判定，但锁存信号并不是永远锁存的(这样使用将受到很大的局限)，在设计上把锁存信号在满足下列充分必要条件时自动解除锁存并重新执行判定识别程序。一、输入电压必须< 0. 3v，二、持续时间15秒，这样设置解决了在使用过程中许多可能的误操作。 另一方面在形成的锁存信号Vo = k*Vi设置中，必须满足；连续变化的输入电压已经停止却持续时间> 15秒，解决了在第一次使用过程中，注溶液时可能产生的误判断，极大的提高了产品可靠性。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或 等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种全自动识别液位表，包括CPU微处理器、电源模块、电源稳压模块、保护输出、专用传感器、LED显示模块，其特征在于所述的保护输出、电源稳压模块分别接入CPU微处理器，所述的专用传感器通过积分电路模块接入CPU微处理器，所述的CPU微处理器通过放大模块与LED显示模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种全自动识别液位表，其特征在于所述的电源模块分别与保护输出、专用传感器、电源稳压模块、放大模块相连接，所述的电源稳压模块与放大模块相连接。
3.根据权利要求1所述的一种全自动识别液位表，其特征在于所述CPU微处理器包括信号采集单元、保护输出单元、信号采样单元、识别判定单元、定时单元、处理单元、放大单元、显示输出单元，所述的信号采样单元与所述的识别判定单元连接，所述的识别判定单元分别与所述的定时单元和处理单元连接，所述的定时单元与所述的处理单元连接，所述的处理单元分别与所述的放大单元和保护输出单元连接，所述的放大单元与所述的显示输出单元连接，所述的信号采集单元与所述的处理单元连接。
4.根据权利要求1所述的一种全自动识别液位表，其特征在于所述专用传感器为特制的压力传感器。
5.根据权利要求1或3所述的一种全自动识别液位表，其特征在于所述CPU微处理器为ATMEGA8L AVR单片机。
6.根据权利要求3所述的一种全自动识别液位表，其特征在于所述显示输出单元选用超高亮度发光二极管，设置有反光罩。
7.一种全自动识别液位表的识别方法，其特征在于其步骤为步骤1 信号采样单元的压力传感器把搜集到的溶液特性、容器形状等信号转变成连续变化的电压信号进行筛选、搜集后送到识别判定单元；步骤2 当电压<0. 3v却无变化，持续时间> 15秒，处理单元对信号进行分析处理，输出一个0 5v连续变化的电压按顺序分别送到CPU各输出端口，时间为2秒一个周期，此时显示输出单元10个LED依次轮流发光，循环不断，提示系统正在执行识别判定程序；步骤3 当电压开始变化，识别判定单元把连续变化的电压一方面送到处理单元去继续轮流显示输出，一方面送到定时单元准备对信号计时处理；步骤4 如果连续变化的电压信号停止变化，此时定时单元开始计时，在15秒时间内信号依旧无变化，处理单元则认为判定识别完成并对信号进行逻辑、比例等一系列运算，并停止轮流显示，输出液位满信号，10支LED全部发光，并把此信号锁存，在以后使用中，显示系统实际显示的是容器内溶液的实际高度；步骤5 标定锁存后的信号在电压< 0. 3v却持续时间> 15秒则解除锁存信号执行判定识别程序；步骤6 信号采集单元把系统的信号进行采集，显示输出单元还有1/10显示时就将信号送到处理单元，经处理确认后送到保护输出单元一方面驱动显示单元的黄色LED闪烁发光，进行光报警；另一方面可以输出多种控制信号。
全文摘要
本发明公开了一种全自动识别液位表，包括CPU微处理器、电源模块、电源稳压模块、保护输出、专用传感器、LED显示模块，所述的保护输出、电源稳压模块分别接入CPU微处理器，所述的专用传感器通过积分电路模块接入CPU微处理器，所述的CPU微处理器通过放大模块与LED显示模块连接，所述的电源模块分别与保护输出、专用传感器、电源稳压模块、放大模块相连接，所述的电源稳压模块与放大模块相连接。一种全自动识别液位表的识别方法通过对电压的识别，确定电压是否有变化来确定液位的高度，同时可进行报警控制，显示液位状况并锁存。本发明具有具有美观时尚、安全保护、媒体流动性强、覆盖面积广、时效长、受众面广的优点。
文档编号G01F23/00GK102374884SQ20101026451
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者靳宝珠 申请人:上海博灿信号设备有限公司