专利名称：基于平行多囊腔恒压柔性储气柜高度测量的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于沼气工程信息化建设技术领域，具体涉及一种基于平行多囊腔恒 压柔性储气柜(PMCF气柜)高度测量的装置。
背景技术：
随着新能源技术的发展，生物质能源成为新能源开发技术的研究热点，沼气成为 与人们生活息息相关的一种战略资源。沼气发酵不仅解决了大型养殖场及农场的禽畜粪便 及秸秆问题，清洁了环境。同时产生的沼气作为一种新能源应用于人们日常生活。沼气发 电技术更是沼气转换成其它能量形式的典型范例。生物质能源中的沼气是通过微生物作用 产生的，而微生物产沼气是间歇式产沼气，而现实中沼气应用却需要连续不断地气体供应， 这就需要一种既可以储存沼气又可以起到缓冲作用的的装置一气柜。PMCF气柜是由同济大 学生物质能源研究中心与2003年开发设计的一种柔性干式储气装置，该装置发明以来，高 度的测量一直是一个很头疼的问题，曾多次将市场上测量高度的装置和该装置配套使用， 效果都不是很好，并且价格较高。因此，迫切需要一种既能满足于要求，价格又很实惠的测 量高度的装置。 沼气工程信息化是21世纪沼气工程发展的必然趋势，是信息技术(计算机技术、 数据库技术、自动化技术、电子技术、通信技术等)在沼气工程自动化、智能化管理中的应 用。PMCF气柜高度测量是利用迅猛发展的信息技术对气柜高度的变化进行实时、高效、智 能的监控和管理。从而监测沼气发酵的产气规律、用户沼气用量的配给及沼气发电系统等 智能控制等，既减少了管理与运行费用，又以最低代价获取最佳的效果。因此具有良好的经 济、社会效益和学术研究价值。 在沼气工程中，PMCF气柜高度的测量精度要求不高，但却要求在工业条件下运行 稳定。本实用新型提出的PMCF气柜高度测量装置的测量精度可以根据需求制作，且结构简 单，不易受其它因素影响。

发明内容本实用新型的目的在于提出一种廉价、有效的基于平行多囊腔恒压柔性储气柜高 度测量的装置。 本实用新型提出的基于平行多囊腔恒压柔性储气柜高度测量的装置，由级联模块
I、 气柜2、气囊3、配重架4和磁铁6组成，其结构如图l所示。其中级联模块l由测量模 块7通过丝扣采用级联的方式连接，测量模块7由74HC165芯片9、测量电路板10、干簧管
II、 测量标杆12组成，其结构如图2所示，74HC165芯片9固定于测量电路板10上，74HC165 芯片9的8个I/O端口分别连接一个干簧管11 ，干簧管11的另一端接地线，干簧管11放置 于测量标杆12上；气囊3上放置有配重架4，配重架4 一侧设有磁铁6，磁铁6位于测量模 块7 —侧，配重架4顶部放置有配重5，配重5、配重架4、磁铁6、气囊3均位于气柜2内部； 测量模块7上的测量标杆12位于气柜2 —侧。[0007] 本实用新型中，测量模块7的数量视测量精度和测量高度而定，相邻的两个测量模块7通过丝扣级联方式连接。例如如果测量精度是10cm，测量的高度是4. 8m，则需要干簧管的个数是48个，每个模块干簧管是8个，则需要的模块是6个。通过将这6个模块通过丝扣级联，最后引出4根线，即1根地线，1根电源线和2根信号线。[0008] 本实用新型中，测量标杆12上设有标杆刻度线14。[0009] 本实用新型中，相邻的干簧管11通过导线连接。[0010] 本实用新型中，级联模块1位于级联电路板13上。 本实用新型中，干簧管11的个数是由测量精度和测量高度决定，例如如果测量精度是10cm，测量高度是5m，则需要的干簧管的个数是50个，即每隔10cm安装一个干簧管11。每个干簧管11引出2根线，一根和74HC165芯片的I/O 口相连，一根接地线。[0012] 本实用新型的工作过程如下 测量标杆12的另一侧是气柜2，气柜2的配重架4一侧装有一块永久性磁铁6，测量标杆12内部的干簧管11 一端与加了上拉电阻的74HC165芯片9的1/0相连，另一端与地相连，每个干簧管11安装的位置都对应一定的高度。当干簧管11断开时，测得74HC165芯片9的I/O为高电平；当干簧管11闭合时，测得74HC165芯片9的I/O 口为低电平。磁铁6随着气柜2的配重架4的运行而不断移动位置，受到磁铁磁场作用的干簧管11就会闭合。这样通过扫描74HC165芯片9的I/O 口电平的变化就可以知道哪个或那几个干簧管11闭合，选择位置最高的那个干簧管11的高度作为此时气柜的高度。这样，气柜2高度就可以很容易的测量出来。[0014] 本实用新型的特点[0015] (1)价格便宜 本实用新型用的最多的是干簧管ll，可以满足要求的干簧管是市场上最便宜的干簧管ll，价格在l-2元之间。需要的连接线用普通的导线即可。[0017] (2)原理简单 本实用新型的原理是磁感应开关遇磁铁吸合的原理，是最基本最普遍的原理。[0019] (3)结构简单 本实用新型中的电路板上的器件、测量标杆和磁铁等。这几部分在日常生活中是
很容易找到的。 (4)可自由组合 本实用新型将每个74HC165芯片和8个干簧管作为一个基本模块，通过其自由级联，可以测量不同高度的气柜。
(5)测量精度在一定范围内可以自己调节 本实用新型测量精度是通过干簧管之间的距离来设定的，因此在一定的范围内，测量的精度可以根据需求做自由变化。[0025] (6)线路连接简单 本实用新型的线路设计是即插即用，在使用的时候可以在很短的时间内组合成一
个气柜告诉测量装置。
(7)输出信号处理简单 输出的信号可以通过制作一个简单的单片机，就可以将输出信号转化成高度，同时还可以连接数码管，将测得的数据显示出来。
图1是本实用新型工作结构图，A-M表示有M个测量模块7。[0030] 图2是本实用新型测量模块结构图，A-H字母表示干簧管的个数。[0031] 图3是本实用新型工作原理图。 图中标号1为级联模块，2为气柜，3为气囊，4为配重架，5为配重，6为磁铁，7为测量模块，8为磁铁作用域，9为74HC165芯片，10为测量电路板，11为干簧管，12为测量标杆，13为级联电路板，14为标杆刻度线。[0033] 相邻测量模块之间采用丝扣式连接。
具体实施方式下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。 实施例1 :如图l-图3所示，装置由级联模块l、气柜2、气囊3、配重架4、磁铁6、测量模块7组成，此装置由M个相同的测量模块7采用级联方式构成，气柜2紧挨配重架4上固定一小块永久性磁铁6，气囊3上放置有配重架4，配重架4顶部放置有配重5，配重5上设有气柜2 ;磁铁6位于测量模块7 —侧，使磁铁6与测量模块7间形成磁铁作用域8。级联模块1位于级联电路板13上。 测量模块7由74HC165芯片9、测量电路板10、干簧管11、测量标杆12组成，每级测量模块7上的74HC165芯片9固定于测量电路板10上，74HC165芯片9的8个1/0端口分别连接A-H8个干簧管ll，干簧管11的另一端接地线，干簧管11放置于测量标杆12上；测量模块7上的测量标杆12位于气柜2 —侧。 要测量4.8m高的气柜2，选用的测量精度是10cm。计算得需要的干簧管11的个数是48个，每个测量模块7包含的干簧管11的个数是8个，需要6个测量模块7。将这6个测量模块7通过丝扣连接，上面的74HC165芯片9通过引脚级联的方式连接起来，连接电源线和地线，输出的只有信号线。 测量电路板10上的74HC165芯片9可以是51的也可以是STC的，编程初始化设置干簧管11的序号及各个干簧管11对应的高度，运行过程是定时扫描6个测量模块7中74HC165芯片9的I/O 口的电平，如果发现有电平变化的，则说明有干簧管11闭合，找到闭合干簧管11中位置最高的序号，也就找到此序号对应的高度，这样就测量出了此时气柜的高度。
权利要求一种基于平行多囊腔恒压柔性储气柜高度测量的装置，由级联模块(1)、气柜(2)、气囊(3)、配重架(4)和磁铁(6)组成，其特征在于级联模块(1)通过丝扣采用级联的方式连接，测量模块(7)由74HC165芯片(9)、测量电路板(10)、干簧管(11)、测量标杆(12)组成，74HC165芯片(9)固定于测量电路板(10)上，74HC165芯片(9)的8个I/O端口分别连接一个干簧管(11)，干簧管(11)的另一端接地线，干簧管(11)放置于测量标杆(12)上；气囊(3)上放置有配重架(4)，配重架(4)一侧设有磁铁(6)，磁铁(6)位于测量模块(7)一侧，配重架(4)顶部放置有配重(5)，配重(5)、配重架(4)、磁铁(6)、气囊(3)均位于气柜(2)内部；测量模块(7)上的测量标杆(12)位于气柜(2)一侧。
2. 根据权利要求1所述的基于平行多囊腔恒压柔性储气柜高度测量的装置，其特征在于相邻的两个测量模块(7)通过丝扣级联方式连接。
3. 根据权利要求1所述的基于平行多囊腔恒压柔性储气柜高度测量的装置，其特征在于测量标杆(12)上设有标杆刻度线(14)。
4. 根据权利要求1所述的基于平行多囊腔恒压柔性储气柜高度测量的装置，其特征在于相邻的干簧管(11)通过导线连接。
5. 根据权利要求1所述的基于平行多囊腔恒压柔性储气柜高度测量的装置，其特征在于级联模块(1)位于级联电路板(13)上。
专利摘要本实用新型属于沼气工程信息化建设技术领域，具体涉及一种基于平行多囊腔恒压柔性储气柜高度测量的装置。由气柜、气囊、配重架、磁铁、测量模块组成，测量模块由芯片等组成的测量电路板和由干簧管、刻度线组成的测量标杆组成，芯片固定于测量电路板上，芯片的8个I/O端口分别连接一个干簧管，干簧管的另一端接地线，干簧管放置于测量标杆上；气囊上放置有配重架，配重架一侧设有磁铁，磁铁位于测量模块一侧，配重架顶部放置有配重，配重、配重架、气囊、磁铁位于气柜内部；测量模块上的测量标杆位于气柜一侧。本实用新型具有价格便宜，原理简单，结构简单，可自由组合，测量精度在一定范围内可以自己调节，线路连接简单，输出信号处理简单等特点。
文档编号G01B7/02GK201476755SQ20092020949
公开日2010年5月19日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者吴军辉, 宋兵跃, 朱洪光, 赵燕丽, 马丽君, 黄斌 申请人:同济大学