一种基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器的制作方法

本实用新型涉及液位传感器领域，尤其涉及一种基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器。

背景技术：

目前应用的非接触电容感应式液位传感器，通常是由电子电路检测容器壁内的水或其他液体同感应开关的感应板产生的电容量，判断是否有水或其他液体，并输出相应信号，检测方式有两种：

第一种方式是通过电子电路组成振荡器产生几十到几百千赫兹的高频脉冲信号，通过感应板与液体之间的电容变化，由比较器输入端同基准端的电位变化来检测是否有水或其他液体，并输出相应信号。但是，由于由比较器和电容组成的振荡器随外界因素变化较大，其电路的振荡频率也会随之变化，对所调节好的基准影响较大，易引起漂移及变化，使检测精度均降低甚致产生判断失效。

第二种是使用带电荷转移感应电容式输入端MCU来测量感应金属板上电容量的变化量，该电路常用一个固定的电容量来作为检测基准，感应板上电容量变化值和固定的电容量不一致时，则通过MCU判断是否感应到有液体存在。由于基准电容的数值容易受温度等环境因数影响较大，使对液体有无的判断不稳定；另外，由于缺少断电记忆功能，当检测过程中意外掉电时MCU进行运算的被测值和基准值均为变量，出现检测失误，造成检测的不可靠性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种可在恶劣环境下也能长期高效使用，无需温度补偿处理，大大提高了准确性、稳定性和可靠性的基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器，包括PCB电路板和感应板，所述感应板和PCB电路板电连接；

所述PCB电路板包括液位感应电路、MCU检测电路、信号存储电路、检测控制电路和输出电路，所述MCU检测电路包括MCU检测芯片U1，所述液位感应电路、信号存储电路、检测控制电路和输出电路均与MCU检测芯片U1电连接；

所述信号存储电路存储基准电平值和液位电平值。

优选地，所述检测控制电路向MCU检测芯片U1输送电量和检测控制信号，所述液位感应电路将感应到的液位电平值输送至MCU检测芯片U1；

所述MCU检测芯片U1读取并比较所述信号存储电路的基准电平值和液位电平值，当检测到液位电平值高于或低于基准电平值时，所述MCU检测芯片U1将液位电平值输出至输出电路。

优选地，所述信号存储电路包括信号存储芯片U2和电阻R4、R5，所述信号存储芯片U2的AO端、A1端、A2端、WP端和VSS端均接地，所述信号存储芯片U2的VDD端、电阻R4的一端和电阻R5的一端均接电源，所述电阻R4的另一端和信号存储芯片U2的SCL端电连接，所述电阻R5的另一端和信号存储芯片U2的SDA端电连接；

所述MCU检测芯片U1的第1引脚和信号存储芯片U2的AO端电连接，所述MCU检测芯片U1的第2引脚和信号存储芯片U2的A1端电连接，所述MCU检测芯片U1的第3引脚和信号存储芯片U2的A2端电连接，所述MCU检测芯片U1的第4引脚和信号存储芯片U2的VSS端电连接，所述MCU检测芯片U1的第5引脚和信号存储芯片U2的SDA端电连接，所述MCU检测芯片U1的第6引脚和信号存储芯片U2的SCL端电连接，所述MCU检测芯片U1的第7引脚和信号存储芯片U2的WP端电连接，所述MCU检测芯片U1的第8引脚和信号存储芯片U2的VDD端电连接。

优选地，所述检测控制电路包括电容C1、C2、电阻R1和采集按键K1，所述电容C1的一端、电容C2的一端、电阻R1的一端和MCU检测芯片U1的第4引脚均接电源，所述电阻R1的另一端、采集按键K1的一端和MCU检测芯片U1的第5引脚电连接，所述采集按键K1的另一端、电容C1的另一端和电容C2的另一端均接地。

优选地，所述液位感应电路包括第一感应电极T1和第二感应电极T2，所述第一感应电极T1设置于感应板的底端，并且所述第一感应电极T1和MCU检测芯片U1的第2引脚电连接；所述第二感应电极T2设置于感应板的顶端，并且所述第二感应电极T2和MCU检测芯片U1的第3引脚电连接。

优选地，所述输出电路包括电阻R3、输出端口OUT和晶体管Q1，所述电阻R3的一端和MCU检测芯片U1的第14引脚电连接，所述电阻R3的另一端和晶体管Q1的基极电连接，所述晶体管Q1的发射极和MCU检测芯片U1的第11引脚电连接，所述晶体管Q1的发射极接地，所述晶体管Q1的集电极和输出端口OUT电连接。

优选地，所述输出电路还包括电阻R2和工作指示灯D1，所述电阻R2的一端和工作指示灯D1的正极电连接，所述电阻R2的另一端和MCU检测芯片U1的第8引脚电连接，所述工作指示灯D1的负极接地。

优选地，还包括绝缘壳体，所述PCB电路板和感应板分隔放置于绝缘壳体的内部。

所述基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器设有信号存储电路，使得基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器具有记忆功能，可存储基准电平值和液位电平值，从而使MCU检测芯片U1预设的基准电平值不会因环境发生变化而变化，可在恶劣环境下也能长期高效使用，无需进行温度补偿，实现断电后基准电平值不丢失，稳定性强。

附图说明

附图对本实用新型做进一步说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型其中一个实施例的液位传感器结构示意图；

图2是本实用新型其中一个实施例的PCB电路原理图；

图3是本实用新型其中一个实施例的液位检测示意图。

其中：PCB电路板21；感应板22；液位感应电路211；MCU检测电路212；信号存储电路213；检测控制电路214；输出电路215；MCU检测芯片U1；信号存储芯片U2；电阻R1、R2、R3、R4、R5；电容C1、C2；采集按键K1；第一感应电极T1；第二感应电极T2；输出端口OUT；晶体管Q1；工作指示灯D1；绝缘壳体23；基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器24；容器25；液位线26。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施例的基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器24，如图1所示，包括PCB电路板21和感应板22，所述感应板22和PCB电路板21电连接；

所述PCB电路板21包括液位感应电路211、MCU检测电路212、信号存储电路213、检测控制电路214和输出电路215，如图2所示，所述MCU检测电路212包括MCU检测芯片U1，所述液位感应电路211、信号存储电路213、检测控制电路214和输出电路215均与MCU检测芯片U1电连接；所述信号存储电路213存储基准电平值和液位电平值。

优选地，如图2所示，所述检测控制电路214向MCU检测芯片U1输送电量和检测控制信号，所述液位感应电路211将感应到的液位电平值输送至MCU检测芯片U1；所述MCU检测芯片U1读取并比较所述信号存储电路213的基准电平值和液位电平值，当检测到液位电平值高于或低于基准电平值时，所述MCU检测芯片U1将液位电平值输出至输出电路215。

所述基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器24设有信号存储电路213，使得基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器24具有记忆功能，可存储基准电平值和液位电平值，从而使MCU检测芯片U1预设的基准电平值不会因环境发生变化而变化，无需进行温度补偿，实现断电后基准电平值不丢失，稳定性强。

使用时，如图3所示，所述基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器24设置于容器25的外侧，所述基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器24设有感应板22，感应板22为金属材料，所述感应板22的中心靠近被检测液体的液位线26，然后上电，进行液位检测。当有液体在感应板22的范围内，会引起感应板22上电容量的变化，产生新的液位电平值，所述液位感应电路211将感应到的液位电平值输送至MCU检测芯片U1，所述MCU检测芯片U1将检测到液位电平值和预设的基准电平值进行比较，当检测到液位电平值高于或低于基准电平值时，所述MCU检测芯片U1将液位电平值输出至输出电路215，以便于后续的装置计算液位高度。所述MCU检测芯片U1的型号为SN8P2711单片机。所述基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器24可在恶劣环境下也能长期高效使用，基准电平稳定，无需温度补偿处理，大大提高了准确性、稳定性和可靠性。

优选地，如图2所示，所述信号存储电路213包括信号存储芯片U2和电阻R4、R5，所述信号存储芯片U2的AO端、A1端、A2端、WP端和VSS端均接地，所述信号存储芯片U2的VDD端、电阻R4的一端和电阻R5的一端均接电源，所述电阻R4的另一端和信号存储芯片U2的SCL端电连接，所述电阻R5的另一端和信号存储芯片U2的SDA端电连接；

所述MCU检测芯片U1的第1引脚和信号存储芯片U2的AO端电连接，所述MCU检测芯片U1的第2引脚和信号存储芯片U2的A1端电连接，所述MCU检测芯片U1的第3引脚和信号存储芯片U2的A2端电连接，所述MCU检测芯片U1的第4引脚和信号存储芯片U2的VSS端电连接，所述MCU检测芯片U1的第5引脚和信号存储芯片U2的SDA端电连接，所述MCU检测芯片U1的第6引脚和信号存储芯片U2的SCL端电连接，所述MCU检测芯片U1的第7引脚和信号存储芯片U2的WP端电连接，所述MCU检测芯片U1的第8引脚和信号存储芯片U2的VDD端电连接。

所述信号存储芯片U2的型号为24C02存储芯片，所述信号存储芯片U2和MCU检测芯片U1建立通信，所述信号存储芯片U2断电记忆功能。所述信号存储芯片U2的AO端、A1端、A2端均为器件地址选择端，分别与所述MCU检测芯片U1的第1引脚、第2引脚、第3引脚电连接，分别用于存储基准电平值、第一感应电极T1的感应电容值，第二感应电极T2的感应电容值。所述MCU检测芯片U1的第6引脚和信号存储芯片U2的SCL端电连接，信号存储芯片U2的SCL端为串行时钟信号输入端，所述MCU检测芯片U1的第6引脚向信号存储芯片U2的SCL端输送用于信号存储芯片U2接收或发送数据的时钟信号。所述MCU检测芯片U1的第5引脚和信号存储芯片U2的SDA端电连接，所述信号存储芯片U2的SDA端为串行数据管脚，所述MCU检测芯片U1的第5引脚向信号存储芯片U2的SDA端输送控制其数据接收或发送的控制信号。所述MCU检测芯片U1的第7引脚和信号存储芯片U2的WP端电连接，所述信号存储芯片U2的WP端为写保护端，所述MCU检测芯片U1的第7引脚向信号存储芯片U2的WP端输送控制其读写操作的控制信号。

优选地，如图2所示，所述检测控制电路214包括电容C1、C2、电阻R1和采集按键K1，所述电容C1的一端、电容C2的一端、电阻R1的一端和MCU检测芯片U1的第4引脚均接电源，所述电阻R1的另一端、采集按键K1的一端和MCU检测芯片U1的第5引脚电连接，所述采集按键K1的另一端、电容C1的另一端和电容C2的另一端均接地。

所述电容C1的一端、电容C2的一端、电阻R1的一端和MCU检测芯片U1的第4引脚均接电源，电源经过电容C1、C2进行滤波后输送给MCU检测芯片U1，以作为MCU检测芯片U1的电量供应和参考电压。所述采集按键K1和MCU检测芯片U1的第5引脚电连接，当采集按键K1断开时，所述MCU检测芯片U1处于待机状态；当进行液位检测时，按下采集按键K1，即向MCU检测芯片U1的第5引脚发送检测控制信号，以驱动MCU检测芯片U1的第2引脚、第3引脚分别采集第一感应电极T1的感应电容值和第二感应电极T2的感应电容值，并将采集到的上述数据存储至信号存储芯片U2。

优选地，如图2所示，所述液位感应电路211包括第一感应电极T1和第二感应电极T2，所述第一感应电极T1设置于感应板22的底端，并且所述第一感应电极T1和MCU检测芯片U1的第2引脚电连接；所述第二感应电极T2设置于感应板22的顶端，并且所述第二感应电极T2和MCU检测芯片U1的第3引脚电连接。如图1、图3所示，所述第一感应电极T1设置于感应板22的底端，用于检测感应板22的底端的感应电容值，并将其发送至MCU检测芯片U1的第2引脚；所述第二感应电极T2设置于感应板22的顶端，用于检测感应板22的顶端的感应电容值，并将其发送至MCU检测芯片U1的第3引脚。所述MCU检测芯片U1设有运算器，对采集到的第一感应电极T1的感应电容值和第二感应电极T2的感应电容值进行计算，继而得出液位电平值。

优选地，如图2所示，所述输出电路215包括电阻R3、输出端口OUT和晶体管Q1，所述电阻R3的一端和MCU检测芯片U1的第14引脚电连接，所述电阻R3的另一端和晶体管Q1的基极电连接，所述晶体管Q1的发射极和MCU检测芯片U1的第11引脚电连接，所述晶体管Q1的发射极接地，所述晶体管Q1的集电极和输出端口OUT电连接。所述MCU检测芯片U1的第11引脚和输出端口OUT之间通过晶体管Q1电连接，所述MCU检测芯片U1的第11引脚通过晶体管Q1向输出端口OUT输送检测到的液位电平值；所述MCU检测芯片U1的第14引脚通过电阻R3和晶体管Q1的基极电连接，从而MCU检测芯片U1的第14引脚通过电阻R3进行高低电平转换来控制晶体管Q1的通断，继而控制液位电平值的输出。

优选地，所述输出电路215还包括电阻R2和工作指示灯D1，如图2所示，所述电阻R2的一端和工作指示灯D1的正极电连接，所述电阻R2的另一端和MCU检测芯片U1的第8引脚电连接，所述工作指示灯D1的负极接地。所述MCU检测芯片U1的第8引脚通过电阻R2和工作指示灯D1电连接，所述MCU检测芯片U1的第8引脚通过电阻R2输出高低电平来控制工作指示灯D1的亮灭，当MCU检测芯片U1向输出电路215输出液位电平值时，点亮所述工作指示灯D1，以便了解基准电平稳定的非接触电容感应式液位传感器24工作情况。

优选地，还包括绝缘壳体23，如图1所示，所述PCB电路板21和感应板22分隔放置于绝缘壳体23的内部。所述绝缘壳体23对所述PCB电路板21和感应板22起到绝缘保护作用，延长使用寿命；所述PCB电路板21和感应板22分隔放置于绝缘壳体23的内部，可减少所述PCB电路板21对所述感应板22的电场干扰，提高检测精度。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。