一种浅水水位检测传感器装置的制作方法

本实用新型属于水位检测控制控制技术领域，具体涉及一种浅水水位检测传感器装置。

背景技术：

水位或液位检测技术在工业控制以及防洪防涝领域内广泛运用。常见的水位检测技术包括浮子式、液压式、压电式、超声波式、光电式等等，其中，压电式与超声波式应用较为广泛。中国专利申请CN201410191191.4就公开了一种超声波式的水位检测控制系统，该系统根据超声波检测电路的收发信号计算出水位信息。中国专利申请CN201621037810.5则公开了一种压电式的液位检测装置，采用压电传感器进行液位检测。

然而，尽管压电式与超声波式已被广泛运用，但是采用超声波检测的方法价格较高，采用压电式检测又存在传感器本身受温度影响漂移的缺点，故研究新型的水位检测技术仍有必要。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种适合于浅水水位检测用的传感器装置，该装置结构简单，可以方便地应用于建筑给水系统中水池水箱水位检测及道路积涝深度检测等场合。

具体地说，本实用新型是采用以下技术方案实现的，包括外壳，所述传感器装置内部设有测量槽，测量槽通过导流孔与外部待测环境连通，测量槽内设置第一测量杆和第二测量杆，其中第一测量杆为金属接地杆，第二测量杆为电阻杆，其上端为水位模拟量输出点、通过限流电阻与电源正极相连，下端接地。

进一步而言，所述第二测量杆杆身不同高度处作为水位开关量输出点，各水位开关量输出点分别通过上拉电阻与电源正极相连。

进一步而言，所述第一测量杆上设有水位刻度，外壳上相应设置观测区。

进一步而言，所述第一测量杆的直径为5mm。

进一步而言，所述第二测量杆由支撑体以及绕制在支撑体上的电阻丝构成。

进一步而言，所述支撑体的表面涂聚硅氧烷超疏水剂形成疏水界面。

进一步而言，所述支撑体杆体的直径为5mm。

进一步而言，所述外壳下方设置有固定孔。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型结构简单，既可以输出不同水位深度的开关量信号，也可以输出深度的模拟量信号，能够方便地应用于建筑给水系统中水池水箱水位检测及道路积涝深度检测等场合，可以有效解决压电传感器的温漂问题，对于浅水位测量而言，相比超声波检测可以提高测量精度，降低传感器造价。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的测量杆的安装示意图。

图3是本实用新型实施例的测量电气原理图

以上图中，1是传感器外壳，2是左测量杆，3是传感器固定螺孔，4是导流孔，5是测量槽，6是右测量杆。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

本实用新型的一个实施例，为一种适合于浅水水位检测用的传感器装置。所谓浅水，一般是指水位不高于50cm的场合，如建筑给水系统中水池水箱水位检测及道路积涝深度检测等。

传感器结构如图1所示，外部为传感器外壳1。传感器外壳1采用ABS塑料材料制成。传感器外壳1下方有两个传感器固定螺孔3，分左右设置，通过该传感器固定螺孔可以将传感器牢固的固定。传感器内部设置有U型的测量槽5，在测量槽5的下方设有导流孔4，测量槽5通过导流孔4与外部待测环境连通。

传感器采用两个测量杆实现水位检测，分别为左测量杆2和右测量杆3。如图2所示，左测量杆2插在测量槽5的左侧，采用直径5mm的铜杆制作，从该测量杆引出接线与地端连接。左测量杆2能够保持测量装置的结构重心平衡稳定作用，另外在有些测量场合可以在左测量杆2上直接标识刻度，直接人眼观察，此时外壳上需设置相应的观测区。

右测量杆6插在测量槽5的右侧，采用直径5mm绝缘塑料杆作为支撑体，表面涂聚硅氧烷超疏水剂形成疏水界面，该疏水界面可以防止多次测量以后水残留在电阻丝中影响测量精度，然后采用截面面积1mm²镍铬合金电阻丝绕制在杆上。

传感器的电气原理图如图3所示。从右测量杆6的上端引出接线，作为水位模拟量输出点S1，S1通过限流电阻R1与电源正极相连。此外，在右测量杆6杆身的不同高度处分别引出接线，作为水位开关量输出点S2、S3、S4，水位开关量输出点S2、S3、S4分别通过上拉电阻R3、R4、R5与电源正极相连。右测量杆6的下方则通过接线与地端连接。本实施例中，电源为+5V，R1的阻值51欧，R2为右测量杆6的电阻丝阻值，也为51欧，R3、R4、R5的阻值为10k。

传感器的水位模拟量测量原理如下：当被测水体从导流孔4进入测量槽5中，S1点输出电压值V可以通过下式计算:

V＝5*(R2’+R2”//R)/(R1+R2’+R2”//R)

上式中，R1为限流电阻值，R2’为右测量杆6电阻丝在水面以上部分的电阻值，R2”为右测量杆6电阻丝在水面以下部分的电阻值，R为水的电阻值，R2”//R表示R2”与R的并联阻值。

由于水的电阻值R很小，且相比R2”小很多，故S1点输出电压值计算公式可以进一步简化为：

V＝5*(R2’)/(R1+R2’)

因此，通过测量V值就可以求出右测量杆6电阻丝在水面以上部分的电阻R2’，再根据R2’占整个R2比例可以求出水深度，具体公式如下：

h＝H*(R2’/R2)

上式中，h是水深度，H是右测量杆6的高度。

传感器的水位开关量测量原理如下：当水位淹没S2、S3、S4开关量输出点之前，这些点输出高电平，当淹没之后，这些点输出低电平，故通过对S2、S3、S4开关量的检测，可以了解水位当前所处区间。

本实施例的具体应用方式如下：首先将传感器通过传感器固定螺孔3固定在被测水体底部，打开导流孔4，连接左测量杆2引出接线至地端，连接右测量杆6引出接线分别与电源正极、地端以及相应的水位模拟量和开关量采集点，通过采集相应水位模拟量及水位开关量，转换成相应水深。

虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。