一种非接触式液位检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及非接触式液体液位及体积检测技术领域，更具体地说，本实用新型为一种非接触式液位检测电路。


背景技术：

2.随着社会和电子技术的发展，在化工、医药、汽车、农业、家电等领域都要求可以对容器内的液位进行快速和准确的测量，以满足人们的需求。现有的技术在进行水位检测时，通常采用三种方式：磁感应接近开关、光电技术、电容变化进行检测。
3.利用磁感应接近开关进行检测水位的水位时，需要在容器内放置一种包有磁性材料的浮子，因为浮子需要长时间接触水，所以容易滋生细菌；此外，对于应用于蒸气烹饪设备中的容器，大多为移动式，需要频繁的抽出加水，然后再放回蒸气烹饪设备的容器底座中，在抽出和放回的过程中，浮子与磁感应接近开关容易发生错位，从而导致水位检测失灵。
4.光电技术的液位检测中收到液体颜色、管壁残留以及管壁污染等影响，检测的精度达不到要求，会引起漏判或错误判断，维护周期比较短，增加维护成本和时间，而且不能对半透明或毛细管进行检测。
5.利用电容变化进行水位检测的方法，通常是在容器的内侧壁设置金属片，用于检测水箱内电容的变化，进而判断水箱内水位的高低；而金属片随着使用时间的延长，其表面可能会有水垢，从而影响水位检测的准确度。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术在对容器内液体水位检测时存在的浮子易滋生细菌，成本较高，安装不便或检测不准确的问题，提供一种非接触式液位检测电路
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种非接触式液位检测电路，该检测电路包括感应电极、高频开关、比较器、基准电容、cpu及输出电路，所述感应电极与待测液体容器的外壁紧贴，通过高频开关连接到基准电容，所述基准电容上带有比较器，比较器与cpu连接，所述高频开关也连接到cpu，cpu连接到输出电路。
8.在一种实施例中，该检测电路还包括记忆单元，所述记忆单元连接cpu，用于保存有水状态和无水状态时感应电极上的寄生电容值。
9.在一种实施例中，该检测电路还包括看门狗电路。
10.在一种实施例中，该检测电路的输出电路包括led输出、开关量输出以及单总线输出。
11.在一种实施例中，所述感应电极包括多个电极片。
12.在一种实施例中，所述电极片为五片。
13.在一种实施例中，所述电极片为导电材质，位于待测液体容器的不同位置。
14.本实用新型的技术效果和优点：
15.采用上述技术方案的一种非接触式液位检测电路，通过该检测方法不需要与液体接触，从而不受颜色和杂质的影响，进而不会使管壁受到污染，不需进行清洗维护的同时还进一步提升检测精度；通过该检测器实现高精度，并且还实现了低成本；同时也无需像定量环一样通过大量的试剂进行检测产生浪费，实现了无浪费和高效率检测的效果。
16.综上所述，本实用新型的优点是通过该检测方法实现无接触、高精度、低成本、无浪费的效果。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型实施例提供的一种非接触式液位检测电路的原理框图；
19.图2为本实用新型实施例提供的一种非接触式液位检测电路感应电极的原理图；
20.图3为本实用新型实施例提供的一种非接触式液位检测电路和方法控制流程图；
21.图4为本实用新型实施例提供的一种非接触式液位检测电路的应用场景示意图。
22.附图标记为：1感应电极、2高频开关、3比较器、4基准电容、5cpu、6 输出电路。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.请参阅图1
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2，本实用新型实施例提供一种非接触式液位检测电路，该检测电路包括感应电极1、高频开关2、比较器3、基准电容4、cpu 5及输出电路 6，感应电极1与待测液体容器的外壁紧贴，待测容器为非导电材质，并且外壁与感应电极1接触良好。
25.感应电极1通过高频开关2连接到基准电容4，基准电容4上带有比较器3，比较器3与cpu 5连接，高频开关2也连接到cpu 5，cpu 5连接到输出电路6；在本实施例中，cpu 5通过控制高频开关2来使用感应电极1的寄生电容对基准电容4充放电，并记录达到比较器3设定值时高频开关2的开关次数，从而计算得出待测液体与感应电极1之间寄生电容大小；当液体体积变化时，此数值会产生相应变化，根据电容变化量计算得出当前容器内待测液体的体积，然后通过输出电路6将当前液体体积输出。通过该检测方法实现低成本，无浪费，不受颜色和杂质影响；不与接触液体接触，不会导致管壁残留或管壁污染并且方便检测以及检测精度高。
26.该检测电路还包括记忆单元，所述记忆单元连接cpu，用于保存有水状态和无水状态时感应电极上的寄生电容值。
27.该检测电路还包括看门狗电路。
28.该检测电路的输出电路包括led输出、开关量输出以及单总线输出，以供使用人员查看当前液体体积值。
29.感应电极包括多个电极片，优选地，电极片为五片，电极片为导电材质。
30.请参阅图4，实施例采用本实用新型制作的一款具有水量检测功能的鱼缸，包括本实用新型的电路模块、基准电容、待测容器和五片感应电极。
31.电极片位于待测液体容器表面的不同位置，其位置要求在一条垂直方向，每个电极片距离都相同，相当于计算水量分为5个档位；如果电极片过少，则计算水量的精度会降低，最少一个电极片时，仅能检测有水和无水。
32.本实施案例中，液体容器的鱼缸材质为有机玻璃，需要注意，容器材质不可以为导电材料，且外表面与电极接触部分光滑无纹路轨迹，保证电极与外壁紧密接触。
33.本实施案例中，电极片可以采用导电材质，如铜箔，ito等，每个电极片到电路模块的连接线路长度需小于100cm。
34.本实施案例中，电路模块包含供电电路。
35.本实施案例中，基准电容需使用温度系数小的材质，如npo,涤纶等。
36.人工初始化操作，本实施案例初次工作之前必须进行初始化操作，在保证容器内无水的情况下，将电路模块切换成读取状态，然后上电，模块会自动工作并采集各电极无水时的电容值，并将结果保存，然后将模块切换为工作模式。
37.请参阅图3，本实施案例检测容器内液体体积包含以下步骤：
38.s1：系统通电并读取之前保存的无水状态值data_save；
39.s2：初始化电路所有部分，包括电极片采集端口初始化，基准电容完全放电，高频开关为断开模式，比较器设定初值，cpu计数清零，输出电路初始化；
40.s3：选择第一电极片，打开高频开关和计数，并监测基准电容上的电压比较器；
41.s4：等待比较器电压达到设定值，达到后进行下一电极检测；
42.s5：等待所有5个电极片数据采集完毕；
43.s6：将当前采集数据与记忆中无水数据对比，得到5个有水无水数据，符合满水，3/4体积，2/4体积，1/4体积，无水五种情况，除此五种情况其他值全部非法，则使用上一次采集的数据；
44.s7：根据计算得出的5种容器内水的体积情况，将led亮度分别对应为 100％，75％，50％，25％，0％，并通过串口将体积数据上传；
45.s8：根据设定扫描周期重新进行下一轮数据采集。
46.本案例中根据基准电容容值不同可采集的分辨率也不同，在基准电容取值合适的情况下，最小可采集到0.1pf左右液体电容变化量。
47.通过该检测方法不需要与液体接触，从而不受颜色和杂质的影响，进而不会使管壁受到污染，不需进行清洗维护的同时还进一步提升检测精度；通过该检测器实现高精度的并且还实现低成本；同时也无需像定量环一样通过大量的试剂进行检测产生浪费，实现了无浪费和高效率检测的效果。
48.综上所述，本专利的优点是通过该检测器实现无接触、高精度、低成本、无浪费的效果。
49.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属
于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。