电容式水位检测电路的制作方法

本发明涉及电容式水位检测电路，尤其涉及利用淹没于液体中的部分和未被淹没的部分之间的电容差检测水位的电容式水位检测电路。

背景技术：

测量液体的水位的技术从漂浮(float)仪器方式、磁铁式仪器方式发展至电子式仪器方式。电子式水位测量方式的表面性的示例有电容方式，这是能够同时解决漂浮仪器方式或磁铁式仪器方式的错误率和不良率的最佳方式。

上述电容式水位检测仪在精密度、经济性方面受到关注，如图1所示，包括：容器主体1，用于保管液体且其外壁构成外部电极；探针3，结合于上述容器主体1的上盖延长至下方并构成内部电极；控制器5，根据通过上述外部电极和内部电极测量的电容变化测量水位。上述电容式水位检测仪根据内部电极及外部电极之间的液体高度检测电极之间的电容变化，以此检测水位。

但是，通常保管于容器主体内的液体在外部的细微的晃动也容易发生水面摆动，因此，现有技术的电容式水位检测仪在极短的时间内重复检测水位，必然发生颤动现象。

因此，现有技术的电容式水位检测仪因不必要的频繁的检测动作和颤动现象，引起错误运行，缩短元件的寿命，从而降低可靠性及耐久性。

技术实现要素：

技术课题

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种可防止液体的水面摆动引起的不必要的频繁的检测动作和颤动现象的电容式水位检测电路。

解决方法

为达到上述目的，本发明的实施例提供一种用于包括形成第一电极的传感器棒，及相隔收容上述传感器棒的一部分形成第二电极的中空管形式的导管的电容水位检测仪的电容式水位检测电路，其在集成于具备在上述导管内部的电路板并通过第一电极及第二电极检测电容的变化量以测量水位的电容式水位检测电路中，包括：检测电路部，包括具备一定大小的电容的电容器，及比较上述电容器的电容和通过上述第一电极及第二电极测得的电容以输出高(High)信号和低(Low)信号的第一控制单元，在多个通信端口各连接有时钟线及数据线；延迟电路部，通过上述时钟线及数据线与上述第一控制单元并联，并根据上述第一控制单元的输出信号延迟一定时间之后输出高信号或低信号；及输出电路部，根据上述延迟电路部的输出信号将高信号或低信号穿冬至外部输出端子，并获得用于电路驱动的直流电压的供应。

在此，上述延迟电路部包括集成有计算处理电路、输入输出接口及存储器的单芯片微处理器形式的第二控制单元，而在上述存储器中以程序形式存储有补正在上述第一控制单元测得的电容值调节测量灵敏度的算法。

另外，上述输出电路部，可包括：NPN类型的第一三极管，与上述延迟电路部的输出端口连接并输出高信号或低信号；PNP类型的第二三极管，与上述第一晶体管的集极端子连接并将高信号或低信号传送至外部输出端子；PNP类型的第三三极管及电阻，各连接于上述第二三极管的基极端子和和发射极端子，与上述第二三极管一起形成电流限制电路。

另外，上述输出电路部，可包括：NPN类型的第一三极管，与上述延迟电路部的输出端口连接并将高信号或低信号传送至外部输出端子；NPN类型的第二三极管及电阻，各连接于上述第一三极管的基极端子和和发射极端子，与上述第一三极管一起形成电流限制电路。

发明效果

上述实施例的本发明防止不必要的频发的检测动作和颤动现象，从而电路运行稳定，提高水位检测的可靠性。

附图说明

图1为用于说明现有技术的电容式水位检测仪的概念图；

图2为表示本发明的第一实施例的电容式水位检测电路的电路图；

图3为表示本发明的第二实施例的电容式水位检测电路的电路图；

图4为表示本发明的第三实施例的电容式水位检测电路的电路图；

图5为表示本发明的第四实施例的电容式水位检测电路的电路图；

图6为表示图4的电流限制电路的等价电路的电路图；

图7为表示图5的电流限制电路的等价电路的电路图。

具体实施例

下面，结合附图对本发明较佳实施例进行详细说明。另外，省略或简化对相应技术领域的技术人员容易理解的结构和其作用及效果说明，而以与本发明相关的部分为中心进行了详细说明。

尤其是，本发明的实施例的电容式水位监测电路以用于包括形成第一电极的传感器棒20，及相隔收容上述传感器棒20的一部分形成第二电极的中空管形式的导管40的电容水位检测仪的电容式水位检测电路为前提，而上述水位检测电路在集成于具备在上述导管40内部的电路板并通过第一电极及第二电极检测电容的变化量以测量水位。

如图2至图5所示，上述用于电容式水位检测仪的本发明的电容式水位检测电路大致包括检测电路部200、延迟电路部400及输出电路部600。

首先，上述检测电路部200包括具备一定大小的电容的电容器210，及比较上述电容器210的电容和通过上述第一电极及第二电极测得的电容以输出高(High)信号和低(Low)信号的第一控制单元220。在上述第一控制单元220中形成多个通信端口并各连接有时钟线320及数据线340。

接着，上述延迟电路部400通过上述时钟线320及数据线340与上述第一控制单元220并联，并根据上述第一控制单元220的输出信号延迟一定时间之后输出高信号或低信号。上述延迟电路部400通过同步串联通信(Inter Integrated Circuit)方式与上述检测电路部200连接，可通过链条线，即时钟线(SCL：Serial Clock)及数据线(SDA：Serial Data)实现半双工(half-duplex)通信。因上述通信方式支持多控制模式，因此可以N:N与多个外部辅助电路进行通信，适合于如本实施例的电路板内部的多个芯片之间的通信。尤其是，根据在以简单的电路结构，需要在小的电路板内最大限度地简单地集成元件和芯片的本发明的特征，适合于构成简单的电路。

上述延迟电路部400由集成有计算处理电路、输入输出接口及存储器的单芯片微处理器形式的第二控制单元构成，而在上述存储器中以程序形式存储有补正在上述第一控制单元220测得的电容值调节测量灵敏度的算法。

接着，上述输出电路部600根据上述延迟电路部400的输出信号将高信号或低信号穿冬至外部输出端子，并获得用于电路驱动的直流电压的供应。

如图2及图3所示，上述输出电路部600可包括芯片形式的第三控制单元620a、620b，并可根据输出端口分为PNP类型和NPN类型实施。

另外，如图4所示，上述输出电路部，可包括：NPN类型的第一三极管621，与上述延迟电路部400的输出端口连接并输出高信号或低信号；PNP类型的第二三极管623，与上述第一晶体管621的集极端子连接并将高信号或低信号传送至外部输出端子；PNP类型的第三三极管625及电阻627，各连接于上述第二三极管623的基极端子和和发射极端子，与上述第二三极管623一起形成电流限制电路CL1。在此，上述电流限制电路CL1的等价电路可如图6所示。上述电流限制电路起到在输出信号上出现过载时保护电路并在向输入及输出信号施加逆电压时保护电路的作用。

与此相反，如图5所示，上述输出电路部600，可包括：NPN类型的第一三极管643，与上述延迟电路部400的输出端口连接并将高信号或低信号传送至外部输出端子；NPN类型的第二三极管645及电阻647，各连接于上述第一三极管643的基极端子和和发射极端子，与上述第一三极管643一起形成电流限制电路CL2。在此，上述电流限制电路CL2的等价电路可如图7所示。

在如图4及图5的实施例中，输出电路部600具备另外的电源电路660获得用于电路驱动的直流电压的供应，而且，根据在传感器棒20和导管40中检测到的电容，并联的电容器的数量及电路结构可以改变。

下面，基于上述本发明的技术构成说明根据各种实施例的电路。

<第一实施例>

图2为表示本发明的第一实施例的电容式水位检测电路的电路图。

若传感器棒20和导管40位于液体水位外部，则第一控制单元220将低信号通过作为同步串联通信端口的SCL及SDA端口传送至第二控制单元420，第二控制单元420通过输出端口将低信号传送至第三控制单元620a，而第三控制单元620a通过PNP输出端口输出低信号并传送至外部输出端子(OUTPUT)。

因此，根据液体的水位传感器棒20和导管40的电容发生变化，则第一控制单元220与电容器210的电容进行比较，并在通过上述传感器棒20和导管40测得的电容小于电容器210的电容时，第一控制单元220维持低信号输出，而在变得大于上述电容器210的电容时，第一控制单元220输出高信号并传送至第二控制单元420，第二控制单元420在延迟一定时间之后，输出高信号并传送至第三控制单元620a，第三控制单元620a输出高信号。

即当传感器棒20和导管40淹没于液体之中，则因传感器棒20检测到的电容变得大于电容器210的电容，第二控制单元420在延迟一定时间之后输出高信号。

与此相反，当传感器棒20和导管40成为未淹没于液体之中的状态，则因传感器棒20检测到的电容变得小于电容器210的电容，第二控制单元420在延迟一定时间之后输出低信号。

<第二实施例>

图3为表示本发明的第二实施例的电容式水位检测电路的电路图。

第二实施例因为第三控制单元620b的输出端口为NPN类型，因此，与上述说明的第一实施例只有输出信号相反，而其余的结构相同或极其相似，因此，在此不再赘述。

<第三实施例>

图4为表示本发明的第三实施例的电容式水位检测电路的电路图。

若传感器棒20和导管40位于液体水位外部，则第一控制单元220将低信号通过作为同步串联通信端口的SCL及SDA端口传送至第二控制单元420，第二控制单元420的低信号输出至NPN类型的第一三极管621的基极端子，而上述第一三极管621的集极端子以高状态施加PNP类型的第二三极管623的基极端子，上述第二三极管623的发射极端子输出低信号。

根据液体的水位传感器棒20和导管40的电容发生变化，则第一控制单元220与电容器210的电容进行比较，并在通过上述传感器棒20和导管40测得的电容小于电容器210的电容时，第一控制单元220的低信号输入至NPN类型的第一三极管621的基极端子，从而因集极端子的高信号输出无法驱动PNP类型的输出用第二三极管623的基极，因此，发射极端子维持低状态，而当传感器棒20和导管40淹没于液体之中，则因通过传感器棒20检测到的电容大于电容器210的电容，第一控制单元220输出高信号并传送至第二控制单元420，第二控制单元420在延迟一定时间之后，输出高信号并施加于NPN类型的第一控制单元621的基极端子，使集极端子的低信号驱动PNP类型的输出用第二三极管623的基极，发射极端子输出高信号。

即当传感器棒20和导管40淹没于液体之中，因传感器棒20检测到的电容大于电容器210的电容，第二控制单元420在延迟一定时间之后输出高信号并施加于NPN类型的第一三极管621的基极端子，从而使PNP类型的输出用第二三极管623的发射极端输出高信号。

与此相反，当传感器棒20和导管40处于未淹没于液体之中的状态，因传感器棒20检测到的电容小于电容器210的电容，第二控制单元420在延迟一定时间之后输出低信号并施加于NPN类型的第一三极管621的基极端子，从而使PNP类型的输出用第二三极管623的发射极端输出低信号。

<第四实施例>

图5为表示本发明的第四实施例的电容式水位检测电路的电路图。

第四实施例因为输出电路640的输出用第一控制单元643为NPN类型，因此，与上述说明的第三实施例只有输出信号相反，而其余的结构相同或极其相似，因此，在此不再赘述。

根据如上所述的本发明的电容式水位检测电路，使从传感器棒和导管检测到的电容的变化在延迟一定时间之后输出，防止不必要的频繁的检测动作和颤动现象，因此，电路运行稳定，提高水位检测的可靠性。

为帮助更好地理解将要后述的本发明的权利要求书，上述内容广泛地详述本发明的特点和技术特征。上述实施例仅用以说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换。而在不脱离本发明的精神和范围之内，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

工业实用性

本发明涉及电容式水位检测电路，尤其可用于利用淹没于液体中的部分和未被淹没的部分之间的电容差检测水位的电容式水位检测电路领域。