CN102768057A - 一种水位开关及水位信号检测装置 - Google Patents

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陈保平
许行臻
付新
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Abstract

一种水位开关及水位信号检测装置，其特征是包括固定设置的磁敏元件、与磁敏元件对应的磁铁、与磁敏元件电连接的微处理单元、以及浮子，所述磁铁与浮子为联动一体设置。所述磁敏元件为对磁场敏感的电子封装元件，用以将输入的磁信号转换为电信号输出；所述磁敏元件为基于霍尔效应的霍尔元件，或为基于磁阻效应的磁阻元件。本发明技术当水位发生改变时，磁铁位置随即发生改变，磁敏元件感应到磁场强度的变化，其输出的高低电平信号将发生电平翻转或者输出的模拟电信号值发生对应改变，并传送给微处理单元，微处理单元将该电信号经处理后，驱动相关显示、报警、水泵或阀门机构，确保水位控制在正常水平。

Description

一种水位开关及水位信号检测装置
技术领域
本发明涉及一种水位开关及水位信号检测装置，特别是一种空调、除湿机等家电产品上应用的基于霍尔效应或磁阻效应的水位开关技术及水位信号检测技术。
背景技术
目前水位检测技术多种多样，如：直接目视标尺读数、利用不同高度多个电极制作的水位传感器、电容应变式水位传感器以及超声波水位传感器等等。各种水位检测手段的技术原理不尽相同，测试精度、可靠性以及设备成本天壤之别。随着半导体技术及电子工艺的日趋成熟，集成的信号检测模块被越来越多的应用到生产实践中,而且大多采用霍尔元件作为传感器，包括国产、进口及合资的等各种类型，虽然价格不一，性能优劣各不相同，但基本原理大都是类同。其基本原理是：半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，由于水位变化而使磁场强度发生改变，霍尔元件输出不同的电动势，进而得到水位值。如中国专利文献号CN101769779A于2010年7月7日公开的一种霍尔效应浮球式太阳能热水器水箱水位探测器，包括线性霍尔元件浮球、永磁体、传动机构，浮球连接动机构，霍尔元件固定于传动机构上并置于两块永磁体之间。浮球上下浮动，带动永磁体移动，从而改变通过霍尔元件的磁通量，根据霍尔效应可以用于指示连续的水位变化。但是，该设计方案浮球的连接传动机构复杂，体积大，机械部件产生的阻力容易造成浮球的位置不够灵活，增大了水位检测的误差。因此，有必要作进一步的改进。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种精度高、可靠性好、体积小、功耗低的水位开关及水位信号检测装置，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种水位开关及水位信号检测装置，其结构特征是包括固定设置的磁敏元件、与磁敏元件对应的磁铁、与磁敏元件电连接的微处理单元、以及浮子，所述磁铁与浮子为联动一体设置。
所述磁敏元件为对磁场敏感的电子封装元件，用以将输入的磁信号转换为电信号输出；所述磁敏元件为基于霍尔效应的霍尔元件，或为基于磁阻效应的磁阻元件。霍尔元件、磁阻元件等等以磁信号输入，电信号输出的磁敏元件就是上述可实现水位检测的集成磁电转换芯片，可以方便的将水位状况反应出来并转换为电信号给微处理单元。
所述霍尔元件为输出高低电平的霍尔开关元件；或为输出模拟电信号的线性霍尔元件，并根据输入磁信号的强弱进行变化，且二者成线性关系。
所述磁铁为永磁体，或为电磁铁。所述磁铁设置在浮子内部或浮子外侧的连接机构上；所述浮子为球状，或为圆环状。
所述微处理单元为单片机、PLC可对磁敏元件输出的电信号进行处理的智能模块。微处理单元将水位信号输出显示，对超出警报线的高水位、低水位进行报警或驱动水泵、阀门等机构。
本发明技术当水位发生改变时，磁铁位置随即发生改变，磁敏元件感应到磁场强度的变化，其输出的高低电平信号将发生电平翻转或者输出的模拟电信号值发生对应改变，并传送给微处理单元，微处理单元将该电信号经处理后，驱动相关显示、报警、水泵或阀门机构，确保水位控制在正常水平。
附图说明
图1为本发明检测装置系统方框图；
图2为本发明一实施例的结构示意图；
图3为第二实施例的结构示意图；
图4为图3中A-A向局部剖面图；
图5为第三实施例的结构示意图。
图中：1为磁敏元件，2为磁铁，3为微处理器，4为浮子，5为连杆，6为支点，7为导杆，8为玻璃管，9为水箱。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
第一实施例
参见图2，一种水位开关及水位信号检测装置，包括磁敏元件1、磁铁2、微处理单元3、浮子4、连杆5、支点6组成，连杆5可绕支点6转动。浮子4安装在连杆5的一侧，可以在液面漂浮；磁铁2安装在连杆5的另一侧，磁敏元件1安装在与磁铁2相对应的位置。磁铁2在围绕支点6运动时，与磁敏元件1的直线距离将随之发生改变。
具体工作原理为：当水位发生改变，浮子4随液面浮动，相应发生改变，安装在连杆5另一端的磁铁2随之对应上下运动。磁敏元件1感应到磁场强度的变化，其输出电信号相应发生变化并传给微处理单元3，微处理单元3处理后控制水泵、阀门等相关机构执行动作，同时也可输出当前水位信息并显示。
第二实施例
参见图3-图4，一种水位开关及水位信号检测装置，包括磁敏元件1、磁铁2、微处理单元3、浮子4和导杆。其中浮子4为圆环状，磁敏元件1安装在导杆7内部；磁铁2为圆环状，注塑在圆环状浮子4内部。浮子4可在液面漂浮并可沿导杆7上下滑动。
具体工作原理为：当液面发生改变时，圆环状浮子4载着磁铁2相应发生上下移动，磁铁2与磁敏元件1的直线距离发生改变，从而磁敏元件1感应到的磁场强度相应发生改变，输出的电信号同样相应发生改变。磁敏元件1将此电信号传送给系统微处理单元3，微处理单元3处理后控制水泵、阀门等相关机构执行动作，同时也可输出当前水位信息并显示。
第三实施例
参见图5，一种水位开关及水位信号检测装置，包括磁敏元件1、磁铁2、微处理单元3、浮子4和玻璃管8、水箱9。其中浮子为球状，玻璃管8与水箱9底部连接成连通器，磁铁2嵌在浮子4内部。浮子4在玻璃管8内可自由上下移动，磁敏元件1安装在玻璃管8外表面。
具体工作原理为：根据连通器原理，玻璃管8内的液面与水箱9液面相同，检测玻璃管8液面等同于检测水箱9的液面。当水箱内液面发生改变时，玻璃管8液面同样改变并且与水箱9液面平齐。浮子载着磁铁2随液面上下移动，磁铁2与磁敏元件1的直线距离相应发生改变，从而磁敏元件1感应到的磁场强度相应发生改变，输出的电信号同样相应发生改变。磁敏元件1将此电信号传送给系统微处理单元3，微处理单元3处理后控制水泵、阀门等相关机构执行动作，同时也可输出当前水位信息并显示。
本发明的水位开关及水位信号检测装置可以在空调、除湿机等电器设备上作为水位开关使用，也可以作为水文监测或其他检测仪器。

Claims (6)

1.一种水位开关及水位信号检测装置，其特征是包括固定设置的磁敏元件（1）、与磁敏元件对应的磁铁（2）、与磁敏元件电连接的微处理单元（3）、以及浮子（4），所述磁铁与浮子为联动一体设置。
2.根据权利要求1所述的水位开关及水位信号检测装置，其特征是所述磁敏元件（1）为对磁场敏感的电子封装元件，用以将输入的磁信号转换为电信号输出；所述磁敏元件为基于霍尔效应的霍尔元件，或为基于磁阻效应的磁阻元件。
3.根据权利要求2所述的水位开关及水位信号检测装置，其特征是所述霍尔元件为输出高低电平的霍尔开关元件；或为输出模拟电信号的线性霍尔元件，并根据输入磁信号的强弱进行变化，且二者成线性关系。
4.根据权利要求13任一项所述的水位开关及水位信号检测装置，其特征是所述磁铁（2）为永磁体，或为电磁铁。
5.根据权利要求4所述的水位开关及水位信号检测装置，其特征是所述磁铁（2）设置在浮子（4）内部或浮子外侧的连接机构上；所述浮子为球状，或为圆环状。
6.根据权利要求5所述的水位开关及水位信号检测装置，其特征是所述微处理单元（3）为单片机、PLC可对磁敏元件（1）输出的电信号进行处理的智能模块。
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