CN102928048A - 非接触式电子液位检测装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种非接触式电子液位检测装置及其操作方法，非接触式电子液位检测装置，包括液位传感电路，液位传感电路包括金属导体，该金属导体通过电阻R4与电容C5并联的电路连接到MCU控制电路的检测引脚上。MCU控制电路包括单片机，该单片机的第16脚接VCC，单片机的第4脚通过电阻R3并联接到地构成复位电路，单片机的第1脚接地。单片机通过第6脚与电容CT1组成传感灵敏度调节电路。非接触式电子液位检测装置还包括电源整流电路、稳压滤波电路、液位记忆存储电路、负载驱动控制电路、显示驱动电路、传感灵敏度调节电路和按键控制电路。本发明应用灵活，可根据产品或者用户的需要自由设置液位上下限报警的标准。

Description

非接触式电子液位检测装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种液位检测装置，特别是一种非接触式电子液位检测装置及其操作方法。

背景技术

目前，现有家电产品的液位检测电路一般还是靠传统的电极代替传感器来检测液位，但是，无论电路简单或者复杂，他们都有一个特点：就是传感器必须放置在被检测的液体里才能进行检测；当产品是采用低成本、低价位的非隔离电源时，用户使用的时候就可能会有触电的危险。而经过长期使用后，由于液体会使传感器的表面结垢或者腐蚀，以及传统传感器不能置于一个封闭的环境里，且安装复杂，容易受到温度、湿度、灰尘等环境或者人为因数影响，也引起传感电路的误判或者失效。

从用户需要来看，现有的家电产品一般是出厂时候就设定好液位的上限或下限警报。如果，遇到用户有特殊要求，需要自由设置液位的上限与下限警报。而传统的电极检液位等方法在不增加成本上的基础上无法满足用户的要求，因此产品可在出厂时候设置，用户也能根据需要，自行设置液位上限与下限的将使产品更加的人性化。

中国专利文献号CN 101430218A于2009年5月13日公开了一种非接触式电容感应液位传感器，所述液位传感器包括绝缘外壳、电容感应金属件、液位检测电路，所述绝缘外壳竖向布置，所述电容感应金属件竖向布置在外壳内，所述液位检测电路安装在外壳内，所述液位检测电路包括：用于与所述电容感应金属件连接的模拟输入端口；用于检测模拟输入端口的电容值，并根据预设的电容值与液位的对应关系得到当前液位值的液位测量模块，所述电容感应金属件连接所述模拟输入端口。所述电容感应金属件为覆铜，不少于两个的覆铜从上到下或从下至上依次布置在外壳内。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、制作成本低、操作灵活、测量准确、使用寿命长，且能根据需要而自由设置最低液面或最高液面的非接触式电子液位检测装置及其操作方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种非接触式电子液位检测装置，包括液位传感电路，其结构特征是所述液位传感电路包括金属导体，该金属导体通过电阻R4与电容C5并联的电路连接到MCU控制电路的检测引脚上。

所述MCU控制电路包括单片机，该单片机的第16脚接VCC，单片机的第4脚通过电阻R3并联接到地构成复位电路，单片机的第1脚接地。

所述单片机通过第6脚与电容CT1组成传感灵敏度调节电路，电容CT1的一脚接第6脚，电容CT1的另一引脚接GND。

非接触式电子液位检测装置还包括电源整流电路、稳压滤波电路、液位记忆存储电路、负载驱动控制电路、显示驱动电路、传感灵敏度调节电路和按键控制电路，其中，电源整流电路与稳压滤波电路电连接，稳压滤波电路分别与MCU控制电路、液位记忆存储电路、负载驱动控制电路和显示驱动电路电连接，液位记忆存储电路、负载驱动控制电路、显示驱动电路、液位传感电路、传感灵敏度调节电路和按键控制电路分别与MCU控制电路电连接。

所述液位记忆存储电路包括记忆存储芯片和电阻R2，其中，记忆存储芯片的第1脚至第4脚以及第7脚分别接地，记忆存储芯片的第8脚接VCC，记忆存储芯片的第5脚接单片机的第14脚，记忆存储芯片的第6脚接单片机的第13脚，VCC通过电阻R2接到记忆存储芯片的第5脚。

一种非接触式电子液位检测装置的操作方法，其特征是包括以下步骤：

步骤一，用户第一次按下设置按键并保持设置按键被按住；

步骤二，系统进行检测：

当系统检测到设置按键被按住三秒时，系统进入最低液位和最高液位的初始化，进入步骤三，

当系统检测到设置按键没被按住三秒时，进入步骤十；

步骤三，第一指示灯自动按一定频率闪烁，提示用户系统进入最低液位设置，其中，第一指示灯在最低液位设置过程中一直闪烁，并直到最低液位设置完成；进入步骤四；

当第一指示灯开始闪烁时，用户松开设置按键；

步骤四，此时用户倒液体进入容器中达到预定的液位，进入步骤五；

步骤五，用户第二次按下设置按键则确认此液位为最低液位，进入步骤六；

步骤六，单片机将检测到的对应该最低液位的模拟量参数存入记忆存储芯片中，并替换原来存储的最低液位的模拟量参数，其中，模拟量参数为电容参数值；进入步骤七；

此时，最低液位设置结束，第一指示灯熄灭；

步骤七，当最低液位设置结束时，系统自动进入最高液位设置，此时，第二指示灯自动按一定频率闪烁，提示用户系统进入最高液位设置，用户再倒液体进入容器中达到预定的液位，进入步骤八；

步骤八，用户第三次按下设置按键则确认此液位为最高液位，进入步骤九；

步骤九，单片机将检测到的对应该最高液位的模拟量参数存入记忆存储芯片中，并替换原来存储的最高液位的的模拟量参数，进入步骤十；

此时，最高液位设置结束，第二指示灯熄灭；

步骤十，第一指示灯长亮，代表系统已经完成最低液位和最高液位的初始化，系统进入液位判断状态；进入步骤十一；

步骤十一，单片机通过读取记忆存储芯片的最高液位和最低液位的模拟量参数与现在液位的模拟量参数作比较，进入步骤十二；

步骤十二，当系统检测到现有液位超过最高液位或者低于最低液位时，第一指示灯和第二指示灯同时一定频率闪烁，进行报警。

本发明中的传感灵敏度调节电路可通过改变与单片机的第6引脚与地并联的电容CT1的容量大小来设定传感灵敏度；可以通过程序设置液位的上限报警与液位下限报警标准，满足于各类产品的需求；可通过增加多路液位传感电路的方式来增加容器的测试点，使本发明能够实现多段检测液位，可作为流量表使用；可根据使用环境的不同，在原来的基础上增加供电电路，稳压滤波电路，分压电路或稳压电路等电路，并且程序可根据实际需要更改。

本发明可通过按键控制，用户自行对容器的最低液位线和最高液位线进行自行设置。当MCU检测到液位的低于最低液位线或者超过最高液位线时，MCU可输出控制信号提示并做出相应的处理，如停止工作或报警提示。对程序略加修改，即可配合其它家电产品作为防干烧溢出报警控制电路或者独立作为液位检测器，轻松适应各类型产品的要求。

本发明利用金属片或金属弹簧作为传感器，传感器的探头与容器内的液体非直接接触，只是附在容器外壳或外表面即可，可直接通过接触容器的外表面进行检测；由于采用非隔离电源电路，用户使用过程中存在触电的风险大大的降低；使用在非隔离电源的产品过认证中，不存在因安全问题通过不了认证，进一步提高产品的安全性；并可将其置于一个封闭的环境里，安装简单，不容易受到温度、湿度、灰尘等环境或者人为因数影响，产品的耐用性及可靠型均得到了提高。

本发明的功耗比较低，成本低，可采用整体封闭结构，防尘效果好，使产品耐用性及可靠型提高，可替代传统液位检测电路。

本发明的结构简单合理，无需特殊传感器，只需金属片或金属弹簧即可。

本发明应用灵活，可根据产品或者用户的需要自由设置液位上下限报警的标准。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构框图。

图2为本发明的电路原理图。

图3为本发明的控制流程图。

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。

参见图1-图3，本非接触式电子液位检测装置，包括电源整流电路1、稳压滤波电路2、MCU控制电路3、液位记忆存储电路4、负载驱动控制电路5、显示驱动电路6、液位传感电路7、传感灵敏度调节电路8和按键控制电路9，其中，电源整流电路1与稳压滤波电路2电连接，稳压滤波电路2分别与MCU控制电路3、液位记忆存储电路4、负载驱动控制电路5和显示驱动电路6电连接，液位记忆存储电路4、负载驱动控制电路5、显示驱动电路6、液位传感电路7、传感灵敏度调节电路8和按键控制电路9分别与MCU控制电路3电连接。

电源整流电路1、稳压滤波电路2、负载驱动控制电路5、显示驱动电路6和按键控制电路9为公知技术，这里不在累赘说明。

液位传感电路7包括金属导体，该金属导体通过电阻R4与电容C5并联的电路连接到MCU控制电路3的检测引脚上，也就是连接到MCU控制电路3的第15脚上。

在本实施例中，金属导体可以是金属弹片或金属弹簧。

MCU控制电路3包括单片机IC1，该单片机IC1的第16脚接VCC，单片机IC1的第4脚通过电阻R3并联接到地构成复位电路，单片机IC1的第1脚接地。

单片机IC1通过第6脚与电容CT1组成传感灵敏度调节电路8，电容CT1的一脚接第6脚，电容CT1的另一引脚接GND。

通过改变电容CT1的容量，可以调节灵敏度。

液位记忆存储电路4包括记忆存储芯片IC3和电阻R2，其中，记忆存储芯片IC3的第1脚至第4脚以及第7脚分别接地，记忆存储芯片IC3的第8脚接VCC，记忆存储芯片IC3的第5脚接单片机IC1的第14脚，记忆存储芯片IC3的第6脚接单片机IC1的第13脚，VCC通过电阻R2接到记忆存储芯片IC3的第5脚。液位记忆存储电路4用于保存单片机IC1的数据。

外部电源通过电源整流电路1、稳压滤波电路2后得到一个稳定的基准电压VCC，以供给单片机IC1和存储记忆芯片IC3，以及负载驱动控制电路5、显示驱动电路6正常工作。

工作时，当液位传感电路7的金属弹簧接触到容器的表面后，容器内的液面改变，通过单片机IC1的内部电路进行比较，会引起传感灵敏度调节电路8中的电容CT1的电容介电常数的变化。

电容CT1与单片机IC1中的电路形成一个震荡电路，而电容CT1的介电常数的变化引起充放电的时间周期变长或缩短。由于容器中的同一液面的介电常数是不变的，单片机IC1通过检测这个震荡电路的周期或者频率，将其转换成一个液面的模拟量参数，通过判断就可以知道容器的液位量。当用户设置液位的上下限时，单片机IC1同时将对应上下限液位的模拟量参数写入记忆存储芯片IC3的存储器里作为液位上下限的标准参数，单片机IC1通过当前检测到的液位的模拟量参数与先前记忆存储芯片IC3所存的液位上下限标准参数进行比较，如果超出或者低于模拟量参数值，单片机IC1马上做出警报处理，控制其他部分，如负载驱动控制电路5、显示驱动电路6、传感灵敏度调节电路8进行相对应的动作。

可根据需要通过按键控制电路9对单片机IC1，设置容器的最低液位线和最高液位线，满足各类产品以及使用者的需要。由于单片机IC1的I/O接口可根据实际需要调动，并可根据实际需要在电路中增加对应的滤波、稳压器件，以配合各类产品和各种环境使用。在单片机IC1的存储器内烧录好控制程序，通过单片机的功能以及相应的外围电路，可实现液位变化的检测，液位过低警报，液位过高警报，最低液位线设置，最高液位线设置，亦可以控制对应附属电路，进行相关的动作，以配合各类产品的使用。

非接触式电子液位检测装置进行操作时，包括以下步骤：

步骤一，用户第一次按下设置按键并保持设置按键被按住；

步骤二，系统进行检测：

当系统检测到设置按键被按住三秒时，系统进入最低液位和最高液位的初始化，进入步骤三，

当系统检测到设置按键没被按住三秒时，进入步骤十；

步骤三，第一指示灯自动按一定频率闪烁，提示用户系统进入最低液位设置，其中，第一指示灯在最低液位设置过程中一直闪烁，并直到最低液位设置完成；进入步骤四；

当第一指示灯开始闪烁时，用户松开设置按键；

步骤四，此时用户倒液体进入容器中达到预定的液位，进入步骤五；

步骤五，用户第二次按下设置按键则确认此液位为最低液位，进入步骤六；

步骤六，单片机IC1将检测到的对应该最低液位的模拟量参数存入记忆存储芯片IC3中，并替换原来存储的最低液位的模拟量参数，其中，模拟量参数为电容参数值；进入步骤七；

此时，最低液位设置结束，第一指示灯熄灭；

在步骤六中，操作时，单片机IC1检测到对应该最低液位的电容参数值，并将该电容参数值向存储芯片IC3写入，而记忆存储芯片IC3中原有的最低液位的电容参数值被替代。

步骤七，当最低液位设置结束时，系统自动进入最高液位设置，此时，第二指示灯自动按一定频率闪烁，提示用户系统进入最高液位设置，用户再倒液体进入容器中达到预定的液位，进入步骤八；

步骤八，用户第三次按下设置按键则确认此液位为最高液位，进入步骤九；

步骤九，单片机IC1将检测到的对应该最高液位的模拟量参数存入记忆存储芯片IC3中，并替换原来存储的最高液位的的模拟量参数，进入步骤十；

此时，最高液位设置结束，第二指示灯熄灭；

在步骤九中，操作时，单片机IC1检测到对应该最高液位的电容参数值，并将该电容参数值向存储芯片IC3写入，而记忆存储芯片IC3中原有的最高液位的电容参数值被替代。

步骤十，第一指示灯长亮，代表系统已经完成最低液位和最高液位的初始化，系统进入液位判断状态；进入步骤十一；

步骤十一，单片机IC1通过读取记忆存储芯片IC3的最高液位和最低液位的模拟量参数与现在液位的模拟量参数作比较，进入步骤十二；

步骤十二，当系统检测到现有液位超过最高液位或者低于最低液位时，第一指示灯和第二指示灯同时一定频率闪烁，进行报警。

当在下一次系统开始工作后，在等待设置按键按下的过程中，用户按下设置按键少于三秒松开，系统自动从步骤十开始运行，第一指示灯长亮，进入液位判断状态，当超过最高或最低液位时系统转入对应的处理程序，控制对应的电路动作。

上述的操作方案是按照从最低液位设置到最高液位设置这一顺序来进行的，即使是用户直接认定原有的最低液位，想要直接设置最高液位，在进行初始化的时候，也要按这样的顺序来先设置最低液位，再设置最高液位。

Claims (6)

1.一种非接触式电子液位检测装置，包括液位传感电路（7），其特征是所述液位传感电路（7）包括金属导体，该金属导体通过电阻R4与电容C5并联的电路连接到MCU控制电路（3）的检测引脚上。

2.根据权利要求1所述的非接触式电子液位检测装置，其特征是所述MCU控制电路（3）包括单片机（IC1），该单片机（IC1）的第16脚接VCC，单片机（IC1）的第4脚通过电阻R3并联接到地构成复位电路，单片机（IC1）的第1脚接地。

3.根据权利要求2所述的非接触式电子液位检测装置，其特征是所述单片机（IC1）通过第6脚与电容CT1组成传感灵敏度调节电路（8），电容CT1的一脚接第6脚，电容CT1的另一引脚接GND。

4.根据权利要求1至3任一所述的非接触式电子液位检测装置，其特征是还包括电源整流电路（1)、稳压滤波电路（2)、液位记忆存储电路（4)、负载驱动控制电路（5)、显示驱动电路（6)、传感灵敏度调节电路（8）和按键控制电路（9），其中，电源整流电路（1）与稳压滤波电路（2）电连接，稳压滤波电路（2）分别与MCU控制电路（3)、液位记忆存储电路（4)、负载驱动控制电路（5）和显示驱动电路（6）电连接，液位记忆存储电路（4)、负载驱动控制电路（5)、显示驱动电路（6)、液位传感电路（7)、传感灵敏度调节电路（8）和按键控制电路（9）分别与MCU控制电路（3）电连接。

5.根据权利要求4所述的非接触式电子液位检测装置，其特征是所述液位记忆存储电路（4）包括记忆存储芯片（IC3）和电阻R2，其中，记忆存储芯片（IC3）的第1脚至第4脚以及第7脚分别接地，记忆存储芯片（IC3）的第8脚接VCC，记忆存储芯片（IC3）的第5脚接单片机（IC1）的第14脚，记忆存储芯片（IC3）的第6脚接单片机（IC1）的第13脚，VCC通过电阻R2接到记忆存储芯片（IC3）的第5脚。

6.一种如权利要求1所述的非接触式电子液位检测装置的操作方法，其特征是包括以下步骤：

步骤一，用户第一次按下设置按键并保持设置按键被按住；

步骤二，系统进行检测：

当系统检测到设置按键被按住三秒时，系统进入最低液位和最高液位的初始化，进入步骤三，

当系统检测到设置按键没被按住三秒时，进入步骤十；

步骤三，第一指示灯自动按一定频率闪烁，提示用户系统进入最低液位设置，其中，第一指示灯在最低液位设置过程中一直闪烁，并直到最低液位设置完成；进入步骤四；

当第一指示灯开始闪烁时，用户松开设置按键；

步骤四，此时用户倒液体进入容器中达到预定的液位，进入步骤五；

步骤五，用户第二次按下设置按键则确认此液位为最低液位，进入步骤六；

步骤六，单片机（IC1）将检测到的对应该最低液位的模拟量参数存入记忆存储芯片（IC3）中，并替换原来存储的最低液位的模拟量参数，其中，模拟量参数为电容参数值；进入步骤七；

此时，最低液位设置结束，第一指示灯熄灭；

步骤七，当最低液位设置结束时，系统自动进入最高液位设置，此时，第二指示灯自动按一定频率闪烁，提示用户系统进入最高液位设置，用户再倒液体进入容器中达到预定的液位，进入步骤八；

步骤八，用户第三次按下设置按键则确认此液位为最高液位，进入步骤九；

步骤九，单片机（IC1）将检测到的对应该最高液位的模拟量参数存入记忆存储芯片（IC3）中，并替换原来存储的最高液位的的模拟量参数，进入步骤十；

此时，最高液位设置结束，第二指示灯熄灭；

步骤十，第一指示灯长亮，代表系统已经完成最低液位和最高液位的初始化，系统进入液位判断状态；进入步骤十一；

步骤十一，单片机（IC1）通过读取记忆存储芯片（IC3）的最高液位和最低液位的模拟量参数与现在液位的模拟量参数作比较，进入步骤十二；

步骤十二，当系统检测到现有液位超过最高液位或者低于最低液位时，第一指示灯和第二指示灯同时一定频率闪烁，进行报警。

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