CN104482987B - 分体式无线液位检测系统及其电腐蚀抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种分体式无线液位检测系统及其电腐蚀抑制方法，系统由显示终端、采集终端和液位计组成，其特征在于：液位计安装在汽车淋水器的供水箱上，液位计将液位状态转换为电阻状态并通过两路信号线与所述采集终端相连，在所述采集终端中设置有无线传输模块，该采集终端采集到的液位状态信息通过无线传输模块上传至显示终端。其效果是：将液位计的参考电阻改为内置安装，只需两路信号线进行对外连接，整个检测系统增加一个具有无线传输功能的采集终端，利用无线传输简化了布线的麻烦，扩大了应用范围，同时可以利用采集终端改变两路信号线的电位极性，达到抑制电腐蚀的效果。

Description

分体式无线液位检测系统及其电腐蚀抑制方法

技术领域

本发明涉及液位检测技术，具体地说，是一种分体式无线液位检测系统及其电腐蚀抑制方法。

背景技术

针对导电液体的液位检测而言，大多采用电极式液位计进行检测，通过设置不同高度的检测电极，在检测电路中，每一个电极对应连接有一个电阻，当检测电极被不同高度的液体淹没时，检测电路中能体现出不同的电阻组合状态，通过电路判断液位计的电阻值即可得到对应的液位高度，从而实现液位检测。

但现有技术存在的问题是，液位计中通常只设置检测电极，每一根电极向外引出一根信号线，对应的电阻设置在外部检测电路中，针对汽车淋水器供水箱中的液位检测而言，由于车身较长，液位计接线比较麻烦，不同数量的检测电极需要配置不同的信号处理电路，产品的通用性不够好，而且由于液位计中的检测电极长期单向通电，电腐蚀现象严重。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明首先提供一种分体式无线液位检测系统，以改变现有液位计接线的麻烦。

为达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种分体式无线液位检测系统，由显示终端、采集终端和液位计组成，其关键在于：所述液位计安装在汽车淋水器的供水箱上，用于检测供水箱中的液位高度，该液位计将液位状态转换为电阻状态并通过两路信号线与所述采集终端相连，在所述采集终端中设置有无线传输模块，该采集终端采集到的液位状态信息通过所述无线传输模块上传至所述显示终端。优选地，显示终端采用汽车电路供电，采集终端采用电池独立供电，由于采集终端采用了低功耗设计，电池供电能够持续足够长的时间。

基于上述系统，液位计与采集终端之间只需要两路信号线连接，等同于在采集终端上连接一采样电阻，采集终端只需要配置能够实现电阻识别的采样电路即可，便于液位计的安装和调试，采集终端和显示终端通过无线连接，特别针对车身较长的大货车而言，显示终端安装在驾驶室内，供水箱安装在车身中部，利用采集终端进行无线传输，避免了在驾驶室和车厢之间布线，同时使采集终端与显示终端的空间距离更近，降低了无线传输的功率要求，提升了可靠性，使其应用更加方便。

作为进一步描述，所述采集终端设有与所述无线传输模块相连的单片机，在该单片机的信号输入端连接有采样电路，该采样电路一端通过电源电路获取参考电压，另一端通过电极转换电路与所述液位计相连，随着液位计输出电阻的变化，所述采样电路向所述单片机输出不同的采样信号，在所述单片机的输出端还连接有驱动电路，该驱动电路用于驱动所述电极转换电路中的转换开关，使得所述液位计中两个接线端的电位极性发生改变。

液位计中的检测电极长期单向通电会加快其电腐蚀，采用上述电路结构，通过采集终端中的单片机控制电极转换电路，使得液位计中两个接线端的电位极性发生改变，轮流将阳极加载到液位计的两个接线端上，从而抑制电腐蚀。

为了节约能耗，所述单片机上还连接有唤醒电路，该唤醒电路采用振动传感器，当汽车振动时，唤醒所述无线传输模块)和其它功能模块工作。当汽车静止时，单片机在延时一段时间后进入代功耗状态，关闭相应的功能模块。

再进一步的描述，所述电极转换电路由4个MOS管组成，其中MOS管D1的漏级和MOS管D3的漏级接采样电路的高电位采样端，MOS管D2源级和MOS管D4的源级接采样电路的低电位采样端，MOS管D1的源级和MOS管D4的漏极接液位计的一个接线端，MOS管D3的源级和MOS管D2的漏极接液位计的另一个接线端，MOS管D1的栅极和MOS管D2的栅极接所述驱动电路的第一驱动端，MOS管D3的栅极和MOS管D4的栅极接所述驱动电路的第二驱动端，且所述第一驱动端与第二驱动端输出的驱动信号极性相反。

当然，作为另一种优选方案，所述电极转换电路也可以集成于单片机内部，利用单片机内部控制程序实现输出电极的极性转换。

更进一步地，所述液位计包括安装管体，该安装管体上设有导电体，在该安装管体中填充有一段密封胶，在所述密封胶中穿插有多根内置电极，所述多根内置电极的下端相互隔离且呈不同高度排列，在所述密封胶上端的安装管体中固定有接线螺钉，该接线螺钉与所述安装管体上的导电体之间电绝缘，在所述接线螺钉与每根内置电极之间分别串接有一个参考电阻，该参考电阻内置在所述安装管体中，且参考电阻所处平面高于液位最高平面，在所述安装管体上还设置有接线电缆，所述安装管体上的导电体作为第一接线端与所述接线电缆中的第一信号线电连接，所述接线螺钉作为第二接线端与所述接线电缆中的第二信号线电连接。

为了便于安装，所述参考电阻固定在一块电路板上，且该电路板密封在所述密封胶中。

为了便于接线，所述安装管体通过一块隔板分为了上端的接线腔和下端的电极安装腔，在所述隔板上设置有一个用于穿插所述接线螺钉的通孔，所述接线螺钉从电极安装腔中插入所述接线腔中，在接线螺钉的头部与所述隔板的下端面之间垫设有绝缘密封圈，在所述接线腔中的接线螺钉上依次套接有第一接线片、绝缘垫片、第二接线片和锁紧螺母，其中第一接线片作为所述安装管体上导电体的接线端，第二接线片作为所述接线螺钉的接线端。

结合淋水器供水箱的液位检测，在汽车淋水器的供水箱上设置有用于安装液位计的管状安装口，在所述隔板在所述安装管体的外臂形成一圈凸缘，当液位计插入所述管状安装口中时，所述隔板抵接在该管状安装口的端面上，在所述管状安装口的外壁设置有外螺纹，所述液位计通过安装螺帽锁紧固定，在所述隔板与所述管状安装口的接触面之间还设置有密封垫圈。

为了满足被测液位深度需求，所述电极安装腔是由固定管段和延伸管段连接而成，为了防止被测液体中的残渣进入电极安装腔中，在所述延伸管段下端的管口中设置有过滤器，在所述延伸管段上端的侧壁上开设有排气口。

结合具体情况，所述安装管体为金属管体，且该金属管体本体作为所述导电体，安装管体也可以采用非金属管体，通过管体内壁设置的金属丝或金属片作为导电体，达到触液导电的目的。

基于上述结构描述，本发明还提供一种分体式无线液位检测系统的电腐蚀抑制方法，其关键在于：采集终端通过控制电极转换电路轮流改变液位计中两个接线端的电位极性来实现电腐蚀抑制。

本发明的显著效果是：

通过改进分体式无线液位检测系统的电路结构布局，将液位计的参考电阻的改为内置安装，使得多根内置电极的液位计向外体现出单一电阻模式，只需两路信号线进行对外连接，整个检测系统增加一个具有无线传输功能的采集终端，采集终端和液位计位于车身，显示终端位于驾驶室，利用无线传输简化了布线的麻烦，扩大了应用范围，同时可以利用采集终端改变两路信号线的电位极性，达到抑制电腐蚀的效果。

附图说明

图1是本发明的安装结构示意图；

图2是本发明的电路原理框图；

图3是图2中采集终端的电路原理框图；

图4是图3中电极转换电路的电路原理图；

图5是液位计上半段的安装结构示意图；

图6是液位计下半段的安装结构示意图；

图7是图5的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1—图3所示，一种分体式无线液位检测系统，由显示终端1、采集终端2和液位计3组成，所述液位计3安装在汽车淋水器的供水箱上，用于检测供水箱中的液位高度，该液位计3将液位状态转换为电阻状态并通过两路信号线与所述采集终端2相连，在所述采集终端2中设置有无线传输模块23，该采集终端2采集到的液位状态信息通过所述无线传输模块23上传至所述显示终端1。

结合图3可以看出，所述采集终端2设有与所述无线传输模块23相连的单片机22，在该单片机22的信号输入端连接有采样电路24，该采样电路24一端通过电源电路21获取参考电压，另一端通过电极转换电路25与所述液位计3相连，随着液位计3输出电阻的变化，所述采样电路24向所述单片机22输出不同的采样信号，在所述单片机22的输出端还连接有驱动电路26，该驱动电路26用于驱动所述电极转换电路25中的转换开关，使得所述液位计3中两个接线端的电位极性发生改变。

通常显示终端1利用汽车电源供电，采集终端2利用电池供电，由于采集终端2采用了低功耗设计，电池供电能够持续足够长的时间。为了节约系统能耗，所述单片机22上还连接有唤醒电路27，该唤醒电路27采用振动传感器，当汽车振动时，唤醒所述无线传输模块23工作。

结合图4可以看出，为了实现电极转换，在本实施例中，所述电极转换电路25由4个MOS管组成，其中MOS管D1的漏级和MOS管D3的漏级接采样电路24的高电位采样端，MOS管D2源级和MOS管D4的源级接采样电路24的低电位采样端，MOS管D1的源级和MOS管D4的漏极接液位计3的一个接线端，MOS管D3的源级和MOS管D2的漏极接液位计3的另一个接线端，MOS管D1的栅极和MOS管D2的栅极接所述驱动电路26的第一驱动端，MOS管D3的栅极和MOS管D4的栅极接所述驱动电路26的第二驱动端，且所述第一驱动端与第二驱动端输出的驱动信号极性相反。

在液位检测过程中，采集终端2中的单片机22可以控制驱动电极转换电路25中的MOS管导通或断开，图中的电阻R等效于液位计3的电阻输出值，当MOS管D1和MOS管D2导通时，MOS管D3和MOS管D4断开，此时正极输出的高电位信号经过MOS管D1加载到电阻R的上端，电流流经电阻R后从MOS管D2流回负极；当MOS管D3和MOS管D4导通时，MOS管D1和MOS管D2断开，此时正极输出的高电位信号经过MOS管D3加载到电阻R的下端，电流流经电阻R后从MOS管D4流回负极；通过电极转换电路25的控制，可以实现液位计3中检测电极的电流轮流变向，从而抑制液位计3的电腐蚀效应。

从图5-图7可以看出，在本实施例中，为了更好的实现参考电阻内置，所述液位计3包括安装管体31，该安装管体31上设有导电体，这里直接采用金属管体作为安装管体，该安装管体31中填充有一段密封胶32，在所述密封胶32中穿插有多根内置电极33，所述多根内置电极33的下端相互隔离且呈不同高度排列，在所述密封胶32上端的安装管体31中固定有接线螺钉34，该接线螺钉34与所述安装管体31之间电绝缘，在所述接线螺钉34与每根内置电极33之间分别串接有一个参考电阻35，该参考电阻35内置在所述安装管体31中，且参考电阻35所处平面高于液位最高平面，在所述安装管体31上还设置有接线电缆36，所述安装管体31作为第一接线端与所述接线电缆36中的第一信号线电连接，所述接线螺钉34作为第二接线端与所述接线电缆36中的第二信号线电连接。

在本实施例证，安装管体31直接采用金属管体，将金属管体本体作为导电体进行导电，从而避免外设导电体的麻烦。

从图5还可以看出，所述参考电阻35固定在一块电路板351上，且该电路板351密封在所述密封胶32中。通过密封胶32对电路连接部分进行密封隔离，可以防止被测液体浸入电路板中，提高液位计3的使用寿命。

为了便于安装，所述安装管体31通过一块隔板311分为了上端的接线腔和下端的电极安装腔，在所述隔板311上设置有一个用于穿插所述接线螺钉34的通孔，所述接线螺钉34从电极安装腔中插入所述接线腔中，在接线螺钉34的头部与所述隔板311的下端面之间垫设有绝缘密封圈341，在所述接线腔中的接线螺钉34上依次套接有第一接线片342、绝缘垫片343、第二接线片344和锁紧螺母345，其中第一接线片342作为所述安装管体31的接线端，第二接线片344作为所述接线螺钉34的接线端。

结合汽车淋水器液位检测，在汽车淋水器的供水箱上设置有用于安装液位计3的管状安装口，在所述隔板311在所述安装管体31的外臂形成一圈凸缘，当液位计3插入所述管状安装口中时，所述隔板311抵接在该管状安装口的端面上，在所述管状安装口的外壁设置有外螺纹，所述液位计3通过安装螺帽312锁紧固定，在所述隔板311与所述管状安装口的接触面之间还设置有密封垫圈313。

所述电极安装腔是由固定管段和延伸管段连接而成，图中的固定管段和延伸管段是通过销钉连接固定的，当然也可以采用螺纹连接或者其它连接方式，以达到延长液位计检测深度的需求。为了满足液体进入时不带进残渣，在所述延伸管段下端的管口中设置有过滤器314，在所述延伸管段上端的侧壁上开设有排气口315。

基于上述描述，本发明提供的一种分体式无线液位检测系统的电腐蚀抑制方法，是按照以下方式实现的：

采集终端2通过控制电极转换电路25轮流改变液位计3中两个接线端的电位极性来实现电腐蚀抑制。

结合本实施例所提供的电路原理图，采集终端2中的单片机22定期的改变驱动信号，使得驱动电路26定期改变电极转换电路25中各个MOS管的开关状态，从而将采样电路24的正极输出端连接到液位计3的不同接线端上，针对本实施例提供的液位计而言，在一定时间内，电流是从安装管体31流入，经内置电极33后由接线螺钉34流出。当电位极性改变后，电流是从接线螺钉34流入，经过内置电极33后由安装管体31流出，从而达到抑制电腐蚀的目的。

Claims (8)

1.一种分体式无线液位检测系统，由显示终端(1)、采集终端(2)和液位计(3)组成，其特征在于：所述液位计(3)安装在汽车淋水器的供水箱上，用于检测供水箱中的液位高度，该液位计(3)将液位状态转换为电阻状态并通过两路信号线与所述采集终端(2)相连，在所述采集终端(2)中设置有无线传输模块(23)，该采集终端(2)采集到的液位状态信息通过所述无线传输模块(23)上传至所述显示终端(1)；所述显示终端(1)采用汽车电路供电，采集终端(2)采用电池独立供电；

所述采集终端(2)设有与所述无线传输模块(23)相连的单片机(22)，在该单片机(22)的信号输入端连接有采样电路(24)，该采样电路(24)一端通过电源电路(21)获取参考电压，另一端通过电极转换电路(25)与所述液位计(3)相连，随着液位计(3)输出电阻的变化，所述采样电路(24)向所述单片机(22)输出不同的采样信号，在所述单片机(22)的输出端还连接有驱动电路(26)，该驱动电路(26)用于驱动所述电极转换电路(25)中的转换开关，使得所述液位计(3)中两个接线端的电位极性发生改变。

2.根据权利要求1所述的分体式无线液位检测系统，其特征在于：所述单片机(22)上还连接有唤醒电路(27)，该唤醒电路(27)采用振动传感器，当汽车振动时，唤醒所述无线传输模块(23)工作。

3.根据权利要求1所述的分体式无线液位检测系统，其特征在于：所述电极转换电路(25)由4个MOS管组成，其中MOS管D1 的漏级和MOS管D3的漏级接采样电路(24)的高电位采样端，MOS管D2源级和MOS管D4的源级接采样电路(24)的低电位采样端，MOS管D1的源级和MOS管D4的漏极接液位计(3)的一个接线端，MOS管D3的源级和MOS管D2的漏极接液位计(3)的另一个接线端，MOS管D1的栅极和MOS管D2的栅极接所述驱动电路(26)的第一驱动端，MOS管D3的栅极和MOS管D4的栅极接所述驱动电路(26)的第二驱动端，且所述第一驱动端与第二驱动端输出的驱动信号极性相反。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的分体式无线液位检测系统，其特征在于：所述液位计(3)包括安装管体(31)，该安装管体(31)上设有导电体，该安装管体(31)中填充有一段密封胶(32)，在所述密封胶(32)中穿插有多根内置电极(33)，所述多根内置电极(33)的下端相互隔离且呈不同高度排列，在所述密封胶(32)上端的安装管体(31)中固定有接线螺钉(34)，该接线螺钉(34)与所述安装管体(31)上的导电体之间电绝缘，在所述接线螺钉(34)与每根内置电极(33)之间分别串接有一个参考电阻(35)，该参考电阻(35)内置在所述安装管体(31)中，且参考电阻(35)所处平面高于液位最高平面，在所述安装管体(31)上还设置有接线电缆(36)，所述安装管体(31)上的导电体作为第一接线端与所述接线电缆(36)中的第一信号线电连接，所述接线螺钉(34)作为第二接线端与所述接线电缆(36)中的第二信号线电连接。

5.根据权利要求4所述的分体式无线液位检测系统，其特征在于：所述参考电阻(35)固定在一块电路板(351)上，且该电路板(351)密封在所述密封胶(32)中。

6.根据权利要求4所述的分体式无线液位检测系统，其特征在于：所述安装管体(31)通过一块隔板(311)分为了上端的接线腔和下端的电极安装腔，在所述隔板(311)上设置有一个用于穿插所述接线螺钉(34)的通孔，所述接线螺钉(34)从电极安装腔中插入所述接线腔中，在接线螺钉(34)的头部与所述隔板(311)的下端面之间垫设有绝缘密封圈(341)，在所述接线腔中的接线螺钉(34)上依次套接有第一接线片(342)、绝缘垫片(343)、第二接线片(344)和锁紧螺母(345)，其中第一接线片(342)作为所述安装管体(31)上导电体的接线端，第二接线片(344)作为所述接线螺钉(34)的接线端。

7.根据权利要求6所述的分体式无线液位检测系统，其特征在于：在汽车淋水器的供水箱上设置有用于安装液位计(3)的管状安装口，所述隔板(311)在所述安装管体(31)的外壁形成一圈凸缘，当液位计(3)插入所述管状安装口中时，所述隔板(311)抵接在该管状安装口的端面上，在所述管状安装口的外壁设置有外螺纹，所述液位计(3)通过安装螺帽(312)锁紧固定，在所述隔板(311)与所述管状安装口的接触面之间还设置有密封垫圈(313)。

8.根据权利要求4所述的分体式无线液位检测系统，其特征在于：所述安装管体(31)为金属管体，且该金属管体本体作为所述导电体。