CN105445562B - 电容容量测试电路、液位高度检测电路、液位高度检测电路的使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种电容容量测试电路，其特征在于：包括第一信号端、第二信号端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一测试点、第二测试点、电源点、采样二极管、采样点、采样电容、采样连接点、单片机、电源地点。液位高度检测电路，具有前述的电容容量测试电路和两个极板。液位高度检测电路的使用方法,前述电容容量测试电路的使用方法。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、稳定可靠。
Description
技术领域
本发明属于电学测量领域，具体涉及电容容量测试电路、液位高度检测电路、液位高度检测电路的使用方。
背景技术
现有的液体容器的液位的监测技术主要有浮球、电阻式、电容式，这几种方式各有其优缺点。
现有容值检测电路成本较高，存在改进空间。
现有的电容式液位高度检测电路成本较高，存在改进空间。
电容式液位高度检测电路主要是以所测得的容值来评估，这种方式虽然精度高，但是检测结果容易受到温飘、元件老化的影响，而人类使用水时不同场合的水温要求是不一样的，这样导致现有的电容式液位高度检测电路的液位检测结果可能会因不同的使用场合的不同而不同，所以对于智能家居而言现有的电容式液位高度检测电路的稳定性、通用性存在改进空间。
发明内容
为解决技术背景中叙述的问题，本发明提出了电容容量测试电路、液位高度检测电路、液位高度检测电路的使用方法。
本发明具有如下技术内容。
1、一种电容容量测试电路，其特征在于：包括一号信号端（P0）、二号信号端（P2）、一号电阻（R1）、二号电阻（R2）、三号电阻（R3）、四号电阻（R4）、一号测试点（ca1）、二号测试点（ca2）、电源点（VCC9）、采样二极管（D1）、采样点（Q）、采样电容（C1）、采样连接点（P1）、单片机（PIC12F510）、电源地点（GND9）；
一号电阻（R1）的一端与一号测试点（ca1）相连，一号电阻（R1）的另一端与一号信号端（P0）相连；
二号电阻（R2）的一端与一号测试点（ca1）相连；
三号电阻（R3）的一端与二号测试点（ca2）相连；
四号电阻（R4）的一端与二号测试点（ca2）相连，四号电阻（R4）的另一端与二号信号端（P2）相连；
三号电阻（R3）不与二号测试点（ca2）相连的端和二号电阻（R2）不与一号测试点（ca1）相连的端相连；
三号电阻（R3）、二号电阻（R2）的公共连接点与采样二极管（D1）的正极相连；
采样二极管（D1）的负极与采样点（Q）相连；
采样电容（C1）的一端与采样点（Q）相连，采样电容（C1）的另一端与二号信号端（P2）相连；
采样连接点（P1）与采样点（Q）相连；
一号信号端（P0）与单片机（PIC12F510）的一个可以设置输出模式的IO引脚相连，二号信号端（P2）与单片机（PIC12F510）的一个可以设置输出模式的IO引脚相连，以使单片机能够在一号信号端（P0）与二号信号端（P2）之间产生正向脉冲信号或交流信号比如方向交替变化的方波；
采样连接点（P1）与单片机（PIC12F510）的一个可设置为AD采样模式的引脚相连，以使单片机（PIC12F510）可以采集采样点（Q）即采样电容（C1）的充电端的电压值；
采样连接点（P1）与单片机（PIC12F510）的一个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚相连，单片机（PIC12F510）可以具有排泄采样点（Q）的电荷为新的测试做准备的能力；当单片机（PIC12F510）的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为高阻模式时，单片机（PIC12F510）的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚不会影响采样点（Q）的电压值；当单片机（PIC12F510）的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为IO输出模式且输出低电平时，单片机（PIC12F510）可以起到排泄采样点（Q）的电荷降低采样点（Q）电压值的作用以为新的测试做准备；
单片机（PIC12F510）的电源脚（VDD）与电源点（VCC9）相连，单片机（PIC12F510）的接地脚（VSS）与电源地点（GND9）相连；
本发明的实现对待测电容（CS）的容值的测试原理是：本发明的在测试本发明的应用对象待测电容（CS）时，待测电容（CS）的两端分别与一号测试点（ca1）、二号测试点（ca2）相连，由于测试信号为交流信号或脉冲信号,待测电容（CS）对于交流信号或脉冲信号信号而言具有有效阻抗可以视为等效电阻，对于同一的测试信号而言不同容值的待测电容的等效电阻不同，不同容值的待测电容（CS）会导致一号测试点（ca1）、二号测试点（ca2）之间的压降变换，从而导致同等的单位时间内采样电容（C1）所充的电压值不同，本领域普通技术人员可根据待测电容（CS）的值与单位时间内采样电容（C1）所充电压值的对应关系、单位时间内采样电容（C1）所充电压值来计算待测电容（CS）的容值，本发明应用时应恰当控制测试时间尽量避免采样电容（C1）被完全充满。
2、如技术内容1所述的一种电容容量测试电路，其特征在于：还包括单片机程序；单片机程序烧录在单片机（PIC12F510）中。
3、如技术内容1所述的一种电容容量测试电路，其特征在于：所述的单片机（PIC12F510）的部分引脚既可设置为AD采样模式的引脚也能够设置为IO输入模式也能够设置为IO输出模式。
4、一种液位高度检测电路，其特征在于：具有技术内容1-4中任一技术内容所述的技术方案，还具有一号极板（121）、二号极板（120）；一号极板（121）与电容容量测试电路的一号测试点（ca1）相连；二号极板（120）与电容容量测试电路的二号测试点（ca2）相连；一号极板（121）、二号极板（120）均使用电的良导体制成。
5、如技术内容4所述的一种液位高度检测电路的使用方法，其特征在于：一号极板（121）、二号极板（120）分别贴在绝缘容器（140）的外壁上，一号极板（121）、二号极板（120）在纵向位置上不具有等高的点即一号极板（121）、二号极板（120）为纵向错开的排列。
6、如技术内容4所述的一种液位高度检测电路的使用方法，其特征在于：将多个如技术内容4所述的液位高度检测电路的一号极板（121）、二号极板（120）成对的纵向排列在绝缘容器（140）的外壁的不同高度位置上，并将各个液位高度检测电路的单片机（PIC12F510）结合公知常识合并为同一单片机，根据各组成对极板的容值的大小差异来判断液位(150)位置；位于液位（150）上方的各组成对极板之间的容值很小，单片机（PIC12F510）在采样点（Q）采集到的电压较高；位于液位（150）下方的各组成对极板之间的容值较大，单片机（PIC12F510）在采样点（Q）采集到的电压较低；检测结果不易受到温飘、元件老化的影响，检测结果稳定可靠。
技术内容说明及其有益效果。
本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、稳定可靠。
附图说明
附图1为实施实例1的示意图。
附图2为实施实例2的示意图。
如图3为实施实例3的示意图。
具体实施实例
下面将结合实施实例对本发明进行说明。
实施实例1、如图1所示，一种电容容量测试电路，其特征在于：包括一号信号端P0、二号信号端P2、一号电阻R1、二号电阻R2、三号电阻R3、四号电阻R4、一号测试点ca1、二号测试点ca2、电源点VCC9、采样二极管D1、采样点Q、采样电容C1、采样连接点P1、单片机PIC12F510、电源地点GND9；
一号电阻R1的一端与一号测试点ca1相连，一号电阻R1的另一端与一号信号端P0相连；
二号电阻R2的一端与一号测试点CA1相连；
三号电阻R3的一端与二号测试点CA2相连；
四号电阻R4的一端与二号测试点CA2相连，四号电阻R4的另一端与二号信号端P2相连；
三号电阻R3不与二号测试点CA2相连的端和二号电阻R2不与一号测试点ca1相连的端相连；
三号电阻R3、二号电阻R2的公共连接点与采样二极管D1的正极相连；
采样二极管D1的负极与采样点Q相连；
采样电容C1的一端与采样点Q相连，采样电容C1的另一端与二号信号端P2相连；
采样连接点P1与采样点Q相连；
一号信号端P0与单片机PIC12F510的一个可以设置输出模式的IO引脚相连，二号信号端P2与单片机PIC12F510的一个可以设置输出模式的IO引脚相连，以使单片机能够在一号信号端P0与二号信号端P1之间产生正向脉冲信号或交流信号比如方向交替变化的方波；
采样连接点P1与单片机PIC12F510的一个可设置为AD采样模式的引脚相连，以使单片机PIC12F510可以采集采样点Q即采用电容C1的充电端的电压值；
采样连接点P1与单片机PIC12F510的一个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚相连，单片机PIC12F510可以具有排泄采样点Q的电荷为新的测试做准备的能力；当单片机PIC12F510的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为高阻模式时，单片机PIC12F510的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚不会影响采样点Q的电压值；当单片机PIC12F510的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为IO输出模式且输出低电平时，单片机PIC12F510可以起到排泄采样点Q的电荷降低采样点Q电压值的作用以为新的测试做准备；
单片机PIC12F510的电源脚VDD与电源点VCC9相连，单片机PIC12F510的接地脚VSS与电源地点GND9相连；
本发明的实现对待测电容CS的容值的测试原理是：本发明的在测试本发明的应用对象待测电容CS时，待测电容CS的两端分别与一号测试点ca1、二号测试点ca2相连，由于测试信号为交流信号或脉冲信号,待测电容CS对于交流信号或脉冲信号信号而言具有有效阻抗可以视为等效电阻，对于同一的测试信号而言不同容值的待测电容的等效电阻不同，不同容值的待测电容CS会导致一号测试点ca1、二号测试点ca2之间的压降变换，从而导致同等的单位时间内采样电容C1所充的电压值不同，本领域普通技术人员可根据待测电容CS的值与单位时间内采样电容C1所充电压值的对应关系、单位时间内采用电容C1所充电压值来计算待测电容CS的容值，本发明应用时应恰当控制测试时间尽量避免采样电容C1被完全充满。
还包括单片机程序；单片机程序烧录在单片机PIC12F510中。
所述的单片机PIC12F510的部分引脚既可设置为AD采样模式的引脚也能够设置为IO输入模式也能够设置为IO输出模式。
实施实例2、如图2所示，一种液位高度检测电路，其特征在于：具有实施实例1所述的技术方案，还具有一号极板121、二号极板120；一号极板121与电容容量测试电路的一号测试点ca1相连；二号极板120与电容容量测试电路的二号测试点ca2相连；一号极板121、二号极板120均使用电的良导体制成。
实施实例3、如图3所示，如实施实例2所述的一种液位高度检测电路的使用方法，其特征在于：一号极板121、二号极板120分别贴在绝缘容器140的外壁上，一号极板121、二号极板120在纵向位置上不具有等高的点即一号极板121、二号极板120为纵向错开的排列。
实施实例4、如实施实例2所述的一种液位高度检测电路的使用方法，其特征在于：将多个如实施实例2所述的液位高度检测电路的一号极板121、二号极板120成对的纵向排列在绝缘容器140的外壁的不同高度位置上，并将各个液位高度检测电路的单片机PIC12F510结合公知常识合并为同一单片机，根据各组成对极板的容值的大小差异来判断液位150位置；位于液位150上方的各组成对极板之间的容值很小，单片机PIC12F510在采样点Q采集到的电压较高；位于液位150下方的各组成对极板之间的容值较大，单片机PIC12F510在采样点Q采集到的电压较低；检测结果不易受到温飘、元件老化的影响，检测结果稳定可靠。
本说明不详处为现有技术或者公知常识，故不赘述。
Claims (5)
1.一种电容容量测试电路，其特征在于：包括一号信号端（P0）、二号信号端（P2）、一号电阻（R1）、二号电阻（R2）、三号电阻（R3）、四号电阻（R4）、一号测试点（ca1）、二号测试点（ca2）、电源点（VCC9）、采样二极管（D1）、采样点（Q）、采样电容（C1）、采样连接点（P1）、单片机、电源地点（GND9）；
一号电阻（R1）的一端与一号测试点（ca1）相连，一号电阻（R1）的另一端与一号信号端（P0）相连；
二号电阻（R2）的一端与一号测试点（ca1）相连；
三号电阻（R3）的一端与二号测试点（ca2）相连；
四号电阻（R4）的一端与二号测试点（ca2）相连，四号电阻（R4）的另一端与二号信号端（P2）相连；
三号电阻（R3）不与二号测试点（ca2）相连的端和二号电阻（R2）不与一号测试点（ca1）相连的端相连；
三号电阻（R3）、二号电阻（R2）的公共连接点与采样二极管（D1）的正极相连；
采样二极管（D1）的负极与采样点（Q）相连；
采样电容（C1）的一端与采样点（Q）相连，采样电容（C1）的另一端与二号信号端（P2）相连；
采样连接点（P1）与采样点（Q）相连；
一号信号端（P0）与单片机的一个可以设置输出模式的IO引脚相连，二号信号端（P2）与单片机的一个可以设置输出模式的IO引脚相连，以使单片机能够在一号信号端（P0）与二号信号端（P2）之间产生正向脉冲信号；
采样连接点（P1）与单片机的一个可设置为AD采样模式的引脚相连，以使单片机可以采集采样点（Q）即采样电容（C1）的充电端的电压值；
采样连接点（P1）与单片机的一个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚相连，单片机可以具有排泄采样点（Q）的电荷为新的测试做准备的能力；当单片机的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为高阻模式时，单片机的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚不会影响采样点（Q）的电压值；当单片机的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为IO输出模式且输出低电平时，单片机可以起到排泄采样点（Q）的电荷降低采样点（Q）电压值的作用以为新的测试做准备；
单片机的电源脚（VDD）与电源点（VCC9）相连，单片机的接地脚（VSS）与电源地点（GND9）相连；
实现对待测电容（CS）的容值的测试原理是： 在测试应用对象待测电容（CS）时，待测电容（CS）的两端分别与一号测试点（ca1）、二号测试点（ca2）相连，由于测试信号为交流信号或脉冲信号,待测电容（CS）对于交流信号或脉冲信号信号而言具有有效阻抗可以视为等效电阻，对于同一的测试信号而言不同容值的待测电容的等效电阻不同，不同容值的待测电容（CS）会导致一号测试点（ca1）、二号测试点（ca2）之间的压降变换，从而导致同等的单位时间内采样电容（C1）所充的电压值不同，可根据待测电容（CS）的值与单位时间内采样电容（C1）所充电压值的对应关系、单位时间内采样电容（C1）所充电压值来计算待测电容（CS）的容值， 应用时应恰当控制测试时间尽量避免采样电容（C1）被完全充满。
2.如权利要求1所述的一种电容容量测试电路，其特征在于：还包括单片机程序；单片机程序烧录在单片机中。
3.如权利要求1所述的一种电容容量测试电路，其特征在于：所述的单片机的部分引脚既可设置为AD采样模式的引脚也能够设置为IO输入模式也能够设置为IO输出模式。
4.一种液位高度检测电路，其特征在于：具有权利要求1-3中任一权利要求所述的一种电容容量测试电路，还具有一号极板（121）、二号极板（120）；一号极板（121）与电容容量测试电路的一号测试点（ca1）相连；二号极板（120）与电容容量测试电路的二号测试点（ca2）相连；一号极板（121）、二号极板（120）均使用电的良导体制成。
5.如权利要求4所述的一种液位高度检测电路的使用方法，其特征在于：一号极板（121）、二号极板（120）分别贴在绝缘容器（140）的外壁上，一号极板（121）、二号极板（120）在纵向位置上不具有等高的点即一号极板（121）、二号极板（120）为纵向错开的排列。
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