CN108332820A - 一种液位检测电路和液位检测装置 - Google Patents

一种液位检测电路和液位检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种液位检测电路和液位检测装置，所述第一极板设置在待检测容器侧壁外表面且相互接触，第一三极管和第二三极管轮流导通和截止产生高频信号，主芯片采集液位检测电路的高频信号值，若待检测容器有液体，则第一极板和待检测容器里的液体形成一个分布电容，所述高频信号通过分布电容将第二三极管的基极信号导向大地，使得第一极板和第二极板的充电时间变长，高频信号的频率降低，主芯片采集液位检测电路的高频信号值变小，从而达到判断待检测容器里有液体，所述液位检测电路不与液体接触，增加了液位传感器的寿命。

Description

一种液位检测电路和液位检测装置
技术领域
本发明涉及电子电路领域，特别涉及一种液位检测电路和液位检测装置。
背景技术
在液体容器的领域中，欲相知道容器里是否有液体，需要用到液位传感器，而现行的液位传感器需要将其直接接触待测液体才可以对其液位进行检测，若液位传感器长期如此使用，则液位传感器容易受到液体的腐蚀影响，进而大大缩短其使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种与主芯片相连的待检测容器的液位检测电路和液位检测装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的第一技术方案为：
一种液位检测电路，包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、滤波电路、第一极板、第二极板、电源和主芯片，所述第一三极管的集电极和第一电阻的一端分别与电源相连，所述第一三极管的基极与第一电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极分别与第一电容的一端、第二电容的一端和第一极板的一端相连；
所述第一极板的另一端通过第二电阻与第二极板的一端相连，所述第二极板的另一端与第二三极管的基极相连，所述第二三极管的集电极与第一三极管的基极相连，所述第二三极管的发射极与第二电容的另一端相连，所述第一电容的另一端通过滤波电路与主芯片相连，所述第一极板用于与待检测容器侧壁外表面连接。
本发明采用的第二技术方案为：
一种液位检测装置，包括待检测容器和上述的液位检测电路，所述第一极板设置在待检测容器侧壁外表面且相互接触。
本发明的有益效果在于：第一三极管和第二三极管轮流导通和截止产生高频信号，主芯片采集液位检测电路的高频信号值，若待检测容器里有液体，则第一极板和待检测容器里的液体形成一个分布电容，所述高频信号通过分布电容将第二三极管的基极信号导向大地，使得第一极板和第二极板的充电时间变长，高频信号的频率降低，主芯片采集液位检测电路的高频信号值变小，从而达到判断待检测容器里有液体，所述液位检测电路不与液体接触，延长了液位传感器的寿命。
附图说明
图1为根据本发明的一种液位检测电路的电路图；
图2为根据本发明的一种液位检测装置的示意图；
标号说明：
1、第一极板；2、第二极板；3、电源；4、主芯片；Q1、第一三极管；
Q2、第二三极管；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；D1、第一二极管；D2、第二二极管；CP、第一分布电容；CZ、第二分布电容。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：若待检测容器里有液体，主芯片采集液位检测电路的高频信号值变小，从而达到判断待检测容器里有液体，所述液位检测电路不与液体接触，延长了液位传感器的寿命。
请参照图1，本发明的一种技术方案：
一种液位检测电路，包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、滤波电路、第一极板、第二极板、电源和主芯片，所述第一三极管的集电极和第一电阻的一端分别与电源相连，所述第一三极管的基极与第一电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极分别与第一电容的一端、第二电容的一端和第一极板的一端相连；
所述第一极板的另一端通过第二电阻与第二极板的一端相连，所述第二极板的另一端与第二三极管的基极相连，所述第二三极管的集电极与第一三极管的基极相连，所述第二三极管的发射极与第二电容的另一端相连，所述第一电容的另一端通过滤波电路与主芯片相连，所述第一极板用于与待检测容器侧壁外表面连接。
第一极板与第二极板形成第一分布电容，上电时，电源通过第一电阻给第一三极管的基极供电，第一三极管导通，对第一电容和第二电容进行充电，若第二电容上的电压超过第二三极管的导通电压，则通过第一分布电容和第二电阻，第二三极管导通，第一三极管关断，第一三极管关断后，第二三极管失去偏置电压，第二三极管关断，电源通过第一电阻给第一三极管的基极偏置电压，第一三极管再次导通，第一三极管和第二三极管如此反复导通和截止，形成高频的振荡电路。将第一极板与待检测容器侧壁外表面连接，若待测容器中无液体，第一极板不会对外产生分布电容，所以充电电流通过第一电容和第一二极管，对第三电容进行充电；若待测容器中有液体时，第一极板和待测容器中的液体形成第二分布电容，高频的振荡电路的高频的开关信号通过第二分布电容，将第二三极管的基极的信号从第二分布电容导向大地，从而使得第一分布电容的充电时间变长，导致所述高频的开关频率变低，由第三电阻和第三电容组成的低通滤波，第三电容上的电压降低，通过主芯片的AD采样的高频信号值变小，从而达到判断待检测容器里有液体，所述液位检测电路不与液体接触，增加了液位传感器的寿命。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：第一三极管和第二三极管轮流导通和截止产生高频信号，主芯片采集液位检测电路的高频信号值，若待检测容器有液体，则第一极板和待检测容器里的液体形成一个分布电容，所述高频信号通过分布电容将第二三极管的基极信号导向大地，使得第一极板和第二极板的充电时间变长，高频信号的频率降低，主芯片采集液位检测电路的高频信号值变小，从而达到判断待检测容器里有液体，所述液位检测电路不与液体接触，增加了液位传感器的寿命。
进一步的，所述滤波电路包括第三电容和第三电阻，所述第三电容和第三电阻并联连接，所述第三电容的一端与主芯片相连，所述第三电容的另一端接地。
由上述描述可知，第三电容和第三电阻组成低通滤波回路，对所述高频的开关信号进行滤波处理。
进一步的，所述液位检测检测电路还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极和第二二极管的负极分别与第一电容的一端相连，所述第一二极管的负极与主芯片相连，所述第二二极管的正极接地。
由上述描述可知，利用第一二极管和第二二极管的单向导通性，对所述高频的开关信号进行整流处理。
参照图2，本发明的另一种技术方案：
一种液位检测装置，包括待检测容器和上述的液位检测电路，所述第一极板设置在待检测容器侧壁外表面且相互接触。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过将第一极板设置在待检测容器侧壁外表面且相互接触，若待检测容器有液体，则第一极板和待检测容器里的液体形成一个分布电容，所述高频信号通过分布电容将第二三极管的基极信号导向大地，使得第一极板和第二极板的充电时间变长，高频信号的频率降低，主芯片采集液位检测电路的高频信号值变小，实现对待检测容器里是否有液体的检测。
进一步的，所述第一极板和第二极板平行放置，所述第一极板和第二极板的间距为0.8mm-1.6mm，所述第一极板和第二极板的距离即为PCB板厚度。
由上述描述可知，第一极板和第二极板平行放置，所述第一极板和第二极板的间距为0.8mm-1.6mm，可以使第一极板和第二极板产生的分布电容的容值更大。
进一步的，所述第一极板和第二极板在第一平面上的垂直投影相重合，所述第一平面分别与所述第一极板和第二极板相平行。
由上述描述可知，所述第一极板和第二极板在第一平面上的垂直投影相重合，所述第一平面分别与所述第一极板和第二极板相平行，可以使第一极板和第二极板产生的分布电容的容值更大。
进一步的，所述待检测容器壁的材质为塑胶、陶瓷、木头等不导电的绝缘材料。
由上述描述可知，所述待检测容器壁作为第一极板和待检测容器的液体的介质，若选用材质为塑胶、陶瓷、木头等不导电的绝缘材料，传导效率更高。
进一步的，所述待检测容器的侧壁的厚度范围为1-3mm。
由上述描述可知，所述待检测容器壁作为第一极板和待检测容器的液体的介质，若选用侧壁的厚度范围为1-3mm，传导效率更高。
进一步的，所述待检测容器的侧壁的厚度与第一极板的横截面积成正比例；
由于极板之间的电容值满足以下关系式：C＝εS/4πkd，其中ε：介质介电电常数(相对介电常数)；
δ：真空中的绝对介电常数＝8.86×F/m；
k：静电力常量，k＝8.9880×10，单位:Nm/C(牛顿·米2/库仑2)；
π：3.1415926……；
S：两极板正对面积；
d：两极板间垂直距离；
由上述描述可知，第一极板与第二极板间的电容值在PCB板做成后是固定不变的，而第一极板和容器侧壁形成的电容值与第一极板的横截面积成正比，与待检测容器的侧壁的厚度成反比的关系。
请参照图1，本发明的实施例一为：
一种液位检测电路，包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、滤波电路、第一极板1、第二极板2、电源3和主芯片4，所述第一三极管的集电极和第一电阻的一端分别与电源相连，所述第一三极管的基极与第一电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极分别与第一电容的一端、第二电容的一端和第一极板的一端相连；
所述第一极板的另一端通过第二电阻与第二极板的一端相连，所述第二极板的另一端与第二三极管的基极相连，所述第二三极管的集电极与第一三极管的基极相连，所述第二三极管的发射极与第二电容的另一端相连，所述第一电容的另一端通过滤波电路与主芯片相连，所述第一极板用于与待检测容器侧壁外表面连接；
所述滤波电路包括第三电容C3和第三电阻R3，所述第三电容和第三电阻并联连接，所述第三电容的一端与主芯片相连，所述第三电容的另一端接地。
所述液位检测检测电路还包括第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管的正极和第二二极管的负极分别与第一电容的一端相连，所述第一二极管的负极与主芯片相连，所述第二二极管的正极接地。
实施例中，所述主芯片为单片机，第一极板与第二极板形成第一分布电容CP，上电时，电源通过第一电阻给第一三极管的基极供电，第一三极管导通，对第一电容和第二电容进行充电，若第二电容上的电压超过第二三极管的导通电压，则通过第一分布电容和第二电阻，第二三极管导通，第一三极管关断，第一三极管关断后，第二三极管失去偏置电压，第二三极管关断，电源通过第一电阻给第一三极管的基极偏置电压，第一三极管再次导通，第一三极管和第二三极管如此反复导通和截止，形成高频的振荡电路。将第一极板与待检测容器侧壁外表面连接，若待测容器中无液体，第一极板不会对外产生分布电容，所以充电电流通过第一电容和第一二极管，对第三电容进行充电；若待测容器中有液体时，第一极板和待测容器中的液体形成第二分布电容，高频的振荡电路的高频的开关信号通过第二分布电容CZ，将第二三极管的基极的信号从第二分布电容导向大地，从而使得第一分布电容的充电时间变长，导致所述高频的开关频率变低，由第三电阻和第三电容组成的低通滤波，第三电容上的电压降低，通过主芯片的AD采样的高频信号值变小，从而达到判断待测容器里有液体，所述液位检测电路不与液体接触，增加了液位传感器的寿命。
请参照图2，本发明的实施例二为：
一种液位检测装置，包括待检测容器和上述的液位检测电路，所述第一极板设置在待检测容器侧壁外表面且相互接触，实施例中，待检测容器里盛装水，所述液位检测电路不与水接触，增加了液位传感器的寿命。
所述第一极板和第二极板平行放置，实施例中，所述第一极板和第二极板的间距为0.8mm-1.6mm。
所述第一极板和第二极板在第一平面上的垂直投影相重合，所述第一平面分别与所述第一极板和第二极板相平行；
实施例中，所述待测容器壁选用材质为塑胶、陶瓷、木头等不导电的绝缘材料；
实施例中，所述液体容器的侧壁的厚度选1-3mm；
所述液体容器的侧壁的厚度与第一极板的横截面积成正比例。
综上所述，本发明提供的一种液位检测电路和液位检测装置，第一三极管和第二三极管轮流导通和截止产生高频信号，主芯片采集液位检测电路的高频信号值，若液体容器有液体，则第一极板和液体容器里的液体形成一个分布电容，所述高频信号通过分布电容将第二三极管的基极信号导向大地，使得第一极板和第二极板的充电时间变长，高频信号的频率降低，主芯片采集液位检测电路的高频信号值变小，从而达到判断待测容器里有液体，所述液位检测电路不与液体接触，增加了液位传感器的寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种液位检测电路，其特征在于，包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、滤波电路、第一极板、第二极板、电源和主芯片，所述第一三极管的集电极和第一电阻的一端分别与电源相连，所述第一三极管的基极与第一电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极分别与第一电容的一端、第二电容的一端和第一极板的一端相连；
所述第一极板的另一端通过第二电阻与第二极板的一端相连，所述第二极板的另一端与第二三极管的基极相连，所述第二三极管的集电极与第一三极管的基极相连，所述第二三极管的发射极与第二电容的另一端相连，所述第一电容的另一端通过滤波电路与主芯片相连，所述第一极板用于与待检测容器侧壁外表面连接。
2.根据权利要求1所述的一种液位检测电路，其特征在于，所述滤波电路包括第三电容和第三电阻，所述第三电容和第三电阻并联连接，所述第三电容的一端与主芯片相连，所述第三电容的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种液位检测电路，其特征在于，所述液位检测检测电路还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极和第二二极管的负极分别与第一电容的一端相连，所述第一二极管的负极与主芯片相连，所述第二二极管的正极接地。
4.根据权利要求1所述的一种液位检测电路，其特征在于，所述主芯片为单片机。
5.一种液位检测装置，其特征在于，包括待检测容器和权利要求1-4任意的一项所述的液位检测电路，所述第一极板设置在待检测容器侧壁外表面且相互接触。
6.根据权利要求5所述的一种液位检测装置，其特征在于，所述第一极板和第二极板平行放置，所述第一极板和第二极板的间距为0.8mm-1.6mm。
7.根据权利要求5所述的一种液位检测装置，其特征在于，所述第一极板和第二极板分别在第一平面上的垂直投影相重合，所述第一平面分别与所述第一极板和第二极板相平行。
8.根据权利要求5所述的一种液位检测装置，其特征在于，所述待检测容器壁的材质为塑胶、陶瓷、木头等不导电的绝缘材料。
9.根据权利要求5所述的一种液位检测装置，其特征在于，所述待检测容器的侧壁的厚度范围为1-3mm。
10.根据权利要求5所述的一种液位检测装置，其特征在于，所述待检测容器的侧壁的厚度与第一极板的横截面积成正比例。
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