CN109283594A - 一种液体检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液体检测装置及其检测方法，液体检测装置包括检测电路板，检测电路板上设置有用于输出检测PWM信号及存贮校验PWM占空比参数的控制处理电路、用于控制PWM占空比的PWM积分电路、用于输出合适电流的压电式恒流源电路和用于测量液体的光电检测电路；控制处理电路、PWM积分电路、压电式恒流源电路和光电检测电路依次连接；液体检测装置还包括用于通液体的测量管，光电检测电路包括光电开关，测量管位于光电开关的发射端与接收端之间。本发明工作时先经过控制处理电路校验，控制处理电路中的MCU给光电检测电路中每个光电开关设定合适且恒定的工作电流，保证各光电开关都工作在放大状态，有效提高检测性能，保证检测结果精准可靠。

Description

一种液体检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测装置，具体是一种液体检测装置及其检测方法，主要应用关于洗碗机或其他用水设备上。

背景技术

目前检测液位通常采用压力传感器、电极探针等来检测液位；其中，压力传感器价格昂贵，驱动检测电路复杂，温漂大；电极控针则需要将电极伸入液体中，安全性差，且电极通电后在液体中容易发生电化学反应，缩短电极寿命。本发明液体测量的装置，不需要直接接触到液体，提供一种廉价耐用且安全的装置 。

中国专利CN107202622A公开了一种液体计量装置及用于液体计量检测的电路，其所公开的技术可以在一定程度上测量液体，但存在以下两个明显缺陷：

1、该专利公开的电路中的光电开关存在性能差异，当光电开关发射端的电流固定时，光电开关中的一部分发射管工作在放大状态，一部分发射管则工作在饱和导通状态；当接收管工作在饱和导通状态，且测量管和管中的液体透明良好时，虽有少量光线出现折射，但仍能使光电开关工作在饱和通状态，这样就无法检测到测量管中是否有液体；

2、该专利公开的“所述测量管的圆心位于所述光发射器件的上端和光接收器件的上端的连线上”，这结构会导致光线垂直照射在测量管上并垂直穿过测量管中的水柱，再照到光电开关的接收端，这样光线几乎不产生折射，从而检测不到测量管是否有水。

因此，有必要针对上述缺陷对现有技术做进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种设计简单、结构合理、成本低、性能可靠、经久耐用、安全系数高的液体检测装置及其检测方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种液体检测装置，包括检测电路板；其特征在于：所述检测电路板上设置有用于输出检测PWM信号及存贮校验PWM占空比参数的控制处理电路、用于控制PWM占空比的PWM积分电路、用于输出合适电流的压电式恒流源电路和用于测量液体的光电检测电路；所述控制处理电路、PWM积分电路、压电式恒流源电路和光电检测电路依次连接；所述液体检测装置还包括用于通液体的测量管，光电检测电路包括光电开关，测量管位于光电开关的发射端与接收端之间。

所述控制处理电路包括用于存贮校验PWM占空比参数的存贮单元和用于输出检测PWM信号的MCU，存贮单元与MCU相互连接。

所述PWM积分电路包括电阻R、电阻R和电容C，电阻R一端连接MCU的输出端，电阻R一端和电容C一端分别连接电阻R另一端，电阻R另一端和电容C另一端分别接地。

所述压电式恒流源电路包括电阻R、电阻R、三极管Q和集成电路IC；集成电路IC的正极端连接PWM积分电路中的V端，集成电路IC的负极端连接电阻R一端，集成电路IC的输出端电阻R一端，电阻R另一端接地，三极管Q的B端连接电阻R另一端，三极管Q的E端连接电阻R一端。

所述光电检测电路还包括电阻R；所述三极管Q的C端连接光电开关的发射端，光电开关的接收端连接电阻R一端，电阻R另一端接地，光电检测电路的V端连接MCU的检测端。

所述发射端与接收端之间有检测射线，测量管的圆心不在检测射线上。

所述测量管为质硬的圆管，其外径≥5mm，内径≥3mm，透光率≥30%。

本液体检测装置还包括检测安装盒，检测电路板设置于检测安装盒内腔，测量管上设置有安装座，测量管通过安装座固定装配于检测安装盒上。

上述液体检测装置的检测方法，其特征在于：包括电路校验和液体检测：

电路校验，

1) MCU设定一种校验工作模式，当测量管中无液体时，人为让MCU进入校验模式；

2)MCU输出合适占空比的PWM信号，使压电式恒流源电路输出合适的电流I1，此电流I1使光电开关的接收端工作在放大状态；

3)MCU检测到光电开关工作在放大状态后，再将此PWM信号的占空比参数写入控制处理电路中的存贮单元中。

液体检测，

a)进入工作模式后，MCU从存贮单元读出PWM占空比信号并输出PWM信号；

b)当测量管中有液体时， 从光电开关的发射端发出的检测射线经过测量管中液体折射；

c)若大部分检测射线无法射到光电开关的接收端，则电流I2减小、电压V2减小，从而检测到测量管中有液体。

本发明的有益效果如下：

本发明设置了由控制处理电路、PWM积分电路、压电式恒流源电路和光电检测电路组成的检测电路，工作时先经过控制处理电路校验，控制处理电路中的MCU给光电检测电路中每个光电开关设定合适且恒定的工作电流，保证各光电开关都工作在放大状态，有效提高检测性能，保证检测结果精准可靠。本发明中测量管的圆心不在光电开关的检测射线上，即检测射线与测量管表面形成一个夹角，这样就有利于光线的折射，增加测量的可靠性。

附图说明

图1为本发明一实施例的分解图。

图2为本发明一实施例的组装俯视图。

图3为本发明一实施例的剖视图。

图4为本发明一实施例的检测电路图。

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4，本液体检测装置，包括检测电路板1，检测电路板1上设置有用于输出检测PWM信号及存贮校验PWM占空比参数的控制处理电路4、用于控制PWM占空比的PWM积分电路5、用于输出合适电流的压电式恒流源电路6和用于测量液体的光电检测电路7；控制处理电路4、PWM积分电路5、压电式恒流源电路6和光电检测电路7依次连接，形成一个控制及测量闭环电路；液体检测装置还包括用于通液体的测量管2，光电检测电路7包括光电开关8，测量管2位于光电开关8的发射端801与接收端802之间。本发明设置了由控制处理电路4、PWM积分电路5、压电式恒流源电路6和光电检测电路7组成的检测电路，工作时经过控制处理电路4校验，控制处理电路4中的MCU给光电检测电路7中每个光电开关8设定合适且恒定的工作电流，保证各光电开关8都工作在放大状态，有效提高检测性能，保证检测结果精准可靠。

进一步地，控制处理电路4包括用于存贮校验所得到的PWM占空比参数的存贮单元401和用于输出检测PWM信号的MCU 402，存贮单元401与MCU 402相互连接。

进一步地，PWM积分电路5包括电阻R1、电阻R2和电容C1，电阻R1一端连接MCU 402的输出端，电阻R2一端和电容C1一端分别连接电阻R1另一端，电阻R2另一端和电容C1另一端分别接地。PWM积分电路5输出电流的I1与输入电压的V1成正比。

进一步地，压电式恒流源电路6包括电阻R3、电阻R4、三极管Q1和集成电路IC1；集成电路IC1的正极端连接PWM积分电路5中的V1端，集成电路IC1的负极端连接电阻R3一端，集成电路IC1的输出端电阻R4一端，电阻R3另一端接地，三极管Q1的B端连接电阻R4另一端，三极管Q1的E端连接电阻R3一端。

进一步地，光电检测电路7还包括电阻R5；三极管Q1的C端连接光电开关8的发射端801，光电开关8的接收端802连接电阻R5一端，电阻R5另一端接地，光电检测电路7的V2端连接MCU 402的检测端。

进一步地，发射端801与接收端802之间有检测射线a，测量管2的圆心b不在检测射线a上，使检测射线b与测量管2表面形成一个夹角，这样就有利于光线的折射，增加测量的可靠性。

进一步地，测量管2为质硬的圆管，其外径≥5mm，内径≥3mm，透光率≥30%。

进一步地，还包括检测安装盒3，检测电路板1设置于检测安装盒3内腔，测量管2上设置有安装座9，测量管2通过安装座9固定装配于检测安装盒3上。

本液体检测装置的检测方法包括电路校验和液体检测：

电路校验，

1)MCU 402设定一种校验工作模式，当测量管2中无液体时，人为让MCU 402进入校验模式；

2)MCU 402输出合适占空比的PWM信号，使压电式恒流源电路5输出合适的电流I1，此电流I1使光电开关8的接收端802工作在放大状态；

3)MCU 402检测到光电开关8工作在放大状态后，再将此PWM信号的占空比参数写入控制处理电路4中的存贮单元401中。

液体检测，

a)进入工作模式后，MCU 402从存贮单元401读出PWM占空比信号并输出PWM信号；

b)当测量管2中有液体时， 从光电开关8的发射端801发出的检测射线a经过测量管2中液体折射；

c)若大部分检测射线a无法射到光电开关8的接收端802，则电流I2减小、电压V2减小，从而检测到测量管2中有液体。

上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种液体检测装置，包括检测电路板（1）；其特征在于：所述检测电路板（1）上设置有用于输出检测PWM信号及存贮校验PWM占空比参数的控制处理电路（4）、用于控制PWM占空比的PWM积分电路（5）、用于输出合适电流的压电式恒流源电路（6）和用于测量液体的光电检测电路（7）；所述控制处理电路（4）、PWM积分电路（5）、压电式恒流源电路（6）和光电检测电路（7）依次连接；所述液体检测装置还包括用于通液体的测量管（2），光电检测电路（7）包括光电开关（8），测量管（2）位于光电开关（8）的发射端（801）与接收端（802）之间。

2.根据权利要求1所述的液体检测装置，其特征在于：所述控制处理电路（4）包括用于存贮校验PWM占空比参数的存贮单元（401）和用于输出检测PWM信号的MCU（402），存贮单元（401）与MCU（402）相互连接。

3.根据权利要求2所述的液体检测装置，其特征在于：所述PWM积分电路（5）包括电阻R1、电阻R2和电容C1，电阻R1一端连接MCU（402）的输出端，电阻R2一端和电容C1一端分别连接电阻R1另一端，电阻R2另一端和电容C1另一端分别接地。

4.根据权利要求3所述的液体检测装置，其特征在于：所述压电式恒流源电路（6）包括电阻R3、电阻R4、三极管Q1和集成电路IC1；集成电路IC1的正极端连接PWM积分电路（5）中的V1端，集成电路IC1的负极端连接电阻R3一端，集成电路IC1的输出端连接电阻R4一端，电阻R3另一端接地，三极管Q1的B端连接电阻R4另一端，三极管Q1的E端连接电阻R3一端。

5.根据权利要求4所述的液体检测装置，其特征在于：所述光电检测电路（7）还包括电阻R5；所述三极管Q1的C端连接光电开关（8）的发射端（801），光电开关（8）的接收端（802）连接电阻R5一端，电阻R5另一端接地，光电检测电路（7）的V2端连接MCU（402）的检测端。

6.根据权利要求1所述的液体检测装置，其特征在于：所述发射端（801）与接收端（802）之间有检测射线（a），测量管（2）的圆心（b）不在检测射线（a）上。

7.根据权利要求1所述的液体检测装置，其特征在于：所述测量管（2）为质硬的圆管，其外径≥5mm，内径≥3mm，透光率≥30%。

8.根据权利要求1所述的液体检测装置，其特征在于：还包括检测安装盒（3），检测电路板（1）设置于检测安装盒（3）内腔，测量管（2）上设置有安装座（9），测量管（2）通过安装座（9）固定装配于检测安装盒（3）上。

9.如权利要求1-8任一项所述液体检测装置的检测方法，其特征在于：包括电路校验和液体检测：

电路校验，

MCU（402）设定一种校验工作模式，当测量管（2）中无液体时，人为让MCU（402）进入校验模式；

MCU（402）输出合适占空比的PWM信号，使压电式恒流源电路（5）输出合适的电流I1，此电流I1使光电开关（8）的接收端（802）工作在放大状态；

MCU（402）检测到光电开关（8）工作在放大状态后，再将此PWM信号的占空比参数写入控制处理电路（4）中的存贮单元（401）中；

液体检测，

进入工作模式后，MCU（402）从存贮单元（401）读出PWM占空比信号并输出PWM信号；

当测量管（2）中有液体时， 从光电开关（8）的发射端（801）发出的检测射线（a）经过测量管（2）中液体折射；

若大部分检测射线（a）无法射到光电开关（8）的接收端（802），则电流I2减小、电压V2减小，从而检测到测量管（2）中有液体。