CN110068427A - 一种漏水检测电路及漏水检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及漏水检测的技术领域，公开了一种漏水检测电路，包括单片机、脉冲转换与信号阻抗匹配单元、信号检测与放大单元、精密整流单元、滤波单元以及数模转换器；本发明提供的漏水检测电路相对于传统的检测方式具有以下优点：(1)、采用正负脉冲作为信号激励源，有效防止探针的极化现象从而提高探针及整体检测设备的使用寿命；(2)、不仅可以用来作为普通水源的漏水检测，同样适用于高纯水和超纯水的特殊场合应用，保证了检测回路的可靠性和稳定性；(3)、有效利用了单片机技术，增加了可预置的检测回路的灵敏度，可以根据不同场合的应用要求进行调整，增强了检测设备适应性能。
Description
技术领域
本发明涉及漏水检测的技术领域，尤其是一种漏水检测电路及漏水检测装置。
背景技术
目前漏水检测最多的方式是将两根电极放置到被检测液体的位置，当发生漏水时，水本身的电阻引起控制回路导通，电路检测到这个导通信号后驱动一个三极管或继电器输出，达到检测的目的。
该检测方式采用直流电压驱动，长时间使用，在探针两端会产生极化现象，影响系统的测量灵敏度及该检测装置的寿命时间。
另外，由于不同的水本身电阻率不同，在检测一般的自来水或污水时由于其电阻率较小，电路能够正常检测，但在一些特殊的使用环境中，如高纯水时，由于水的电阻率非常高，此时传统的检测方法导致该检测电路回路将无法检测到漏水信号，导致检测失败。
发明内容
本发明的目的在于提供一种漏水检测电路及漏水检测装置，旨在解决现有技术中漏水检测装置使用寿命短、无法实现高纯水的漏水检测的问题。
第一方面，本申请提供了一种漏水检测电路，包括：
单片机，用于输出方波信号；
脉冲转换与信号阻抗匹配单元，所述脉冲转换与信号阻抗匹配单元的输入端与所述单片机连接，用于将所述单片机输出的方波转换为正负极性的激励信号并将所述激励信号进行阻抗匹配后输出；
信号检测与放大单元，所述信号检测与放大单元的输入端与所述脉冲转换与信号匹配阻抗单元的输出端连接，所述信号检测与放大单元包括用于将所述脉冲转换与信号阻抗匹配单元输出的激励信号进行放大处理的反相放大器，所述反相放大器包括两个用于检测漏水的检测探针；当两个所述检测探针没有接触到水溶性液体时，所述反相放大器工作于开环状态下，所述信号检测与放大单元输出不受控制的第一正负脉冲信号；当两个所述检测探针浸入到水溶性液体时，所述反相放大器工作于闭环状态下，所述信号检测与放大单元输出受控制的第二正负脉冲信号；
精密整流单元，所述精密整流单元的输入端与所述信号检测与放大单元的输出端连接，所述精密整流单元用于对所述信号检测与放大单元输出的第一正负脉冲信号进行精密半波整形得到单一负方向的第一半波脉冲信号，或者对所述信号检测与放大单元输出的第二正负脉冲信号进行精密半波整形得到单一负方向的第二半波脉冲信号；
滤波单元，所述滤波单元的输入端与所述精密整流单元的输出端连接，所述滤波单元用于对所述第一半波脉冲信号进行滤波处理得到第一直流信号并输出，或者对所述第二半波脉冲信号进行滤波处理得到第二直流信号并输出；
数模转换器，所述数模转换器用于连接所述滤波单元的输出端，用于将所述第一直流信号或者所述第二直流信号转换成漏水信号，并计算所述漏水信号的实时强度。
进一步地，所述脉冲转换与信号阻抗匹配单元包括第一电容器、第一电阻、第一运算放大器以及第二电阻；所述第一电容器的一端连接于所述单片机，所述第一电容器的另一端连接于所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接于所述第一运算放大器的输入端；所述第一电容器的另一端还连接于所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地。
进一步地，所述反相放大器包括第三电阻、第二运算放大器以及两个所述检测探针；所述第三电阻的一端连接于所述第一运算放大器的输出端，所述第三电阻的另一端连接于所述第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的同相输入端接地，两个所述检测探针分别连接于所述第二运算放大器的反相输入端和输出端；当两个所述检测探针浸入到水溶性液体时，所述反相放大器工作于闭环状态下，当两个所述检测探针没有接触到水溶性液体时，所述反相放大器工作于开环状态下。
进一步地，所述信号检测与放大单元包括隔除直流电路，所述隔除直流电路包括第二电容器，所述第二电容器的一端连接于所述第二运算放大器的输出端。
进一步地，所述信号检测与放大单元包括用于差模输入保护的差模输入保护电路，所述差模输入保护电路包括第一双向二极管，所述第一双向二极管并接于所述第二运算放大器的差分输入端。
进一步地，所述信号检测与放大单元包括用于对第二运算放大器进行过压保护的过压保护电路，所述过压保护电路包括瞬态抑制二极管，所述瞬态抑制二极管的一端连接于所述第二运算放大器的输出端，所述瞬态抑制二极管的另一端接地。
进一步地，所述精密整流单元包括第四电阻、第五电阻、第一整流二极管、第二整流二极管以及第三运算放大器；所述第四电阻的一端连接于所述信号检测与放大单元的输出端，所述第四电阻的另一端连接于所述第三运算放大器的反相输入端，所述第五电阻的一端连接于所述第三运算放大器的反相输入端，所述第五电阻的另一端与所述第二整流二极管的正极连接，所述第二整流二极管的负极连接于所述第三运算放大器的输出端，所述第一整流二极管的负极连接于所述第三运算放大器的反相输入端，所述第一整流二极管的正极连接于所述第三运算放大器的输出端。
进一步地，所述滤波单元包括第六电阻、第七电阻、第三电容器以及第四运算放大器；所述第六电阻的一端连接于所述精密整流单元的输出端，所述第四运算放大器的反相输入端连接于所述第六电阻的另一端，所述第七电阻的一端连接于所述第四运算放大器的反相输入端，所述第七电阻的另一端连接于所述第四运算放大器的输出端，所述第三电容器与所述第七电阻并联。
进一步地，所述滤波单元还包括第八电阻以及第二双向二极管，所述第八电阻的一端连接于所述第四运算放大器的输出端，所述第二双向二极管连接于所述第八电阻的另一端。
第二方面，本申请还提供了一种漏水检测装置，包括上述的漏水检测电路。
与现有技术相比，本发明提供的漏水检测电路相对于传统的检测方式具有以下优点：
(1)、采用正负脉冲作为信号激励源，有效防止探针的极化现象从而提高探针及整体检测设备的使用寿命。
(2)、不仅可以用来作为普通水源的漏水检测，同样适用于高纯水和超纯水的特殊场合应用，保证了检测回路的可靠性和稳定性。
(3)、有效利用了单片机技术，增加了可预置的检测回路的灵敏度，可以根据不同场合的应用要求进行调整，增强了检测设备适应性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的漏水检测电路的结构框图；
图2是本发明实施例提供的漏水检测电路的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
参照图1-2所示，为本发明提供较佳实施例。
本发明提供的漏水检测电路，该检测电路用于检测是否发生漏水，该检测电路使用寿命长，使用范围广。
一种漏水检测电路，包括
单片机5，用于输出方波信号；
脉冲转换与信号阻抗匹配单元1，脉冲转换与信号阻抗匹配单元1的输入端与单片机5连接，用于将单片机5输出的方波转换为正负极性的激励信号并将激励信号进行阻抗匹配后输出；
信号检测与放大单元，信号检测与放大单元的输入端与脉冲转换与信号匹配阻抗单元的输出端连接，信号检测与放大单元包括用于将脉冲转换与信号阻抗匹配单元1输出的激励信号进行放大处理的反相放大器，反相放大器包括两个用于检测漏水的检测探针；当两个检测探针没有接触到水溶性液体时，反相放大器工作于开环状态下，信号检测与放大单元输出不受控制的第一正负脉冲信号；当两个检测探针浸入到水溶性液体时，反相放大器工作于闭环状态下，信号检测与放大单元输出受控制的第二正负脉冲信号；
精密整流单元3，精密整流单元3的输入端与信号检测与放大单元的输出端连接，精密整流单元3用于对信号检测与放大单元输出的第一正负脉冲信号进行精密半波整形得到单一负方向的第一半波脉冲信号，或者对信号检测与放大单元输出的第二正负脉冲信号进行精密半波整形得到单一负方向的第二半波脉冲信号；
滤波单元4，滤波单元4的输入端与精密整流单元3的输出端连接，滤波单元4用于对第一半波脉冲信号进行滤波处理得到第一直流信号并输出，或者对第二半波脉冲信号进行滤波处理得到第二直流信号并输出；
数模转换器6，数模转换器6用于连接滤波单元4的输出端，用于将第一直流信号或者第二直流信号转换成漏水信号，并计算漏水信号的实时强度。
上述提供的漏水检测电路，通过设置单片机5、脉冲转换与信号阻抗匹配单元1、信号检测与放大单元、精密整流单元3、滤波单元4以及数模转换器6；脉冲转换与信号阻抗匹配单元1是利用电容和电阻的充放电特性，将单片机5输出的正方向脉冲波形(方波)变换为正负极性的双向脉冲波形的激励信号；当两个检测探针没有接触到水溶性液体时，反相放大器工作于开环状态下，信号检测与放大单元输出不受控制的第一正负脉冲信号；当两个检测探针浸入到水溶性液体时，反相放大器工作于闭环状态下，信号检测与放大单元输出受控制的第二正负脉冲信号；精密整流单元3用于对信号检测与放大单元输出的第一正负脉冲信号进行精密半波整形得到单一负方向的第一半波脉冲信号，或者对信号检测与放大单元输出的第二正负脉冲信号进行精密半波整形得到单一负方向的第二半波脉冲信号；滤波单元4用于对第一半波脉冲信号进行滤波处理得到第一直流信号并输出，或者对第二半波脉冲信号进行滤波处理得到第二直流信号并输出；数模转换器6将第一直流信号或者第二直流信号转换成漏水信号，并计算漏水信号的实时强度。
这样，通过观测漏水信号的强度，即可检测是否发生漏水，本发明提供的漏水检测电路相对于传统的检测方式具有以下优点：
(1)、采用正负脉冲作为信号激励源，有效防止探针的极化现象从而提高探针及整体检测设备的使用寿命。
(2)、不仅可以用来作为普通水源的漏水检测，同样适用于高纯水和超纯水的特殊场合应用，保证了检测回路的可靠性和稳定性。
(3)、有效利用了单片机5技术，增加了可预置的检测回路的灵敏度，可以根据不同场合的应用要求进行调整，增强了检测设备适应性能。
作为本发明的一种实施方式，脉冲转换与信号阻抗匹配单元1包括第一电容器C1、第一电阻R1、第一运算放大器OP1以及第二电阻R2；第一电容器C1的一端连接于单片机5，第一电容器C1的另一端连接于第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接于第一运算放大器OP1的输入端；第一电容器C1的另一端还连接于第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端接地；构成了完整的充放电回路；由第一运算放大器OP1构成的电压跟随器提供高阻抗输入、低阻抗输出的性能，保证源信号不受负载变化的影响，提高电路的工作性能。
作为本发明的一种实施方式，反相放大器包括第三电阻R3、第二运算放大器OP2以及两个检测探针；第三电阻R3的一端连接于第一运算放大器OP1的输出端，第三电阻R3的另一端连接于第二运算放大器OP2的反相输入端，第二运算放大器OP2的同相输入端接地，两个检测探针分别连接于第二运算放大器OP2的反相输入端和输出端；当两个检测探针浸入到水溶性液体时，反相放大器工作于闭环状态下，利用溶液本身的电阻构成负反馈，第二运算放大器OP2的输出端输出的信号受控，当两个检测探针没有接触到水溶性液体时，反相放大器工作于开环状态下。
作为本发明的一种实施方式，信号检测与放大单元包括隔除直流电路，隔除直流电路包括第二电容器C2，第二电容器C2的一端连接于第二运算放大器OP2的输出端，第二电容器C2用于隔除第二运算放大器OP2输出的信号中的直流成分；第二电容器C2的另一端连接精密整流单元3的输入端，以实现将隔除直流成分后的信号传输至精密整流单元3。
作为本发明的一种实施方式，信号检测与放大单元包括用于差模输入保护的差模输入保护电路，差模输入保护电路包括第一双向二极管D1，第一双向二极管D1并接于第二运算放大器OP2的差分输入端。
作为本发明的一种实施方式，信号检测与放大单元包括用于对第二运算放大器OP2进行过压保护的过压保护电路，过压保护电路包括瞬态抑制二极管D2，瞬态抑制二极管的一端连接于第二运算放大器OP2的输出端，瞬态抑制二极管D2的另一端接地。
作为本发明的一种实施方式，精密整流单元3包括第四电阻R4、第五电阻R5、第一整流二极管D3、第二整流二极管D4以及第三运算放大器OP3；第四电阻R4的一端连接于信号检测与放大单元的输出端，第四电阻R4的另一端连接于第三运算放大器OP3的反相输入端，第五电阻R5的一端连接于第三运算放大器OP3的反相输入端，第五电阻R5的另一端与第二整流二极管D4的正极连接，第二整流二极管D4的负极连接于第三运算放大器OP3的输出端，第一整流二极管D3的负极连接于第三运算放大器OP3的反相输入端，第一整流二极管D3的正极连接于第三运算放大器OP3的输出端；构成了反相精密半波整流电路，由信号检测与放大单元输出的信号经由第二电容器输入到精密整流单元3，利用二极管的反向特性，正向脉冲经精密整流单元3反相后保留负半周的波形输出到下级的滤波单元4。
作为本发明的一种实施方式，滤波单元4包括第六电阻R6、第七电阻R7、第三电容器C3以及第四运算放大器OP4；第六电阻R6的一端连接于精密整流单元3的输出端，第四运算放大器OP4的反相输入端连接于第六电阻R6的另一端，第七电阻R7的一端连接于第四运算放大器OP4的反相输入端，第七电阻R7的另一端连接于第四运算放大器OP4的输出端，第三电容器C3与第七电阻R7并联；精密整流单元3输出的负半周波形由滤波单元4进行了反相变换，整形后负脉冲经相位变换后变成了正脉冲，由第三电容器C3对正脉冲进行平均值滤波。
作为本发明的一种实施方式，滤波单元4还包括第八电阻R8以及第二双向二极管D5，第八电阻R8的一端连接于第四运算放大器OP4的输出端，第二双向二极管D5连接于第八电阻R8的另一端，第二双向二极管D5是用于过压保护的。
本发明还提供了了一种漏水检测装置，包括上述的漏水检测电路。
漏水检测装置还包括与漏水检测电路连接的警报装置，当漏水检测装置检测到发生漏水时，警报装置发出警报，起到提醒作用。
漏水检测装置还包括用于与终端进行无线通讯的通讯模块，终端可以是手机、平板电脑、PC端等；通过通讯模块使得终端与漏水检测装置进行无线通讯连接，实现漏水检测装置的漏水检测结果远程无线传输至终端，用户也可以通过终端远程操控漏水检测装置，操作非常便利，给用户提供了极大的便利。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种漏水检测电路，其特征在于，包括
单片机，用于输出方波信号；
脉冲转换与信号阻抗匹配单元，所述脉冲转换与信号阻抗匹配单元的输入端与所述单片机连接，用于将所述单片机输出的方波转换为正负极性的激励信号并将所述激励信号进行阻抗匹配后输出；
信号检测与放大单元，所述信号检测与放大单元的输入端与所述脉冲转换与信号匹配阻抗单元的输出端连接，所述信号检测与放大单元包括用于将所述脉冲转换与信号阻抗匹配单元输出的激励信号进行放大处理的反相放大器，所述反相放大器包括两个用于检测漏水的检测探针；当两个所述检测探针没有接触到水溶性液体时，所述反相放大器工作于开环状态下，所述信号检测与放大单元输出不受控制的第一正负脉冲信号；当两个所述检测探针浸入到水溶性液体时，所述反相放大器工作于闭环状态下，所述信号检测与放大单元输出受控制的第二正负脉冲信号；
精密整流单元，所述精密整流单元的输入端与所述信号检测与放大单元的输出端连接，所述精密整流单元用于对所述信号检测与放大单元输出的第一正负脉冲信号进行精密半波整形得到单一负方向的第一半波脉冲信号，或者对所述信号检测与放大单元输出的第二正负脉冲信号进行精密半波整形得到单一负方向的第二半波脉冲信号；
滤波单元，所述滤波单元的输入端与所述精密整流单元的输出端连接，所述滤波单元用于对所述第一半波脉冲信号进行滤波处理得到第一直流信号并输出，或者对所述第二半波脉冲信号进行滤波处理得到第二直流信号并输出；
数模转换器，所述数模转换器用于连接所述滤波单元的输出端，用于将所述第一直流信号或者所述第二直流信号转换成漏水信号，并计算所述漏水信号的实时强度。
2.如权利要求1所述的一种漏水检测电路，其特征在于，所述脉冲转换与信号阻抗匹配单元包括第一电容器、第一电阻、第一运算放大器以及第二电阻；所述第一电容器的一端连接于所述单片机，所述第一电容器的另一端连接于所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接于所述第一运算放大器的输入端；所述第一电容器的另一端还连接于所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地。
3.如权利要求2所述的一种漏水检测电路，其特征在于，所述反相放大器包括第三电阻、第二运算放大器以及两个所述检测探针；所述第三电阻的一端连接于所述第一运算放大器的输出端，所述第三电阻的另一端连接于所述第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的同相输入端接地，两个所述检测探针分别连接于所述第二运算放大器的反相输入端和输出端；当两个所述检测探针浸入到水溶性液体时，所述反相放大器工作于闭环状态下，当两个所述检测探针没有接触到水溶性液体时，所述反相放大器工作于开环状态下。
4.如权利要求3所述的一种漏水检测电路，其特征在于，所述信号检测与放大单元包括隔除直流电路，所述隔除直流电路包括第二电容器，所述第二电容器的一端连接于所述第二运算放大器的输出端。
5.如权利要求4所述的一种漏水检测电路，其特征在于，所述信号检测与放大单元包括用于差模输入保护的差模输入保护电路，所述差模输入保护电路包括第一双向二极管，所述第一双向二极管并接于所述第二运算放大器的差分输入端。
6.如权利要求5所述的一种漏水检测电路，其特征在于，所述信号检测与放大单元包括用于对第二运算放大器进行过压保护的过压保护电路，所述过压保护电路包括瞬态抑制二极管，所述瞬态抑制二极管的一端连接于所述第二运算放大器的输出端，所述瞬态抑制二极管的另一端接地。
7.如权利要求6所述的一种漏水检测电路，其特征在于，所述精密整流单元包括第四电阻、第五电阻、第一整流二极管、第二整流二极管以及第三运算放大器；所述第四电阻的一端连接于所述信号检测与放大单元的输出端，所述第四电阻的另一端连接于所述第三运算放大器的反相输入端，所述第五电阻的一端连接于所述第三运算放大器的反相输入端，所述第五电阻的另一端与所述第二整流二极管的正极连接，所述第二整流二极管的负极连接于所述第三运算放大器的输出端，所述第一整流二极管的负极连接于所述第三运算放大器的反相输入端，所述第一整流二极管的正极连接于所述第三运算放大器的输出端。
8.如权利要求7所述的一种漏水检测电路，其特征在于，所述滤波单元包括第六电阻、第七电阻、第三电容器以及第四运算放大器；所述第六电阻的一端连接于所述精密整流单元的输出端，所述第四运算放大器的反相输入端连接于所述第六电阻的另一端，所述第七电阻的一端连接于所述第四运算放大器的反相输入端，所述第七电阻的另一端连接于所述第四运算放大器的输出端，所述第三电容器与所述第七电阻并联。
9.如权利要求8所述的一种漏水检测电路，其特征在于，所述滤波单元还包括第八电阻以及第二双向二极管，所述第八电阻的一端连接于所述第四运算放大器的输出端，所述第二双向二极管连接于所述第八电阻的另一端。
10.一种漏水检测装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的漏水检测电路。
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