CN111879375A - 基于电导性的水位监测装置及监测方法 - Google Patents

基于电导性的水位监测装置及监测方法 Download PDF

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熊炜
郑贞钰
马玉婷
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Abstract

基于电导性的水位监测装置及监测方法，包括水位监测模块、LED灯控制电路、报警电路、稳压电源电路。所述水位监测模块包括多个探头：探头0#、探头1#、探头2#、探头3#......探头n‑1#、探头n#,其中，探头0#为公共探头，置于容器的最底部；探头0#上方等距布置有探头1#、探头2#、探头3#......探头n‑1#、探头n#，探头n#位于容器的水满位置。所述探头1#、探头2#、探头3#......探头n‑1#连接LED灯控制电路，探头n#连接报警电路。所述稳压电源电路分别连接水位监测模块、LED灯控制电路、报警电路。本发明提供一种基于电导性的水位监测装置及监测方法，对于任何不规则的容器均可进行安装实现，适用于的液体环境范围广泛，且具备成本低廉的优点。

Description

基于电导性的水位监测装置及监测方法
技术领域
本发明涉及水位监测技术领域，具体涉及一种基于电导性的水位监测装置及监测方法。
背景技术
由于大多数容器材料具有不透明性、容器的不规则等多方面因素，无法直观的观察和测量容器内部的液位高低，对生活造成诸多不便，如：在上水过程中，无法知道容器内的液位，导致水满溢出等。随着社会科技的发展，水位检测装置不仅仅满足实现水位的可视化，还要求更加的自动化、智能化，以适应人们的需求。
而市面上现有的几种水位监测装置存在一些缺点，使用场合受到限制，如：①、浮球水位监测模块：浮球极易卡死，所不适合使用在黏稠、含杂质的液体中浮球水位监测模块只能上置、下置安装。②、光电式水位监测模块：不能使用在阳光直射下的电器设备中。③、水位压强(压力)变送器：适用范围较窄，易碎，不坚固，不耐压，测量信号需要换算，无法测量超过125℃的高温介质温度，测量介质的密度必须均匀一致。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于电导性的水位监测装置及监测方法，对于任何不规则的容器均可进行安装实现，适用于的液体环境范围广泛，且具备成本低廉的优点。
本发明采取的技术方案如下：
基于电导性的水位监测装置，包括水位监测模块、LED灯控制电路、报警电路、稳压电源电路。所述水位监测模块包括多个探头：探头0#、探头1#、探头2#、探头3#......探头n-1#、探头n#,其中，探头0#为公共探头，置于容器的最底部；探头0#上方等距布置有探头1#、探头2#、探头3#......探头n-1#、探头n#，探头n#位于容器的水满位置。
所述探头1#、探头2#、探头3#......探头n-1#连接LED灯控制电路，探头n#连接报警电路。
所述稳压电源电路分别连接水位监测模块、LED灯控制电路、报警电路。
所述多个探头为8个，包括探头0#、探头1#、探头2#、探头3#、探头4#、探头5#、探头6#、探头7#。
所述LED灯控制电路包括CMOS六路缓冲器，其所有门都是由连接地面和输入缓冲区之间的R1～R6电阻偏置截止，CMOS六路缓冲器的引脚③、引脚⑤、引脚⑦、引脚⑨、引脚
Figure BDA0002587906740000021
引脚
Figure BDA0002587906740000022
分别与探头1#～探头6#相连。CMOS六路缓冲器的引脚②、引脚④、引脚⑥、引脚⑩、引脚
Figure BDA0002587906740000023
引脚
Figure BDA0002587906740000024
分别连接发光二极管LED1～发光二极管LED6,任意一个发光二极管通过一个1K电阻连接电源端。
所述报警电路包括NPN型三极管T1、NPN型三极管T3、PNP型三极管T2、PNP型三极管T4，T1的集电极、T3的集电极分别与T2的基极、T4的基极相连，T1的基极、T3的基极均连接探头7#，T2的集电极、T4的集电极分别接入发光二极管LED7、蜂鸣器LS，T2的发射极、T4的发射极均接入电源，T4的发射极与电源之间串联开关K1。
所述稳压电源电路包括变压器，变压器通过桥式整流电路接入稳压器。
基于电导性的水位监测方法，包括以下步骤：
步骤1：将水位监测模块置于待测的容器中，公共探头置于容器最底部，探头7#放置的位置即水满处，在公共探头和探头7#之间等距放置其余6个探头；
步骤2：稳压电源电路接入220V、50HZ三相电源；
步骤3：向容器中注入水，探头1#～探头6#依次检测水位，LED灯控制电路中LED灯面板上的二极管LED1～发光二极管LED6相继点亮，显示水位的高低；
步骤4：水位达到容器水满位置时，探头7#检测到水位，报警电路中蜂鸣器LS工作，发出警报，关闭开关K1即可关闭警报声。
本发明一种基于电导性的水位监测装置及监测方法，有益效果在于：
1)本发明监测装置对于任何不规则的容器均可进行安装，适用于的液体环境范围广泛。
2)本发明监测装置内置稳压电源电路，可直接接在家庭电路上。
3)本发明监测装置可实现水满自动报警。
4)本发明监测装置几乎无机械部分，价格低廉，易于实现。
附图说明
图1为本发明装置的硬件连接示意图。
图2为本发明装置的水位监测模块布置示意图。
图3为本发明装置的LED灯控制电路示意图。
图4为本发明装置的CMOS六路缓冲器电路示意图。
图5为本发明装置的报警电路示意图。
图6为本发明装置的稳压电源电路示意图。
图7为本发明装置的整体电路示意图。
图8为本发明装置的LED灯面板示意图。
具体实施方式
基于电导性的水位监测装置，包括：水位监测模块1、LED灯控制电路2、报警电路3、稳压电源电路4。所述稳压电源电路4分别连接水位监测模块1、LED灯控制电路2、报警电路3。
所述水位监测模块1包括多个探头：探头0#、探头1#、探头2#、探头3#......探头n-1#、探头n#，水位监测模块1基于水的电导性，由导电性良好的粗铜线制成。其中，探头0#为公共探头，接稳压电源电路4提供的正5V电压，置于容器的最底部。探头0#上方等距布置有探头1#、探头2#、探头3#......探头n-1#、探头n#，探头n#位于容器的水满位置，置于容器最高处。只要探头之间存在一定距离，便可工作，适用容器种类更加丰富。
所述探头1#、探头2#、探头3#......探头n-1#连接LED灯控制电路2，探头n#连接报警电路3。液体的电导与温度、体积和测量探头距离不同而不同，可以通过调节电阻R1～R6的阻值来进行控制。具体计算方式如下：
据资料显示生活饮用水标准电导率限值为不大于2000μs/cm的水。此实例取水电导率为2000μs/cm，水箱高70cm进行说明。探头之间间隔为10cm距离，在探头之间检测饮用水相当于一个5KΩ的电阻。当探头没入水面，该电阻和偏置电阻构成分压器，当该电阻电压低于0.5V被解释为逻辑0，LED指示灯会亮起。则5×[35/(35+x)]≤0.5V解得x≥31.5KΩ。
所述多个探头为8个，包括探头0#、探头1#、探头2#、探头3#、探头4#、探头5#、探头6#、探头7#。
所述LED灯控制电路2包括采用CD4050的CMOS六路缓冲器，工作在5V电源，其所有门都是由连接地面和输入缓冲区之间的电阻R1～R6偏置截止，CMOS六路缓冲器的引脚③、引脚⑤、引脚⑦、引脚⑨、引脚
Figure BDA0002587906740000031
引脚
Figure BDA0002587906740000032
分别与探头1#～探头6#相连。CMOS六路缓冲器的引脚②、引脚④、引脚⑥、引脚⑩、引脚
Figure BDA0002587906740000033
引脚
Figure BDA0002587906740000034
分别连接发光二极管LED1～发光二极管LED6,任意一个发光二极管通过一个1K电阻连接电源端。
所述报警电路3包括NPN型三极管T1、NPN型三极管T3、PNP型三极管T2、PNP型三极管T4，T1的集电极、T3的集电极分别与T2的基极、T4的基极相连，T1的基极、T3的基极均连接探头7#，T2的集电极、T4的集电极分别接入发光二极管LED7、蜂鸣器LS，T2的发射极、T4的发射极均接入电源，T4的发射极与电源之间串联开关K1。
所述稳压电源电路4包括变压器，变压器通过桥式整流电路接入稳压器。具体是：稳压电源电路4由稳压器LM7805，降压器，桥式整流电路DB107S，滤波整流电容组成。家庭用电220V、50HZ交流电通过降压器变成低电压，在经过桥式整流电路和0.1μF整流滤波电容变成直流电，输入到稳压器LM7805的输入端，GND端接地。由输出端输出5V直流电压，为报警电路3、LED灯控制电路2、水位监测模块1的正常工作提供工作电压。使其可以直接接在家庭电源，提高了便利性。
基于电导性的水位监测方法，包括以下步骤：
步骤1：将水位监测模块1置于待测的容器中，公共探头置于容器最底部，探头7#放置的位置即水满处，在公共探头和探头7#之间等距放置其余6个探头；
步骤2：稳压电源电路4接入220V、50HZ三相电源；
步骤3：向容器中注入水，探头1#～探头6#依次检测水位，LED灯控制电路2中LED灯面板上的二极管LED1～发光二极管LED6相继点亮，显示水位的高低；
步骤4：水位达到容器水满位置时，探头7#检测到水位，报警电路3中蜂鸣器LS工作，发出警报，关闭开关K1即可关闭警报声。

Claims (6)

1.基于电导性的水位监测装置，其特征在于包括：水位监测模块（1）、LED灯控制电路（2）、报警电路（3）、稳压电源电路（4）；
所述水位监测模块（1）包括多个探头：探头0#、探头1#、探头2#、探头3#......探头n-1#、探头n#,其中，探头0#为公共探头，置于容器的最底部；探头0#上方等距布置有探头1#、探头2#、探头3#......探头n-1#、探头n#，探头n#位于容器的水满位置；
所述探头1#、探头2#、探头3#......探头n-1#连接LED灯控制电路（2），探头n#连接报警电路3；
所述稳压电源电路（4）分别连接水位监测模块（1）、LED灯控制电路（2）、报警电路（3）。
2.根据权利要求1所述基于电导性的水位监测装置，其特征在于：所述多个探头为8个，包括探头0#、探头1#、探头2#、探头3#、探头4#、探头5#、探头6#、探头7#。
3.根据权利要求1所述基于电导性的水位监测装置，其特征在于：所述LED灯控制电路（2）包括CMOS六路缓冲器，其所有门都是由连接地面和输入缓冲区之间的R1~R6电阻偏置截止，CMOS六路缓冲器的引脚③、引脚⑤、引脚⑦、引脚⑨、引脚⑪、引脚⑭分别与探头1#~探头6#相连；
CMOS六路缓冲器的引脚②、引脚④、引脚⑥、引脚⑩、引脚⑫、引脚⑮分别连接发光二极管LED1~发光二极管LED6,任意一个发光二极管通过一个1K电阻连接电源端。
4.根据权利要求1所述基于电导性的水位监测装置，其特征在于：所述报警电路（3）包括NPN型三极管T1、NPN型三极管T3、PNP型三极管T2、PNP型三极管T4，T1的集电极、T3的集电极分别与T2的基极、T4的基极相连，T1的基极、T3的基极均连接探头7#，T2的集电极、T4的集电极分别接入发光二极管LED7、蜂鸣器LS，T2的发射极、T4的发射极均接入电源，T4的发射极与电源之间串联开关K1。
5.根据权利要求1所述基于电导性的水位监测装置，其特征在于：所述稳压电源电路（4）包括变压器，变压器通过桥式整流电路接入稳压器。
6.采用如权利要求1~5所述任意一项水位监测装置的水位监测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：将水位监测模块（1）置于待测的容器中，公共探头置于容器最底部，探头7#放置的位置即水满处，在公共探头和探头7#之间等距放置其余6个探头；
步骤2：稳压电源电路（4）接入220V、50HZ三相电源；
步骤3：向容器中注入水，探头1#~探头6#依次检测水位，LED灯控制电路（2）中LED灯面板上的二极管LED1~发光二极管LED6相继点亮，显示水位的高低；
步骤4：水位达到容器水满位置时，探头7#检测到水位，报警电路（3）中蜂鸣器LS工作，发出警报，关闭开关K1即可关闭警报声。
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