CN114353915A

CN114353915A - 电极水位开关检测装置、方法、系统及存储介质

Info

Publication number: CN114353915A
Application number: CN202210025071.1A
Authority: CN
Inventors: 张志雄; 刘海彪; 朱志强; 郑国洪; 黄泽伟
Original assignee: Shenzhen Smart Kitchen Digital Electric Co ltd
Current assignee: Shenzhen Smart Kitchen Digital Electric Co ltd
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2022-01-11
Publication date: 2022-04-15

Abstract

本申请涉及一种电极水位开关检测装置、方法、系统及存储介质，旨在解决为了维持对水位的检测，上述探针需要一直插设在水中并且一直处于供电的状态，因而会加速探针的锈蚀以及结垢，降低探针使用寿命的技术问题，其包括储能模块、放电模块和控制模块，储能模块串联连接在供电回路中以储存电能并输出储能电压，放电模块的输入端连接于储能模块的输出端以释放储能模块中储存的电能，放电模块用于与待测容器中的水形成闭合回路以进行放电，控制模块用于检测储能模块的储能电压从而判断待测容器中是否有水。本申请具有能够适用于不同的水质，并且脉冲通电时间极短，通过微弱电压的形式放电以延长探针的使用寿命，使得检测更加精确稳定的效果。

Description

电极水位开关检测装置、方法、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及水位检测的领域，尤其是涉及一种电极水位开关检测装置、方法、系统及存储介质。

背景技术

电极式水位开关是一种液位开关，用于检测待测容器内部的水位是否到达待测高度，并输出判断值。

相关技术中，公开号为CN111521235A的中国专利，公开了一种电极水位开关检测装置，包括容器管、上探针、下探针、螺母，容器管的顶端插孔内插入有上探针，上探针通过螺母紧固在容器管上，容器管的底端插孔内插入有下探针，下探针通过螺母紧固在容器管上。通过设置上下两个探针，水位漫过容器管，此时容器管中处于满水状态，上下探针处于接通状态，信号输出为连通；当容器中水位下降后，容器管中的水也跟着下降，此时容器管处于缺水状态，上下探针处于断开状态，信号输出为断开，信号通过电线传递，检测信号可靠，上下探针相互独立不存在水及蒸气干扰现象，可以可靠检测缺水现象。

在使用上述电极水位开关的过程中，发明人发现该技术中至少存在如下问题：为了维持对水位的检测，上述探针需要一直插设在水中并且一直处于供电状态，容易加速探针的结垢及锈蚀，导致探针的使用寿命降低。

发明内容

为了延长探针的使用寿命，本申请提供一种电极水位开关检测装置、方法、系统及存储介质。

第一方面，本申请提供一种极水位开关检测装置，采用如下的技术方案：

一种电极水位开关检测装置，包括储能模块、放电模块和控制模块，所述储能模块串联连接在供电回路中以储存电能并输出储能电压，所述放电模块的输入端连接于储能模块的输出端以释放储能模块中储存的电能，所述放电模块用于与待测容器中的水形成闭合回路以进行放电，所述控制模块用于检测储能模块的储能电压从而判断待测容器中是否有水。

通过采用上述技术方案，控制模块能够控制供电回路给储能模块的充电与否，储能模块通过供电回路进行充电，在充电的过程中，也能够通过放电模块进行放电，因而若放电模块能够构成闭合的回路，即水位到达预定位置时，则储能模块一边充电，一边放电，很难在预定的时间内充满，而当放电模块无法构成闭合回路，即水位没有到达预定位置时，电容无处放电会在很短的时间内充满，因而控制模块能够在预定时间内检测到储能电压，从而判断出待测容器中水位高度到达预设值；本装置无需长时间通电，因而不会存在电极长时间通电导致锈蚀和结垢的问题，延长了使用寿命；另外，脉冲通电时间极短并且以微弱电压的形式放电，只要水中带有可溶解形成电离的离子即可，故而可以适用于不同的水质，并且综合来看，检测更加精确稳定。

在一个具体的可实施方案中，所述储能模块包括串联连接的第一电阻器和电容器，所述放电模块包括第二电阻器和两根放电探针，所述控制模块为单片机，所述第一电阻器和电容器串联连接在供电回路中，所述第二电阻器的一端连接于第一电阻器和电容器的连接点，所述第二电阻器的另一端连接于其中一根放电探针，另一根放电探针接地，两根所述放电探针用于设置在待测容器内壁以通过待测容器中的水流进行放电，所述第一电阻器和电容器的连接点作为储能模块的输出端，所述单片机的I/O数据输入作为输入端以检测储能模块的储能电压。

在一个具体的可实施方案中，所述第一电阻的两端方向并联有第一二极管，所述电容器的两端反向并联有第二二极管。

通过采用上述技术方案，第一二极管和第二二极管反向串联在电路中，能够针对待测容器中产生的高次谐波和杂波进行滤除，从而降低了高次谐波和杂波对检测结果的影响；另一方面，第一二极管和第二二极管反向串联在电路中能够对反向电压进行泄放，从而保护了控制模块。

第二方面，本申请提供一种极水位开关检测方法，采用如下的技术方案：

一种极水位开关检测方法，包括：

控制模块输出低电平，使得所述储能模块放电；

待所述储能模块电量放空后所述控制模块对所述储能模块的储能电压进行检测并开始计时；

若预定时间内储能电压到达触发值，则判定水量不足；

若超过预定时间储能电压仍未到达触发值，则判定水量充足。

通过采用上述技术方案，控制模块通过控制供电回路给储能模块的过程来控制检测与否，当储能模块通过供电回路进行充电时，在充电的过程中，也能够通过放电模块进行放电；因而若放电模块能够构成闭合的回路，即水位没有到达预定位置时，则储能模块一边充电，一边放电，很难在预定的时间内充满，而当放电模块无法构成闭合回路，即水位没有到达预定位置时，电容无处放电会在很短的时间内充满，因而控制模块能够在预定时间内检测到储能电压，从而判断出待测容器中水位高度到达预设值；无需长时间通电，因而不会存在电极长时间通电导致结垢和锈蚀的问题，从而延长了使用寿命。

在一个具体的可实施方案中，所述方法还包括：

当判定水量不足时，对水量不足计数数值进行叠加，并将水量充足计数数值清零；

当判定水量充足时，对水量充足计数数值进行叠加，并将水量不足计数数值清零；

当任一超过预设值时，输出超过预设值对应的判定结果，所述判定结果包括水满或缺水；

将水量不足计数数值和水量充足计数数值均清零。

通过采用上述技术方案，由于单次的检测结果可能存在偶然因数，因而控制模块在得出判定结果后会对水量不足计数数值或水量充足计数数值进行叠加，并当水量不足计数数值或水量充足计数数值超过预设值时给出最终的判定结果，从而通过一定时间内的多次检测，从而起到了滤除杂波，提高准确率的效果。

在一个具体的可实施方案中，所述输出超过预设值对应的判定结果还包括：

若水量不足计数数值超过预设值，则输出缺水并执行缺水报警；

若水量充足计数数值超过预设值，则输出水满并执行水满操作。

在一个具体的可实施方案中，所述判定水量充足后还包括：

连续获取储能模块输出端处的检测电压；

将所述检测电压与分压电压预设值进行比较；

当检测电压始终等于分压电压预设值时，则判定放电模块处短路。

通过采用上述技术方案，通过对储能模块输出端处的检测电压进行检查并与分压电压预设值进行比较，能够得出检测电压是否始终等于分压电压预设值，若检测电压始终等于分压电压预设值时，说明发生了短路，从而消除了短路对检测结果的影响。

第三方面，本申请提供一种电极水位开关检测装置，采用如下的技术方案：

一种电极水位开关检测装置，还包括：

电量清空模块，用于输出低电平，使得储能模块放电；

充电控制模块，用于待储能模块电量放空后对储能模块的储能电压进行检测并开始计时；

结果判断模块，用于当预定时间内储能电压到达触发值时，判定水量不足；并用于当超过预定时间储能电压仍未到达触发值时，则判定水量充足。

通过采用上述技术方案，控制模块通过控制供电回路给储能模块的过程来控制检测与否，当储能模块通过供电回路进行充电时，在充电的过程中，也能够通过放电模块进行放电；因而若放电模块能够构成闭合的回路，即水位没有到达预定位置时，则储能模块一边充电，一边放电，很难在预定的时间内充满，而当放电模块无法构成闭合回路，即水位没有到达预定位置时，电容无处放电会在很短的时间内充满，因而控制模块能够在预定时间内检测到储能电压，从而判断出待测容器中水位高度到达预设值；无需长时间通电，因而不会存在电极长时间通电导致锈蚀和结垢的问题，从而延长了使用寿命。

第四方面，本申请提供一种计算机设备，采用如下的技术方案：

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述任一种电极水位开关检测方法的计算机程序。

第五方面，本申请提供一种计算机存储介质，采用如下的技术方案：

一种计算机存储介质，存储有能够被处理器加载并执行如上述电极水位开关检测方法的计算机程序。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

控制模块通过控制供电回路给储能模块的过程来控制检测与否，当储能模块通过供电回路进行充电时，在充电的过程中，也能够通过放电模块进行放电；因而若放电模块能够构成闭合的回路，即水位没有到达预定位置时，则储能模块一边充电，一边放电，很难在预定的时间内充满，而当放电模块无法构成闭合回路，即水位没有到达预定位置时，电容无处放电会在很短的时间内充满，因而控制模块能够在预定时间内检测到储能电压，从而判断出待测容器中水位高度到达预设值；无需长时间通电，因而不会存在电极长时间通电导致锈蚀和结垢的问题，从而延长了使用寿命。

附图说明

图1是本申请实施例中一种电极水位开关检测装置的结构示意图；

图2是本申请实施例中一种电极水位开关检测方法的流程示意图；

图3是本申请实施例中一种电极水位开关检测装置的模块框图。

附图标记说明：101、储能模块；102、放电模块；103、控制模块；301、电量清空模块；302、充电控制模块；303、结果判断模块。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种电极水位开关检测装置。参照图1，电极水位开关检测装置包括储能模块101、放电模块102和控制模块103；储能模块101串联连接在供电回路中，储能模块101包括串联连接在供电回路中的第一电阻器R1和电容器C1，电容器C1用于储存电能，第一电阻器R1与电容器C1的连接点作为储能模块101的输出端，电容器C1通过储能模块101的输出端向外释放储存的电能。

放电模块102包括第二电阻器R2和两根放电探针，第二电阻器R2的一端作为放电模块102的输入端连接于储能模块101的输出端，即第一电阻器R1与电容器C1的连接点；另一端连接于其中一根放电探针，另一根放电探针接地。两根放电探针用于安装在待测容器中，当待测容器中的水淹没两根放电探针时，放电探针与水构成闭合回路，从而将储能模块101中储存的电能进行释放。

储能模块101与放电模块102之间还设有保护模块，保护模块包括两个二极管，其中一个二极管反向并联于第一电阻器R1的两端，另一个二极管反向并联于电容器C1的两端，从而在待测容器外壁产生静电或者是产生反向电压时能够释放反向的电压，从而保护电路。

控制模块103可以为单片机，单片机带有I/O数据引脚，单片机的I/O数据引脚连接于储能模块101的输出端，即第二电阻器R2的一端连接于第一电阻器R1与电容器C1的连接点。当单片机的I/O数据引脚作为数据输出端时，单片机通过I/O数据引脚输出低电平，能够将储能模块101中储存的电能进行释放使得储能电压清零；当单片机的I/O数据引脚作为数据输入端时，能够检测储能模块101的储能电压是否达到上升沿的门限值。若电容器C1在预定时间内充满，即到达上升沿的门限值，说明储能模块101并未向外放电，此时放电模块102开路，即说明两根放电探针并未与待测容器的水构成回路，此时说明待测容器里的水并未达到预定高度；反之，若电容器C1在预定时间之外仍无法充满，即说明电容器C1一边充电一边向外放电，故而说明两根放电探针与待测容器里的水构成了闭合回路，因此说明待测容器里的水达到了预定高度。

应用于上述电极水位开关装置，本申请实施例还公开了一种电极水位开关检测方法，参照图2，上述方法包括：

步骤210，控制模块103输出低电平，使得储能模块101放电。

具体的，在控制方法的起始阶段，控制模块103的I/O端口可以作为输出端，此时I/O端口能够输出低电平，此时储能模块101中的电容器C1通过控制模块103的I/O端口进行放电，从而使得储能模块101中的电量清零。

步骤220，待储能模块101电量放空后控制模块103对储能模块101的储能电压进行检测并开始计时。

具体的，储能模块101中的电容器C1电量放空后，储能模块101的电压清零；此时控制模块103控制I/O端口转变为输入端口；与此同时，由于电容器C1串联连接在供电回路中，故而VCC给电容器C1进行充电，随时间累计，电容器C1两端的储能电压逐渐增大。控制模块103的输入端口用于采集储能模块101的储能电压，当开始采集储能电压时，控制模块103内部的计时器同时开始计时。

步骤230，若预定时间内储能电压到达触发值，则判定水量不足。

其中，为表述方便，将两根探针中位置高的一根命名为第一探针，将位置低的一根命名为第二探针，此处仅仅对探针进行区分，不对探针进行限制。

具体的，在控制模块103对储能模块101的储能电压检测的过程中，若待测容器内的水位并未到达第一探针的位置，此时第一探针和第二探针之间无法通过水流导通，因而第一探针与第二探针之间处于开路状态，储能模块101中的电容器C1在没有放电的情况下会在预定时间内充满，即储能电压到达触发值。

步骤240，若超过预定时间储能电压仍未到达触发值，则判定水量充足。

具体的，在控制模块103对储能模块101的储能电压检测的过程中，若待测容器内的水位并到达第一探针的位置后，此时第一探针和第二探针之间能够通过水流形成一个闭合回路，第一探针与第二探针之间处于导通状态，储能模块101中的电容器C1在一边充电的情况下一边通过第一探针、水和第二探针向放电，此时，即便超过预定时间，储能电压也无法达到预定值。

可选的，考虑到单次偶然因素对检测结果产生的影响，因而会对检测产生的结果进行处理，相应的，上述方法还包括以下处理：

步骤231，当判定水量不足时，对水量不足计数数值进行叠加，并将水量充足计数数值清零。

在具体的实施中，当控制模块103判定水量不足时，控制模块103将水量不足计数数值加一，然后将水量充足计数数值清零，然后在循环上述步骤210-步骤240。

步骤241，当判定水量充足时，对水量充足计数数值进行叠加，并将水量不足计数数值清零。

在具体的实施中，当控制模块103判定水量充足时，控制模块103将水量充足计数数值加一，然后将水量不足计数数值清零，然后在循环上述步骤210-步骤240。

步骤250，当水量不足计数数值或水量充足计数数值任一超过预设值时，输出超过预设值对应的判定结果，判定结果包括水满或缺水。

在具体的实施过程中，控制模块103会对水量不足计数数值或水量充足计数数值进行计数并将水量不足计数数值或水量充足计数数值与预设值进行比较；当当水量不足计数数值或水量充足计数数值任一超过预设值时，说明状态判断有了结果，此时控制模块103即输出超过预设值的项目对应的判定结果，判定结果包括水满或缺水。例如，若水量不足计数数值超过预设值时，则判定缺水；若水量充足计数数值超过预设值时，则判定水满。

步骤260，将水量不足计数数值和水量充足计数数值均清零。

在具体的实施过程中，控制模块103在输出超过预设值对应的判定结果之后将水量不足计数数值和水量充足计数数值都清零，以便于后续的检测计数。

可选的，考虑到针对不同的条件，需要采用不同的措施，相应的，步骤250之后还可以包括如下处理：

若水量不足计数数值超过预设值，则输出缺水并执行缺水报警。

在具体的实施过程中，当水量不足计数数值超过预设值时，说明在某一段时间始终显示水量不足，则排除了偶然因素的干扰，故而控制模块103输出缺水并执行缺水报警，能够提醒操作人员及时进行补水。

在具体的实施过程中，当水量充足计数数值超过预设值时，说明在某一段时间始终显示水量充足，则排除了偶然因素的干扰，故而控制模块103输出水满并执行水满操作，能够执行后续的处理。

可选的，为了防止电路短路对检测结果产生干扰，相应的，步骤240之后还包括如下处理：

步骤一：连续获取储能模块101输出端处的检测电压。

在具体的实施过程中，控制模块103在判定水量充足之后，连续获取储能模块101输出端处的检测电压，此时的检测电压代表的是电容器C1两端的电压。

步骤二：将检测电压与分压电压预设值进行比较；

在具体的实施过程中，控制模块103在检测得到检测电压后，将检测电压与分压电压预设值进行比较，分压电压预测值由第一电阻器R1和第二电阻器R2以及电源VCC计算得到。

步骤三：当检测电压始终等于分压电压预设值时，则判定放电模块102处短路。

在具体的实施过程中，控制模块103在将检测电压与分压电压预设值比较后，若检测电压始终等于分压电压预设值，说明第一探针与第二探针短路了，此时判定放电模块102处短路。

基于同一发明构思，本申请实施例还公开了一种电极水位开关检测装置，参照图1和图3，电极水位开关检测装置,还包括：

电量清空模块301，用于输出低电平，使得储能模块101放电；

充电控制模块302，用于待储能模块101电量放空后对储能模块101的储能电压进行检测并开始计时；

结果判断模块303，用于当预定时间内储能电压到达触发值时，判定水量不足；并用于当超过预定时间储能电压仍未到达触发值时，则判定水量充足。

可选的，上述电极水位开关检测装置，还包括：

水量不足计数模块，用于当判定水量不足时，对水量不足计数数值进行叠加，并将水量充足计数数值清零；

水量充足计数模块，用于当判定水量充足时，对水量充足计数数值进行叠加，并将水量不足计数数值清零；

判定结果输出模块，用于当水量不足计数数值或水量充足计数数值任一超过预设值时，输出超过预设值对应的判定结果，所述判定结果包括水满或缺水；

数值清零模块，用于将水量不足计数数值和水量充足计数数值均清零。

可选的，上述电极水位开关检测装置，还包括：

缺水报警模块，用于当水量不足计数数值超过预设值时，输出缺水并执行缺水报警；

缺水报警模块，用于当水量充足计数数值超过预设值时，输出水满并执行水满操作。

可选的，上述电极水位开关检测装置，还包括：

电压检测模块，用于连续获取储能模块101输出端处的检测电压；

电压比较模块，用于将所述检测电压与分压电压预设值进行比较；

短路判定模块，用于当检测电压始终等于分压电压预设值时，则判定放电模块102处短路。

需要说明的是：上述实施例提供的电极水位开关检测装置在进行停车场调度时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的电极水位开关检测装置与电极水位开关检测方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

基于同一发明构思，本申请实施例还公开了一种计算机设备，具体来说，该计算机设备包括存储器和处理器，存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述电极水位开关检测方法的计算机程序。

基于同一发明构思，本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质。

具体来说，该计算机可读存储介质，其存储有能够被处理器加载并执行如上述电极水位开关检测方法的计算机程序，该计算机可读存储介质例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-0nlyMemory，ROM0、随机存取存储器（RandomAccessMemory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种电极水位开关检测装置，其特征在于：包括储能模块(101)、放电模块(102)和控制模块(103)，所述储能模块(101)串联连接在供电回路中以储存电能并输出储能电压，所述放电模块(102)的输入端连接于储能模块(101)的输出端以释放储能模块(101)中储存的电能，所述放电模块(102)用于与待测容器中的水形成闭合回路以进行放电，所述控制模块(103)用于检测储能模块(101)的储能电压从而判断待测容器中是否有水。

2.根据权利要求1所述的电极水位开关检测装置，其特征在于：所述储能模块(101)包括串联连接的第一电阻器R1和电容器C1，所述放电模块(102)包括第二电阻器R2和两根放电探针，所述控制模块(103)为单片机，所述第一电阻器R1和电容器C1串联连接在供电回路中，所述第二电阻器R2的一端连接于第一电阻器R1和电容器C1的连接点，所述第二电阻器R2的另一端连接于其中一根放电探针，另一根放电探针接地，两根所述放电探针用于设置在待测容器内壁以通过待测容器中的水流进行放电，所述第一电阻器R1和电容器C1的连接点作为储能模块(101)的输出端，所述单片机的I/O数据输入作为输入端以检测储能模块(101)的储能电压。

3.根据权利要求2所述的电极水位开关检测装置，其特征在于：所述第一电阻的两端方向并联有第一二极管，所述电容器C1的两端反向并联有第二二极管。

4.一种应用于权利要求1-3任一所述的电极水位开关检测装置的检测方法，其特征在于，包括：

控制模块(103)输出低电平，使得所述储能模块(101)放电；

待所述储能模块(101)电量放空后所述控制模块(103)对所述储能模块(101)的储能电压进行检测并开始计时；

若预定时间内储能电压到达触发值，则判定水量不足；

5.根据权利要求4所述的电极水位开关检测方法，其特征在于：所述方法还包括：

当水量不足计数数值或水量充足计数数值任一超过预设值时，输出超过预设值对应的判定结果，所述判定结果包括水满或缺水；

将水量不足计数数值和水量充足计数数值均清零。

6.根据权利要求5所述的电极水位开关检测方法，其特征在于：所述输出超过预设值对应的判定结果还包括：

7.根据权利要求4所述的电极水位开关检测方法，其特征在于：所述判定水量充足后还包括：

连续获取储能模块(101)输出端处的检测电压；

将所述检测电压与分压电压预设值进行比较；

当检测电压始终等于分压电压预设值时，则判定放电模块(102)处短路。

8.根据权利要求1所述的电极水位开关检测装置，其特征在于：所述装置还包括：

电量清空模块(301)，用于输出低电平，使得储能模块(101)放电；

充电控制模块(302)，用于待储能模块(101)电量放空后对储能模块(101)的储能电压进行检测并开始计时；

结果判断模块(303)，用于当预定时间内储能电压到达触发值时，判定水量不足；并用于当超过预定时间储能电压仍未到达触发值时，则判定水量充足。

9.一种计算机设备，其特征在于：包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求4-7任一种方法的计算机程序。

10.一种计算机存储介质，其特征在于：存储有能够被处理器加载并执行如权利要求4-7任一种方法的计算机程序。