CN205091024U - 一种基于rc振荡器r/f转换的水位检测系统 - Google Patents
一种基于rc振荡器r/f转换的水位检测系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型设计了一种基于RC振荡器R/F转换的多水位检测系统，包括水位检测电路和控制器，所述水位检测电路设有传感器和RC振荡电路，由于置于水中的水位传感器设有公共电极及根据水位高低而设置的其他电极，当水位传感器两电极之间导通后将引起传感器输出端电阻发生变化，传感器电阻的变化会引起振荡器振荡频率的变化，控制器通过检测振荡器的输出频率，再与基准频率比较以后便可精确检测出水位。该设计结构简单，有益于提高产品性能、降低生产成本。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及太阳能集热工程水位检测领域，尤其是一种基于RC振荡器R/F转换的水位检测系统。
背景技术
目前市场上对于水位检测有很多技术方案，应用非常广泛的有浮子式、压力式、超声波式、吹气式、电容式的水位检测系统，对于以上的各种方法设计的水位检测装置，其结构、量程和精度各有其特点，应用于各自特有的场合。传统的测温方式存在许多不足，比如利用压力的原理检测，压力的检测具有很高的可靠性和分辨率，但是压力传感器本身具有很高的成本，而且其检测电路大大增加了控制器的成本。
实用新型内容
针对上述存在的问题，本实用新型设计了一种基于RC振荡器R/F转换的水位检测系统，经过RC振荡器R/F转换，实现水位传感器电阻阻值R到振荡器振荡频率F的转换，经过单片机的外中断最终获得被水位的值，该设计结构简单，有益于提高产品性能、降低生产成本。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于RC振荡器R/F转换的水位检测系统，由于置于水中的水位传感器设有公共电极及根据水位高低而设置的其他电极，当水位传感器两电极之间导通后将引起传感器输出端电阻发生变化，传感器电阻的变化会引起振荡器振荡频率的变化，控制器通过检测振荡器的输出频率，再与基准频率比较以后便可精确检测出水位；
上述方案中的有关内容解释如下：
所述一种基于RC振荡器R/F转换的水位检测系统，包括水位检测电路和控制器；
所述水位检测电路设有水位传感器，传感器电极之间通过水导通之后形成电阻R1；
所述水位传感器设有5档，分别为0％、20％、50％、80％、100％电极；
所述水位传感器分别与控制器、振荡电路联接，振荡电路的输出与控制器联接；
所述水位检测电路设有电容器；所述电容器的电容C为固定值；
所述水位检测电路设有另外一固定电阻R2；
所述电阻R2与水位传感器电极输出端电阻R1并联，当水位传感器电极输出端电阻R1发生微小变化时，都会引起电路中的总阻止发生变化；
所述电路中设有反相器74HC04，与传电阻R1、R2和电容器电容C形成RC振荡电路；
所述控制器选用核心控制芯片为基于CortcxM3核心的Arm单片机STM32系列；
所述单片机STM32系列32位控制器的核心，对水位传感信号进行检测并从硬件和软件方面进行误差校正及补偿；
本实用新型的有益效果是：
1.成本优势：测量水位的传感器和测量电路均很简单，这样大大降低原来使用的(压力信号等)方案的成本，但是其测量结果不大精细，但是其在太阳能集热系统方面的运用已经完全足够了。
2.测水位引线长：R/F测水位方案最终是检测输入TTL电平(二进制的数字逻辑电平)的频率。而在一般的5V数字电路中，检测端认为大于2.4V的电平均为高电平，低于0.4V的电平均为低电平。因此其信号本身具有很强的容忍度和抗干扰抗衰减能力。因此在远距离测水位中该电路具有很明显的优势，而往往在太阳能集热工程中大多数的测水位点距离检测装置都很远，因此本方案在太阳能集热工程行业具有很明显的优势和可操作性。
3.由检测波形可以看出，信号在导线中的传输是呈现周期性的，这样就避免了直流信号长时间通电导致的传感器结垢引起检测灵敏度降低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型结构框图。
图2是本实用新型的电路结构示意图。
图3是本实用新型实施例中水位传感器结构示意图。
图4是本实用新型实施例中单片机检测到的信号波形图。
图5是本实用新型水位传感器电阻值到单片机可测量信号的转换电路图。
图中：1、控制器，2、水位传感器，3、振荡电路，4、电容器，5、反相器。
具体实施方式
如图1-4所示，本实用新型设计了一种基于RC振荡器R/F转换的水位检测系统，包括水位检测电路和控制器1。
所述水位检测电路设有水位传感器2，传感器电极之间通过水导通之后形成电阻R1；
所述水位传感器2设有5档，分别为0％、20％、50％、80％、100％电极，由水位传感器的结构图示可知道，当任何一个水位点与公共段通过“水”导通之后都将引起传感器输出端的电阻值发生变化。
所述水位传感器2分别与控制器1、振荡电路3联接，振荡电路3的输出与控制器1联接。
所述水位检测电路设有电容器4；所述电容器4的电容C为固定值。
所述水位检测电路设有另外一固定电阻R2。
所述电阻R2与水位传感器2电极输出端电阻R1并联，当水位传感器2电极输出端电阻R1发生微小变化时，都会引起电路中的总阻止发生变化，由图3可知与非门输出周期参数直接取决于电路中阻容元件RC的数值，其周期可以表示为T＝(1.414～2.2)RC。当电容C为固定值的时候，RC振荡器的输出振荡周期随传感器阻值变化而变化。
所述电路中设有反相器5，所述反相器为74HC04，与电阻R1、R2和电容C形成RC振荡电路3。
所述控制器1选用核心控制芯片为基于CortcxM3核心的Arm单片机STM32系列；
所述单片机STM32系列控制器1的核心，对水位传感信号进行检测并从硬件和软件方面进行误差校正及补偿，由图4可知，通过其波形频率的变化可以简单测算出水位处于哪一个档位。
由于置于水中的水位传感器设有公共电极及根据水位高低而设置的其他电极，当水位传感器两电极之间导通后将引起传感器输出端电阻发生变化，传感器电阻的变化会引起振荡器振荡频率的变化，控制器通过检测振荡器的输出频率，再与基准频率比较以后便可精确检测出水位。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于RC振荡器R/F转换的水位检测系统，其特征是：一种基于RC振荡器R/F转换的水位检测系统，包括水位检测电路和控制器，所述水位检测电路设有水位传感器，传感器电极之间通过水导通之后形成电阻R1；所述水位传感器设有5档，分别为0％、20％、50％、80％、100％电极；所述水位传感器分别与控制器、振荡电路联接，振荡电路的输出与控制器联接；所述水位检测电路设有电容器；所述电容器的电容C为固定值；所述水位检测电路设有另外一固定电阻R2；所述电阻R2与水位传感器电极输出端电阻R1并联，当水位传感器电极输出端电阻R1发生微小变化时，都会引起电路中的总阻止发生变化；所述电路中设有反相器，所述反相器为74HC04，与电阻R1、R2和电容C形成RC振荡电路。
2.根据权利要求1所述的一种基于RC振荡器R/F转换的水位检测系统，其特征是：所述控制器选用核心控制芯片为基于CortcxM3核心的Arm单片机STM32系列。
3.根据权利要求2所述的一种基于RC振荡器R/F转换的水位检测系统，其特征是：所述单片机STM32系列控制器的核心，对水位传感信号进行检测并从硬件和软件方面进行误差校正及补偿，通过振荡器波形频率的变化可以简单测算出水位处于哪一个档位。
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|---|---|---|---|---|
| CN112770563A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-07 | 歌尔光学科技有限公司 | 一种电子设备及其防水结构 |
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