CN205209596U - 一种液位检测电路和装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种液位检测电路和装置。电路包括：电源支路和至少一支检测电路；所述电源支路包括：绝缘设置在容器内壁上的第一探针，安全隔离电源变压器，以及一端与所述第一探针相连接，另一端与所述安全隔离电源变压器的副边绕组相连接的第一耦合元件；所述安全隔离电源变压器的原边绕组连接市电；所述检测电路包括：绝缘设置在所述容器内壁上的第二探针，电压转换电路，以及一端与所述第二探针相连接，另一端与所述电压转换电路的输入端相连接的第二耦合元件；所述电压转换电路的输出端与所述容器的控制器相连接。本实用新型提供的技术方案，成本较低，并且能够显著提高液位检测的可靠性，从而应用范围更大。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种液位检测电路和装置。
背景技术
在很多设备中都需要对储液容器中的液位进行检测，为设备的控制器提供相应的信号量，以便控制器做相应的控制处理，满足控制需求。
现有的液位检测方案主要有三种：
A、利用液体的浮力作用，使液体中的浮子产生上下位移(浮子套在固定支杆上)，安装在浮子中的磁性器件产生位移后，因磁力作用使得安装在固定支杆内的诸如干簧管等一类的开关器件动作，检测电路与开关器件相连进行信号检测，检测液位是否上升到固定位置。这种方案缺点是依靠浮子的物理位移使开关动作，因浮子表面沾污或积留水垢而产生浮子移动受卡滞等问题，容易发生误判，可靠性很差；且如用于供人食用/饮用的食品处理器具，浮子装在容器中，易发生卫生不达标问题，方案的应用范围小。
B、利用液体的导电性，使用金属探针安装在容器中，给两个探针之间施加直流信号，当液体没过两个探针时，电路形成通路，电路检测到信号后感知液位位置。此方案的缺点是两个探针的极性固定，液体中含有钙、镁等离子，探针易发生电解腐蚀，而且时间长之后探针表面就会产生诸如水垢等问题，影响检测的灵敏度；直流信号从一个探针经过液体传到另一探针后，信号强度容易被衰减而发生检测不到的情况，可靠性很低；在容器为金属容器的应用系统中，衰减更为明显。
C、在容器中的两个金属探针之间(或者金属探针和金属容器外壳之间)施加交流信号，利用液体的导电作用，将两探针连通，形成通路，交流信号经光电耦合器隔离传输，进入检测电路，电路检测到信号后感知液位位置。此方案使用交流信号可解决B方案存在的检测探针电离腐蚀和信号传输衰减问题，但是需要使用光电耦合器解决可能存在液体带强电(当容器为金属容器是，容器也带电)的安全问题，使强电和弱电隔离，成本较高，应用范围小。
综上所述，现有的液位检测方案，要么可靠性较低，要么可靠性虽然可以，但成本较高，应用范围较小。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种液位检测电路和装置，成本较低，并且能够显著提高液位检测的可靠性，从而应用范围更大。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种液位检测电路，包括：
电源支路和至少一支检测电路；
所述电源支路包括：绝缘设置在容器内壁上的第一探针，安全隔离电源变压器，以及一端与所述第一探针相连接，另一端与所述安全隔离电源变压器的副边绕组相连接的第一耦合元件；所述安全隔离电源变压器的原边绕组连接市电；
所述检测电路包括：绝缘设置在所述容器内壁上的第二探针，电压转换电路，以及一端与所述第二探针相连接，另一端与所述电压转换电路的输入端相连接的第二耦合元件；所述电压转换电路的输出端与所述容器的控制器相连接。
优选的，所述电压转换电路包括：
整流子电路，与所述整流子电路并联的降压电阻串，滤波子电路，以及与所述滤波子电路的输出端相连接的限压子电路；
所述整流子电路包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D2的阴极与所述二极管D1的阳极相连接；
所述降压电阻串包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的第一端与所述二极管D2的阳极相连接，所述电阻R2的第一端与所述二极管D1的阴极相连接，所述电阻R1的第二端和所述电阻R2的第二端相连接且与所述控制器的接地端相连接；
所述滤波子电路与所述电阻R2并联。
优选的，所述滤波子电路包括：
电容C2、电容C3、电阻R3和电容C4；
所述电容C2与直接所述电阻R2并联，所述电容C3与所述电容C2并联，所述电阻R3和所述电容C4串联组成的支路直接与所述电容C3并联；
所述电阻R3的第一端与所述电容C3相连接，所述电阻R3的第二端与所述电容C4相连接，所述滤波子电路的输出端由所述电阻R3和所述电容C4的连接点引出。
优选的，所述限压子电路包括：
直流电源；阴极与所述直流电源相连接，阳极与所述滤波子电路的输出端相连接的二极管D3，所述电压转换电路的输出端由所述二极管D3和所述滤波子电路的输出端的连接点引出。
优选的，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件为电容。
优选的，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件为无极性电解电容。
优选的，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件为电感。
一种液位检测电路，应用于内壁为金属材质的容器，包括：
电源支路和至少一支检测电路；
所述电源支路包括：安全隔离电源变压器，一端与所述安全隔离电源变压器的副边绕组相连接，另一端与所述容器的内壁相连接的第一耦合元件；所述安全隔离电源变压器的原边绕组连接市电；
所述检测电路包括：绝缘设置在所述容器内壁上的探针，电压转换电路，以及一端与所述探针相连接，另一端与所述电压转换电路的输入端相连接的第二耦合元件；所述电压转换电路的输出端与所述容器的控制器相连接。
一种液位检测装置，包括：
上述任一种所述的液位检测电路，以及与所述电压转换电路的输出端相连接的容器的控制器。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型提供了一种液位检测电路和装置。本实用新型提供的液位检测电路，包括：电源支路和至少一支检测电路；所述电源支路包括：绝缘设置在容器内壁上的第一探针，安全隔离电源变压器，以及一端与所述第一探针相连接，另一端与所述安全隔离电源变压器的副边绕组相连接的第一耦合元件；所述安全隔离电源变压器的原边绕组连接市电；所述检测电路包括：绝缘设置在所述容器内壁上的第二探针，电压转换电路，以及一端与所述第二探针相连接，另一端与所述电压转换电路的输入端相连接的第二耦合元件；所述电压转换电路的输出端与所述容器的控制器相连接。本实用新型提供的技术方案，采用交流信号，因此探针极性不固定，不易产生电解腐蚀和积留水垢，从而能够避免探针电离腐蚀和信号传输衰减问题，相对于现有的B方案可靠性要显著提高，同时由于本实用新型提供的技术方案，与现有的方案A测量原理不同，不依靠浮子的具体位置，因此也不会出现现有A方案的问题，可靠性高，另外，由于安全隔离电源变压器的成本比光电耦合器要低很多，因此，本实用新型提供的技术方案，能够有效节省成本，从而更容易推广，应用范围更大。综上所述，本实用新型提供的技术方案，成本较低，并且能够显著提高液位检测的可靠性，从而应用范围更大。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种液位检测电路的结构图；
图2为本实用新型实施例提供的一种电压转换电路的结构图；
图3为本实用新型实施例提供的另外一种液位检测电路的结构图；
图4为本实用新型实施例提供的一种液位检测装置的结构图；
图5为本实用新型实施例提供的另外一种液位检测装置的结构图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对现有技术和本实用新型作进一步详细的说明。
实施例一
请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的一种液位检测电路的结构图。如图1所示，该液位检测电路包括：
电源支路1和至少一支检测电路2；
具体的，所述电源支路1包括：
绝缘设置在容器3内壁上的第一探针11，安全隔离电源变压器12，以及一端与所述第一探针11相连接，另一端与所述安全隔离电源变压器12的副边绕组相连接的第一耦合元件13；所述安全隔离电源变压器13的原边绕组连接市电；
所述检测电路2包括：绝缘设置在所述容器3内壁上的第二探针21，电压转换电路22，以及一端与所述第二探针21相连接，另一端与所述电压转换电路22的输入端相连接的第二耦合元件23；所述电压转换电路22的输出端与所述容器3的控制器相连接。
具体的，所述第一探针11和所述第二探针21与所述容器3的内壁绝缘。
具体的，所述安全隔离电源变压器12副边绕组的另一端接所述控制器(所述容器3的控制器)的接地端；安全隔离电源变压器12的原边绕组连接至市电交流电的火线AC-L和零线N。所述安全隔离电源变压器12能够隔离变压器的原边绕组和副边绕组，防止产生原边绕组和副边绕组产生连接的意外情况，若原边绕组和副边绕组产生连接，直接导致容器带强电，易酿成安全事故，非常危险。本申请中的所述安全隔离电源变压器12相对于现有技术中的光电耦合器，成本要低很多，因此，可应用的范围更广。
具体的，所述第一耦合元件13主要用于耦合隔离，隔离意外高电压信号以及静电等，起隔离保护作用；所述第二耦合元件23的作用与所述第一耦合元件13的作用相同，保护电压转换电路22以及所述容器3的控制器免受意外高电压或静电的损坏。
具体的，本实用新型提供的技术方案，当容器内的液位达到所述第二探针21的位置时，通过液体导电，第一探针11输出的电信号能够到达第二探针21，然后，电信号经过电压转换电路输出到容器3的控制器，控制器检测到电信号(比如，检测电压信号)后，则能够确定容器内液位至少已达到所述第二探针21的位置。需要说明的是，本实用新型实施例仅示出了一条检测支路，可以理解的是，本实用新型实施例还可以设置多条检测支路，每条检测支路的探针设置在容器的不同高度，以检测不同的液位，基于本实用新型的启示，设置多条检测支路的技术方案，都应当属于本实用新型的保护范围。
本实用新型提供的技术方案，采用交流信号，因此探针极性不固定，不易产生电解腐蚀和积留水垢，从而能够避免探针电离腐蚀和信号传输衰减问题，相对于现有的B方案可靠性要显著提高，同时由于本实用新型提供的技术方案，与现有的方案A测量原理不同，不依靠浮子的具体位置，因此也不会出现现有A方案的问题，可靠性高，另外，由于安全隔离电源变压器的成本比光电耦合器要低很多，因此，本实用新型提供的技术方案，能够有效节省成本，从而更容易推广，应用范围更大。综上所述，本实用新型提供的技术方案，成本较低，并且能够显著提高液位检测的可靠性，从而应用范围更大。
另外，本实用新型提供的技术方案，探针为金属探针，金属探针相对于浮子装在容器中，要卫生很多，从而使本实用新型提供的技术方案也可以应用到食用或饮用的容器，即应用范围更广。
可选的，所述第一耦合元件13和所述第二耦合元件23为电容。
进一步的，所述第一耦合元件13和所述第二耦合元件23为无极性电解电容，具体的，电解电容的耐压和容量要大，因此，隔离性较好，可靠性高。
具体的，所述第一耦合元件13和所述第二耦合元件23也可以为电感。
请参阅图2，图2为本实用新型实施例提供的一种电压转换电路的结构图。如图2所示，该电压转换电路22包括：
整流子电路221，与所述整流子电路并联的降压电阻串，滤波子电路222，以及与所述滤波子电路的输出端相连接的限压子电路223；
具体的，所述整流子电路包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D2的阴极与所述二极管D1的阳极相连接；所述整流子电路将交流信号转换为直流信号。
具体的，所述降压电阻串包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的第一端与所述二极管D2的阳极相连接，所述电阻R2的第一端与所述二极管D1的阴极相连接，所述电阻R1的第二端和所述电阻R2的第二端相连接且与所述控制器的接地端相连接；
所述滤波子电路与所述电阻R2并联。
具体的，所述降压电阻串用于降低第二探针21端输出的经所述第二耦合元件23(图中为C1)后的电压信号，其中所述第二耦合元件23也能够起到降压作用，最终目的是为了使检测电路2的输出电压(即所述电压转换电路的输出端)与所述容器的控制器的工作电压相匹配。具体的，所述检测电路2的输出电压需要在所述容器的控制器I/O口可承受电压的范围内。
具体的，所述滤波子电路包括：
电容C2、电容C3、电阻R3和电容C4；
所述电容C2与直接所述电阻R2并联，所述电容C3与所述电容C2并联，所述电阻R3和所述电容C4串联组成的支路直接与所述电容C3并联；
所述电阻R3的第一端与所述电容C3相连接，所述电阻R3的第二端与所述电容C4相连接，所述滤波子电路的输出端由所述电阻R3和所述电容C4的连接点引出。
可选的，所述电容C2和所述电容C4为非极性电容，所述电容C3为极性电容，极性电容储能更大，所述电容C3的正极与所述电阻R3相连接。
具体的，所述限压子电路包括：
直流电源Vcc；阴极与所述直流电源相连接，阳极与所述滤波子电路的输出端相连接的二极管D3，所述电压转换电路的输出端由所述二极管D3和所述滤波子电路的输出端的连接点引出。
需要说明的是，本实用新型实施例提供的技术方案，所述第一探针11和所述第二探针21均设置在容器内壁的内侧。
可选的，当容器的内壁为金属材质时，实施例一液位检测电路的电源支路1可以不再设置第一探针11，第一耦合元件13直接与容器的内壁相连接。具体请参见实施例二。
实施例二
请参阅图3，图3为本实用新型实施例提供的另外一种液位检测电路的结构图。该液位检测电路，应用于内壁为金属材质的容器。如图3所示，该液位检测电路包括：
电源支路1和至少一支检测电路2；
所述电源支路1包括：安全隔离电源变压器11，一端与所述安全隔离电源变压器11的副边绕组相连接，另一端与所述容器3的内壁相连接的第一耦合元件12；所述安全隔离电源变压器11的原边绕组连接市电；
所述检测电路2包括：绝缘设置在所述容器内壁上的探针21，电压转换电路22，以及一端与所述探针21相连接，另一端与所述电压转换电路22的输入端相连接的第二耦合元件23；所述电压转换电路22的输出端与所述容器3的控制器相连接。
需要说明的是，本实用新型实施例提供的技术方案，所述探针21设置在容器3内壁的内侧。
具体的，如图3所示，实施例二提供的技术方案，由于容器的内壁为金属材质，为了防止产生安全问题，该容器的外壳一般连接保护接地。
需要说明的是，可选的，本实用新型实施例二提供的液位检测电路相对于实施例一提供的液位检测电路，省去了所述第一探针11，改为第一耦合元件直接连接容器的内壁，实施例二提供的液位检测电路的其他部分与实施例一提供的液位检测电路的对应部分相同，具体参见实施例一的技术方案即可，故不再赘述。
当然，可以理解的是，实施例二提供的技术方案由于可以少使用一个探针，因此成本更小。
需要说明的是，本实用新型实施例提供的技术方案，探针(具体为金属探针)的安装位置并不局限于附图中所示出的情况，亦可采用不同长度的金属探针安装于容器内壁内侧顶部向下伸入液体内的样式，总之，基于本实用新型的技术启示所容易想到的其他金属探针的设置形式不脱离本实用新型的保护范围。
本实用新型实施例提供的技术方案，用途广泛，比如加湿器水位检测、豆浆机防溢出检测、热水器水位检测以及蓄水池水位检测等等。
为了更加全面地阐述本实用新型实施例提供的技术方案，本实用新型还提供一种液位检测装置。
请参阅图4，图4为本实用新型实施例提供的一种液位检测装置的结构图。如图4所示，该液位检测装置包括：
实施例一提供的任意一种液位检测电路，以及与所述电压转换电路的输出端相连接的容器的控制器41。
请参阅图5，图5为本实用新型实施例提供的另外一种液位检测装置的结构图。如图5所示，该液位检测装置包括：
实施例二提供的任意一种液位检测电路，以及与所述电压转换电路的输出端相连接的容器的控制器51。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型提供了一种液位检测电路和装置。本实用新型提供的液位检测电路，包括：电源支路和至少一支检测电路；所述电源支路包括：绝缘设置在容器内壁上的第一探针，安全隔离电源变压器，以及一端与所述第一探针相连接，另一端与所述安全隔离电源变压器的副边绕组相连接的第一耦合元件；所述安全隔离电源变压器的原边绕组连接市电；所述检测电路包括：绝缘设置在所述容器内壁上的第二探针，电压转换电路，以及一端与所述第二探针相连接，另一端与所述电压转换电路的输入端相连接的第二耦合元件；所述电压转换电路的输出端与所述容器的控制器相连接。本实用新型提供的技术方案，采用交流信号，因此探针极性不固定，不易产生电解腐蚀和积留水垢，从而能够避免探针电离腐蚀和信号传输衰减问题，相对于现有的B方案可靠性要显著提高，同时由于本实用新型提供的技术方案，与现有的方案A测量原理不同，不依靠浮子的具体位置，因此也不会出现现有A方案的问题，可靠性高，另外，由于安全隔离电源变压器的成本比光电耦合器要低很多，因此，本实用新型提供的技术方案，能够有效节省成本，从而更容易推广，应用范围更大。综上所述，本实用新型提供的技术方案，成本较低，并且能够显著提高液位检测的可靠性，从而应用范围更大。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种液位检测电路，其特征在于，包括：
电源支路和至少一支检测电路；
所述电源支路包括：绝缘设置在容器内壁上的第一探针，安全隔离电源变压器，以及一端与所述第一探针相连接，另一端与所述安全隔离电源变压器的副边绕组相连接的第一耦合元件；所述安全隔离电源变压器的原边绕组连接市电；
所述检测电路包括：绝缘设置在所述容器内壁上的第二探针，电压转换电路，以及一端与所述第二探针相连接，另一端与所述电压转换电路的输入端相连接的第二耦合元件；所述电压转换电路的输出端与所述容器的控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的液位检测电路，其特征在于，所述电压转换电路包括：
整流子电路，与所述整流子电路并联的降压电阻串，滤波子电路，以及与所述滤波子电路的输出端相连接的限压子电路；
所述整流子电路包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D2的阴极与所述二极管D1的阳极相连接；
所述降压电阻串包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1的第一端与所述二极管D2的阳极相连接，所述电阻R2的第一端与所述二极管D1的阴极相连接，所述电阻R1的第二端和所述电阻R2的第二端相连接且与所述控制器的接地端相连接；
所述滤波子电路与所述电阻R2并联。
3.根据权利要求2所述的液位检测电路，其特征在于，所述滤波子电路包括：
电容C2、电容C3、电阻R3和电容C4；
所述电容C2与直接所述电阻R2并联，所述电容C3与所述电容C2并联，所述电阻R3和所述电容C4串联组成的支路直接与所述电容C3并联；
所述电阻R3的第一端与所述电容C3相连接，所述电阻R3的第二端与所述电容C4相连接，所述滤波子电路的输出端由所述电阻R3和所述电容C4的连接点引出。
4.根据权利要求2所述的液位检测电路，其特征在于，所述限压子电路包括：
直流电源；阴极与所述直流电源相连接，阳极与所述滤波子电路的输出端相连接的二极管D3，所述电压转换电路的输出端由所述二极管D3和所述滤波子电路的输出端的连接点引出。
5.根据权利要求1～4任一项所述的液位检测电路，其特征在于，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件为电容。
6.根据权利要求5所述的液位检测电路，其特征在于，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件为无极性电解电容。
7.根据权利要求1～4任一项所述的液位检测电路，其特征在于，所述第一耦合元件和所述第二耦合元件为电感。
8.一种液位检测电路，应用于内壁为金属材质的容器，其特征在于，包括：
电源支路和至少一支检测电路；
所述电源支路包括：安全隔离电源变压器，一端与所述安全隔离电源变压器的副边绕组相连接，另一端与所述容器的内壁相连接的第一耦合元件；所述安全隔离电源变压器的原边绕组连接市电；
所述检测电路包括：绝缘设置在所述容器内壁上的探针，电压转换电路，以及一端与所述探针相连接，另一端与所述电压转换电路的输入端相连接的第二耦合元件；所述电压转换电路的输出端与所述容器的控制器相连接。
9.一种液位检测装置，其特征在于，包括：
权利要求1～8任一项所述的液位检测电路，以及与所述电压转换电路的输出端相连接的容器的控制器。
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