CN205748545U - 一种外贴式管道液位传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液位检测技术领域，尤其是一种外贴式管道液位传感器。它包括塑胶壳、感应电极片、具有上拉输出端口和高阻态输入端口的微控制器、PCB驱动板及可调电位器，塑胶壳的前表面并行地设置有两个支板，感应电极片横置于两个支板上，两个支板之间形成有一挂孔；微控制器的上拉输出端口与感应电极片的电源引脚电连接，微控制器的高阻态输入端口与感应电极片的信号引脚电连接。本实用新型可通过穿设于挂孔内的绑带等连接件绑缚于液体容器上，使感应电极片与液体容器的侧壁相贴附；利用微控制器实现对感应电极片进行充放电、电位检测以及充放电计时等，从而为通过检测感应电极片的充放电时间的变化来计算液体容器中的液位高低提供了基础条件。

Description

一种外贴式管道液位传感器

技术领域

本实用新型涉及液位检测技术领域，尤其是一种外贴式管道液位传感器。

背景技术

周知，在包含有液体容器的自动控制系统当中，容器内液体液位的检测是系统控制液位水平的一个重要参数。液位达到上限则停止液体注入，液位达到下限则发出警报或自动开启阀门注入液体，液位处于上下限之间，则通过液位高度和系统的工作状态来预估剩余液体可供使用的时间。因此，准确测量容器内的液位高度，是自动控制系统实现智能化的必备功能。

目前，利用非接触式液位检测技术已经可以实现对含有有毒、强酸、强碱或其他各种液体的液体容器的非接触检测，现有的非接触液位检测装置主要有超声波液位计、雷达液位计、电容式液位传感器等，其中，现有的电容式液位传感器由于受结构设计不合理以及检测方法落后等因素的影响，导致其普遍存在如下问题：1、检测精度低、智能化程度低，抗干扰能力弱；2、无法有效避免容器的厚度对检测的精度的影响，一般只能适用于壁厚为10-15mm的非金属容器。

因此，需要对现有的外贴式管道液位传感器(尤其是电容式液位传感器)的结构提出改进方案，以最大限度地满足实际的生活生产需要。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单紧凑、性能稳定、安装方便的外贴式管道液位传感器。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种外贴式管道液位传感器，它包括一塑胶壳、一感应电极片、一封装于塑胶壳内的PCB驱动板、一集成于PCB驱动板上且具有上拉输出端口和高阻态输入端口的微控制器以及一焊接于PCB驱动板上并外露于塑胶壳的表面的可调电位器，所述塑胶壳的前表面并行地设置有两个支板，所述感应电极片横置于两个支板上，两个所述支板之间形成有一挂孔；

所述微控制器的上拉输出端口通过PCB驱动板和可调电位器与感应电极片的电源引脚电连接，所述微控制器的高阻态输入端口通过PCB驱动板与感应电极片的信号引脚电连接。

优选地，所述感应电极片包括一柔性塑胶板和一包覆于柔性塑胶板内的紫铜片。

优选地，所述PCB驱动板包括PCB基板以及布置于PCB基板上的本体地线、充放电线路和电平监测线路，所述充放电线路将微控制器的上拉输出端口、可调电位器和感应电极片的电源引脚作顺序串接，所述感应电极片的信号引脚通过电平监测线路与微控制器的高阻态输入端口相连；所述本体地线的线径大于20mil，所述本体地线与感应电极片之间的最小距离大于3mm，所述本体地线与充放电线路及电平监测线路之间的最小距离大于3mm。

优选地，所述PCB驱动板上还焊接有一由塑胶壳内部引出的4PIN端子排，所述4PIN端子排包括分别与微控制器相连的外引地线、电源线、信号输出线和信号选择线，所述外引地线与信号输出线之间或电源线与信号输出线之间还连接有一三极管。

优选地，所述PCB驱动板通过灌胶封装于塑胶壳内。

由于采用了上述方案，本实用新型本实用新型可通过穿设于挂孔内的绑带等连接件绑缚于液体容器上，使感应电极片与液体容器的侧壁相贴附；通过上拉输出端口对感应电极片进行充放电，通过高阻态输入端口监测感应电极片的电位高低，利用微控制器中的计时器对充放电的时间进行计时，从而为通过检测感应电极片的充放电时间的变化来计算液体容器中的液位高低提供了基础条件，可实现自动且精确的液位检测；而通过调整可调电位器的阻值可以增强或者降低传感器的灵敏度，以使传感器适用于具有不同壁厚的液体容器上；其结构简单、安装及使用方便，具有很强的实用价值和市场推广价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例的透视结构示意图；

图2是本实用新型实施例在安装状态下的结构示意图；

图3是本实用新型实施例在使用状态下的结构示意图；

图4是本实用新型实施例在检测液位时的原理图；

图5是本实用新型实施例的电位变化对比图；

图6是本实用新型实施例的高低电平信号输出的接线图；

图7是本实用新型实施例的NPN型信号输出的接线图；

图8是本实用新型实施例的PNP型信号输出的接线图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供的一种外贴式管道液位传感器，它包括一塑胶壳1、一感应电极片2、一具有上拉输出端口P1和高阻态输入端口P2的微控制器3、一封装于塑胶壳1内的PCB驱动板4以及一焊接于PCB驱动板4上并外露于塑胶壳1的表面的可调电位器R，在塑胶壳1的前表面并行地设置有两个支板5，感应电极片2横置于两个支板5上，在两个支板5之间形成有一挂孔6；其中，微控制器3的上拉输出端口P1通过PCB驱动板4和可调电位器R与感应电极片2的电源引脚电连接，微控制器3的高阻态输入端口P2通过PCB驱动板4与感应电极片2的信号引脚电连接。如此，利用穿设于挂孔6内的绑带等连接件可将整个传感器绑缚于液体容器上，使感应电极片2与液体容器的侧壁相贴附；由于感应电极片2与大地之间会存在一个寄生电容(即感应电容)，在周围环境不变的情况下，寄生电容的电容值是固定且微小的，此时感应电极片2具有固定的充放电时间；当液体容器内的导电液体液位靠近感应电极片2时，感应电极片2会与导电液体之间形成耦合电容，从而会改变感应电极片2充放电时间；进而可通过微控制器3的上拉输出端口P1对感应电极片2进行循环的充放电控制，通过微控制器3的高阻态输入端口P2来实时监测感应电极片2的电位高低，同时利用微控制器3中的计时器对充放电的时间及周期进行计时，从而为通过检测感应电极片2的充放电时间的变化来计算液体容器中的液位高低提供了基础条件；同时，通过调整可调电位器R的阻值可以增强或者降低传感器的灵敏度，以使传感器适用于具有不同壁厚的液体容器上。

为提高整个传感器的导电性能以及稳定性，本实施例的感应电极片2包括一柔性塑胶板21和一包覆于柔性塑胶板21内的紫铜片22。

为避免因外部杂波对电路干扰而引起感应电极片2的充放电时间发生改变，进而导致微控制器3的判断出错，输出的信号无法保持稳定的问题；本实施例的PCB驱动板4包括PCB基板以及布置于PCB基板上的地线GND、电源线VCC、信号输出线OUT和信号选择线MODE，电源线VCC将微控制器3的上拉输出端口P1、可调电位器R、PCB驱动板4和感应电极片2的电源引脚作顺序串接，感应电极片2的信号引脚通过信号输出线OUT及PCB驱动板4与微控制器3的高阻态输入端口P2相连；其中，地线GND的线径大于20mil(即20密耳)，地线GND与感应电极片2之间的最小距离大于3mm，地线GND与电源线VCC及信号输出线OUT之间的最小距离大于3mm。从而可使干扰源尽量远离充放电线路及检测线路，提高整个传感器的抗干扰能力。

为避免因外部杂波对电路干扰而引起感应电极片2的充放电时间发生改变，进而导致微控制器3的判断出错，输出的信号无法保持稳定的问题；本实施例的PCB驱动板4包括PCB基板以及布置于PCB基板上的本体地线、充放电线路和电平监测线路，充放电线路将微控制器3的上拉输出端口P1、可调电位器R和感应电极片2的电源引脚作顺序串接，感应电极片2的信号引脚通过电平监测线路与微控制器3的高阻态输入端口P2相连；其中，本体地线的线径大于20mil(即20密耳)，本体地线与感应电极片2之间的最小距离大于3mm，本体地线与充放电线路及电平监测线路之间的最小距离大于3mm。从而可使干扰源尽量远离充放电线路及检测线路，提高整个传感器的抗干扰能力。

为使传感器能够为用户提供其所需要的不同输出信号，本实施例的PCB驱动板3上还焊接有一由塑胶壳1内部引出的4PIN端子排，4PIN端子排包括分别与微控制器3相连的外引地线GND、电源线VCC、信号输出线OUT和信号选择线MODE，外引地线GND与信号输出线OUT之间或电源线VCC与信号输出线OUT之间还连接有一三极管Q，以通过增设的三极管Q可使整个传感器进行诸如高低电平信号输出(如图6所示)、NPN型信号输出(如图7所示)或PNP型信号输出(如图8所示)等多种信号传输方式。

为增强传感器的防腐蚀、防尘及防水等效果，本实施例的PCB驱动板4通过灌胶的方式封装于塑胶壳1内。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种外贴式管道液位传感器，其特征在于：它包括一塑胶壳、一感应电极片、一封装于塑胶壳内的PCB驱动板、一集成于PCB驱动板上且具有上拉输出端口和高阻态输入端口的微控制器以及一焊接于PCB驱动板上并外露于塑胶壳的表面的可调电位器，所述塑胶壳的前表面并行地设置有两个支板，所述感应电极片横置于两个支板上，两个所述支板之间形成有一挂孔；

所述微控制器的上拉输出端口通过PCB驱动板和可调电位器与感应电极片的电源引脚电连接，所述微控制器的高阻态输入端口通过PCB驱动板与感应电极片的信号引脚电连接。

2.如权利要求1所述的一种外贴式管道液位传感器，其特征在于：所述感应电极片包括一柔性塑胶板和一包覆于柔性塑胶板内的紫铜片。

3.如权利要求1所述的一种外贴式管道液位传感器，其特征在于：所述PCB驱动板包括PCB基板以及布置于PCB基板上的本体地线、充放电线路和电平监测线路，所述充放电线路将微控制器的上拉输出端口、可调电位器和感应电极片的电源引脚作顺序串接，所述感应电极片的信号引脚通过电平监测线路与微控制器的高阻态输入端口相连；所述本体地线的线径大于20mil，所述本体地线与感应电极片之间的最小距离大于3mm，所述本体地线与充放电线路及电平监测线路之间的最小距离大于3mm。

4.如权利要求3所述的一种外贴式管道液位传感器，其特征在于：所述PCB驱动板上还焊接有一由塑胶壳内部引出的4PIN端子排，所述4PIN端子排包括分别与微控制器相连的外引地线、电源线、信号输出线和信号选择线，所述外引地线与信号输出线之间或电源线与信号输出线之间还连接有一三极管。

5.如权利要求1所述的一种外贴式管道液位传感器，其特征在于：所述PCB驱动板通过灌胶封装于塑胶壳内。