CN206099943U - 水位检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种水位检测装置。装置包括水位感应带、微控制单元和开关电路；水位感应带，适用于贴置于水箱的外壁，感应包括水箱的寄生电容在内的感应带对地之间的静态电容；微控制单元中设置有模数转换器，水位感应带通过微控制单元的第一引脚与模数转换器中的采样电容并联；微控制单元的第二引脚连接开关电路，以控制开关电路的通断。其利用水位感应带的电荷电压分压效应，根据水位感应带的电容变化推算水箱中的水位变化，最终计算出水箱中的水位情况。其对水箱中的水不会产生任何污染。且采用电信号进行水位情况的输出，老化现象不明显，能够长时间使用，同时经过微控制单元的计算的水箱水位检测精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感技术领域，尤其涉及一种水位检测装置。
背景技术
在小家电中，如咖啡机、饮水机等产品，一般均设置有水位检测装置。传统技术中，一般使用机械式磁横开关，通过在水箱内部安装一个浮标，浮标内部嵌入一个电磁铁感应干簧管进行水箱内有水和无水的检测。其是通过机械开关来检测无水状态，机械开关寿命短(大约两年)，随着使用时间的增长，机械开关容易产生故障，发生误判的几率增大，对产品的安全保护性能失效，进而易引发产品干烧，造成危险后果。
还有一种方式是运用探针直接接触到水箱内部，直接接触水，探针需要带电，带电的探针与水接触，探针容易损坏，同时也会对水产生污染。
实用新型内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种使用寿命长，且对水箱中的水无污染的水位检测装置。
为实现本实用新型目的提供的一种水位检测装置，包括水位感应带、微控制单元和开关电路：
所述水位感应带，适用于贴置于水箱的外壁，感应包括所述水箱的寄生电容在内的感应带对地之间的静态电容；所述微控制单元中设置有模数转换器，所述水位感应带通过所述微控制单元的第一引脚与所述模数转换器中的采样电容并联；所述微控制单元的第二引脚连接所述开关电路，以控制所述开关电路的通断。
在其中一个实施例中，所述感应带与第一电阻串联后连接所述微控制单元的第一引脚。
在其中一个实施例中，所述微控制单元为PIC12F615芯片。
在其中一个实施例中，所述微控制单元的VDD引脚连接外部电源，所述微控制单元的VSS引脚接地；所述装置还包括第一电容，所述第一电容一端连接所述VDD引脚，另一端接地。
在其中一个实施例中，所述装置还包括第二电容，所述第二电容一端连接所述VDD引脚，另一端接地，且所述第二电容的电容值大于所述第一电容的电容值。
在其中一个实施例中，所述开关电路包括第二电阻及一个三极管；所述第二电阻一端连接所述微控制单元的第二引脚，另一端连接所述三极管的基极；所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极为水位信号输出端。
在其中一个实施例中，所述开关电路还包括第三电阻；所述第三电阻一端连接所述微控制单元的第二引脚，另一端接地。
在其中一个实施例中，所述三极管为NPN型三极管。
在其中一个实施例中，所述水位感应带包括PCB板，且所述PCB板一个侧面上设置有导电层；且所述导电层所在的侧面贴置于所述水箱的外壁。
在其中一个实施例中，所述导电层由铜制成。
本实用新型的有益效果包括：本实用新型提供的水位检测装置，通过在水箱外壁上贴设水位感应带，实现水位感应带与微控制单元内部模数转换器的采样电容之间的电荷电压分压效应。通过分压的效果推算水箱中的水位变化引起的水位感应带的电容变化，最终计算出水箱中的水位情况。由于水位感应装置是直接贴至于水箱的外部的，对水箱中的水不会产生任何污染。而且其采用电信号进行水位情况的输出，老化现象不明显，能够长时间使用，同时经过微控制单元的计算的水箱水位检测精度高。
附图说明
图1为一实施例的水位检测装置的构成示意图；
图2为图1所示的水位检测装置进行水位检测的流程图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型的水位检测装置的具体实施方式进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型的水位检测装置是利用CVD(Capacitive Voltage Divider，电容分压器)实现的一种非接触式水位检测装置。其中，CVD是一项基于电荷/电压的技术，其仅用数模转换器(ADC，Analog to digital converter)即可测量引脚的相对电容。
如图1所示，其中一个实施例的水位检测装置包括微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)水位感应带S0以及开关电路。具体的，本实施例中MCU为PIC12F615芯片，其包括8个引脚。分别为VDD引脚、VSS引脚、GP0引脚、GP1引脚、GP2引脚、GP3引脚、GP4和GP5引脚。其中，本实施例中，电源电压VDD引脚连接外部电源，VSS引脚接地。
对于MCU的外部连接装置，水位感应带S0与第一电阻R1串联后再与MCU的GP0引脚连接。对于GP0引脚，其在MCU内部连接模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)，使水位感应带S0通过第一引脚GP0引脚与模数转换器中的采用电容并联。本实施例的水位感应带与地之间具有静态电容，使用该水位检测装置对饮水机或者咖啡机等设备水箱内的水位进行检测时，将水位感应带S0贴置于水箱的外壁上，由于水箱寄生电容的作用，水位感应带S0与地之间的静态电容发生变化，因此，水位感应带S0端的电容电荷分压会发生变化。且水箱中有水、没水以及水箱内水多少，都会对水位感应带与地之间的静态电容产生影响，即分压的大小视水位感应带的电容量大小而定。从而，可以在MCU中预存一定程序，通过对水位感应带S0的分压比在MCU内部经过转换处理，自动计算出水箱内的水位情况。并可以将检测结果通过第二引脚GP4引脚输出给开关电路。通过开关电路的OUT输出端进一步控制相连接的显示灯装置，以进行水箱缺水提醒。
如图1所示，本实施例的水位检测装置中，还设置有电源滤波电路。其包括并联的第一电容C1和第二电容C2，两个电容并联后，一端接地，另一端连接到电源输入接口VDD引脚。起到滤波，稳定电源输入的效果。作为一种可实施方式，可设置第一电容C1为小电容对高频干扰进行滤除，第二电容C2为大电容，对低频干扰进行滤除。
对于开关电路，作为一种可实施方式，如图1所示，其包括第二电阻R2、一个三极管Q1及第三电阻R3。第二电阻R2一端连接MCU的第二引脚GP4引脚，另一端连接三极管的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管的集电极为水位信号输出端即OUT输出端口。而一端与GP4引脚连接，另一端接地的第三电阻R3起到抗干扰的作用。
其中，开关电路中的三极管Q1在其中一个实施例中采用NPN型三极管。对于水位感应带S0，在其中一个实施例中，采用PCB板覆铜的方式实现。覆铜作为一层导电层紧贴在水箱的外壁上。从而能够感应水箱的寄生电容。在其他实施例中，也可采用在PCB板一侧覆盖其他导电材料的导电层，也能实现CVD感应检测的效果。
下面结合图2对图1所示的水位检测装置的检测过程进行说明。如图2所示，检测开始后，MCU进行初始化设置，包括进行时钟设置，以及设置GP0引脚为模拟输入端口，GP2～GP4为数字输出端口，即MCU可以通过GP0引脚接收模拟信号的输入，并可以通过GP2～GP4引脚进行数字信号的输出。初始化完成后，设置GP2端口为高电平1，选择GP2端作为模数转换器的采样电容电源，并延时一段时间，使模数转换器的采样电容充电。完成对采样电容的充电后，转换模数转换器工作状态转换，选择通道AN0，并选择GP0端口作为采样电容的电源。之后启动模数转换器，并等待转换完成，即等待采样电容向感应电容(水位感应的电容)放电到一个平衡电位。达到放电平衡后，即模数转换器转换完成，模数转换器将此时采样电容上的电压值进行模数转换处理，得到数字的采样值。MCU对采样值与预设阈值进行比较，当采样值大于或者等于预设阈值时，则控制GP4端口输出高电平，当采样值小于预设阈值时，则控制GP4端口输出低电平。
且上述检测过程按照预设的执行周期循环进行，持续不断的对水箱中的水位是否过低进行检测。
上述实用新型的水位检测装置，通过在水箱外壁上贴设水位感应带，实现水位感应带与MCU内部模数转换器的采样电容之间的电荷电压分压效应。通过分压的效果推算水箱中的水位变化引起的水位感应带的电容变化，最终计算出水箱中的水位情况。由于水位感应装置是直接贴至于水箱的外部的，对水箱中的水不会产生任何污染。而且其采用电信号进行水位情况的输出，老化现象不明显，能够长时间使用，同时经过MCU的计算的水箱水位检测精度高。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种水位检测装置，其特征在于，包括水位感应带、微控制单元和开关电路；
所述水位感应带，适用于贴置于水箱的外壁，感应包括所述水箱的寄生电容在内的感应带对地之间的静态电容；所述微控制单元中设置有模数转换器，所述水位感应带通过所述微控制单元的第一引脚与所述模数转换器中的采样电容并联；所述微控制单元的第二引脚连接所述开关电路，以控制所述开关电路的通断。
2.根据权利要求1所述水位检测装置，其特征在于，所述感应带与第一电阻串联后连接所述微控制单元的第一引脚。
3.根据权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，所述微控制单元为PIC12F615芯片。
4.根据权利要求3所述的水位检测装置，其特征在于，所述微控制单元的VDD引脚连接外部电源，所述微控制单元的VSS引脚接地；所述装置还包括第一电容，所述第一电容一端连接所述VDD引脚，另一端接地。
5.根据权利要求4所述的水位检测装置，其特征在于，所述装置还包括第二电容，所述第二电容一端连接所述VDD引脚，另一端接地，且所述第二电容的电容值大于所述第一电容的电容值。
6.根据权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，所述开关电路包括第二电阻及一个三极管；所述第二电阻一端连接所述微控制单元的第二引脚，另一端连接所述三极管的基极；所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极为水位信号输出端。
7.根据权利要求6所述的水位检测装置，其特征在于，所述开关电路还包括第三电阻；所述第三电阻一端连接所述微控制单元的第二引脚，另一端接地。
8.根据权利要求6所述的水位检测装置，其特征在于，所述三极管为NPN型三极管。
9.根据权利要求1至8任一项所述的水位检测装置，其特征在于，所述水位感应带包括PCB板，且所述PCB板一个侧面上设置有导电层；且所述导电层所在的侧面贴置于所述水箱的外壁。
10.根据权利要求9所述的水位检测装置，其特征在于，所述导电层由铜制成。
Priority Applications (1)
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| CN201621081047.6U CN206099943U (zh) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | 水位检测装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108534866A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-09-14 | 珠海市洁源电器有限公司 | 一种可隔空监测液位的高灵敏度高精度电子液位感应器 |
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2016
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