CN206804103U - 一种水位监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开了一种水位监测装置。包括：监测单元，用于监测水位状态信息和水位高度信息；主控单元，与所述监测单元电连接；根据所述监测单元监测到的所述水位状态信息和水位高度信息进行分析，并发送控制指令信息；驱动单元，与所述主控单元电连接；接收所述主控单元发送的所述控制指令信息，控制电动推杆的上升或下降；供电单元，分别与所述监测单元、所述驱动单元和所述主控单元电连接；用于供电给所述监测单元、驱动单元和主控单元。本实用新型可以自动跟踪水位变化，自动获取水位信息，提高清洁车运动控制可靠性，方便上位机水量管理。

Description

一种水位监测装置

技术领域

本实用新型涉及水位测试领域，尤指应用于无人驾驶清洁车的水位监测装置。

背景技术

无人驾驶清洁车作为一种新型的清洁设备，可以独立自主的完成清扫任务，完全不用人为干扰，减少了清洁服务行业对于清洁人员的严重依赖，其不可比拟的优越性在清洁市场拥有广泛的应用需求。无人驾驶清洁车最大的优势在于自主工作能力，使得解放驾驶人员成为真正可行的工作状态。在执行任务时，管理员只要远程控制，即可实时了解清洁情况。从一个人驾驶一辆洗地车，到一个人管理五至十台洗地车，大大减少清洁的人力成本与管理难度，真正提高工作效率和企业效益。

然而，无人驾驶清洁车的水位高度是一个重要监测目标，然而现有技术中通过压力式水位计跟踪水位升降，由于水位高度H＝P水÷d，比重d与水温、含沙量等有关，水位参数漂移严重，测量不精准。超声波水位计由于声波在空气中的传播速度受到温度、湿度和气压等环境因素的影响，水位参数漂移同样严重。而且在水位监测过程中由于驾驶清洁车车身重心和整车重量一直处于变换过程中，车身重心和重量的不断变化会影响到无人驾驶清洁车水位控制的稳定性和水位检测的精确度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水位监测装置，本实用新型的目的是为了使水位测量准确可靠，使得水量管理更智能，更精确。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种水位监测装置，包括：监测单元，用于监测水位状态信息和水位高度信息；主控单元，与所述监测单元电连接；根据所述监测单元监测到的所述水位状态信息和水位高度信息进行分析，并发送控制指令信息；驱动单元，与所述主控单元电连接；接收所述主控单元发送的所述控制指令信息，控制电动推杆的上升或下降；供电单元，分别与所述监测单元、所述驱动单元和所述主控单元电连接；用于供电给所述监测单元、驱动单元和主控单元。

在本实用新型中，在水位监测过程中由于驾驶清洁车车身重心和整车重量一直处于变换过程中，车身重心和重量的不断变化会影响到无人驾驶清洁车水位控制的稳定性和水位检测的精确度。通过驱动单元能够在清洁道路的过程中实时控制电动推杆随着水箱的水位上升或下降而缩短或伸长，监测单元能够实时监测清水箱和污水箱是否还有水，同时，也能根据所述电动推杆上编码器的脉冲信号计算电动推杆的位移，进而得到清水箱和污水箱的清水水位高度和污水水位高度，提高无人驾驶清洁车的水位检测稳定性，方便上位机水量管理。

优选的，所述主控单元包括主控芯片，所述主控单元包括主控芯片，所述主控芯片型号为：STM32F107VCT6；所述主控芯片的PD 8数据控制端和PD 11数据控制端均与所述监测单元电连接；所述主控芯片的PE 8数据控制端，PE 9数据控制端，PE 10数据控制端，PE11数据控制端，PE 12数据控制端和PE 13数据控制端均与所述监测单元电连接；所述主控芯片的PA 6数据控制端，PA 7数据控制端，PA 9数据控制端，PA 10数据控制端，PD 12数据控制端，PD 13数据控制端，PD 14数据控制端和PD 15数据控制端均与所述驱动单元电连接。

优选的，所述监测单元包括：第一传感器、第二传感器和放大器；所述放大器分别与所述第一传感器和所述第二传感器电连接；所述放大器的第一正向信号输入端与所述第一传感器电连接；所述放大器的第二正向信号输入端与所述第二传感器电连接；所述放大器的第一反向信号输入端与所述放大器的第一信号输出端电连接；所述放大器的第二反向信号输入端与所述放大器的第二信号输出端电连接；所述放大器的所述第一信号输出端和所述第二信号输出端脚分别与所述主控芯片的所述PD 11数据控制端和所述PD 8数据控制端对应电连接；其中，所述第一传感器和所述第二传感器均采用接近开关，所述接近开关安装在所述电动推杆的顶端，且所述接近开关的感应电极端面向被测物。

优选的，所述监测单元还包括第一编码器，第一收发器和隔离器；所述第一收发器分别与所述第一编码器和所述隔离器电连接；所述第一收发器的电压输入端与所述供电单元电连接；所述第一收发器的第一高电平信号接收端与所述第一编码器的第一高电平信号输出端电连接；所述第一收发器的第一低电平信号输出端与所述第一编码器的第一低电平信号输出端电连接；所述第一收发器的第一数据输出端与所述隔离器的A0数据控制端电连接；所述第一收发器的第二高电平信号接收端与所述第一编码器的第二高电平信号输出端电连接；所述第一收发器的第二低电平信号接收端与所述第一编码器的第二低电平信号输出端电连接；所述第一收发器的第二数据输出端与所述隔离器的A1数据控制端电连接；所述第一收发器的第三高电平信号接收端与所述第一编码器的第三高电平信号接收端电连接；所述第一收发器的第三低电平信号接收端与所述第一编码器的第三低电平信号接收端电连接；所述第一收发器的第三数据输出端与所述隔离器的A2数据控制端电连接；所述隔离器的电压输入端与电阻R126的一端电连接；所述电阻R126的另一端与所述供电单元电连接；所述隔离器的DIR数据控制端与电阻R127的一端电连接；所述电阻R127的另一端与所述供电单元电连接；所述隔离器的B0数据控制端，B1数据控制端，B2数据控制端分别与所述主控芯片的PE 8数据控制端，PE 9数据控制端，PE 10数据控制端对应电连接。

优选的，所述监测单元还包括第二编码器，第二收发器和隔离器；所述第二收发器分别与所述第二编码器和所述隔离器电连接；所述第二收发器的电压输入端与所述供电单元电连接；所述第二收发器的第一高电平信号接收端与所述第二编码器的第一高电平信号输出端电连接；所述第二收发器的第一低电平信号输出端与所述第二编码器的第一低电平信号输出端电连接；所述第二收发器的第一数据输出端与所述隔离器的A3数据控制端电连接；所述第二收发器的第二高电平信号接收端与所述第二编码器的第二高电平信号输出端电连接；所述第二收发器的第二低电平信号接收端与所述第二编码器的第二低电平信号输出端电连接；所述第二收发器的第二数据输出端与所述隔离器的A4数据控制端电连接；所述第二收发器的第三高电平信号接收端与所述第二编码器的第三高电平信号接收端电连接；所述第二收发器的第三低电平信号接收端与所述第二编码器的第三低电平信号接收端电连接；所述第二收发器的第三数据输出端与所述隔离器的A5数据控制端电连接；所述隔离器的电压输入端与电阻R126的一端电连接；所述电阻R126的另一端与所述供电单元电连接；所述隔离器的DIR数据控制端与电阻R127的一端电连接；所述电阻R127的另一端与所述供电单元电连接；所述隔离器的B3数据控制端，B4数据控制端，B5数据控制端分别与所述主控芯片的PE 11数据控制端，PE 12数据控制端和PE 13数据控制端对应电连接。

优选的，所述编码器安装在所述电动推杆的一端；所述编码器采用ABZ三相编码器；所述电动推杆采用直流式电动推杆。

优选的，所述驱动单元包括：第一驱动芯片和第一电动推杆；所述第一驱动芯片与所述第一电动推杆电连接；所述第一驱动芯片的第一电压输入端和第二电压输入端均与电源电压电连接；所述第一驱动芯片的第一数据接收端、第二数据接收端、第三数据接收端、第四数据接收端、第五数据接收端分别与电阻R131、电阻R132、电阻R133、电阻R134、电阻R135的一端对应电连接；所述电阻R131、所述电阻R132、所述电阻R133、所述电阻R134、所述电阻R135的另一端均与所述供电单元电连接；所述第一驱动芯片的第一数据输入端与所述主控芯片的所述PA 7数据控制端电连接；所述第一驱动芯片的第二数据输入端与所述主控芯片的所述PA 6数据控制端电连接；所述第一驱动芯片的数据输出端与所述主控芯片的所述PD 15数据控制端电连接；所述第一驱动芯片的睡眠控制端与所述主控芯片的所述PD 14数据控制端电连接；所述第一驱动芯片的衰减模式控制端与电阻R139的一端电连接；所述电阻R139的另一端与电阻R140的一端电连接；所述电阻R140的另一端与公共地电连接；所述第一驱动芯片的第一参考电压输入端和第二参考电压输入端均与电阻R144、电阻R146的一端电连接；所述电阻R146的另一端与公共地电连接；所述第一驱动芯片的电压输出端与所述电阻R144的另一端电连接；所述第一驱动芯片的数据控制端与电阻R141的一端电连接；所述电阻R141的另一端与公共地电连接；所述第一驱动芯片的第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端、第四信号输出端分别与所述第一电动推杆的第一信号输入端、第二信号输入端、第三信号输入端、第四信号输入端电连接。

优选的，所述驱动单元还包括：第二驱动芯片和第二电动推杆；所述第二驱动芯片与所述第二电动推杆电连接；所述第二驱动芯片的第一电压输入端和第二电压输入端均与电源电压电连接；所述第二驱动芯片的第一数据接收端、第二数据接收端、第三数据接收端、第四数据接收端、第五数据接收端分别与电阻R152、电阻R153、电阻R154、电阻R155、电阻R156的一端对应电连接；所述电阻R152、所述电阻R153、所述电阻R154、所述电阻R155、所述电阻R156的另一端均与所述供电单元电连接；所述第二驱动芯片的第一数据输入端与所述主控芯片的所述PA 7数据控制端电连接；所述第二驱动芯片的第二数据输入端与所述主控芯片的所述PA6数据控制端电连接；所述第二驱动芯片的数据输出端与所述主控芯片的所述PD 13数据控制端电连接；所述第二驱动芯片的睡眠控制端与所述主控芯片的所述PD12数据控制端电连接；所述第二驱动芯片的衰减模式控制端与电阻R157的一端电连接；所述电阻R157的另一端与电阻R147的一端电连接；所述电阻R147的另一端与公共地电连接；所述第二驱动芯片的第一参考电压输入端和第二参考电压输入端均与电阻R149、电阻R150的一端电连接；所述电阻R150的另一端与公共地电连接；所述第二驱动芯片的电压输出端与所述电阻R149的另一端电连接；所述第二驱动芯片的数据控制端与电阻R151的一端电连接；所述电阻R151的另一端与公共地电连接；所述第二驱动芯片的第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端、第四信号输出端分别与所述第二电动推杆的第一信号输入端、第二信号输入端、第三信号输入端和第四信号输入端对应电连接。

优选的，所述供电单元包括降压稳压芯片、第一降压器和第二降压器；所述降压稳压芯片分别与所述第一降压器和所述第二降压器电连接；所述降压稳压芯片的电压输入端与所述电源电压电连接；所述降压稳压芯片的使能控制端与电阻R128和电阻R137电连接；所述电阻R128的另一端与电源电压电连接，所述电阻R137的另一端与公共地电连接；所述降压稳压芯片的反馈端分别与电阻R129和电阻R133的一端电连接；所述电阻R12的另一端与电感L2电连接；所述电阻R133的另一端与公共地电连接；所述降压稳压芯片的频率调节端与电阻R138的一端电连接；所述电阻R138的另一端与公共地电连接；所述降压稳压芯片的启动控制端与电容C68的一端电连接；所述电容C68的另一端与公共地电连接；所述降压稳压芯片的驱动端与电容C57的一端电连接；所述电容C57的另一端与二极管D25的一端电连接；所述二极管D25的另一端与公共地电连接；所述降压稳压芯片的数据输出端与所述电感L2的另一端对应电连接，其输出电压分别输入至所述第一降压器的电压接收端和所述第二降压器的电压接收端。

与现有技术相比，本实用新型提供一种水位监测装置，至少带来以下一种技术效果：

1、本实用新型提供的水位监测装置的电路性能良好，在实际的应用过程中起到积极有益的效果；

2、本实用新型中的水位监测电路设计简单合理，结构层次分明，使用方便。

3、本实用新型增加了一种水量检测方法，能够通过电动推杆的上升或下降，测得水位信息，使水位测量准确可靠，更精确。

4、本实用新型可以自动上报清水和污水水位信息，提高无人驾驶清洁车运动控制可靠性，方便上位机水量管理。

5、本实用新型具有故障保护功能，当电机出现电流过大时能够停止转动，从而保护整个水位监测装置。

6、本实用新型硬件电路简单，易于操作，具有更高的性价比。

7、本实用新型通用性强，不受监测水质的杂物影响，并且具有实时性、长期性。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种水位监测装置特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型一种水位监测装置的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型一种水位监测装置的一个实施例主控单元结构示意图；

图3是本实用新型一种水位监测装置的另一个实施例监测单元的结构示意图；

图4是本实用新型一种水位监测装置的另一个实施例监测单元的结构示意图；

图5是本实用新型一种水位监测装置的另一个实施例驱动单元的结构示意图；

图6是本实用新型一种水位监测装置的另一个实施例驱动单元的结构示意图；

图7是本实用新型一种水位监测装置的另一个实施例供电单元的结构示意图；

图8是本实用新型一种水位监测装置的另一个实施例供电单元的结构示意图；

图9是本实用新型一种水位监测装置的另一个实施例的结构示意图；

图10是本实用新型一种水位监测装置的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

本实用新型提供一种水位监测装置的一个实施例，参考图1所示，包括：监测单元40，用于监测水位状态信息和水位高度信息；主控单元20，与所述监测单元40电连接；根据所述监测单元40监测到的所述水位状态信息和水位高度信息进行分析，并发送控制指令信息；驱动单元30，与所述主控单元20电连接；接收所述主控单元20发送的所述控制指令信息，控制电动推杆的上升或下降；供电单元10，分别与所述监测单元40、所述驱动单元30和所述主控单元20电连接；用于供电给所述监测单元4020、驱动单元30和主控单元20。

具体的，在本实施例中，在水位监测过程中由于驾驶清洁车车身重心和整车重量一直处于变换过程中，车身重心和重量的不断变化会影响到无人驾驶清洁车水位控制的稳定性和水位检测的精确度。监测单元40能够实时监测清水箱和污水箱是否还有水，清水箱有水并且水位高度达到预设值时，在主控单元20能够根据监控单元的水位信息，得到PWM控制信号发送给驱动单元30，通过驱动单元30能够在清洁道路的过程中实时控制电动推杆随着水箱的水位上升或下降而缩短或伸长，同时，也能根据所述电动推杆的位移进行计算得到清水箱和污水箱的清水水位高度和污水水位高度，提高无人驾驶清洁车的水位检测稳定性，方便上位机水量管理。

本实用新型提供一种水位监测装置的另一个实施例，参考图1、2所示，主控单元20包括：主控芯片(U29)，主控芯片(U29)型号为：STM32F107VCT6；

所述主控芯片(U29)的PD 8数据控制端(55脚)和PD 11数据控制端(58脚)均与所述监测单元4030电连接；所述主控芯片(U29)的PE 8数据控制端(39脚)，PE 9数据控制端(40脚)，PE 10数据控制端(41脚)，PE11数据控制端(42脚)，PE 12数据控制端(43脚)和PE13数据控制端(44脚)均与所述监测单元40电连接；所述主控芯片(U29)的PA6数据控制端(31脚)，PA 7数据控制端(32脚)，PA9数据控制端(68脚)，PA 10数据控制端(69脚)，PD 12数据控制端(59脚)，PD 13数据控制端(60脚)，PD 14数据控制端(61脚)和PD 15数据控制端(62脚)均与所述驱动单元30电连接。

具体的，本实施例中，STM32F107VCT6定时器一共分为三种：tim1和tim8是高级定时器，6和7是基本定时器，2—5是通用定时器。通用的可以输出四路PWM信号互不影响。高级定时器可以输出三对互补PWM信号外加ch4通道，也就是一共七路。STM32F107VCT6一共可以生成4*5+7*2＝30路PWM信号。接下来还有功能上的区别：通用定时器的PWM信号比较简单，就是普通的调节占空比调节频率(别的不常用到的没去深究)；高级定时器的还带有互补输出功能，同时互补信号可以插入死区，也可以使能刹车功能，从这些看来高级定时器的PWM用来控制电机是很好的选择。主控芯片(U29)配置过程：以高级定时器TIM1为例，其CH1～CH3和CH1N～CH3N为：PE8～PE13，开启TIM1时钟，配置6个IO口为复用推挽输出，设置TIM1的ARR和PSC来控制PWM的周期和占空比。PWM互补的意思就是当PWM1是高电平时，PWM2是低电平，如果PWM1是低电平时PWM2是高电平，总之是PWM1和PWM2不会同事变高或变低，总是不一样的。一般这样的PWM输出用于控制由两个开关管组成的在电源和地之间的桥，两个同时接通的话会导致桥臂短路电源和地引起烧毁，互补的波形可避免同时导通。设置TIM1的CH1～CH3的PWM模式及通道方向，使能TIM1的CH1～CH3输出。利用定时器产生不同频率的PWM，利用改变定时器输出比较通道的捕获值，当输出通道捕获值产生中断时，在中断中将捕获值改变，这时输出的I/O会产生一个电平翻转，利用这种办法，实现不同频率的PWM输出。STM32F107VCT6的高级定时器时钟TIM1-CLK为固定72MHz，TIM1预分频为0x0(系统高速时钟不分频)，所以TIM1计数器时钟频率为72MHz。I/O口时钟为固定值50MHz，PA6、PA7、PA9、PA10设为推拉模式。TIM1在下面定义的频率下工作：TIM1频率＝TIM1-CLK/(TIM1_Period+1)＝17.57KHz。TIM1-CC1寄存器的值为0x7FFF，所以TIM1_CH1和TIM1_CH1N产生一个频率为17.57KHz的信号，这个信号的占空比为：TIM1_CH1占空比＝TIM1_CCR1/(TIM1_Period+1)＝50％。TIM1-CC2寄存器的值为0x3FFF，所以TIM1_CH2和TIM1_CH2N产生一个17.57KHz的信号，这个信号的占空比为：TIM1_CH2占空比＝TIM1_CCR2/(TIM1_Period+1)＝25％。TIM1CC3寄存器的值为0x1FFF，所以TIM1_CH3和TIM1_CH3N产生一个17.57KHz的信号，这个信号的占空比为：TIM1_CH3占空比＝TIM1_CCR3/(TIM1_Period+1)＝12.5％。

参考图1、2、3、4所示，监测单元40包括与放大器(U21)、第一传感器、第二传感器、第一编码器、第二编码器、第一收发器(U20)、第二收发器(U23)、隔离器(U22)；所述放大器(U21)分别与所述第一传感器和所述第二传感器电连接；所述第一收发器(U20)分别与所述第一编码器和所述隔离器(U22)电连接；所述第二收发器(U23)分别与所述第二编码器和所述隔离器(U22)电连接；收发器型号为：AMS26LS32AC；放大器(U21)型号为：LM2902D；隔离器(U22)型号为：74LVC245。

其中，所述放大器(U21)的第一正向信号输入端(IN1+3脚)与所述第一传感器电连接；所述放大器(U21)的第二正向信号输入端(IN4+12脚)与所述第二传感器电连接；所述放大器(U21)的第一反向信号输入端(IN1-2脚)与所述放大器(U21)的第一信号输出端(Output1 1脚)电连接；所述放大器(U21)的第二反向信号输入端(IN4-13脚)与所述放大器(U21)的第二信号输出端(Output4 14脚)电连接；所述放大器(U21)的所述第一信号输出端(Output1 1脚)和所述第二信号输出端(Output4 14脚)分别与所述主控芯片(U29)的所述PD 11数据控制端(58脚)和所述PD 8数据控制端(55脚)对应电连接；所述第一收发器(U20)的电压输入端(16脚)与所述供电单元10电连接；所述第一收发器(U20)的第一高电平信号接收端(1脚)与所述第一编码器的第一高电平信号输出端(A相)电连接；所述第一收发器(U20)的第一低电平信号输出端(2脚)与所述第一编码器的第一低电平信号输出端(A相)电连接；所述第一收发器(U20)的第一数据输出端(3脚)与所述隔离器(U22)的A0数据控制端(2脚)电连接；所述第一收发器(U20)的第二高电平信号接收端(6脚)与所述第一编码器的第二高电平信号输出端(B相)电连接；所述第一收发器(U20)的第二低电平信号接收端(7脚)与所述第一编码器的第二低电平信号输出端(B相)电连接；所述第一收发器(U20)的第二数据输出端(5脚)与所述隔离器(U22)的A1数据控制端(3脚)电连接；所述第一收发器(U20)的第三高电平信号接收端(9脚)与所述第一编码器的第三高电平信号接收端(Z相)电连接；所述第一收发器(U20)的第三低电平信号接收端(10脚)与所述第一编码器的第三低电平信号接收端(Z相)电连接；所述第一收发器(U20)的第三数据输出端(11脚)与所述隔离器(U22)的A2数据控制端(4脚)电连接；

所述第二收发器(U23)的电压输入端(16脚)与所述供电单元10电连接；所述第二收发器(U23)的第一高电平信号接收端(1脚)与所述第二编码器的第一高电平信号输出端(A相)电连接；所述第二收发器(U23)的第一低电平信号输出端(2脚)与所述第二编码器的第一低电平信号输出端(A相)电连接；所述第二收发器(U23)的第一数据输出端(3脚)与所述隔离器(U22)的A3数据控制端(5脚)电连接；所述第二收发器(U23)的第二高电平信号接收端(6脚)与所述第二编码器的第二高电平信号输出端(B相)电连接；所述第二收发器(U23)的第二低电平信号接收端(7脚)与所述第二编码器的第二低电平信号输出端(B相)电连接；所述第二收发器(U23)的第二数据输出端(5脚)与所述隔离器(U22)的A4数据控制端(6脚)电连接；所述第二收发器(U23)的第三高电平信号接收端(9脚)与所述第二编码器的第三高电平信号接收端(Z相)电连接；所述第二收发器(U23)的第三低电平信号接收端(10脚)与所述第二编码器的第三低电平信号接收端(Z相)电连接；所述第二收发器(U23)的第三数据输出端(11脚)与所述隔离器(U22)的A5数据控制端(7脚)电连接；

所述隔离器(U22)的电压输入端(20脚)与电阻R126的一端电连接；所述电阻R126的另一端与所述供电单元10电连接；所述隔离器(U22)的DIR数据控制端(1脚)与电阻R127的一端电连接；所述电阻R127的另一端与所述供电单元10电连接；所述隔离器(U22)的B0数据控制端(18脚)，B1数据控制端(17脚)，B2数据控制端(16脚)分别与所述主控芯片(U29)的PE 8数据控制端(39脚)，PE 9数据控制端(40脚)，PE 10数据控制端(41脚)对应电连接；所述隔离器(U22)的B3数据控制端(15脚)，B4数据控制端(14脚)，B5数据控制端(13脚)分别与所述主控芯片(U29)的PE 11数据控制端(42脚)，PE 12数据控制端(43脚)和PE 13数据控制端(44脚)对应电连接。

其中，所述第一传感器和所述第二传感器均采用接近开关，所述接近开关安装在所述电动推杆的顶端，且所述接近开关的感应电极端面向被测物。

电容式接近开关，其属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。电容式接近开关对任何介质都可以检测，包括导体、半导体、绝缘体，甚至可以用于检测液体和粉末状物料。对于非金属物体，动作距离决定于材质的介电常数，材料的介电常数越大，可获得的动作距离越大。电容式接近开关由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。电容式接近开关的原理就是当电源接通时，RC振荡器不震荡，当一目标朝着电容器的电极靠近时，电容器的容量增加，振荡器开始震荡，通过后极电路的处理转换成开关信号，电容式接近开关的感应圈由同轴金属电极构成，很像“打开的”电容器电极，这两个电极构成一个电容，串接在RC振荡回路中，从而起到检测有无物体存在的目的。

优选的，所述编码器安装在所述电动推杆的一端；所述编码器采用ABZ三相编码器，所述编码器的型号为：E6B2-CWZ6C、GHS30、DKS3806等三相编码器；所述电动推杆采用直流式电动推杆，所述电动推杆型号为：JF-TGB-150，BML-DJ801等直流式电动推杆。

具体的，本实施例中，放大器(U21)型号为：LM2902D该芯片内部由四个独立的高增益、频率补偿放大器组成，特别适用于汽车和工业控制系统，工作电压范围广泛，能够进行分压，与电源电压的大小无关。LM2902是一款宽电压，单电源，工业级温度范围芯片，内部有四组独立运放，可组合使用，也可单独使用其中任意组。因为本实施例放大的是直流信号，如果采用双电源运放，则最好选择正负双电源供电，否则输入信号幅度较小时，可能无法正常工作。首先，采用耦合电容将运放电路和其他电路直流隔离，防止各部分直流电位的相互影响。然后在输入点上加上Vcc/2的直流电压，分析一下各点的电位，Vcc是Vcc，IN是Vcc/2，－Vcc是AGND，然后把各点的电位减去Vcc/2，便成了Vcc是Vcc/2，IN是0，－Vcc是－Vcc/2，相当于是“双电源”。在正式的双电源供电中，输入端的电位相对于输入信号电压是0，动态电压是Vcc是+Vcc，IN是0+VIN，－Vcc是-VCC，而偏置后的单电源供电是Vcc是+Vcc，IN是Vcc/2+VIN，－Vcc是AGND，相当于Vcc是Vcc/2，IN是0+VIN，－Vcc是－Vcc/2，与双电源供电相同，只是电压范围只有双电源的一半，输出电压幅度相应会比较小。当然，这里面之所以可以相对的分析电位，是因为有了耦合电容的隔直作用，而电位本身就是一个相对的概念。收发器(U20、U23)型号为：AMS26LS32AC是一个四路收发器，这里只使用了三路，因为本实施例采用的编码器是三相编码器。第一收发器(U20)采集的是放置在清水箱中的第一电动推杆上第一编码器Z1的脉冲信号，第二收发器(U23)采集的是放置在污水箱中的第二电动推杆上第二编码器Z2的脉冲信号。隔离器(U22)的芯片型号为74LVC245，其是一个8位双向总线发送/接收器集成电路芯片。由于编码器的输出的信号一般是+5V的方波信号，所以需要经过隔离器(U22)的隔离才能直接与主控芯片(U29)进行直接连接。同时隔离器(U22)的方向控制端(DIR)和接入电压端(VCC)均与3.3V的数字电压相连，提高信号驱动能力，隔离保护主控芯片(U29)和收发器(U20、U23)，防止出现mos管损坏后将电池电压直接输入到主控芯片(U29)，进而避免烧坏主控芯片(U29)控制引脚。

参考图1、2、5、6所示，驱动单元30包括第一驱动芯片(U28)与所述第一驱动芯片(U28)连接的第一电动推杆D1，以及第二驱动芯片(U25)和与所述第二驱动芯片(U25)连接的第二电动推杆D2；驱动芯片(U25、U28)的型号为：DRV8842；

所述第一驱动芯片(U28)的第一电压输入端(4脚)和第二电压输入端(11脚)均与电源电压(Vbat)电连接；所述第一驱动芯片(U28)的第一数据接收端(23脚)、第二数据接收端(24脚)、第三数据接收端(25脚)、第四数据接收端(26脚)、第五数据接收端(27脚)分别与电阻R131、电阻R132、电阻R133、电阻R134、电阻R135的一端对应电连接；所述电阻R131、所述电阻R132、所述电阻R133、所述电阻R134、所述电阻R135的另一端均与所述供电单元10(3.3V)电连接；所述第一驱动芯片(U28)的第一数据输入端(21脚)与所述主控芯片(U29)的所述PA 7数据控制端(32脚)电连接；所述第一驱动芯片(U28)的第二数据输入端(20脚)与所述主控芯片(U29)的所述PA 6数据控制端(31脚)电连接；所述第一驱动芯片(U28)的nFAULT

数据输出端(18脚)与所述主控芯片(U29)的所述PD 15数据控制端(62脚)电连接；所述第一驱动芯片(U28)的nSLEEP睡眠控制端(17脚)与所述主控芯片(U29)的所述PD 14数据控制端(61脚)电连接；所述第一驱动芯片(U28)的DECAY衰减模式控制端(19脚)与电阻R139的一端电连接；所述电阻R139的另一端与电阻R140的一端电连接；所述电阻R140的另一端与公共地电连接；所述第一驱动芯片(U28)的VREF第一参考电压输入端(12脚)和第二参考电压输入端(13脚)均与电阻R144、电阻R146的一端电连接；所述电阻R146的另一端与公共地电连接；所述第一驱动芯片(U28)的V3电压输出端(15脚)与所述电阻R144的另一端电连接；所述第一驱动芯片(U28)的ISEN数据控制端(6脚、9脚)与电阻R141的一端电连接；所述电阻R141的另一端与公共地电连接；所述第一驱动芯片(U28)的第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端、第四信号输出端(5脚、7脚、8脚、10脚)分别与所述第一电动推杆的第一信号输入端、第二信号输入端、第三信号输入端、第四信号输入端电连接。所述第二驱动芯片(U25)的第一电压输入端(4脚)和第二电压输入端(11脚)均与电源电压(Vbat)电连接；所述第二驱动芯片(U25)的第一数据接收端(23脚)、第二数据接收端(24脚)、第三数据接收端(25脚)、第四数据接收端(26脚)、第五数据接收端(27脚)分别与电阻R152、电阻R153、电阻R154、电阻R155、电阻R156的一端对应电连接；所述电阻R152、所述电阻R153、所述电阻R154、所述电阻R155、所述电阻R156的另一端均与所述供电单元10(3.3V)电连接；所述第二驱动芯片(U25)的第一数据输入端(21脚)与所述主控芯片(U29)的所述PA7数据控制端(69脚)电连接；所述第二驱动芯片(U25)的第二数据输入端(20脚)与所述主控芯片(U29)的所述PA 6数据控制端(68脚)电连接；所述第二驱动芯片(U25)的nFAULT数据输出端(18脚)与所述主控芯片(U29)的所述PD 13数据控制端(60脚)电连接；所述第二驱动芯片(U25)的nSLEEP睡眠控制端(17脚)与所述主控芯片(U29)的所述PD 12数据控制端(59脚)电连接；所述第二驱动芯片(U25)的DECAY衰减模式控制端(19脚)与电阻R157的一端电连接；所述电阻R157的另一端与电阻R147的一端电连接；所述电阻R147的另一端与公共地电连接；所述第二驱动芯片(U25)的VREF第一参考电压输入端(12脚)和第二参考电压输入端(13脚)均与电阻R149、电阻R150的一端电连接；所述电阻R150的另一端与公共地电连接；所述第二驱动芯片(U25)的V3电压输出端(15脚)与所述电阻R149的另一端电连接；所述第二驱动芯片(U25)的ISEN数据控制端(6脚、9脚)与电阻R151的一端电连接；所述电阻R151的另一端与公共地电连接；所述第二驱动芯片(U25)的第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端、第四信号输出端(5脚、7脚、8脚、10脚)分别与所述第二电动推杆的第一信号输入端、第二信号输入端、第三信号输入端和第四信号输入端对应电连接。

本实施例中，芯片DRV8842芯片内部集成了过流保护、短路保护，欠压电压锁定和过热保护，因此芯片外部的保护电路大大简化了。芯片的VM接供电电压Vat，为驱动电路30供电的同时也给电动推杆供电，IN1，IN2接主控芯片(U29)产生的PWM控制信号，OUT1和OUT2接电动推杆的输入控制端，VREF提供芯片的电流调节时的参考电压，ISEN接采样电阻，用于芯片检测电动推杆内部的电流大小。nFAULT数据输出端(18脚)检测是否出现系统实模式错误，不能切换到保护模式等错误报警，若是出错后清水箱的驱动芯片(U25)的nFAULT数据输出端(18脚)输出cleanWater-FAIL信号至主控芯片的PD13引脚端，同时输出一个高电平至主控芯片PD13，然后主控芯片PD12输出cleanWater-RST信号至清水箱的驱动芯片(U25)的nSLEEP睡眠控制端(17脚)，同时输出一个低电平至清水箱的驱动芯片(U25)的nSLEEP睡眠控制端(17脚)，让DRV8842进入低功耗睡眠模式。检测驱动芯片当前是否进入保护模式，如果为低电平则芯片进入保护模式。电动推杆的随着水箱的水位上升或下降而缩短或伸长，监测单元40能够实时监测清水箱和污水箱是否还有水，同时，也能根据电动推杆的位移进行计算得到清水箱和污水箱的清水水位高度和污水水位高度，提高无人驾驶清洁车的水位检测稳定性。本实施例中，监测单元40与上述主控单元20相连，接收来自编码器的脉冲信号和水位传感器反馈信号；水位传感器采用电容式接近开关，安装在带编码器的电动推杆螺杆顶端。电容式接近传感器由高频振荡器和放大器(U21)组成，由传感器的检测面与大地间构成一个电容器，参与振荡回路工作，起始于停振状态。当物体接近传感器检测面时，回路的电容量发生变化，使高频振荡器振荡，振荡和停振这两种状态转换为电信号经放大器(U21)转换为二进制开关信号。将电动推杆和水量传感器结合以实时跟踪污水箱和清水箱水位变化，能够为无人驾驶清洁车运动控制提供更多有效的参数，使得无人驾驶清洁车运行更加稳定；以及提供更准确的水量信息，便于上位机进行更有效的水量管理。

本实施例中，Vbat为直流电，接芯片的VM用于给驱动单元30供电，VCC_3.3V是给芯片DRV8842内部逻辑电路供电的，使芯片能够正常工作。R131～R136配置芯片能够输出的最大功率，这里默认配置为芯片能够输出的最大功率。主控芯片(U29)的PWM信号输出端(PA6和PA7)是PWM的是输出口，SPI为其中的一个复用功能，每一个IO口一般都会由几个复用功能，可以初始化位PWM输出，其中初始化代码如下：

GPIO端口初始化：

Timer初始化：

本实施例，通过衰减模式控制端DECAY(19，I接口)，用户可选择工作模式(全步进或半步进)、电机的旋转方向(顺时针或逆时针)、控制电流模式(快衰减或慢衰减)。由于电机电感的存在，在PWM关断的时候，电机绕组电流会下降，DECAY端就是用来设定电流的下降模式，电流当DECAY端为低的时候是slow decay，为高的时候是fast decay，悬空的时候是mixed decay。slow decay是通过下桥臂的两个MOS管续流，电流下降速度比较慢，有点类似于同步整流的方式，fast decay是快速下降模式，通过H桥的反向导通来实现电机续流。本实施例中采用的是具体的fast decay模式。

本实施例中，电动推杆的随着水箱的水位上升或下降而缩短或伸长，监测单元40能够实时监测清水箱和污水箱是否还有水，同时，也能根据电动推杆的位移进行计算得到清水箱和污水箱的清水水位高度和污水水位高度，提高无人驾驶清洁车的水位检测稳定性。本实施例中，监测单元40与上述主控单元20相连，接收来自编码器的脉冲信号和水位传感器反馈信号；水位传感器采用电容式接近开关，安装在带编码器的电动推杆螺杆顶端。电容式接近传感器由高频振荡器和放大器(U21)组成，由传感器的检测面与大地间构成一个电容器，参与振荡回路工作，起始于停振状态。当物体接近传感器检测面时，回路的电容量发生变化，使高频振荡器振荡，振荡和停振这两种状态转换为电信号经放大器(U21)转换为二进制开关信号。检测金属物体和非金属物体，感应距离为1～60mm。将电动推杆和水量传感器结合以实时跟踪污水箱和清水箱水位变化，能够为无人驾驶清洁车运动控制提供更多有效的参数，使得无人驾驶清洁车运行更加稳定；以及提供更准确的水量信息，便于上位机进行更有效的水量管理。

参考1、2、7、8所示，供电单元10中包括降压稳压芯片(U24)、第一降压器(U26)和第二降压器(U27)；所述降压稳压芯片(U24)分别与所述第一降压器(U26)和所述第二降压器(U27)电连接；降压稳压芯片(U24)的型号为：LMR14050；降压器(U26、U27)的芯片型号为：SGM2300。

其中，所述降压稳压芯片(U24)的电压输入端(2脚)与所述电源电压(Vbat)电连接；所述降压稳压芯片(U24)的使能控制端(3脚)与电阻R128和电阻R137电连接；所述电阻R128的另一端与电源电压(Vbat)电连接，所述电阻R137的另一端与公共地电连接；所述降压稳压芯片(U24)的反馈端(5脚)分别与电阻R129和电阻R133的一端电连接；所述电阻R12的另一端与电感L2电连接；所述电阻R133的另一端与公共地电连接；所述降压稳压芯片(U24)的频率调节端(4脚)与电阻R138的一端电连接；所述电阻R138的另一端与公共地电连接；所述降压稳压芯片(U24)的启动控制端(6脚)与电容C68的一端电连接；所述电容C68的另一端与公共地电连接；所述降压稳压芯片(U24)的驱动端(1脚)与电容C57的一端电连接；所述电容C57的另一端与二极管D25的一端电连接；所述二极管D25的另一端与公共地电连接；所述降压稳压芯片(U24)的数据输出端(8脚)与所述电感L2的另一端对应电连接，其输出电压分别输入至所述第一降压器(U26)的电压接收端和所述第二降压器(U27)的电压接收端。

本实用新型中，LMR14050是一款具有集成型高侧MOSFET的40V、5A降压稳压芯片(U24)。具有4V至40V的宽输入电压范围，适用于从工业到汽车各类应用中非稳压电源的电源调节。超过工作额定温度时，内部产生一个精确的0.75伏(典型)的基准电压，输出电压经过分压电阻R129和R133进行分压连接FB引脚。用公式计算出高值电阻R129的电阻值，低值电阻R133的阻值越大有利于提高在轻负载时提高效率，但是，如果阻值太高，将更易产生噪声和电压误差，因此建议电阻值范围为10千欧姆到100千欧姆。通过增加开关周期的时间，频率回折增加了关断时间，提供了更多的时间使电感电流下降，导致频率降低，较低的频率也意味着较低的开关损耗。如图8中所示，在第一降压器(U26)的VOUT端口输出电压后，接一个隔离元件隔离元件包括零欧姆电阻或磁珠。磁珠是一种被动元件，有时也称为磁环、EMI滤波器、铁芯等，是一种特别的扼流圈，可用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，具有吸收静电脉冲的能力。如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰。有四种方法解决此问题：1、用磁珠连接；2、用电容连接；3、用电感连接；4、用0欧姆电阻连接。本实施例采用0欧电阻，其相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗)，这点比磁珠强。跨接时用于电流回路，当分割电地平面后，造成信号最短回流路径断裂，此时，信号回路不得不绕道，形成很大的环路面积，电场和磁场的影响就变强了，容易干扰/被干扰。在分割区上跨接0欧电阻，可以提供较短的回流路径，减小干扰。0欧姆电阻一般用在混合信号的电路中，在这种电路中为了减小数字部分和模拟部分的相互干扰，他们的电源地线都是分开布的，但在电源的入口点又需要连在一起，一般是通过0欧姆电阻连接的，这样既达到了数字地和模拟地间无电压差，又利用了0欧姆电阻的寄生电感滤除了数字部分对模拟部分的干扰。

本实用新型提供一种水位监测装置的另一个实施例，参考图9所示，包括：供电单元10、主控单元20、驱动单元30、监测单元40、显示单元70；其中，带编码器的电动推杆50分别与驱动单元30和监测单元40电连接；间接式水位传感器60与监测单元40电连接。

具体的，本实施例中，包括清水箱和污水箱，清水箱和污水箱中均配置有电动推杆50、编码器80和间接式水位传感器60；清水箱和污水箱分别上下放置或者左右放置。本实施例中间接式水位传感器60采用的是电容式接近开关，对于整个系统工作，通过图3监测单元40中的水位信号放大电路，采集清水箱信号cleanWater-S，判断清水箱内是否有水，并根据水箱的高度H和电动推杆的位移S，能够得到清水箱当前的水位高度h，即为h＝H-S，清水箱清水水位高度达到预设清水水位高度h1时，通过图2中主控单元20的主控芯片(U29)控制水阀打开，从而开始清扫，清扫的过程中，监测单元4030同时采集污水箱信号sewage-S，主控芯片(U29)控制吸力装置通过吸力，将清水箱流出至底面清扫产生的污水收集到污水箱，直到污水箱污水水位达到预设水位高度h2时结束清扫。图4监测单元4030获取清水箱中编码器Z1的脉冲信号，并获取污水箱中编码器Z2的脉冲信号，进行计数并接收cleanWater-FALL快速衰减信号、sewageWater-FALL快速衰减信号和cleanWater-SLP功耗控制信号功耗控制信号、sewageWater-SLP功耗控制信号等四个得到四路PWM控制信号输出至图5、6驱动单元30的PWM信号输入端(IN1和IN2)，当IN1输入PWM信号，IN2输入低电平时，电机正转，当IN1输入低电平，IN2输入PWM信号时，电机反转；通过调节PWM信号的占空比来控制电机的转速，控制驱动电路输出四路位移信号(sewage+和sewage-)从而以控制电动推杆的伸缩的快慢，具体电动推杆的位移信息，通过编码器的脉冲信号进行计算得到。电容式接近开关利用其触控通道将水位的变化转换成电容的变化，而电容的变化又经过专门的处理电路转换成充放电的时间。MCU通过一系列的算法对采样的数据进行处理，得到当前水位情况。在电气式水位检测技术中，采集得到的电学量是孤立的数据，要检测一个变化的过程以及程度需要引入基准。采样数据与基准的差值才能反映当前的变化程度，从而判断有无水以及水量的多少。电容式水位检测原理类似于硬件电路中的比较器，采样值与基准值的差值作为判断依据，差值的大小决定了水量的多少。PWM按照一个固定的频率进行接通和关断，并根据需要“接通”和“关断”时间的长短，通过改变电动机的电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速，进而控制电动推杆的伸长或缩短的速度。当开关管的栅极输入高电平时，开关管导通，直流电机电枢绕组两端有电压从电源向电机提供能量，电动机储能，t1时间后，栅极输入为低电平，开关管断开，中断了供电电源Us向电动机提供能量，但是在开关管接通期间，电枢电感所储存的能量此时通过续流二极管使得电动机电流继续流通，其中，

电枢电压平均值公式为：Uo＝(t1×Us)÷(t1+t2)＝(t1÷T)×Us＝αUs(1)

式(1)中，t1为开关管接通时间，t2为开关管关断时间，T为周期，α为占空比。由公式(1)可知，改变开关管的接通时间t1和开关周期T的比例即改变脉冲的占空比，电枢电压的平均值Uo也随之改变，从而进行调速。

如图3所示，U21为4路运算放大芯片LM2902D，sensor_cleanWater经过R122和R123至AGND，输出IN1经过滤波电容C54接到U21引脚IN1+，sensor_sewage经过R124和R125至AGND，输出IN4经过滤波电容C55接到U21引脚IN4+，U21引脚IN1-接引脚Output1经过cleanWater_S输出到主控电路，U21引脚IN4-接引脚Output4经过sewage_S输出到主控电路。

如图4所示，U20和U23为芯片AMS26LS2AC，VCC_5V为U20和U23供电，INC_cleanWater_A_P接U20引脚1B，INC_cleanWater_A_N接U20引脚1A，INC_cleanWater_A_OUT接U20引脚1Y，INC_cleanWater_B_P接U20引脚2B，INC_cleanWater_B_N接U20引脚2A，INC_cleanWater_B_OUT接U20引脚2Y，INC_cleanWater_C_P接U20引脚3B，INC_cleanWater_C_N接U20引脚3A，INC_cleanWater_C_OUT接U20引脚3Y，INC_sewage_A_P接U23引脚1B，INC_sewage_A_N接U23引脚1A，INC_sewage_A_OUT接U23引脚1Y，INC_sewage_B_P接U23引脚2B，INC_sewage_B_N接U23引脚2A，INC_sewage_B_OUT接U23引脚2Y，INC_sewage_C_P接U23引脚3B，INC_sewage_C_N接U23引脚3A，INC_sewage_C_OUT接U23引脚3Y，INC_cleanWater_A_OUT、INC_cleanWater_B_OUT、INC_cleanWater_Z_OUT、INC_sewage_A_OUT、INC_sewage_B_OUT、INC_sewage_Z_OUT接芯片U22引脚A0、A1、A2、A3、A4、A5，U22引脚VCC和DIR分别接R126和R127，接到VCC_3V3，U22引脚E接地。

如图5所示，Vbat为供电电源，经过滤波电容C62和旁路电容C61接到芯片DRV8842引脚VM；cleanWater_PWM_IN1和cleanWater_PWM_IN2接芯片DRV8842引脚IN1和IN2，为该芯片提供PWM控制信号，R131、R132、R134、R135、R136接芯片DRV8842引脚I4、I3、I2、I1、I0，配置输出最大电流；R139一边接芯片DRV8842引脚DECAY，一边接VCC_3V3，R140一边接地，一边接VCC_3V3，DECAY配置为上拉；芯片DRV8842引脚nSLEEP和nRESET分别接R142和R143并上拉VCC_3V3，芯片DRV8842引脚V3输出5V，经过R144和R146分压至2.5V，接芯片DRV884引脚VREFA和VREFB参考电压输入引脚；采样电阻R141接芯片DRV8842引脚ISENA和ISENB。

如图6所示，Vbat为供电电源，经过滤波电容C62和旁路电容C61接到芯片DRV8842引脚VM；cleanWater_PWM_IN1和cleanWater_PWM_IN2接芯片DRV8842引脚IN1和IN2，为该芯片提供PWM控制信号，R152、R153、R151、R155、R156接芯片DRV8842引脚I4、I3、I2、I1、I0，配置输出最大电流；R157一边接芯片DRV8842引脚DECAY，一边接VCC_3V3，R147一边接地，一边接VCC_3V3，DECAY配置为上拉；芯片DRV8842引脚nSLEEP和nRESET分别接R158和R159并上拉VCC_3V3，芯片DRV8842引脚V3输出5V，经过R149和R150分压至2.5V，接芯片DRV884引脚VREFA和VREFB参考电压输入引脚；采样电阻R151接芯片DRV8842引脚ISENA和ISENB。

如图7、9所示，供电单元10是先通过电阻(R128和R137)将电池输入的直流电Vbat(Vbat范围为4V-40V)进行分压，分压后的直流电压经过滤波电容(C58、C59)和去耦电容(C60)进行滤波去耦，滤波后的直流电通过降压稳压芯片(U24)和稳压二极管(L2)进行稳压和滤波电容(C64、C65、C66)进行滤波后输出稳定的电压Vout，该电压Vout电压值为12V。即由Vbat直流电源供电至供电单元10，经过滤波电容C58、C59和去耦电容C60，经过降压稳压器LMR14050降压至12V，并经过稳压二极管D25，经过滤波电感L2输出12V-OUT，使主控单元20有一个稳定的12V电源输入，抗干扰能力更好。如图8所示，由图7中引入12V-OUT，输入到两片SGM2300芯片，经过线性稳压后，分别输出VCC_3.3V数字电压、VCC3V3A模拟电压和VCC-5V数字电压，使整个水位自动跟踪控制器中芯片有一个稳定的3.3V和5V的电压供电。

本实施例中，无人驾驶清洁车车身重心和整车重量一直处于变换过程中，车身重心和重量的不断变化会影响到无人驾驶清洁车水位控制的稳定性和精确度。如果可以实时检测清水箱和污水箱水位状态，可以提高无人驾驶清洁车的水位检测稳定性，方便上位机水量管理。在本实施例的基础上还可以还包括显示单元和通知单元，显示单元与主控单元20电连接，显示水箱容量信息、测量水位高度信息。通知单元与主控单元20电连接，当水位达到预设高度时，通知用户，达到用户实时获取水位信息的目的。

本实用新型提供一种水位监测装置的另一个实施例，参考图10所示，包括：控制电路1，编码器21，编码器22，电动推杆31，电动推杆32，电动推杆31的伸缩杆41，电动推杆32的伸缩杆42，接近式电容51，接近式电容52，接近式电容51的感应电极端61，接近式电容52的感应电极端62，控制水泵71，控制水泵72，阀门81，阀门82，清水出水口91，污水进出水口92，第一预设水位高度11，清水箱12，第二预设水位高度13，污水箱14，污水15，第三预设水位高度16，清水进水口17，清水18，控制阀19。

本实用新型实施例中，控制电路1分别与控制阀19、控制水泵71和电动推杆31电连接，编码器21与电动推杆31电连接，接近式电容51与电动推杆31的电连接，接近式电容51位于电动推杆31的伸缩杆41顶端，接近式电容51的感应电极端61接近清水箱12的清水18水面。控制电路1分别与控制水泵72和电动推杆32电连接，编码器22与电动推杆32电连接，接近式电容52与电动推杆32电连接，接近式电容52位于电动推杆32的伸缩杆42顶端，接近式电容42的感应电极端62接近污水箱14的污水15水面。本实施例中，清水箱12中的电动推杆31与编码器21连接关系可以是同轴连接，也可以不同轴连接，污水箱14中的电动推杆32与编码器22连接关系可以是同轴连接，也可以不同轴连接。

假设清水箱12初始水位高度为0，电动推杆31的伸缩杆41上的接近式电容51的感应电极端51靠近清水箱12底部，具体位置为高于清水箱底部的h0，h0为接近式电容51的有效检测距离，如电容式接近开关CP18-S8NAU2的有效检测距离为2-8mm，这里设为5mm。清水箱12的清水出水口91处的阀门81关闭，污水箱14的阀门82关闭。当接近式电容51检测到清水箱12的清水18水面高度为0时，控制电路1使控制阀19工作，通过清水进水口17向清水箱12注入清水18，注水的同时，控制电路1控制清水箱12中电动推杆31的伸缩杆41随着清水18水位的升高而缩短，直到电动推杆31的伸缩杆41缩短的长度为H1，即为图中清水箱12的第一预设高度11与第二预设高度13的差值时(接近式电容51需要预留有效检测距离，假设接近式电容51的感应电极端61的有效检测距离h0为水箱底部到第一预设高度11之间的距离)，就表明清水箱6的水位高度达到第二预设高度11，此时，控制电路1控制清水箱12的阀门81打开，清水箱12中的清水18洒向地面，进行清扫，同时，清水箱12中的电动推杆31的伸缩杆41上的接近式电容51的感应电极端51因为水位下降，而导致接近式电容51超出有效检测距离，因此控制电路1控制清水箱12中的电动推杆31的伸缩杆41随着水位的降低而伸长，直至再次检测到有清水18的信息。清扫的同时，控制电路1控制污水箱14的污水进出水口92处的阀门82打开，通过控制水泵72从地面将清扫后的污水从污水进出水口92吸进污水箱14，吸水的同时，控制电路1控制污水箱14中电动推杆32的伸缩杆42随着污水15水位的升高而缩短，直到电动推杆32的伸缩杆缩短至第三预设高度16，就表明污水箱14的污水15水位高度达到第三预设高度11，此时控制电路1控制污水箱14的污水进出水口92处的阀门82关闭，结束清扫。

本实施例中，编码器、电动推杆、电容式接近式开关是集成于一体的，三个部件集成一体紧贴着液体容器外壁，从外部测量。也可以是内置与容器内，从内部测量。无人驾驶清洁车，车上装有清水箱和污水箱，分别上下放置。对于清水箱装满清水时开始清扫到污水箱装满污水时结束清扫，无人驾驶清洁车车身重心和整车重量一直处于变换过程中，车身重心和重量的不断变化会影响到无人驾驶清洁车水位控制的稳定性和精确度。如果可以实时检测清水箱和污水箱水位状态，可以提高无人驾驶清洁车的水位检测稳定性，方便上位机水量管理。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，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和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种水位监测装置，其特征在于，包括：

监测单元，用于监测水位状态信息和水位高度信息；

主控单元，与所述监测单元电连接；根据所述监测单元监测到的所述水位状态信息和水位高度信息进行分析，并发送控制指令信息；

驱动单元，与所述主控单元电连接；接收所述主控单元发送的所述控制指令信息，控制电动推杆的上升或下降；

供电单元，分别与所述监测单元、所述驱动单元和所述主控单元电连接；用于供电给所述监测单元、驱动单元和主控单元。

2.根据权利要求1所述的水位监测装置，其特征在于，包括：

所述主控单元包括主控芯片，所述主控芯片型号为：STM32F107VCT6；

所述主控芯片的PD8数据控制端和PD11数据控制端均与所述监测单元电连接；

所述主控芯片的PE8数据控制端，PE9数据控制端，PE10数据控制端，PE11数据控制端，PE12数据控制端和PE13数据控制端均与所述监测单元电连接；

所述主控芯片的PA6数据控制端，PA7数据控制端，PA9数据控制端，PA10数据控制端，PD12数据控制端，PD13数据控制端，PD14数据控制端和PD15数据控制端均与所述驱动单元电连接。

3.根据权利要求2所述的水位监测装置，其特征在于，包括：

所述监测单元包括：第一传感器、第二传感器和放大器；所述放大器分别与所述第一传感器和所述第二传感器电连接；

所述放大器的第一正向信号输入端与所述第一传感器电连接；

所述放大器的第二正向信号输入端与所述第二传感器电连接；

所述放大器的第一反向信号输入端与所述放大器的第一信号输出端电连接；

所述放大器的第二反向信号输入端与所述放大器的第二信号输出端电连接；

所述放大器的所述第一信号输出端和所述第二信号输出端脚分别与所述主控芯片的所述PD11数据控制端和所述PD8数据控制端对应电连接；

其中，所述第一传感器和所述第二传感器均采用接近开关，所述接近开关安装在所述电动推杆的顶端，且所述接近开关的感应电极端面向被测物。

4.根据权利要求2所述的水位监测装置，其特征在于，包括：

所述监测单元还包括第一编码器，第一收发器和隔离器；所述第一收发器分别与所述第一编码器和所述隔离器电连接；

所述第一收发器的电压输入端与所述供电单元电连接；

所述第一收发器的第一高电平信号接收端与所述第一编码器的第一高电平信号输出端电连接；

所述第一收发器的第一低电平信号输出端与所述第一编码器的第一低电平信号输出端电连接；

所述第一收发器的第一数据输出端与所述隔离器的A0数据控制端电连接；

所述第一收发器的第二高电平信号接收端与所述第一编码器的第二高电平信号输出端电连接；

所述第一收发器的第二低电平信号接收端与所述第一编码器的第二低电平信号输出端电连接；

所述第一收发器的第二数据输出端与所述隔离器的A1数据控制端电连接；

所述第一收发器的第三高电平信号接收端与所述第一编码器的第三高电平信号接收端电连接；

所述第一收发器的第三低电平信号接收端与所述第一编码器的第三低电平信号接收端电连接；

所述第一收发器的第三数据输出端与所述隔离器的A2数据控制端电连 接；

所述隔离器的电压输入端与电阻R126的一端电连接；所述电阻R126的另一端与所述供电单元电连接；

所述隔离器的DIR数据控制端与电阻R127的一端电连接；所述电阻R127的另一端与所述供电单元电连接；

所述隔离器的B0数据控制端，B1数据控制端，B2数据控制端分别与所述主控芯片的PE8数据控制端，PE9数据控制端，PE10数据控制端对应电连接。

5.根据权利要求4所述的水位监测装置，其特征在于，包括：

所述监测单元还包括第二编码器，第二收发器和隔离器；所述第二收发器分别与所述第二编码器和所述隔离器电连接；

所述第二收发器的电压输入端与所述供电单元电连接；

所述第二收发器的第一高电平信号接收端与所述第二编码器的第一高电平信号输出端电连接；

所述第二收发器的第一低电平信号输出端与所述第二编码器的第一低电平信号输出端电连接；

所述第二收发器的第一数据输出端与所述隔离器的A3数据控制端电连接；

所述第二收发器的第二高电平信号接收端与所述第二编码器的第二高电平信号输出端电连接；

所述第二收发器的第二低电平信号接收端与所述第二编码器的第二低电平信号输出端电连接；

所述第二收发器的第二数据输出端与所述隔离器的A4数据控制端电连接；

所述第二收发器的第三高电平信号接收端与所述第二编码器的第三高电平信号接收端电连接；

所述第二收发器的第三低电平信号接收端与所述第二编码器的第三低电 平信号接收端电连接；

所述第二收发器的第三数据输出端与所述隔离器的A5数据控制端电连接；

所述隔离器的电压输入端与电阻R126的一端电连接；所述电阻R126的另一端与所述供电单元电连接；

所述隔离器的DIR数据控制端与电阻R127的一端电连接；所述电阻R127的另一端与所述供电单元电连接；

所述隔离器的B3数据控制端，B4数据控制端，B5数据控制端分别与所述主控芯片的PE11数据控制端，PE12数据控制端和PE13数据控制端对应电连接。

6.根据权利要求5所述的水位监测装置，其特征在于，包括：

所述编码器安装在所述电动推杆的一端；所述编码器采用ABZ三相编码器；所述电动推杆采用直流式电动推杆。

7.根据权利要求2所述的水位监测装置，其特征在于，包括：

所述驱动单元包括：第一驱动芯片和第一电动推杆；所述第一驱动芯片与所述第一电动推杆电连接；

所述第一驱动芯片的第一电压输入端和第二电压输入端均与电源电压电连接；

所述第一驱动芯片的第一数据接收端、第二数据接收端、第三数据接收端、第四数据接收端、第五数据接收端分别与电阻R131、电阻R132、电阻R133、电阻R134、电阻R135的一端对应电连接；所述电阻R131、所述电阻R132、所述电阻R133、所述电阻R134、所述电阻R135的另一端均与所述供电单元电连接；

所述第一驱动芯片的第一数据输入端与所述主控芯片的所述PA7数据控制端电连接；

所述第一驱动芯片的第二数据输入端与所述主控芯片的所述PA6数据控 制端电连接；

所述第一驱动芯片的数据输出端与所述主控芯片的所述PD15数据控制端电连接；

所述第一驱动芯片的睡眠控制端与所述主控芯片的所述PD14数据控制端电连接；

所述第一驱动芯片的衰减模式控制端与电阻R139的一端电连接；所述电阻R139的另一端与电阻R140的一端电连接；所述电阻R140的另一端与公共地电连接；

所述第一驱动芯片的第一参考电压输入端和第二参考电压输入端均与电阻R144、电阻R146的一端电连接；所述电阻R146的另一端与公共地电连接；

所述第一驱动芯片的电压输出端与所述电阻R144的另一端电连接；

所述第一驱动芯片的数据控制端与电阻R141的一端电连接；所述电阻R141的另一端与公共地电连接；

所述第一驱动芯片的第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端、第四信号输出端分别与所述第一电动推杆的第一信号输入端、第二信号输入端、第三信号输入端、第四信号输入端电连接。

8.根据权利要求7所述的水位监测装置，其特征在于，包括：

所述驱动单元还包括：第二驱动芯片和第二电动推杆；所述第二驱动芯片与所述第二电动推杆电连接；

所述第二驱动芯片的第一电压输入端和第二电压输入端均与所述电源电压电连接；

所述第二驱动芯片的第一数据接收端、第二数据接收端、第三数据接收端、第四数据接收端、第五数据接收端分别与电阻R152、电阻R153、电阻R154、电阻R155、电阻R156的一端对应电连接；所述电阻R152、所述电阻R153、所述电阻R154、所述电阻R155、所述电阻R156的另一端均与所述供电单元电连接；

所述第二驱动芯片的第一数据输入端与所述主控芯片的所述PA7数据控 制端电连接；

所述第二驱动芯片的第二数据输入端与所述主控芯片的所述PA6数据控制端电连接；

所述第二驱动芯片的数据输出端与所述主控芯片的所述PD13数据控制端电连接；

所述第二驱动芯片的睡眠控制端与所述主控芯片的所述PD12数据控制端电连接；

所述第二驱动芯片的衰减模式控制端与电阻R157的一端电连接；所述电阻R157的另一端与电阻R147的一端电连接；所述电阻R147的另一端与公共地电连接；

所述第二驱动芯片的第一参考电压输入端和第二参考电压输入端均与电阻R149、电阻R150的一端电连接；所述电阻R150的另一端与公共地电连接；

所述第二驱动芯片的电压输出端与所述电阻R149的另一端电连接；

所述第二驱动芯片的数据控制端与电阻R151的一端电连接；所述电阻R151的另一端与公共地电连接；

所述第二驱动芯片的第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端、第四信号输出端分别与所述第二电动推杆的第一信号输入端、第二信号输入端、第三信号输入端和第四信号输入端对应电连接。

9.根据权利要求7或8所述的水位监测装置，其特征在于，包括：

所述供电单元包括降压稳压芯片、第一降压器和第二降压器；所述降压稳压芯片分别与所述第一降压器和所述第二降压器电连接；

所述降压稳压芯片的电压输入端与所述电源电压电连接；

所述降压稳压芯片的使能控制端与电阻R128和电阻R137电连接；所述电阻R128的另一端与所述电源电压电连接，所述电阻R137的另一端与公共地电连接；

所述降压稳压芯片的反馈端分别与电阻R129和电阻R133的一端电连接；所述电阻R12的另一端与电感L2电连接；所述电阻R133的另一端与公共地 电连接；

所述降压稳压芯片的频率调节端与电阻R138的一端电连接；所述电阻R138的另一端与公共地电连接；

所述降压稳压芯片的启动控制端与电容C68的一端电连接；所述电容C68的另一端与公共地电连接；

所述降压稳压芯片的驱动端与电容C57的一端电连接；所述电容C57的另一端与二极管D25的一端电连接；所述二极管D25的另一端与公共地电连接；

所述降压稳压芯片的数据输出端与所述电感L2的另一端对应电连接，其输出电压分别输入至所述第一降压器的电压接收端和所述第二降压器的电压接收端。