CN207610749U - 液位测量装置及带容器的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液位测量装置及带容器的设备，该液位测量装置包括两根导电探针和液位检测电路，两根导电探针平行且相对间隔置于待检测液位的容器中，所述液位检测电路与两根所述导电探针分别电连接；所述液位检测电路用于检测两根所述导电探针之间的电导率，并根据所述电导率确定所述容器液位的高度。本实用新型能够适用高温液体的液位测量，成本较低。

Description

液位测量装置及带容器的设备

技术领域

本实用新型涉及液位测量领域，尤其涉及一种液位测量装置及带容器的设备。

背景技术

现有的液位测量装置主要有以下几种:

1、玻璃管，通过液位平行原理及刻度来反映当前液位情况；

2、浮子开关或浮球，液位达到后改变其状态；

3、超声波测距法，通过发送超声波等来进行液位距离测量。

然而，上述液位测量装置均不适用于高温液位测量，例如热炉的液位测量，因为普通的玻璃管、超声波测距和浮子开关或浮球均不能直接置于高温的液体中，还需要在结构上做相应的耐热设计，实现成本较高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种液位测量装置，旨在通过较低成本实现高温液体的液位测量。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种液位测量装置，该液位测量装置包括两根导电探针和液位检测电路，两根导电探针平行且相对间隔置于待检测液位的容器中，所述液位检测电路与两根所述导电探针分别电连接；

所述液位检测电路用于输出脉冲信号至两根所述导电探针，并检测两根所述导电探针之间的电导率，以及根据所述电导率确定所述容器液位的高度。

优选地，所述液位检测电路包括控制芯片、第一放大电路、第二放大电路及电压跟随电路，所述控制芯片具有第一I/O口、第二I/O口及AD检测口，所述控制芯片的第一I/O口与所述第一放大电路的输入端连接，所述第一放大电路的输出端、所述电压跟随电路的输入端与两根所述导电探针中的一根电相互连接，所述电压跟随电路的输出端与所述AD检测口连接；所述控制芯片的第二I/O口与所述第二放大电路的输入端连接，所述第二放大电路的输出端与两根所述导电探针中的另一根电连接；其中，

所述控制芯片，用于通过第一I/O口输出PWM脉冲信号，经所述第一放大电路放大后输出至两根所述导电探针中的一根；所述控制芯片，还用于通过和第二I/O口输出PWM脉冲信号，经所述第二放大电路放大后输出至两根所述导电探针中的另一根；

所述电压跟随电路，用于对两根所述导电探针的检测信号进行电压跟随后输出至所述控制芯片。

优选地，所述第一放大电路包括第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第一供电电源，所述第一电阻的第一端与所述第一供电电源连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端以及所述第一I/O口互连，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极经所述第三电阻与所述第一供电电源连接，所述第一三极管的集电极为所述第一放大电路的输出端。

优选地，所述第二放大电路包括第二三极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻及第二供电电源，所述第五电阻的第一端与所述第二供电电源连接，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端以及所述第二I/O口互连，所述第六电阻的第二端与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极经所述第七电阻与所述第二供电电源连接，所述第二三极管的集电极为所述第二放大电路的输出端。

优选地，所述电压跟随电路包括第一运放、第一电容、第二电容、第三电容、第四电阻、第八电阻及第三供电电源，所述第四电阻的第一端为所述电压跟随电路的输入端，所述第四电阻的第二端、所述第一电容的第一端以及所述第一运放的正向输入端互连，所述第一电容的第二端接地，所述第一运放的反向输入端与其输出端互连，所述第一运放的电源端与所述第三供电电源连接，所述第一运放的接地端接地，所述第二电容的第一端与所述第一运放的电源端的连接，所述第二电容的第二端接地；所述第一运放的输出端经所述第八电阻与所述第三电容的第一端互连，且该互连的一端为该电压跟随电路的输出端，所述第三电容的第二端接地。

优选地，所述液位检测电路通过连接导线分别与两根所述导电探针电连接。

优选地，两根所述导电探针均呈圆柱形，且两者长度和横截面直径相同。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种带容器的设备，所述带容器的设备包括容器及如上所述的液位测量装置，所述液位测量装置包括两根导电探针和液位检测电路，所述液位测量装置的两根所述导电探针沿竖直方向等高设置于所述容器内，且两根所述导电探针沿水平方向间隔预设距离；所述液位检测电路与两根所述导电探针分别电连接；所述液位检测电路用于输出脉冲信号至两根所述导电探针，并检测两根所述导电探针之间的电导率，以及根据所述电导率确定所述容器液位的高度。

优选地，所述带容器的设备为热炉。

本实用新型通过设置液位检测电路和两根导电探针连接，两根导电探针置于容器中检测液位高度，具体地，液位检测电路通过输出脉冲信号至两根所述导电探针，并检测两根所述导电探针之间的电导率，以及根据所述电导率确定所述容器液位的高度，如此便实现液位的检测，由于导电探针适应性广，且成本较低，可适用高温液体的液位测量。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型液位测量装置进行液位测量的测量原理图；

图2为本实用新型液位测量装置的电路结构示意图；

图3为本实用新型液位测量装置的等效电路图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

本实用新型提供一种液位测量装置，用于各种设备的液位测量，尤其适用于高温液体设备中。

参照图1至图3，在一实施例中，该液位测量装置包括两根导电探针100和液位检测电路200，两根导电探针100平行且相对间隔置于待检测液位的容器300中，所述液位检测电路200与两根所述导电探针100分别电连接。应当理解的是，用于容器300液位检测时，两根导电探针100是沿竖直方向等高设置于容器300内，且两根所述导电探针100沿水平方向间隔预设距离。其中，液位检测电路200用于输出脉冲信号至两根所述导电探针100，并检测两根所述导电探针100之间的电导率，并根据所述电导率确定所述容器300液位的高度。

本实施例中，所述液位检测电路200可以通过连接导线分别与两根所述导电探针100电连接。两根导电探针100可选用任何导电材质的金属制成，其长度和形状应当相同。为方便计算，两根导电探针100均呈圆柱形，且两者长度和横截面直径相同。当然在其他的实施例中，还可以是其他形式，本实施例并不限定。

本实施例中，具体地，参照图3，图3为本液位测量装置的等效电路图，其中，R20便是两导电探针100间的等效电阻，它取决于两导电探针100之间水位的高低。当两个导电探针100插入溶液中，可以测出两导电探针100间的电阻值R20，根据欧姆定律，这个电阻值与导电探针100的间距L(cm)成正比，与电极的截面积A(cm2，平方厘米)成反比。即：R20＝ρ*L/A，ρ为电阻率。从等效电路图可以看出，假设VCC为U10，AD_IO测量值为U20，则U20/R20＝U10/(R10+R20)，所以R20＝U20*R10/(U10-U20)。易于理解的是，对于两根导电探针100来讲，间距L是固定值，且截面积A＝S*h，S为导电探针100底周长，也是固定值，那么，R20＝ρ*L/S*h，其中h为水位高度，假设ρ*L/S为常数k，那么R20＝k*h。

通过以上两个公式结合可得U20*R10/(U10-U20)＝k*h，即通过液位检测电路200测量U20值，即可换算出水位高度h的值，如此，便可知道容器300里面液位的高低。

可以理解的是，由于导电探针100适应性广，成本较低，可适用各种高、低温液体的液位测量。

在一可选实施例中，所述液位检测电路200包括控制芯片MCU、第一放大电路201、第二放大电路202及电压跟随电路203，所述控制芯片MCU具有第一I/O口I/O1、第二I/O口I/O2及AD检测口AD_IO，所述控制芯片MCU的第一I/O口I/O1与所述第一放大电路201的输入端连接，所述第一放大电路201的输出端、所述电压跟随电路203的输入端与两根所述导电探针100中的一根相互电连接，所述电压跟随电路203的输出端与所述AD检测口AD_IO连接；所述控制芯片MCU的第二I/O口I/O2与所述第二放大电路202的输入端连接，所述第二放大电路202的输出端与两根所述导电探针100中的另一根电连接。其中，图2中J1和J2为连接两根探针100的接口。

具体的，所述控制芯片MCU，用于通过第一I/O口I/O1输出PWM脉冲信号，经所述第一放大电路201放大输出至两根所述导电探针100中的一根；所述控制芯片MCU，还用于通过第二I/O口I/O2输出PWM脉冲信号，经所述第二放大电路202放大后输出至两根所述导电探针100中的另一根。所述电压跟随电路203，用于对两根所述导电探针100的检测信号进行电压跟随后输出至所述控制芯片MCU。

可以理解的是，控制芯片MCU输出的信号较弱，通过第一放大电路201和第二放大电路202放大后，增强驱动能力。电压跟随电路203对检测信号进行电压跟随，避免电压浮动，保证检测信号稳定。

本实施例中，所述第一放大电路201包括第一三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第一供电电源VCC1，所述第一电阻R1的第一端与所述第一供电电源VCC1连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端以及所述第一I/O口I/O1互连，所述第二电阻R2的第二端与所述第一三极管Q1的基极连接，所述第一三极管Q1的发射极接地，所述第一三极管Q1的集电极经所述第三电阻R3与所述第一供电电源VCC1连接，所述第一三极管Q1的集电极为所述第一放大电路201的输出端。其中，控制芯片MCU通过第一I/O口I/O1输出的脉冲信号经第一三极管Q1放大后由其集电极输出。

本实施例中，所述第二放大电路202包括第二三极管Q2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7及第二供电电源VCC2，所述第五电阻R5的第一端与所述第二供电电源VCC2连接，所述第五电阻R5的第二端与所述第六电阻R6的第一端以及所述第二I/O口I/O2互连，所述第六电阻R6的第二端与所述第二三极管Q2的基极连接，所述第二三极管Q2的发射极接地，所述第二三极管Q2的集电极经所述第七电阻R7与所述第二供电电源VCC2连接，所述第二三极管Q2的集电极为所述第二放大电路202的输出端。其中，控制芯片MCU通过第一I/O口I/O2输出的脉冲信号经第二三极管Q2放大后由其集电极输出。

本实施例中，所述电压跟随电路203包括第一运放IC1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电阻R4、第八电阻R8及第三供电电源VCC3，所述第四电阻R4的第一端为所述电压跟随电路203的输入端，所述第四电阻R4的第二端、所述第一电容C1的第一端以及所述第一运放IC1的正向输入端互连，所述第一电容C1的第二端接地，所述第一运放IC1的反向输入端与其输出端互连，所述第一运放IC1的电源端与所述第三供电电源VCC3连接，所述第一运放IC1的接地端接地，所述第二电容C2的第一端与所述第一运放IC1的电源端的连接，所述第二电容C2的第二端接地；所述第一运放IC1的输出端经所述第八电阻R8与所述第三电容C3的第一端互连，且该互连的一端为该电压跟随电路203的输出端，所述第三电容C3的第二端接地。图2中第三电阻R3和两根导电探针100之间的等效电阻对应图3中的R10和R20，即控制芯片MCU将第三电阻R3和两根导电探针100之间的等效电阻构成分压输出，改输出信号通过第一运放IC1跟随保持后，再经第三电容C3滤波，然后送入控制芯片MCU的AD_IO口进行计算，以计算出液位高度。第三电容C3可以采用1uF。

需要说明的是，上述实施例中第一放大电路201、第二放大电路202及电压跟随电路203并不唯一采用上述具体地电路实现，可以根据第一放大电路201、第二放大电路202及电压跟随电路203功能采用相似或者其他能够实现其功能和目的的电路实现，此处并不限制。

本实用新型还提供一种带容器的设备，该带容器的设备包括容器及液位测量装置，所述液位测量装置的两根所述导电探针沿竖直方向等高设置于所述容器内，且两根所述导电探针沿水平方向间隔预设距离。该液位测量装置的结构的工作原理可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的带容器的设备采用了上述液位测量装置的技术方案，因此该带容器的设备具有上述液位测量装置所有的有益效果。

在一实施例中，所述带容器的设备为热炉，热炉温度高，一般的测量装置不耐高温，如果对热炉进行液位测量，需要进行相应的耐高温结构设计，而本实用新型只需两根导电探针伸入热炉进水口就可以实现液位测量，无需破坏热炉结构(采用浮球通常会破坏热炉的结构，导致其密封性较差)或设计额外的耐高温结构，成本相对较低。

以上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 (9)

1.一种液位测量装置，其特征在于，该液位测量装置包括两根导电探针和液位检测电路，两根导电探针平行且相对间隔置于待检测液位的容器中，所述液位检测电路与两根所述导电探针分别电连接；

所述液位检测电路用于输出脉冲信号至两根所述导电探针，并检测两根所述导电探针之间的电导率，以及根据所述电导率确定所述容器液位的高度。

2.如权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述液位检测电路包括控制芯片、第一放大电路、第二放大电路及电压跟随电路，所述控制芯片具有第一I/O口、第二I/O口及AD检测口，所述控制芯片的第一I/O口与所述第一放大电路的输入端连接，所述第一放大电路的输出端、所述电压跟随电路的输入端与两根所述导电探针中的一根电相互连接，所述电压跟随电路的输出端与所述AD检测口连接；所述控制芯片的第二I/O口与所述第二放大电路的输入端连接，所述第二放大电路的输出端与两根所述导电探针中的另一根电连接；其中，

所述控制芯片，用于通过第一I/O口输出PWM脉冲信号，经所述第一放大电路放大后输出至两根所述导电探针中的一根；所述控制芯片，还用于通过和第二I/O口输出PWM脉冲信号，经所述第二放大电路放大后输出至两根所述导电探针中的另一根；

所述电压跟随电路，用于对两根所述导电探针的检测信号进行电压跟随后输出至所述控制芯片。

3.如权利要求2所述的液位测量装置，其特征在于，所述第一放大电路包括第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第一供电电源，所述第一电阻的第一端与所述第一供电电源连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端以及所述第一I/O口互连，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极经所述第三电阻与所述第一供电电源连接，所述第一三极管的集电极为所述第一放大电路的输出端。

4.如权利要求2所述的液位测量装置，其特征在于，所述第二放大电路包括第二三极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻及第二供电电源，所述第五电阻的第一端与所述第二供电电源连接，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端以及所述第二I/O口互连，所述第六电阻的第二端与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极经所述第七电阻与所述第二供电电源连接，所述第二三极管的集电极为所述第二放大电路的输出端。

5.如权利要求2所述的液位测量装置，其特征在于，所述电压跟随电路包括第一运放、第一电容、第二电容、第三电容、第四电阻、第八电阻及第三供电电源，所述第四电阻的第一端为所述电压跟随电路的输入端，所述第四电阻的第二端、所述第一电容的第一端以及所述第一运放的正向输入端互连，所述第一电容的第二端接地，所述第一运放的反向输入端与其输出端互连，所述第一运放的电源端与所述第三供电电源连接，所述第一运放的接地端接地，所述第二电容的第一端与所述第一运放的电源端的连接，所述第二电容的第二端接地；所述第一运放的输出端经所述第八电阻与所述第三电容的第一端互连，且该互连的一端为该电压跟随电路的输出端，所述第三电容的第二端接地。

6.如权利要求1至5任意一项所述的液位测量装置，其特征在于，所述液位检测电路通过连接导线分别与两根所述导电探针电连接。

7.如权利要求1至5任意一项所述的液位测量装置，其特征在于，两根所述导电探针均呈圆柱形，且两者长度和横截面直径相同。

8.一种带容器的设备，其特征在于，包括容器及如权利要求1至7任意一项所述的液位测量装置，所述液位测量装置的两根所述导电探针沿竖直方向等高设置于所述容器内，且两根所述导电探针沿水平方向间隔预设距离。

9.如权利要求8所述的带容器的设备，其特征在于，所述带容器的设备为热炉。