CN208795322U - 基于水位探针的水位检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于水位探针的水位检测装置，涉及电子通信技术领域。所述基于水位探针的水位检测装置包括水位探针、交流脉冲发生器、脉冲信号采集及转换模块以及水位指示模块，所述水位探针包括至少两根长度不同的金属棒电极，其中长度最长的电极的末端用于与水接触，所述长度最长的电极的顶端连接至所述交流脉冲发生器的输出端，另外的电极的顶端连接至所述脉冲信号采集及转换模块的输入端，所述脉冲信号采集及转换模块的输出端连接至所述水位指示模块。本实用新型成本低、可靠性高、电极不易氧化。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子通信技术领域，具体涉及一种基于水位探针的水位检测装置。
背景技术
水厂、污水处理厂、化工厂、炼油厂及楼宇供水系统的水池、水箱、水罐等很多水处理设备，锅炉、蒸汽压力锅等也需要对各种水的静态、动态液位进行监控，这就需要水位传感器来进行水位的检测。目前的水位检测一种是通过水位浮子开关输出水位的开关信号，体积大，成本高，某些场合不适用；一种是采用电极探头，电极探头流过的是直流电流，存在电极易电离氧化的缺点，使得水位检测电路可靠性降低，严重时整个检测电路不能正常工作。
实用新型内容
本实用新型提供一种成本低、可靠性高、电极不易氧化的基于水位探针的水位检测装置。
为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：
一种基于水位探针的水位检测装置，包括水位探针、交流脉冲发生器、脉冲信号采集及转换模块以及水位指示模块，所述水位探针包括至少两根长度不同的金属棒电极，其中长度最长的电极的末端用于与水接触，所述长度最长的电极的顶端连接至所述交流脉冲发生器的输出端，另外的电极的顶端连接至所述脉冲信号采集及转换模块的输入端，所述脉冲信号采集及转换模块的输出端连接至所述水位指示模块。
进一步的，所述交流脉冲发生器包括第一放大器，所述第一放大器的正向输入端和反向输入端分别经反馈电阻连接至所述第一放大器的输出端，所述第一放大器的输出端经电阻连接至所述水位探针中长度最长的电极的顶端；
所述第一放大器的正电源端与+12V电源相连，同时经电容接地，所述第一放大器的负电源端接地。
进一步的，所述交流脉冲发生器还包括阻容单元，所述阻容单元的一端连接至所述第一放大器的反向输入端，另一端接地。
进一步的，所述脉冲信号采集及转换模块包括第二放大器，所述第二放大器的正向输入端经反馈电阻连接至所述第二放大器的输出端，所述第二放大器的反向输入端经电阻连接至所述水位探针中另外的电极，所述第二放大器的输出端经电容、第一二极管和第二二极管连接至所述水位指示模块的输入端，所述第一二极管的正极经电容连接至所述第二放大器的输出端，所述第一二极管的负极接地，所述第二二极管的正极和负极分别连接至所述水位指示模块的输入端和所述第一二极管的正极；
所述第二放大器的正电源端与+12V电源相连，同时经电容接地，所述第二放大器的负电源端接地。
进一步的，所述水位指示模块包括光耦和发光二极管，所述光耦的输入负极经电阻连接至所述脉冲信号采集及转换模块的输出端，所述光耦的输入正极连接至所述发光二极管的负极，所述发光二极管的正极接地，所述光耦的发射极接地，所述光耦的集电极经电阻连接至隔离电源-3.3V。
进一步的，所述水位检测装置还包括参考电压发生模块，所述参考电压发生模块包括第三放大器，所述第三放大器的正向输入端经电阻连接至+12V电源的正极，并经电阻接地，所述第三放大器的反向输入端连接至所述第三放大器的输出端，所述第三放大器的输出端分别经电阻连接至所述交流脉冲发生器的输入端和所述脉冲信号采集及转换模块的输入端；
所述第三放大器的正电源端与+12V电源连接，同时经电容接地，所述第三放大器的负电源端接地。
进一步的，所述水位探针中长度最长的电极的顶端与所述交流脉冲发生器的输出端之间以及所述水位探针中另外的电极的顶端与所述脉冲信号采集及转换模块的输入端之间分别连接有第三二极管和第四二极管，所述第三二极管的正极接地，所述第四二极管的负极与+12V电源连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的基于水位探针的水位检测装置采用长度不同的电极作为水位探针，其中长度最长的电极连接交流脉冲发生器，另外的电极连接脉冲信号采集及转换模块，脉冲信号采集及转换模块连接水位指示模块。当本实用新型的水位检测装置通电后，交流脉冲发生器产生的交流脉冲信号经电极传递至水箱或其他设备的水中，水中产生正负电离子。若水箱或其他设备的水位发生变化，水接触到其他的电极，则水中的正负电离子附着在该电极上，该电极携带的信号经电极传输至脉冲信号采集及转换模块，脉冲信号采集及转换模块从该信号中采集脉冲信号并将采集到的交流脉冲信号转换为直流电压信号，之后脉冲信号采集及转换模块将该直流电压信号传输至水位指示模块，水位指示模块根据该直流电压信号指示出水面的位置状态。
本实用新型通过采用多根长度不同的电极将水箱或其他设备的水面位置信息转化为交流脉冲信号，并通过脉冲信号采集及转换模块和水位指示模块最终显示出来，结构简单，成本低，并且由于水中包含正负电离子，电极在水中时不易被氧化腐蚀，提高了水位检测的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的基于水位探针的水位检测装置的结构示意图；
图2为本实用新型的基于水位探针的水位检测装置中交流脉冲发生器和水位探针的结构示意图；
图3为本实用新型的基于水位探针的水位检测装置中脉冲信号采集及转换模块的结构示意图；
图4为本实用新型的基于水位探针的水位检测装置中水位指示模块的结构示意图；
图5为本实用新型的基于水位探针的水位检测装置中参考电压发生模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型提供一种基于水位探针1的水位检测装置，如图1至图5所示，包括水位探针1、交流脉冲发生器3、脉冲信号采集及转换模块4以及水位指示模块5，水位探针1包括至少两根长度不同的电极，其中长度最长的电极1-1的末端用于与水接触，长度最长的电极1-1的顶端连接至交流脉冲发生器3的输出端，另外的电极1-2的顶端连接至脉冲信号采集及转换模块4的输入端，脉冲信号采集及转换模块4的输出端连接至水位指示模块5。
本实用新型的基于水位探针的水位检测装置采用长度不同的电极作为水位探针，其中长度最长的电极1-1连接交流脉冲发生器3，另外的电极1-2连接脉冲信号采集及转换模块4，脉冲信号采集及转换模块4连接水位指示模块5。当本实用新型的水位检测装置通电后，交流脉冲发生器3产生的交流脉冲信号经电极传递至水箱或其他设备的水中，水中产生正负电离子。若水箱或其他设备的水位发生变化，水接触到其他的电极，则水中的正负电离子附着在该电极上，该电极携带的信号经电极传输至脉冲信号采集及转换模块4，脉冲信号采集及转换模块4从该信号中采集脉冲信号并将采集到的交流脉冲信号转换为直流电压信号，之后脉冲信号采集及转换模块4将该直流电压信号传输至水位指示模块5，水位指示模块5根据该直流电压信号指示出水面的位置状态。
本实用新型通过采用多根长度不同的电极将水箱或其他设备的水面位置信息转化为交流脉冲信号，并通过脉冲信号采集及转换模块4和水位指示模块5最终显示出来，结构简单，成本低，并且由于水中包含正负电离子，电极在水中时不易被氧化腐蚀，提高了水位检测的可靠性。
如图1所示，本实用新型实施例中给出的水位探针采用了3根电极，其中电极1-1最长，其末端一直位于水中，另外两根电极1-2和1-3的长度各不相同，其分别对应不同的水面高度，当电极1-2和1-3均位于水中时，以最短的电极对应输出的水面位置为准。
具体的，本实用新型实施例中，交流脉冲发生器3优选包括第一放大器IC1B，第一放大器IC1B的正向输入端和反向输入端分别经反馈电阻R4和反馈电阻R6连接至第一放大器IC1B的输出端，第一放大器IC1B的输出端经电阻R7连接至水位探针1中长度最长的电极1-1的顶端；
第一放大器IC1B的正电源端与+12V电源相连，同时经电容C1B接地，第一放大器IC1B的负电源端接地。采用放大器作为产生交流脉冲的元器件，结构简单，成本低。
此外，为了保证第一放大器IC1B接收到的信号一直为交流信号，确保后续脉冲信号的输出，如图2所示，交流脉冲发生器3还优选包括阻容单元3-1，阻容单元3-1的一端连接至第一放大器IC1B的反向输入端，另一端接地。其中，阻容单元3-1包括相互并联的电容EC1和电阻R5。
优选的，脉冲信号采集及转换模块4可以采用放大器和电容、二极管的结构形式进行脉冲信号的采集和转换，具体的，如图3所示，脉冲信号采集及转换模块可以包括第二放大器IC2A，第二放大器IC2A的正向输入端经反馈电阻R10连接至第二放大器IC2A的输出端，第二放大器IC2A的反向输入端经电阻R9连接至水位探针1中另外的电极1-2，第二放大器IC2A的输出端经电容EC2、第一二极管D5和第二二极管D6连接至水位指示模块5的输入端，第一二极管D5的正极经连接至电容EC2的负极，第一二极管D5的负极接地，第二二极管D6的正极和负极分别连接至水位指示模块5的输入端和第一二极管D5的正极；
第二放大器IC2A的正电源端与+12V电源相连，同时经电容C2接地，第二放大器IC2A的负电源端接地。其中，第二放大器IC2A根据与电极1-2的连接采集水中的脉冲信号，并将采集到的脉冲信号放大后变为较强的脉冲信号，之后将该较强的脉冲信号经电容EC2和第一二极管D5、第二二极管D6转化成负电压电平，并将该负压电平输出至水位指示模块5，便于后续水位指示模块5中对该信号的显示。
本实用新型实施例中，如图4所示，水位指示模块5优选包括光耦IC3和发光二极管LED1，光耦IC3的输入负极经电阻连接至脉冲信号采集及转换模块4的输出端，光耦IC3的输入正极连接至发光二极管LED1的负极，发光二极管LED1的正极接地，光耦IC3的发射极接地，光耦IC3的集电极经电阻R13连接至隔离电源-3.3V。其中发光二极管LED1可以指示水箱或其他设备中的水面位置状态，光耦IC3主要用于将接收到的负压低电平先转化为光信号，之后再将光信号转化为电信号。由于水位指示模块5需要显示检测的水面位置状态，为了防止水位指示模块5后面的元器件对显示结果产生影响，采用光耦IC3的其主要目的是实现脉冲信号采集及转换模块4输出的电信号的单向传输，实现信号的隔离，其抗干扰能力强，工作稳定，并且使用寿命长，传输效率高。
由于现有技术中电源端有时只有正负两个电源端，其不能满足交流脉冲发生器3和脉冲信号采集及转换模块4的电源使用，因此本实用新型中，水位检测装置还优选包括参考电压发生模块2，参考电压发生模块2可以包括第三放大器IC1A，第三放大器IC1A的正向输入端经电阻R1连接至+12V电源的正极，并经电阻R2接地，第三放大器IC1A的反向输入端连接至第三放大器IC1A的输出端，第三放大器IC1A的输出端分别经电阻R3和电阻R11连接至交流脉冲发生器3的输入端和脉冲信号采集及转换模块4的输入端；
第三放大器IC1A的正电源端与+12V电源连接，同时经电容C1第三放大器IC1A的负电源端接地。12V电源的正极经电阻R1、R2接地，分压产生6V的基准参考电压，该6V的基础参考电压接入第三放大器IC1A的正向输入端，第三放大器IC1A的反向输入端与第三放大器IC1A的输出端相连组成了参考电压发生模块2。
进一步的，如图5所示，水位探针1中长度最长的电极1-1的顶端与交流脉冲发生器3的输出端之间以及水位探针1中另外的电极1-2的顶端与脉冲信号采集及转换模块4的输入端之间分别优选连接有第三二极管D1、D4和第四二极管D2、D3，第三二极管D1、D4的正极接地，第四二极管D2、D3的负极与+12V电源连接。第三二极管D1、D4用于防止外部的强地电平信号损坏元器件，第四二极管D2、D3用于防止外部的强高电平信号损坏元器件。
以上所述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所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于水位探针的水位检测装置，其特征在于，包括水位探针、交流脉冲发生器、脉冲信号采集及转换模块以及水位指示模块，所述水位探针包括至少两根长度不同的金属棒电极，其中长度最长的电极的末端用于与水接触，所述长度最长的电极的顶端连接至所述交流脉冲发生器的输出端，另外的电极的顶端连接至所述脉冲信号采集及转换模块的输入端，所述脉冲信号采集及转换模块的输出端连接至所述水位指示模块。
2.根据权利要求1所述的基于水位探针的水位检测装置，其特征在于，所述交流脉冲发生器包括第一放大器，所述第一放大器的正向输入端和反向输入端分别经反馈电阻连接至所述第一放大器的输出端，所述第一放大器的输出端经电阻连接至所述水位探针中长度最长的电极的顶端；
所述第一放大器的正电源端与+12V电源相连，同时经电容接地，所述第一放大器的负电源端接地。
3.根据权利要求2所述的基于水位探针的水位检测装置，其特征在于，所述交流脉冲发生器还包括阻容单元，所述阻容单元的一端连接至所述第一放大器的反向输入端，另一端接地。
4.根据权利要求1所述的基于水位探针的水位检测装置，其特征在于，所述脉冲信号采集及转换模块包括第二放大器，所述第二放大器的正向输入端经反馈电阻连接至所述第二放大器的输出端，所述第二放大器的反向输入端经电阻连接至所述水位探针中另外的电极，所述第二放大器的输出端经电容、第一二极管和第二二极管连接至所述水位指示模块的输入端，所述第一二极管的正极经电容连接至所述第二放大器的输出端，所述第一二极管的负极接地，所述第二二极管的正极和负极分别连接至所述水位指示模块的输入端和所述第一二极管的正极；
所述第二放大器的正电源端与+12V电源相连，同时经电容接地，所述第二放大器的负电源端接地。
5.根据权利要求1所述的基于水位探针的水位检测装置，其特征在于，所述水位指示模块包括光耦和发光二极管，所述光耦的输入负极经电阻连接至所述脉冲信号采集及转换模块的输出端，所述光耦的输入正极连接至所述发光二极管的负极，所述发光二极管的正极接地，所述光耦的发射极接地，所述光耦的集电极经电阻连接至隔离电源-3.3V。
6.根据权利要求1所述的基于水位探针的水位检测装置，其特征在于，所述水位检测装置还包括参考电压发生模块，所述参考电压发生模块包括第三放大器，所述第三放大器的正向输入端经电阻连接至+12V电源的正极，并经电阻接地，所述第三放大器的反向输入端连接至所述第三放大器的输出端，所述第三放大器的输出端分别经电阻连接至所述交流脉冲发生器的输入端和所述脉冲信号采集及转换模块的输入端；
所述第三放大器的正电源端与+12V电源连接，同时经电容接地，所述第三放大器的负电源端接地。
7.根据权利要求1至6中任一所述的基于水位探针的水位检测装置，其特征在于，所述水位探针中长度最长的电极的顶端与所述交流脉冲发生器的输出端之间以及所述水位探针中另外的电极的顶端与所述脉冲信号采集及转换模块的输入端之间分别连接有第三二极管和第四二极管，所述第三二极管的正极接地，所述第四二极管的负极与+12V电源连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113324618A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-31 | 深圳市纵维立方科技有限公司 | 液位检测电路、装置和方法 |
| WO2024027738A1 (zh) * | 2022-08-02 | 2024-02-08 | 青岛海尔洗衣机有限公司 | 一种过滤模块、过滤模块的控制方法及洗涤设备 |
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Denomination of utility model: Water level detection device based on water level probe Effective date of registration: 20230313 Granted publication date: 20190426 Pledgee: Jinan area branch of Shandong free trade zone of Qilu Bank Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG BIOBASE DISINFECTION EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2023980034671 |