CN208902223U - 一种非接触式电容液位检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非接触式电容液位检测装置，其设置在水箱外侧，包括电路板和电极板，其中所述电极板安装于所述水箱外侧壁，在所述电路板上设置有弹片，所述弹片一端与所述电极板弹性接触，所述包括第一电极板和第二电极板，第一电极板与所述CPU模块连接，第二电极板接地,水箱的水量和所述电极板带电后形成平板电容，所述电路板根据电容值的变化获得当前水箱内的液位情况，可避免检测装置直接与液体接触，使其具有良好的耐用性，提高了检测装置的精准度和灵敏性，其结构简单，连接方式简化，使得工艺更简单。

Description

一种非接触式电容液位检测装置

技术领域

本实用新型涉及水位检测装置领域，尤其涉及一种非接触式电容液位检测装置。

背景技术

随着社会的发展，我们的生活不断向自动化、智能化方向发展，在日常生活中很多家电产品都要求我们对液位进行测量以满足我们生活的各种要求。

带有水箱或其它水容器的厨电通常都需要检测水位，现有的水位检测装置目前比较常用的是干簧管液位检测和液位传感器检测。

干簧管液位检测装置内置于水箱里，直接与被检测液体接触，长时间后会因自身老化和液体腐蚀等而污染液体，使得检测装置的精准性和灵敏性大大下降，进一步影响了检测装置的耐用性，干簧管液位检测的结构复杂，不易维修保养，在清理水箱时存在死角，不能全方位清理干净。

液位传感器检测装置避免了检测装置与液体直接接触造成的交叉污染和影响，但其为了提高检测精准度就须设置多个传感器，多个传感器更是使用引线分别连接检测装置，使得检测结构更为复杂，安装工艺难度进一步增加，同时也导致其生产成本较高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有相关技术中存在的问题之一，为此，本实用新型提出一种非接触式电容液位检测装置，进一步优化了连接方式，简化了检测结构，使得安装工艺更简单，同时使其具有良好的耐用性。

上述目的是通过如下技术方案来实现的：

一种非接触式电容液位检测装置，设置在水箱外侧，包括电路板和电极板，其中所述电极板安装于所述水箱外侧壁，所述电路板上设置有弹片，所述弹片一端与所述电极板弹性接触。

在一些实施方式中，所述电路板包括CPU模块、调节电容、参考电容、电源及通讯接口，其中所述电源及通讯接口和所述CPU模块连接，所述调节电容一端与所述CPU模块连接，另一端接地；所述参考电容一端与所述CPU 模块连接，另一端接地；所述电极板一端与所述CPU模块连接，另一端接地。

在一些实施方式中，所述CPU模块通过控制其引脚和内部电路的工作对所述调节电容进行充电、对所述参考电容和所述电极板进行充放电。

在一些实施方式中，在所述电源及通讯接口和所述CPU模块之间设有电源滤波电容，其中所述电源滤波电容包括第一电源滤波电容和第二电源滤波电容，第一电源滤波电容采用电解电容，第二电源滤波电容采用贴片电容。

在一些实施方式中，所述所述参考电容为陶瓷电容。

在一些实施方式中，所述调节电容为贴片电容。

在一些实施方式中，所述电极板包括第一电极板和第二电极板，所述第一电极板与所述CPU模块连接，在所述第一电极板和所述第二电极板之间形成平板电容，所述第二电极板一端接地。

在一些实施方式中，所述电极板为抗氧化的导电薄片，所述电极板的高度为所述水箱内的最高水位值。

在一些实施方式中，所述电路板设有焊盘，所述弹片一端焊接在所述焊盘上。

在一些实施方式中，所述弹片为金属薄片。

本实用新型与现有技术相比，至少具有如下效果：

(1)本实用新型的一种非接触式电容液位检测装置，通过弹片将电极板与电路板连接，电极板采用两块整片的金属板片检测水箱液位的变化情况，使其优化了连接方式,简化检测结构，使得安装工艺更简单。

(2)通过将检测装置安装在水箱的外侧壁，可避免出现检测装置长时间与液体接触因自身老化或液体腐蚀等原因而污染液体，有效地解决了水箱二次污染的现象,也提高了检测装置的精准度和灵敏性，同时使其具有良好的耐用性。

附图说明

图1是本实用新型实施例中非接触式电容液位检测装置的立体示意图；

图2是本实用新型实施例中电路板的电路结构图；

其中：水箱1、电路板2、电极板3、弹片21、焊盘22、CPU模块U1、调节电容Cadj、参考电容Cago、电源滤波电容C、电源及通讯接口J1。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例：如图1至图2所示的，一种非接触式电容液位检测装置，其设置在水箱1外侧，包括电路板2和电极板3，其中电极板3安装于水箱1外侧壁，在电路板2上设置有弹片21，弹片21一端与电极板3弹性接触。

本实施例的非接触式电容液位检测装置通过将其设置在水箱外侧，进一步优化了连接方式，简化了检测结构，使得安装工艺更简单，同时使其具有良好的耐用性。

此外，电极板3安装于水箱1外侧壁，其中安装电极板3的方法包括但不限于粘贴、框贴和超声波焊接等，以使其按照所设计的位置牢固地贴合在水箱1外侧壁上，且不会导致损坏工件，使得电极板3和水箱1更好地结合为一体。

进一步地，电路板2包括CPU模块U1、调节电容Cadj、参考电容Cago、电源及通讯接口J1，其中电源及通讯接口J1和CPU模块U1连接，CPU模块 U1的其中两个引脚分别通过调节电容Cadj、参考电容Cago和电极板3接地， CPU模块U1主要用于电路板2的基本运算和数据处理功能。

优选地，所述CPU模块U1包括1-8引脚，其中第1引脚连接电容C1一端、电容C2一端，并接入电源，电容C1另一端、电容C2另一端、电源另一端接地；第2引脚连接所述调节电容Cadj的一端，另一端接地；第3引脚接地；第4引脚、第5引脚连接所述电源及通讯接口J1，其中第4引脚为信号输入端口，第5引脚为信号输出端口；第8引脚连接参考电容Cgao的一端，另一端接地。

优选地,所述CPU模块U1通过控制其引脚和内部电路的工作对所述调节电容Cadj进行充电、对所述参考电容Cgao和所述电极板3进行充放电CPU 模块U1通过对各元件、电路的控制，从而实现对电路板的基本控制运行。

优选地，CPU模块U1通过控制内部电路连接第1引脚和第2引脚,并接通电源连接调节电容Cadj进行充电到V；CPU模块U1通过控制内部电路短接第2引脚和第8引脚，调节电容Cadj通过第2引脚和第8引脚连接参考电容 Cgao进行充电并充满；CPU模块U1通过控制内部电路短接第2引脚和第7 引脚，调节电容Cadj通过第2引脚和第7引脚连接电极板3进行充电并充满； CPU模块U1控制第2引脚为高阻态，通过第8引脚使参考电容Cgao对地短路泄放掉电荷，通过第7引脚使电极板3对地短路泄放掉电荷。

优选地，在电源及通讯接口J1和CPU模块U1之间设有电源滤波电容C，其中电源滤波电容C包括第一电源滤波电容C1和第二电源滤波电容C2，第一电源滤波电容C1采用电解电容，第二电源滤波电容C2采用普通贴片电容，在电源整流电路中，源滤波电容用来滤除交流成分，使输出的直流更平滑。

优选地,参考电容Cgao为陶瓷电容，尤其是采用温漂系数小、稳定性高的陶瓷电容制成，如COG电容器等，其电容为1-10pF，电容值可根据实际需要进行合适的调整，参考电容Cgao材质选用陶瓷电容，使其电容量和介质损耗更加稳定。

优选地,调节电容Cadj为贴片电容，尤其是采用普通的贴片电容制成，其电容为0.01-1uF，电容值可根据实际需要进行合适的调整，调节电容Cadj 材质选用贴片电容，使得电容具有良好的频率响应。

优选地，电极板3包括第一电极板和第二电极板，第一电极板与CPU模块U1 连接，第一电极板和第二电极板之间形成平板电容，第二电极板接地，电极板3 通过两块互相配合的金属平板贴合在水箱1的外侧壁，进一步简化了结构，其检测方便，检测结构与液体的种类无关，适用性强。

优选地，电极板3采用抗氧化的导电薄片制成，尤其是采用耐腐蚀抗氧化的导电薄片制成，也可根据实际需要而选用不锈钢片等其它的材料制成，避免使用铝箔或铜箔作为电极板3长时间后出现氧化影响检测装置的精准性和灵敏性，使其具有良好的耐用性，增长了产品的使用寿命，降低了售后服务的成本，且电极板3的高度为水箱1内的最高水位值，可达到实时检测水箱1内液位情况的功能。

优选地，在电路板3上设置有焊盘22，弹片21一端焊接在焊盘22上，使弹片21焊接的稳定性的得到提高，电极板3和电路板2通过弹片21连接，使得检测装置优化了连接方式，使结构更简单，进一步降低了生产成本。

优选地，弹片21采用金属薄片制成，尤其是采用耐腐蚀抗氧化的金属薄片制成，也可根据实际需要而选用不锈钢片等其它的导电金属材料制成，避免因弹片21氧化或腐蚀而使得检测装置的精准性和灵敏性大大下降，进而增加了售后服务的频率。

下面就本实施液位检测装置的工作原理及使用过程作如下简单描述：

CPU模块U1通过控制内部电路连接调节电容Cadj进行充电，通过控制内部电路使调节电容Cadj对参考电容Cgao和电极板3进行充电工作，电极板3包括第一电极板和第二电极板，第一电极板与CPU模块U1连接，第一电极板和第二电极板之间形成平板电容，第二电极板接地，由于水箱1内水位的变化导致两电极板3之间的电容值发生变化，根据获得的参考电容值和平板电容值的变化计算水箱1内当前的液位高度情况。

CPU模块U1获取电容值的检测方式如下：(调节电容Cadj的电容为 0.01uF，参考电容Cgao的电容为10pF,以上电容值为举例，可根据实际需要进行合适地调整，不限此值)

1、CPU模块U1控制内部电路连接第1引脚和第2引脚，并接通电源(VCC)，对调节电容24充电到V(设定数值，可根据实际情况进行合适的调整)；

2、CPU模块U1控制内部电路短接第2引脚和第8引脚,调节电容24对参考电容Cgao充满电；

3、CPU模块U1控制第2引脚为高阻态,以维持调节电容Cadj的电压不变,同时CPU模块U1通过控制第8引脚使参考电容23对地短路泄放掉电荷；

4、重复步骤2、3并记录调节电容24放电到V1(设定数值，可根据实际情况进行合适的调整)电压时的放电次数C1；

5、CPU模块U1控制内部电路连接第1引脚和第2引脚，并接通电源(VCC)，对调节电容24充电到V(设定数值，可根据实际情况进行合适的调整)；

6、CPU模块控制内部电路短接第2引脚和第7引脚，调节电容24对电极板3充满电，两电极板之间形成平板电容；

7、CPU模块U1控制第2引脚为高阻态,以维持调节电容24电压不变,同时CPU模块U1通过控制第7引脚使平板电容对地短路泄放掉电荷；

8、重复步骤6、7并记录调节电容24放电到V1(设定数值，可根据实际情况进行合适的调整)电压时的放电次数C2。

如上所述，CPU模块U1用于分别获取在装置出厂时，参考电容Cgao放电次数C1₁、满水状态下的平板电容放电次数C2₁₁和空水状态下的平板电容放电次数C2₂₁并记录保存在CPU模块U1；在用户使用时，参考电容Cgao放电次数C1₂、当前液位的平板电容放电次数C2₁₂。

如上所述，CPU模块U1通过以下公式来计算用户使用时水箱1内当前的液位高度N(百分比)，其中：

N＝((C2₁₂×C1₁÷C1₂)÷(C2₁₁-C2₂₁))×100％

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，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。

Claims (10)

1.一种非接触式电容液位检测装置，设置在水箱(1)外侧，其特征在于：包括电路板(2)和电极板(3)，其中所述电极板(3)安装于所述水箱(1)外侧壁，所述电路板(2)上设置有弹片(21)，所述弹片(21)一端与所述电极板(3)弹性接触。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式电容液位检测装置，其特征在于：所述电路板(2)包括CPU模块(U1)、调节电容(Cadj)、参考电容(Cgao)、电源及通讯接口(J1)，其中所述电源及通讯接口(J1)和所述CPU模块(U1)连接，所述调节电容(Cadj)一端与所述CPU模块(U1)连接，另一端接地；所述参考电容(Cgao)一端与所述CPU模块(U1)连接，另一端接地；所述电极板(3)一端与所述CPU模块(U1)连接，另一端接地。

3.根据权利要求2所述的一种非接触式电容液位检测装置，其特征在于：所述CPU模块(U1)通过控制其引脚和内部电路的工作对所述调节电容(Cadj)进行充电、对所述参考电容(Cgao)和所述电极板(3)进行充放电。

4.根据权利要求2所述的一种非接触式电容液位检测装置，其特征在于：在所述电源及通讯接口(J1)和所述CPU模块(U1)之间设有电源滤波电容(C)，其中所述电源滤波电容(C)包括第一电源滤波电容和第二电源滤波电容，第一电源滤波电容采用电解电容，第二电源滤波电容采用贴片电容。

5.根据权利要求2所述的一种非接触式电容液位检测装置，其特征在于：所述参考电容(Cgao)为陶瓷电容。

6.根据权利要求2所述的一种非接触式电容液位检测装置，其特征在于：所述调节电容(Cadj)为贴片电容。

7.根据权利要求2至6任一所述的一种非接触式电容液位检测装置，其特征在于：所述电极板(3)包括第一电极板和第二电极板，所述第一电极板与所述CPU模块(U1)连接，在所述第一电极板和所述第二电极板之间形成平板电容，所述第二电极板一端接地。

8.根据权利要求7所述的一种非接触式电容液位检测装置，其特征在于：所述电极板(3)为抗氧化的导电薄片，所述电极板(3)的高度为所述水箱(1)内的最高水位值。

9.根据权利要求1或2所述的一种非接触式电容液位检测装置，其特征在于：所述电路板(2)设有焊盘(22)，所述弹片(21)一端焊接在所述焊盘(22)上。

10.根据权利要求9所述的一种非接触式电容液位检测装置，其特征在于：所述弹片(21)为金属薄片。