CN209131796U - 一种液位检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液位检测装置，包括：外置管体、定位杆、控制器和至少一个浮球；外置管体竖直设置在待检测液位的液体容器的外部，且外置管体的下端与液体容器的底部相连通；定位杆固定设置在外置管体的内部，至少一个浮球被定位杆贯穿，且至少一个浮球可以随外置管体内液位的变化沿定位杆滑动；每一个浮球中设置有磁体，定位杆中设置有至少一个感应线圈，控制器与各个感应线圈相连接；每一个感应线圈用于根据与磁体之间相对位置的改变形成相对应的感应信号；控制器用于根据各个感应线圈形成的感应信号，确定液体容器中液体的液位。本方案能够在液体容器外部检测液体容器内的液位。

Description

一种液位检测装置

技术领域

本实用新型涉及机械工程技术领域，特别涉及一种液位检测装置。

背景技术

在冶金、制药、发电等工业生产领域经常需要检测液体容器中液体的液位，以在液体容器中液体不足时及时进行补充，并在液体容器被液体充满后及时停止液体注入，保证生产过程的正常进行。工业生产中通常使用带浮球的液位感应装置检测液体容器中液体的液位，利用浮球随液面升降进行上浮或下沉的特性，实现液体容器中液位的检测。

目前，用于检测液体容器中液位的液位感应装置通常设置在液体容器内，液位感应装置所包括的浮球随液体容器中液位的升降相应的上浮或下沉。

针对目前用于对液体容器中液位进行检测的液位感应装置，位于液体容器内的液位感应装置会占据液体容器内的空间，不仅会减小液体容器所能盛装液体的体积，还会影响液体容器内其他必须部件的布置。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种液位检测装置，能够在液体容器外部检测液体容器内的液位。

本实用新型实施例提供了一种液位检测装置，包括：外置管体、定位杆、控制器和至少一个浮球；

所述外置管体竖直设置在待检测液位的液体容器的外部，且所述外置管体的下端与所述液体容器的底部相连通；

所述定位杆固定设置在所述外置管体的内部，所述至少一个浮球被所述定位杆贯穿，且所述至少一个浮球可以随所述外置管体内液位的变化沿所述定位杆滑动；

每一个所述浮球中设置有磁体，所述定位杆中设置有至少一个感应线圈，所述控制器与各个所述感应线圈相连接；

每一个所述感应线圈用于根据与所述磁体之间相对位置的改变形成相对应的感应信号；

所述控制器用于根据各个所述感应线圈形成的所述感应信号，确定所述液体容器中液体的液位。

可选地，所述至少一个浮球包括：第一浮球和第二浮球；

所述定位杆上端外壁上设置有上限位区间，所述定位杆内部与所述上限位区间相对应的位置设置有第一感应线圈，所述第一浮球可以在所述上限位区间内滑动；

所述定位杆下端外壁上设置有下限位区间，所述定位杆内部与所述下限位区间相对应的位置设置有第二感应线圈，所述第二浮球可以在所述下限位区间内滑动；

所述第一感应线圈，用于在所述第一浮球上浮至所述上限位区间的上极限位置时产生第一感应信号；

所述第二感应线圈，用于在所述第二浮球下沉至所述下限位区间的下极限位置时产生第二感应信号；

所述控制器，用于根据所述第一感应线圈形成的所述第一感应信号确定所述液体容器已充满液体，以及根据所述第二感应线圈形成的所述第二感应信号确定所述液体容器中的液体已被排空。

可选地，

所述定位杆外壁上依次设置有至少三个限位区间，所述定位杆内部与每一个所述限位区间相对应的位置设置有一个所述感应线圈；

每一个所述限位区间上设置有一个可以在该限位区间内滑动的所述浮球；

每一个所述感应线圈，用于根据与相对应的所述浮球中磁体之间相对位置的改变形成所述感应信号，其中，所述相对应的所述浮球是设置在与该感应线圈相对应的所述限位区间上的所述浮球；

所述控制器，用于根据各个所述感应线圈形成的所述感应信号的电平高低来确定所述液体容器中液体液位所处的位置。

可选地，所述控制器包括：微处理芯片、至少三个第一运算放大器和至少两个第二运算放大器；

按照从所述定位杆下部至上部的顺序，相邻两个所述感应线圈分别与一个第一运算放大器的同相输入端和反相输入端相连接，且最下部的所述感应线圈和最上部的所述感应线圈分别与一个第一运算放大器的反相输入端和同相输入端相连接；

针对除最下部的所述感应线圈之外的每一个所述感应线圈，与该感应线圈相连接的两个第一运算放大器的输出端分别与一个第二运算放大器的同相输入端和反相输入端相连接，其中，反相输入端与该感应线圈相连接的第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的同相输入端，同相输入端与该感应线圈相连接的第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的反相输出端；

每一个第二运算放大器的输出端与所述微处理芯片上的一个管脚相连接；

所述微处理芯片，用于根据各个所述管脚的电平高低确定所述液体容器中液体液位的位置。

可选地，所述控制器进一步包括：每一个所述第一运算放大器对应的三个电阻以及每一个所述第二运算放大器对应的三个电阻；

针对每一个所述第一运算放大器，与该第一运算放大器相对应的三个电阻分别连接在该第一运算放大器的同相输入端与相应的所述感应线圈之间、该第一运算放大器的反相输入端与相应的所述感应线圈之间以及该第一运算放大器的输出端与正电源之间；

针对每一个所述第二运算放大器，与该第二运算放大器相对应的三个电阻分别连接在该第一运算放大器的同相输入端与相应的第一运算放大器之间、该第二运算放大器的反相输入端与相应的第一运算放大器之间以及该第二运算放大器的输出端与正电源之间。

可选地，

所述浮球上沿直径方向设置有通孔，所述通孔的直径大于所述定位杆的直径；

所述浮球中设置有环形磁体，所述环形磁体的轴线与所述通孔的轴线相互重合，且所述环形磁体的与其轴线相垂直的对称平面通过所述浮球的球心。

可选地，

沿所述通孔的轴线方向在所述通孔的内侧壁上设置有至少两个滚轴组，每一个所述滚轴组包括有位于同一水平面内的至少三个滚轴，所述滚轴的旋转轴与所述定位杆相垂直；

所述滚轴组中各个所述滚轴的内切圆的直径不小于所述定位杆的直径。

可选地，该液位检测装置进一步包括：三通管和电磁排水阀；

所述三通管包括直管和折弯管，其中，所述折弯管的一端与所述外置管体的下端相连通，所述折弯管的另一端与所述直管的中部相连通；

所述直管的上端与所述液体容器的底部相连通，所述直管的下端与所述电磁排水阀的一端相连接，所述电磁排水阀的另一端与外部的连接管相连接；

所述控制器，进一步用于根据所述液体容器中液体的液位，向所述电磁排水阀发送控制指令；

所述电磁排水阀，用于根据所述控制指令导通或关断所述直管与所述连接管之间的液体通路。

本实用新型实施例提供的液位检测装置，外置管体的竖直放置且下端与液体容器相连通，因此外置管体中的液位与液体容器中的液位相同，固定在外置管体内部的定位杆贯穿各个浮球，使得浮球可以随外置管体内液位的变化而沿定位杆上下滑动，定位杆中设置有一个或多个感应线圈，设置在浮球中的磁体随浮球上浮或下沉时使感应线圈所处位置的磁场发生改变，从而浮球上浮或下沉时感应线圈可以形成相对应的感应信号，控制器则可以根据各个感应线圈所形成的感应信号来确定外置管体中的液位，即确定液体容器中的液位。由此可见，在需要对液体容器中的液位进行检测时，仅需将外置管体的下端与液体容器的底部相连通，无需在液体容器内部布置其他部件，从而实现了在液体容器外部检测液体容器内的液位。

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。

图1是本实用新型一个实施例提供的一种液位检测装置的示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的另一种液位检测装置的示意图；

图3是本实用新型一个实施例提供的一种浮球与定位杆连接关系的示意图；

图4是本实用新型一个实施例提供的一种控制器的示意图；

图5是本实用新型一个实施例提供的另一种控制器的示意图；

图6是本实用新型一个实施例提供的一种浮球竖直向和水平向剖面的示意图；

图7是本实用新型一个实施例提供的另一种浮球的示意图；

图8是本实用新型一个实施例提供的又一种液位检测装置的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种液位检测装置，该液位检测装置可以包括：外置管体10、定位杆20、控制器30和至少一个浮球40；

外置管体10竖直设置在待检测液位的液体容器100的外部，且外置管体10的下端与液体容器100的底部相连通；

定位杆20固定设置在外置管体10的内部，各个浮球40被定位杆20所贯穿，且各个浮球40可以随外置管体10内液位的变化沿定位杆20滑动；

每一个浮球40中设置有磁体50，定位杆20中设置有至少一个感应线圈60，控制器30与各个感应线圈60相连接；

每一个感应线圈60用于根据其与磁体50之间相对位置的改变形成相对应的感应信号；

控制器30用于根据各个感应线圈60所形成的感应信号，确定液体容器100中液体的液位。

本实用新型实施例提供的液位检测装置，外置管体的竖直放置且下端与液体容器相连通，因此外置管体中的液位与液体容器中的液位相同，固定在外置管体内部的定位杆贯穿各个浮球，使得浮球可以随外置管体内液位的变化而沿定位杆上下滑动，定位杆中设置有一个或多个感应线圈，设置在浮球中的磁体随浮球上浮或下沉时使感应线圈所处位置的磁场发生改变，从而浮球上浮或下沉时感应线圈可以形成相对应的感应信号，控制器则可以根据各个感应线圈所形成的感应信号来确定外置管体中的液位，即确定液体容器中的液位。由此可见，在需要对液体容器中的液位进行检测时，仅需将外置管体的下端与液体容器的底部相连通，无需在液体容器内部布置其他部件，从而实现了在液体容器外部检测液体容器内的液位。

可选地，在图1所示液位检测装置的基础上，浮球40的数量可以是两个，相应地感应线圈60的数量也是两个。

具体地，如图2所示，定位杆20上端外壁上设置有上限位区间201，定位杆20内部与上限位区间201相对应的位置设置有第一感应线圈601，第一浮球401可以在上限位区间201内滑动。定位杆20下端外壁上设置有下限位区间202，定位杆20内部与下限位区间202相对应的位置设置有第二感应线圈602，第二浮球402可以在下限位区间202内滑动。

当第一浮球401随外置管体10内的液体上浮至上限位区间201的上极限位置时，第一感应线圈601可以根据第一浮球401中磁体50所产生磁场的变化而形成第一感应信号。

当第二浮球402随外置管体10内的液体下沉至下限位区间202的下极限位置时，第二感应线圈602可以根据第二浮球402中磁体50所产生磁场的变化而形成第二感应信号。

当控制器30在获取到第一感应线圈601所形成的第一感应信号后，控制器30可以确定液体容器100已充满液体。

当控制器30在获取到第二感应线圈602所形成的第二感应信号后，控制器30可以确定液体容器100中的液体已被排空。

在本实用新型实施例中，上限位区间201通过设置在定位杆20上端外侧壁上的两个环状挡片而形成，下限位区间202通过设置在定位杆20下端外侧壁上的两个环状挡片而形成。其中，环状挡片的外圆直径大于浮球上通孔的直径，以使第一浮球401仅能在上限位区间201的两个环状挡片之间沿定位杆20上浮或下沉，并使第二浮球402仅能在下限位区间202的两个环状挡片之间沿定位杆20上浮或下沉。

在本实用新型实施例中，定位杆20可以为管状结构，第一感应线圈601设置在定位杆20内部与上限位区间201相对应的位置，第二感应线圈602设置在定位杆20内部与下限位区间20相对应的位置。具体地，为了保证第一浮球401上浮至上限位区间201的上极限位置时第一感应线圈601能够形成第一感应信号，可以将第一感应线圈601设置在定位杆20内部与上限位区间201的上极限位置相对应的位置。相应地，为了保证第二浮球402下沉至下限位区间202的下极限位置时第二感应线圈602能够形成第二感应信号，可以将第二感应线圈602设置在定位杆20内部与下限位区间202的下极限位置相对应的位置。

另外，浮球在沿定位杆上浮或下沉过程中，浮球中的磁体与感应线圈的相对位置发生改变，导致感应线圈所处环境的磁场发生改变，从而感应线圈会根据磁场的变化而形成相对应的感应信号，感应信号具体的表现形式为电压正负的变化规律。感应线圈相对于上限位区间/下限位区间的位置不同，浮球在上限位区间/下限位区间内运动时感应线圈所形成的感应信号也不相同。因此，第一感应线圈601除了可以设置在与上限位区间201的上极限位置相对应的位置外，还可以设置在与上限位区间201相对应的其他位置，比如设置在与上限位区间201的下极限位置相对应的位置，或者设置在与上限位区间201中间位置相对应的位置。同理，第二感应线圈602除了可以设置在与下限位区间202的下极限位置相对应的位置外，还可以设置在与下限位区间202相对应的其他位置，比如设置在与下限位区间202的上极限位置相对应的位置，或者设置在与下限位区间202中间位置相对应的位置。

需要说明的是，为了保证控制器30在获取到第一感应信号后可以确定液体容器100已充满液体，并在获取到第二感应信号后可以确定液体容器100中的液体已被排空，上限位区间201的竖直高度应当与液体容器100充满液体时液位的高度相对应，下限位区间202的竖直高度应当与液体容器100被排空时液位的高度相对应。具体地，上限位区间201的上极限位置可以与液体容器100被充满时对应的液位位于同一水平面，下限位区间202的下极限位置可以与液体容器100的地面位于同一水平面。

通过在定位杆内部设置第一感应线圈和第二感应线圈，并在定位杆的上端和下端分别设置上限位区间和下限位区间，控制器可以根据第一浮球在上限位区间内运动时第一感应线圈所产生的第一感应信号确定液体容器以充满液体，并可以根据第二浮球在下限位区间内运动时第二感应线圈所产生的第二感应信号确定液体容器中的液体已被排空，从而可以根据控制器确定出的结果及时补液或停止补液，以灵活对液体容器中液体的量进行控制。

可选地，在图1所示液位检测装置的基础上，浮球40的数量可以是至少三个，相应地感应线圈60的数量也是至少三个。

具体地，如图3所示，定位杆20的外壁上依次设置有至少三个限位区间203，定位杆20内部与每一个限位区间203相对应的位置设置有一个感应线圈60，每一个限位区间203上设置有一个可以在该限位区间203内滑动的浮球30。每一个感应线圈60用于根据其与相对应浮球中磁体60之间相对位置的改变形成相对应的感应信号，而控制器30则根据各个感应线圈60所形成的感应信号的电平高低来确定液体容器100中液体液位所处的位置。

首先，每一个浮球40对应于定位杆20上的一个限位区间203，在限位区间203上下两个环状挡片的限位作用下，浮球40仅能够在其相对应的限位区间203内沿定位杆20上下滑动。针对每一个浮球40，当外置管体10中的液位超过该浮球40所对应限位区间203的上环状挡片后，该浮球40将贴在其所对应限位区间203的上环状挡片保持静止，不再随外置管体10中液位的上升而上浮，此时与该浮球40相对应的感应线圈60不会形成感应信号；当外置管体10中的液位低于该浮球40所对应限位区间203的下环状挡片后，该浮球40将贴在其所对应限位区间203的下环状挡片保持静止，不再随外置管体10中液位的下降而下沉。由此可见，针对每一个感应线圈60，仅有外置管体10中的液位在该感应线圈60所对应限位区间203内变化时该感应线圈60才会产生感应信号。

其次，针对每一个感应线圈60，与该感应线圈60相对应的浮球40随外置管体10中液体上浮和下沉时，浮球40中磁体50与该感应线圈60的相对运动方向不同，导致该感应线圈60所产生感应信号的电平高低的变化趋势不同。比如，当浮球40上浮靠近并越过其所对应的感应线圈60时，感应线圈60会依次形成正向电压和负向电压，即先形成高电平而后形成低电平，当该浮球40下沉靠近并越过其所对应的感应线圈60上，感应线圈60会依次形成负向电压和正向电压，即先形成低电平而后形成高电平。由此可见，根据感应线圈60所形成的感应信号可以确定外置管体10中液位的运动方向。

综上两点，通过在定位杆20上设置至少三个浮球40和相对应的感应线圈60，控制器30可以根据形成感应信号的感应线圈60确定外置管体10中的液位在该感应线圈60附近，进一步根据感应信号的电平高低变化可以确定外置管体10中的液位在该感应线圈60的上方还是下方，从而可以根据各个感应线圈60在竖直方向上的固定位置来更加精确的确定液体容器100中液位的位置，不再局限于仅能够检测充满液体和排空液体两种状态，提升了对液体容器100中液位进行检测的时效性和准确性。

可选地，在图3所示液位检测装置的基础上，控制器30可以包括微处理芯片和逻辑运算电路，进而利用微处理芯片和逻辑运算电路来根据感应信号确定液体容器100中的液位。具体地，逻辑运算电路包括有至少三个第一运算放大器和至少两个第二运算放大器，按照从定位杆20下部至上部的顺序，相邻两个感应线圈60分别与一个第一运算放大器的同相输入端和反相输入端相连接，且定位杆20上最下部的感应线圈60和最上部的感应线圈60分别与一个运算放大器的反相输入端和同相输入端相连接。针对除定位杆20上最下部的感应线圈60之外的每一个感应线圈60，与该感应线圈60相连接的两个第一运算放大器的输出端分别与一个第二运算放大器的同相输入端和反相输入端相连接，其中，反相输入端与该感应线圈相连接的第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的同相输入端，同相输入端与该感应线圈相连接的第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的反相输出端。各个第二运算放大器的输出单与微处理芯片上的一个管脚相连接，不同第二运算放大器连接微处理芯片上不同的管脚。

下面以定位杆20上设置有三个浮球30和三个相对应的感应线圈60为例，对控制器30的结构进行说明。如图4所示，控制器30可以包括微处理芯片M、三个第一运算放大器O1/O2/O3和两个第二运算放大器O4/O5；

按照从下至上的顺序，定位杆20内部上依次设置有感应线圈D1、感应线圈D2和感应线圈D3；

感应线圈D1的输出端分别与第一运算放大器O1的正相输入端以及第一运算放大器O3的反相输入端相连接；

感应线圈D2的输出端分别与第一运算放大器O1的反相输入端和第一运算放大器O2的正相输入端相连接；

感应线圈D3的输出端分别与第一运算放大器O2的反相输入端和第一运算放大器O3的正相输入端相连接；

第一运算放大器O1的输出端与第二运算放大器O4的正相输入端相连接；

第一运算放大器O2输出端分别与第二运算放大器O4的反相输入端和第二运算放大器O5的正相输入端相连接；

第一运算放大器O3的输出端与第二运算放大器O5的反相输入端相连接；

第二运算放大器O4的输出端与微处理芯片M上的管脚1相连接；

第二运算放大器O5的输出端与微处理芯片M上的管脚2相连接。

设定感应线圈D1、感应线圈D2和感应线圈D3相对于定位杆20的绕向方向相同，且相对应的浮球40从下向上运动靠近并越过感应线圈D1/D2/D3时，感应线圈D1/D2/D3依次形成高电平信号和低电平信号。即，当感应线圈D1/D2/D3对应的浮球40向上运动靠近并越过感应线圈D1/D2/D3时，感应线圈D1/D2/D3先形成高电平信号后形成低电平信号，当感应线圈D1/D2/D3对应的浮球40向下运动靠近并越过感应线圈D1/D2/D3时，感应线圈D1/D2/D3先形成低电平信号后形成高电平信号。另外，如果感应线圈D1/D2/D3对应的浮球40向上运动靠近但未越过感应线圈D1/D2/D3，则感应线圈D1/D2/D3仅形成高电平信号；如果感应线圈D1/D2/D3对应的浮球40从越过感应线圈D1/D2/D3的位置开始向上运动远离感应线圈D1/D2/D3，则感应线圈D1/D2/D3仅形成低电平信号；如果感应线圈D1/D2/D3对应的浮球40向下运动靠近但未越过感应线圈D1/D2/D3，则感应线圈D1/D2/D3仅形成低电平信号；如果感应线圈D1/D2/D3对应的浮球40从越过感应线圈D1/D2/D3的位置开始向下运动远离感应线圈D1/D2/D3，则感应线圈D1/D2/D3仅形成高电平信号。

根据上述感应线圈D1/D2/D3随相对应浮球40运动而产生电平高低的变化规律，当微处理芯片M可以根据管脚1和管脚2的电平变化规律，确定液体容器100中液位的位置，具体见如下表1。

表1

管脚1	管脚2	液体容器中液位
			高电平	高电平	靠近D1且位于D1之下
高电平→低电平	高电平→低电平	靠近D1且位于D1与D2之间
			低电平	低电平	靠近D1且位于D1与D2之间
低电平	高电平	靠近D2且位于D2之下
			低电平→高电平	高电平→低电平	靠近D2且位于D2与D3之间
高电平	低电平	靠近D2且位于D2与D3之间
			高电平	低电平	靠近D3且位于D3之下
高电平→低电平	低电平→高电平	靠近D3且位于D3之上
			低电平	高电平	靠近D3且位于D3之上

微处理芯片M将管脚1和管脚2最近两次的电平高低变化规律与上述表1进行对比，便可以确定液体容器中液位相对于感应线圈D1、感应线圈D2和感应线圈D3的位置。

通过多个运算放大器构建包括两个层级的逻辑运算电路，第一层级的运算放大器与各个感应线圈相连接，第二层级的运算放大器与微处理芯片相连接，通过逻辑运算电路将感应线圈所形成的感应信号转换为微处理芯片上各个管脚的电平信号，进而使得微处理芯片可以根据其各个管脚的电平高低来确定液体容器中液位的位置，保证液位检测的准确性。

可选地，在控制器30包括有微处理芯片、至少三个第一运算放大器和至少两个第二运算放大器的基础上，控制器30还可以进一步包括：每一个第一运算放大器对应的三个电阻，以及每一个第二运算放大器对应的三个电阻。

具体地，针对每一个第一运算放大器，与该第一运算放大器相对应的三个电阻分别连接在该第一运算放大器的同相输入端与相应的感应线圈之间、该第一运算放大器的反相输入端与相应的感应线圈之间以及该第一运算放大器的输出端与正电源之间。针对每一个第二运算放大器，与该第二运算放大器相对应的三个电阻分别连接在该第一运算放大器的同相输入端与相应的第一运算放大器之间、该第二运算放大器的反相输入端与相应的第一运算放大器之间以及该第二运算放大器的输出端与正电源之间。

下面结合图4所示的控制器30，对各个电阻与第一运算放大器和第二运算放大器的连接关系进行说明。如图5所示，控制器30包括：微处理芯片M、三个第一运算放大器O1/O2/O3、两个第二运算放大器O4/O5、9个与第一运算放大器O1/O2/O3相连接的电阻以及6个与第二运算放大器O4/O5相连接的电阻；

第一运算放大器O1的同相输入端通过电阻R1与感应线圈D1相连接，第一运算放大器O1的反相输入端通过电阻R2与感应线圈D2相连接，第一运算放大器O1的输出端通过电阻R3与电源VCC相连接；

第一运算放大器O2的同相输入端通过电阻R4与感应线圈D2相连接，第一运算放大器O2的反相输入端通过电阻R5与感应线圈D3相连接，第一运算放大器O2的输出端通过电阻R6与电源VCC相连接；

第一运算放大器O3的同相输入端通过电阻R7与感应线圈D3相连接，第一运算放大器O3的反相输入端通过电阻R8与感应线圈D1相连接，第一运算放大器O3的输出端通过电阻R9与电源VCC相连接；

第二运算放大器O4的同相输入端通过电阻R10与第一运算放大器O1的输出端相连接，第二运算放大器O4的反相输入端通过电阻R11与第一运算放大器O2的输出端相连接，第二运算放大器O4的输出端通过电阻R14与电源VCC相连接；

第二运算放大器O5的同相输入端通过电阻R12与第一运算放大器O2的输出端相连接，第二运算放大器O5的反相输入端通过电阻R13与第一运算放大器O3的输出端相连接，第二运算放大器O5的输出端通过电阻R15与电源VCC相连接；

微处理芯片M的管脚1与第二运算放大器O4的输出端相连接，微处理芯片M的管脚2与第二运算放大器O5的输出端相连接。

通过在每一个第一运算放大器和每一个第二运算放大器的同相输入端、反相输入端和输出端连接电阻，避免感应线圈在形成较大电压时对第一运算放大器/第二运算放大器造成损坏，保证对液体容器中液位进行检测的安全性和可靠性。

可选地，在图3所示液位检测装置的基础上，可以预先根据感应线圈60相对于定位杆20的绕线方向确定对应于浮球40上浮的上浮电平变化规律和对应于浮球40下沉的下沉电平变化规律，之后控制器30可以将感应线圈60所形成的感应信号与上浮电平变化规律和下沉电平变化规律进行匹配，进而确定液体容器100中液体液位的位置。

具体地，可以使各个感应线圈60相对于定位杆20的绕线方向相同，并且各个浮球40中磁体50的极性布置相同，即所有磁体50的N极都竖直向上，或者所有磁体50的S极都竖直向上。

当控制器30接收到一个当前感应线圈所形成的感应信号后，将该感应信号对应的电平变化分别与上浮电平变化规律和下沉电平变化规律进行匹配，如果该感应信号对应的电平变化与上浮电平变化规律相匹配，则确定液体容器中液体液位高于当前感应线圈所在的位置，如果该感应信号对应的电平变化与下沉电平变化规律相匹配，则确定液体容器中液体液位低于当前感应线圈所在的位置。

通过预先设定对应于浮球上浮的上浮电平变化规律和对应于浮球下沉的下沉电平变化规律，在一个当前感应线圈由于浮球运动而形成感应信号后，控制器可以该感应信号以及上浮电平变化规律和下沉电平变化规律确定浮球上浮通过或下沉通过当前感应线圈，进而可以确定液体容器中液体液位在当前感应线圈之上或之下，达到检测液体容器中液位的目的。控制器仅需将感应信号的电平变化与上浮电平变化规律和下沉电平变化规律进行匹配，便可以确定液体容器中液位的位置，从而可以提高液位检测的时效性。

可选地，在图1所示液位检测装置的基础上，如图6所示，浮球40上直径方向设置有通孔401，通孔401的直径大于定位杆20的直径。浮球40中设置有环形磁体50，环形磁体50的轴线与通孔401的轴线相互重合，且环形磁体50上与其轴线相垂直的对称平面通过浮球40的球心。

在浮球上沿直径方向设置通孔，并使通孔的直径大于定位杆的直径，保证定位杆可以通过浮球上的通孔，使得浮球可以沿定位杆上下运动，同时保证浮球所受到的浮力与定位杆平行，减小浮球沿定位杆运动过程中受到的阻力。另外，环形磁体与其轴线相垂直的对称平面通过浮球的球心，使得磁体的重力以及磁体与感应线圈之间所生成的电磁力在浮球上能够更加均衡的分布，进一步减小浮球沿定位杆运动过程中受到的阻力。

感应线圈设置到定位杆内部，进一步地，感应线圈的所在的平面应当与定位杆的轴线相垂直，使得感应线圈具有更大的感应平面，进而感应线圈可以更加灵敏的根据浮球中磁体的运动而形成感应信号，提升对液体容器中液位进行检测的准确性。

需要说明的是，浮球除了可以为球形结构外，还可以为其他立体结构，比如立方体结构。另外，浮球中也可以设置多个独立的磁体，比如沿浮球的圆周方向均匀设置3个或3个以上的柱状磁体，各个柱状磁体的极性指向全部相同。

可选地，在图6所示浮球40的基础上，为了保证浮球40能够随外置管体10中液位的升降进行上浮或下沉，浮球40上所设置通孔401的直径需要满足特定的要求，具体可以通过如下不等式组确定通孔401的直径：

其中，m₀表征磁体的重量，m₁表征浮球的重量，D表征浮球的直径，d表征通孔的直径，ρ表征液体容器中液体的密度，d′表征定位杆的外径，dx表征微分符号。

通过上述不等式组确定浮球上通孔的直径取值范围，进而从该直径取值范围中取值作为浮球上通孔的直径，保证浮球能够随外置管体中液位的升降进行上浮或下沉的同时通孔的内壁与定位杆之间存在间隙。

可选地，在图6所示浮球的基础上，如图7所示，沿通过401的轴线方向在通孔401的内侧壁上设置有至少两个滚轴组，每一个滚轴组包括有位于同一水平面的至少三个滚轴402，且每一个滚轴402的旋转轴均与定位杆20相垂直，每个滚轴组中各个滚轴402的内切圆的直径不小于定位杆20的直径。

通过在浮球上通孔的内侧壁上设置多个滚轴组，当浮球沿定位杆上浮或下沉运动时，滚轴组中的滚轴与定位杆相接触，而滚轴可以沿与浮球运动方向相垂直的旋转轴旋转，从而通过滚轴可以使浮球运动过程中承受滚动摩擦力，而滚动摩擦力相对比滑动摩擦力更小，从而可以进一步减小浮球运动的阻力，保证浮球可以随外置管体中液位的改变而灵活上浮或下沉，提升对液体容器中液位进行检测的准确性。

需要说明的是，为了保证浮球受力平衡，可以在浮球上的通孔中设置两组滚轴组，两组滚轴组分别设置在浮球上通孔的两个端口处。

可选地，在上述各个实施例所提供液位检测装置的基础上，如图8所示，该液位检测装置进一步包括：三通管70和电磁排水阀80；

三通管70包括有直管701和折弯管702，其中，折弯管702的一端与外置管体10的下端相连通，折弯管702的另一端与直管701的中部相连通；

直管701的上端与液体容器100的底部相连通，直管701的下端与电磁排水阀80的一端相连接，电磁排水阀80的另一端与外部的连接管200相连接；

控制器30进一步用于根据液体容器100中液位的液位，向电磁排水阀80发送控制指令；

电磁排水阀80在接收到来自控制器30的控制指令后，根据接收到的控制指令导通或关断直管701与连接管200之间的液体通路。

首先，外置管体通过三通管与液体容器相连通，而三通管连接在液体容器的底部，保证了外置管体与液体容器中液体具有相同的液位，进而通过检测外置管体中液位的高度来确定液体容器中液位的高度，保证液位检测结果的准确性。

其次，电磁排水阀的两端分别与三通管的直管和连接管相连接，连接管用于向液体容器中注入液体或将液体容器中的液体排出。在向液体容器中注入液体的过程中，当控制器确定出液体容器已被注满液体时，控制器可以向电磁排水阀发送关断控制指令，此时电磁排水阀可以关断直管与连接管之间的液体通路，停止向液体容器中注入液体。在从液体容器中排出液体的过程中，当控制器确定出液体容器中液体已被排空时，控制器可以向电磁排水阀发送导通控制指令，此时电磁排水阀可以导通直管与连接管之间的液体通路，以及时向液体容器中注入液体。

通过电磁排水阀将直管与连接管相连接，控制器可以根据确定出的液位向电磁排水阀发送相对应的控制指令，电磁排水阀可以根据接收到的控制指令导通或关断直管与连接管之间的液体通路，从而可以实现自动根据液体容器中液位的高低向液体容器中补充液体，无需人工值守，从而可以提高用户的使用体验。

需要说明的是，在上述各个实施例所提供的液位检测装置中，为了保证外置管体中的液位与液体容器中的液位保持一致，需要在外置管体的顶部开设通气孔。

综上所述，本实用新型各个实施例提供的液位检测装置，至少具有如下有益效果：

1、在本实用新型实施例中，外置管体的竖直放置且下端与液体容器相连通，因此外置管体中的液位与液体容器中的液位相同，固定在外置管体内部的定位杆贯穿各个浮球，使得浮球可以随外置管体内液位的变化而沿定位杆上下滑动，定位杆中设置有一个或多个感应线圈，设置在浮球中的磁体随浮球上浮或下沉时使感应线圈所处位置的磁场发生改变，从而浮球上浮或下沉时感应线圈可以形成相对应的感应信号，控制器则可以根据各个感应线圈所形成的感应信号来确定外置管体中的液位，即确定液体容器中的液位。由此可见，在需要对液体容器中的液位进行检测时，仅需将外置管体的下端与液体容器的底部相连通，无需在液体容器内部布置其他部件，从而实现了在液体容器外部检测液体容器内的液位。

2、在本实用新型实施例中，通过在定位杆内部设置第一感应线圈和第二感应线圈，并在定位杆的上端和下端分别设置上限位区间和下限位区间，控制器可以根据第一浮球在上限位区间内运动时第一感应线圈所产生的第一感应信号确定液体容器以充满液体，并可以根据第二浮球在下限位区间内运动时第二感应线圈所产生的第二感应信号确定液体容器中的液体已被排空，从而可以根据控制器确定出的结果及时补液或停止补液，以灵活对液体容器中液体的量进行控制。

3、在本实用新型实施例中，通过在定位杆上设置至少三个浮球和相对应的感应线圈，控制器可以根据形成感应信号的感应线圈确定外置管体中的液位在该感应线圈附近，进一步根据感应信号的电平高低变化可以确定外置管体中的液位在该感应线圈的上方还是下方，从而可以根据各个感应线圈在竖直方向上的固定位置来更加精确的确定液体容器中液位的位置，不再局限于仅能够检测充满液体和排空液体两种状态，提升了对液体容器中液位进行检测的时效性和准确性。

4、在本实用新型实施例中，通过多个运算放大器构建包括两个层级的逻辑运算电路，第一层级的运算放大器与各个感应线圈相连接，第二层级的运算放大器与微处理芯片相连接，通过逻辑运算电路将感应线圈所形成的感应信号转换为微处理芯片上各个管脚的电平信号，进而使得微处理芯片可以根据其各个管脚的电平高低来确定液体容器中液位的位置，保证液位检测的准确性。

5、在本实用新型实施例中，通过在每一个第一运算放大器和每一个第二运算放大器的同相输入端、反相输入端和输出端连接电阻，避免感应线圈在形成较大电压时对第一运算放大器/第二运算放大器造成损坏，保证对液体容器中液位进行检测的安全性和可靠性。

6、在本实用新型实施例中，通过预先设定对应于浮球上浮的上浮电平变化规律和对应于浮球下沉的下沉电平变化规律，在一个当前感应线圈由于浮球运动而形成感应信号后，控制器可以该感应信号以及上浮电平变化规律和下沉电平变化规律确定浮球上浮通过或下沉通过当前感应线圈，进而可以确定液体容器中液体液位在当前感应线圈之上或之下，达到检测液体容器中液位的目的。控制器仅需将感应信号的电平变化与上浮电平变化规律和下沉电平变化规律进行匹配，便可以确定液体容器中液位的位置，从而可以提高液位检测的时效性。

7、在本实用新型实施例中，在浮球上沿直径方向设置通孔，并使通孔的直径大于定位杆的直径，保证定位杆可以通过浮球上的通孔，使得浮球可以沿定位杆上下运动，同时保证浮球所受到的浮力与定位杆平行，减小浮球沿定位杆运动过程中受到的阻力。另外，环形磁体与其轴线相垂直的对称平面通过浮球的球心，使得磁体的重力以及磁体与感应线圈之间所生成的电磁力在浮球上能够更加均衡的分布，进一步减小浮球沿定位杆运动过程中受到的阻力。

8、在本实用新型实施例中，通过在浮球上通孔的内侧壁上设置多个滚轴组，当浮球沿定位杆上浮或下沉运动时，滚轴组中的滚轴与定位杆相接触，而滚轴可以沿与浮球运动方向相垂直的旋转轴旋转，从而通过滚轴可以使浮球运动过程中承受滚动摩擦力，而滚动摩擦力相对比滑动摩擦力更小，从而可以进一步减小浮球运动的阻力，保证浮球可以随外置管体中液位的改变而灵活上浮或下沉，提升对液体容器中液位进行检测的准确性。

9、在本实用新型实施例中，外置管体通过三通管与液体容器相连通，而三通管连接在液体容器的底部，保证了外置管体与液体容器中液体具有相同的液位，进而通过检测外置管体中液位的高度来确定液体容器中液位的高度，保证液位检测结果的准确性。

10、在本实用新型实施例中，通过电磁排水阀将直管与连接管相连接，控制器可以根据确定出的液位向电磁排水阀发送相对应的控制指令，电磁排水阀可以根据接收到的控制指令导通或关断直管与连接管之间的液体通路，从而可以实现自动根据液体容器中液位的高低向液体容器中补充液体，无需人工值守，从而可以提高用户的使用体验。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种液位检测装置，其特征在于，包括：外置管体、定位杆、控制器和至少一个浮球；

所述外置管体竖直设置在待检测液位的液体容器的外部，且所述外置管体的下端与所述液体容器的底部相连通；

所述定位杆固定设置在所述外置管体的内部，所述至少一个浮球被所述定位杆贯穿，且所述至少一个浮球可以随所述外置管体内液位的变化沿所述定位杆滑动；

每一个所述浮球中设置有磁体，所述定位杆中设置有至少一个感应线圈，所述控制器与各个所述感应线圈相连接；

每一个所述感应线圈用于根据与所述磁体之间相对位置的改变形成相对应的感应信号；

所述控制器用于根据各个所述感应线圈形成的所述感应信号，确定所述液体容器中液体的液位。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个浮球包括：第一浮球和第二浮球；

所述定位杆上端外壁上设置有上限位区间，所述定位杆内部与所述上限位区间相对应的位置设置有第一感应线圈，所述第一浮球可以在所述上限位区间内滑动；

所述定位杆下端外壁上设置有下限位区间，所述定位杆内部与所述下限位区间相对应的位置设置有第二感应线圈，所述第二浮球可以在所述下限位区间内滑动；

所述第一感应线圈，用于在所述第一浮球上浮至所述上限位区间的上极限位置时产生第一感应信号；

所述第二感应线圈，用于在所述第二浮球下沉至所述下限位区间的下极限位置时产生第二感应信号；

所述控制器，用于根据所述第一感应线圈形成的所述第一感应信号确定所述液体容器已充满液体，以及根据所述第二感应线圈形成的所述第二感应信号确定所述液体容器中的液体已被排空。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述定位杆外壁上依次设置有至少三个限位区间，所述定位杆内部与每一个所述限位区间相对应的位置设置有一个所述感应线圈；

每一个所述限位区间上设置有一个可以在该限位区间内滑动的所述浮球；

每一个所述感应线圈，用于根据与相对应的所述浮球中磁体之间相对位置的改变形成所述感应信号，其中，所述相对应的所述浮球是设置在与该感应线圈相对应的所述限位区间上的所述浮球；

所述控制器，用于根据各个所述感应线圈形成的所述感应信号的电平高低来确定所述液体容器中液体液位所处的位置。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制器包括：微处理芯片、至少三个第一运算放大器和至少两个第二运算放大器；

按照从所述定位杆下部至上部的顺序，相邻两个所述感应线圈分别与一个第一运算放大器的同相输入端和反相输入端相连接，且最下部的所述感应线圈和最上部的所述感应线圈分别与一个第一运算放大器的反相输入端和同相输入端相连接；

针对除最下部的所述感应线圈之外的每一个所述感应线圈，与该感应线圈相连接的两个第一运算放大器的输出端分别与一个第二运算放大器的同相输入端和反相输入端相连接，其中，反相输入端与该感应线圈相连接的第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的同相输入端，同相输入端与该感应线圈相连接的第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的反相输出端；

每一个第二运算放大器的输出端与所述微处理芯片上的一个管脚相连接；

所述微处理芯片，用于根据各个所述管脚的电平高低确定所述液体容器中液体液位的位置。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制器进一步包括：每一个所述第一运算放大器对应的三个电阻以及每一个所述第二运算放大器对应的三个电阻；

针对每一个所述第一运算放大器，与该第一运算放大器相对应的三个电阻分别连接在该第一运算放大器的同相输入端与相应的所述感应线圈之间、该第一运算放大器的反相输入端与相应的所述感应线圈之间以及该第一运算放大器的输出端与正电源之间；

针对每一个所述第二运算放大器，与该第二运算放大器相对应的三个电阻分别连接在该第一运算放大器的同相输入端与相应的第一运算放大器之间、该第二运算放大器的反相输入端与相应的第一运算放大器之间以及该第二运算放大器的输出端与正电源之间。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述浮球上沿直径方向设置有通孔，所述通孔的直径大于所述定位杆的直径；

所述浮球中设置有环形磁体，所述环形磁体的轴线与所述通孔的轴线相互重合，且所述环形磁体的与其轴线相垂直的对称平面通过所述浮球的球心。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

沿所述通孔的轴线方向在所述通孔的内侧壁上设置有至少两个滚轴组，每一个所述滚轴组包括有位于同一水平面内的至少三个滚轴，所述滚轴的旋转轴与所述定位杆相垂直；

所述滚轴组中各个所述滚轴的内切圆的直径不小于所述定位杆的直径。

8.根据权利要求1至7中任一所述的装置，其特征在于，进一步包括：三通管和电磁排水阀；

所述三通管包括直管和折弯管，其中，所述折弯管的一端与所述外置管体的下端相连通，所述折弯管的另一端与所述直管的中部相连通；

所述直管的上端与所述液体容器的底部相连通，所述直管的下端与所述电磁排水阀的一端相连接，所述电磁排水阀的另一端与外部的连接管相连接；

所述控制器，进一步用于根据所述液体容器中液体的液位，向所述电磁排水阀发送控制指令；

所述电磁排水阀，用于根据所述控制指令导通或关断所述直管与所述连接管之间的液体通路。