CN209416446U - 一种水位检测电路及电器设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水位检测技术领域，提供了一种水位检测电路及电器设备。水位检测电路包括感应电路、波形产生电路、整形电路和触发电路。感应电路用于根据液体压力，感应生成电流信号。波形产生电路与感应电路连接，波形产生电路用于根据电流信号，输出第一波形信号。整形电路与波形产生电路连接，整形电路用于对第一波形信号进行整形，输出第二波形信号。触发电路与整形电路连接，用于根据第二波形信号以及控制器的预设频率，触发生成与频率信号频率相同的第三波形信号。控制器用于当第三波形信号为低电平信号时，判断当前水位状态为有水状态，当第三波形信号为高电平信号时，判断当前水位状态为无水状态。本实用新型提高了电路的抗干扰性。

Description

一种水位检测电路及电器设备

【技术领域】

本实用新型涉及水位检测技术领域，尤其涉及一种水位检测电路及电器设备。

【背景技术】

水位检测电路应用在需要对水位进行判断、控制的电器设备中，目前，水位检测电路包括机械式和电子式两种水位检测方式。

其中，机械式水位检测电路通常采用简单的弹片来模拟开关，当水位未到达预设的水位线时，气压不足以使弹片闭合，弹片处于常开状态，控制器 I/O口检测到的是高电平，表示电器设备中的水位未达到用户选定档位的水位。当水位到达一定高度后，气压达到一定值，通过导气管把气压引导至水位开关的橡胶密封圈上，使得弹片闭合，将电平拉低，此时，控制器I/O口检测到的是低电平，表示电器设备中的水位达到用户选定档位的水位。但是，机械式水位检测电路普遍存在抗干扰性能不佳的问题。

【实用新型内容】

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种提高抗干扰性能的水位检测电路及电器设备。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种水位检测电路，所述水位检测电路和控制器连接，所述水位检测电路包括感应电路、波形产生电路、整形电路和触发电路；

所述感应电路用于根据液体压力，感应生成电流信号；

所述波形产生电路与所述感应电路连接，所述波形产生电路用于根据所述电流信号，输出第一波形信号；

所述整形电路与所述波形产生电路连接，所述整形电路用于对所述第一波形信号进行整形，输出第二波形信号；

所述触发电路与所述整形电路连接，用于根据所述第二波形信号以及所述控制器的预设频率，触发生成第三波形信号；

所述控制器与所述整形电路和所述触发电路连接，所述控制器用于当检测到所述第三波形信号为低电平信号时，判断当前水位状态为有水状态，当检测到所述第三波形信号为高电平信号时，判断当前水位状态为无水状态。

可选地，所述水位检测电路还包括滤波电路，所述滤波电路与所述触发电路连接，所述滤波电路用于对所述第三波形信号进行滤波处理。

可选地，所述感应电路与所述波形产生电路为单线连接。

可选地，所述感应电路包括电极水位感应金属片，所述电极水位感应金属片放置于盛装液体的容器内；

所述波形产生电路包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述电极水位感应金属片和所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与地端连接；

所述第二电阻的另一端与所述整形电路连接。

可选地，所述整形电路包括施密特触发器。

可选地，所述触发电路包括D触发器，所述D触发器与所述施密特触发器连接，所述D触发器为边沿触发的D触发器。

可选地，所述滤波电路包括第三电阻和第一电容；

所述第三电阻的一端与所述D触发器连接，所述第三电阻的另一端与所述第一电容的正极连接；

所述第一电容的负极与所述地端连接。

可选地，所述水位检测电路还包括第一隔离电路和第二隔离电路；

所述第一隔离电路与所述整形电路和所述控制器连接，所述第一隔离电路用于隔离所述整形电路和所述控制器，保护所述控制器；

所述第二隔离电路与所述滤波电路和所述控制器连接，所述第二隔离电路用于隔离所述滤波电路和所述控制器，保护所述控制器。

可选地，所述第一隔离电路包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述施密特触发器连接，所述第四电阻的另一端与所述控制器连接；

所述第二隔离电路包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一电容的正极连接，所述第五电阻的另一端与所述控制器连接。

本实用新型实施例还提供了一种电器设备，包括如上任一项所述的水位检测电路和控制器，所述控制器和所述水位检测电路连接。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比较，本实用新型实施例提供了一种水位检测电路及电器设备。通过整形电路对波形信号进行整形，以及触发电路减少整形后的波形信号受干扰的时间，大大降低了电路受干扰的可能性，提高了抗干扰性能。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种电器设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种水位检测电路的结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的一种水位检测电路的结构示意图；

图4为本实用新型又一实施例提供的一种水位检测电路的结构示意图；

图5为图4的电路连接示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1：

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种电器设备的结构示意图。所述电器设备300包括水位检测电路100和控制器200，所述水位检测电路 100与所述控制器200连接。

可以理解，设置有所述水位检测电路100的所述电器设备300在使用的过程中包括进水过程，即所述电器设备300的使用有赖于自来水等液体物质，例如，在家用电器设备领域中的洗衣机、洗碗机、香薰机、咖啡机、加湿器等等。所述水位检测电路100用于检测所述电器设备300中的水位状态、水量情况等，将水位状态、水量情况等转换成所述控制器200可以识别判断的开关信号、电平信号或频率信号。所述控制器200根据所述开关信号、电平信号或频率信号做逻辑判断，并根据逻辑判断的结果，执行后续的程序动作指令。

在一些实施例中，所述控制器200包括但不限于单片机、微型计算机、数字信号处理器等，所述电器设备300包括但不限于本实施例所公开的家用电器设备，例如，所述电器设备300还可以包括医疗电器设备的呼吸机等。

本实用新型实施例提供的一种电器设备通过整形电路对波形信号进行整形，以及触发电路减少整形后的波形信号受干扰的时间，大大降低了电路受干扰的可能性，提高了抗干扰性能。

实施例2：

请参见图2，图2为本实用新型实施例提供的一种水位检测电路的结构示意图。所述水位检测电路100包括感应电路10、波形产生电路20、整形电路 30和触发电路40。

所述感应电路10与所述波形产生电路20为单线连接，简化了电路连接。所述感应电路10用于根据液体压力，感应生成电流信号。

请一并参阅图5，所述感应电路10包括电极水位感应金属片，所述电极水位感应金属片放置于盛装液体的容器内。可以理解，所述盛装液体的容器位于所述电器设备300中，在所述电器设备300的进水过程中用于盛装液体，所述盛装液体的容器可以可拆卸设置于所述电器设备300的本体，例如，香薰机的储水器具，还可以是所述电器设备300中的一个空间容器，例如洗衣机的滚筒。

在本实施例中，所述感应电路10为片状电极，所述电极水位感应金属片内通有交流电信号，当液体上升，接触到所述电极水位感应金属片，由于水是导体，所述电极水位感应金属片感应出电流信号。在一些实施例中，所述感应电路10还可以包括探针式电极、棒状电极、光电电极等。

所述波形产生电路20与所述感应电路10连接，所述波形产生电路20用于根据所述电流信号，输出第一波形信号。

在本实施例中，所述波形产生电路20包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端与所述电极水位感应金属片和所述第二电阻R2的一端连接，所述第一电阻R1的另一端与地端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述整形电路30连接。

具体的，所述电流信号在所述第一电阻R1、第二电阻R2和所述整形电路 30的输入电阻的作用下，转换成一定频率的正弦波信号。在本实施例中，节点A的波形为所述第一波形信号，所述第一波形信号表现为50Hz的正弦波信号。

所述整形电路30与所述波形产生电路20连接，所述整形电路30用于对所述第一波形信号进行整形，输出第二波形信号。其中，节点B的波形为所述第二波形信号，所述第二波形信号的具体表现形式与所述第一波形信号的幅值有关。

所述整形电路30包括施密特触发器U1和第六电阻R6，施密特触发器U1 具有两个阈值电压VT+和VT-，当输入电压高于阈值电压VT+，输出高电平，当输入电压低于阈值电压VT-，输出为低电平，当输入电压介于阈值电压VT+ 和阈值电压VT-之间，输出电压不变。施密特触发器U1用作波形整形电路时，能将模拟信号波形整形为数字电路能够处理的方波波形，且由于施密特触发器U1具有滞回特性，提高了电路的抗干扰性能。

在本实施例中，所述施密特触发器U1的型号为HCF4093，所述施密特触发器U1为4与非门的施密特触发器，一共包括14个引脚，其中，引脚1、引脚2和引脚3对应第一与非门，引脚4、引脚5和引脚6对应第二与非门，引脚7为负电压端，引脚8、引脚9和引脚10对应第三与非门，引脚11、引脚 12和引脚13对应第四与非门，引脚14为正电压端。引脚1、引脚2、引脚5、引脚6、引脚8、引脚9、引脚12和引脚13为数据输入端，引脚3、引脚4、引脚10和引脚11为数据输出端。

引脚1和引脚2与节点A连接，即所述第一波形信号作为第一与非门的输入，引脚3和引脚4分别与所述触发电路40连接。第二与非门的引脚5和引脚6与所述第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端与第四与非门的引脚11连接，即第四与非门的输出作为第二与非门的输入。引脚8和引脚9与第四电阻R4的一端连接，通过第四电阻R4接收所述控制器200的预设频率，即第三与非门输入所述控制器200的预设频率。引脚12和引脚13 与引脚10连接，即第三与非门的输出作为第四与非门的输入。

所述触发电路40与所述整形电路30连接，用于根据所述第二波形信号以及所述控制器200的预设频率，触发生成第三波形信号。其中，节点C的波形为所述第三波形信号，所述第三波形信号的频率等于所述控制器200的预设频率。所述控制器200与所述整形电路30和所述触发电路40连接，所述控制器200用于当检测到所述第三波形信号为低电平信号时，判断当前水位状态为有水状态，当检测到所述第三波形信号为高电平信号时，判断当前水位状态为无水状态。

在本实施例中，所述触发电路40包括D触发器U2、第七电阻R7和第八电阻，所述D触发器U2与所述施密特触发器U2连接。D触发器U2具有两个稳定状态，即“0”和“1”，在一定的外界条件的触发下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。D触发器U2在时钟脉冲CP的前沿发生翻转，D触发器U2的次态取决于时钟脉冲CP的上升沿到来前D1的状态，即时钟脉冲CP 的上升沿到来前所述第二波形的状态，提高了抗干扰性。

触发器的触发方式包括电平触发和边沿触发，所述D触发器U1采用边沿触发的D触发器，边沿触发的D触发器允许在CP触发沿(即所述控制器200 的预设频率信号的脉冲)来到前的一瞬间加入输入信号(即所述第二波形信号)，使得信号可能受干扰的时间大大缩短，从而降低了受干扰的可能性，进一步提高了抗干扰性。

在本实施例中，所述D触发器U2选取HCF4013型号，一共包括14个引脚，其中，引脚3和引脚11为时钟输入端，引脚4和引脚10为重置端，引脚6和引脚8为设置端，引脚5和引脚9为数据输入端，引脚1和引脚13为第一数据输出端，引脚2和引脚12为第二数据输出端，引脚7为负电压端，引脚14为正电压端。

具体的，所述D触发器U2的引脚1和所述第三电阻R3的一端连接，即引脚1输出第三波形信号，引脚2悬空，引脚3与所述第七电阻R7的一端连接，引脚4接地，引脚5与所述第八电阻R8的一端连接，引脚6、引脚7、引脚8、引脚9、引脚10和引脚11接地，引脚12和引脚13悬空，引脚14 接外部电源。所述第七电阻R7的另一端与所述施密特触发器U1的引脚4连接，所述第八电阻R8的另一端与所述施密特触发器U1的引脚3连接。

本实用新型实施例提供的一种水位检测电路通过整形电路对波形信号进行整形，以及触发电路减少整形后的波形信号受干扰的时间，大大降低了电路受干扰的可能性，提高了抗干扰性能。同时，避免了目前的电子式水位检测检测电路采用LC振荡电路与多级反相器结合存在的高成本问题。

实施例3：

请参阅图3，所述水位检测电路100包括感应电路10、波形产生电路20、整形电路30、触发电路40和滤波电路50，所述滤波电路50与所述触发电路 40连接，所述滤波电路50用于对所述第三波形信号进行滤波处理。其中，节点D的波形为所述滤波电路50对所述第三波形信号进行滤波处理后输出的较为平滑的波形。

所述滤波电路50包括第三电阻R3和第一电容C1，所述第三电阻R3的一端与所述D触发器U2连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第一电容C1的正极连接，所述第一电容C1的负极与所述地端连接。

综上，在本实施例中，所述水位检测电路100的具体工作过程大致如下：

(1)当前水位状态为有水状态时，所述感应电路10用于根据液体压力，感应生成电流信号，所述波形产生电路20用于根据所述电流信号，输出第一波形信号。此时，所述第一波形信号为高电平的正弦波波形，以所述第一波形信号的峰值为4.3V为例。

所述第一波形信号输入至所述施密特触发器U1，所述第一波形信号的峰值4.3V大于所述施密特触发器U1的阈值电压VT+，阈值电压VT+取典型值为 3.5V，得到频率为50Hz的脉冲信号，经过施密特触发器U1的整形作用后，输出第二波形信号，所述第二波形信号为5V/50Hz的方波信号。

所述第二波形信号输入至所述D触发器U2，所述第二波形信号作为所述 D触发器U2的输入信号，所述控制器200输入至所述施密特触发器U1的预设频率为15.64Khz，所述预设频率信号作为所述D触发器U2的时钟信号，所述 D触发器U2根据该输入信号和时钟信号，输出第三波形信号，所述第三波形信号为5V/15.64Khz的方波信号。

所述第三波形信号输入至所述滤波电路50，经过所述滤波电路50的滤波处理后得到较为平滑的波形，所述滤波电路50输出的波形信号为 2.8V/15.64Khz的方波信号。

所述控制器200接收到2.8V/15.64Khz的方波信号，根据所述控制器200 的内部逻辑，判断当前水位状态为有水状态。其中，所述控制器200的内部逻辑可以为当电压幅值小于预设阈值时，判断当前水位状态为有水状态，或者，当电压幅值等于某一个特定的电压值时，判断当前水位状态为有水状态。

(2)当前水位状态为无水状态时，所述感应电路10用于根据液体压力，感应生成电流信号，所述波形产生电路20用于根据所述电流信号，输出第一波形信号，此时，所述第一波形信号为高电平的正弦波波形，以所述第一波形信号的峰值为1.2V为例。

所述第一波形信号输入至所述施密特触发器U1，所述第一波形信号的峰值1.2V小于所述施密特触发器U1的阈值电压VT+，阈值电压VT+取典型值为 3.5V，得到5V的电平信号，经过施密特触发器U1的整形作用后，输出第二波形信号，所述第二波形信号为5V的直流波形。

所述第二波形信号输入至所述D触发器U2，所述第二波形信号作为所述 D触发器U2的输入信号，所述控制器200输入至所述施密特触发器U1的预设频率为15.64Khz，所述预设频率信号作为所述D触发器U2的时钟信号，所述 D触发器U2根据该输入信号和时钟信号，输出第三波形信号，所述第三波形信号与第二波形信号保持一致。

所述第三波形信号输入至所述滤波电路50，经过所述滤波电路50的滤波处理后得到较为平滑的波形，所述滤波电路50输出的波形信号为5V的直流波形。

所述控制器200接收该电压幅值为5V的直流波形，根据所述控制器200 的内部逻辑，判断当前水位状态为无水状态。其中，所述控制器200的内部逻辑可以为当电压幅值大于预设阈值时，判断当前水位状态为无水状态，或者，当电压幅值等于某一个特定的电压值时，判断当前水位状态为无水状态。

本实用新型实施例提供的一种水位检测电路通过整形电路对波形信号进行整形，以及触发电路减少整形后的波形信号受干扰的时间，大大降低了电路受干扰的可能性，提高了抗干扰性能。同时，避免了目前的电子式水位检测检测电路采用LC振荡电路与多级反相器结合存在的高成本问题。

实施例4：

请参阅图4，所述水位检测电路100包括感应电路10、波形产生电路20、整形电路30、触发电路40、滤波电路50、第一隔离电路60和第二隔离电路 70。

所述第一隔离电路60与所述整形电路30和所述控制器200连接，所述第一隔离电路60用于隔离所述整形电路30和所述控制器200，保护所述控制器200。所述第一隔离电路60包括第四电阻R4，所述第四电阻R4的一端与所述施密特触发器U1连接，所述第四电阻R4的另一端与所述控制器200连接。

所述第二隔离电路70与所述滤波电路50和所述控制器200连接，所述第二隔离电路70用于隔离所述滤波电路50和所述控制器200，保护所述控制器200。所述第二隔离电路70包括第五电阻R5，所述第五电阻R5的一端与所述第一电容C1的正极连接，所述第五电阻R5的另一端与所述控制器200 连接。

本实用新型实施例提供的一种水位检测电路通过整形电路对波形信号进行整形，以及触发电路减少整形后的波形信号受干扰的时间，大大降低了电路受干扰的可能性，提高了抗干扰性能。同时，避免了目前的电子式水位检测检测电路采用LC振荡电路与多级反相器结合存在的高成本问题。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种水位检测电路，所述水位检测电路和控制器连接，其特征在于，所述水位检测电路包括感应电路、波形产生电路、整形电路和触发电路；

所述感应电路用于根据液体压力，感应生成电流信号；

所述波形产生电路与所述感应电路连接，所述波形产生电路用于根据所述电流信号，输出第一波形信号；

所述整形电路与所述波形产生电路连接，所述整形电路用于对所述第一波形信号进行整形，输出第二波形信号；

所述触发电路与所述整形电路连接，用于根据所述第二波形信号以及所述控制器的预设频率，触发生成第三波形信号；

所述控制器与所述整形电路和所述触发电路连接，所述控制器用于当检测到所述第三波形信号为低电平信号时，判断当前水位状态为有水状态，当检测到所述第三波形信号为高电平信号时，判断当前水位状态为无水状态。

2.根据权利要求1所述的水位检测电路，其特征在于，所述水位检测电路还包括滤波电路，所述滤波电路与所述触发电路连接，所述滤波电路用于对所述第三波形信号进行滤波处理。

3.根据权利要求2所述的水位检测电路，其特征在于，所述感应电路与所述波形产生电路为单线连接。

4.根据权利要求3所述的水位检测电路，其特征在于，所述感应电路包括电极水位感应金属片，所述电极水位感应金属片放置于盛装液体的容器内；

所述波形产生电路包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述电极水位感应金属片和所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与地端连接；

所述第二电阻的另一端与所述整形电路连接。

5.根据权利要求4所述的水位检测电路，其特征在于，所述整形电路包括施密特触发器。

6.根据权利要求5所述的水位检测电路，其特征在于，所述触发电路包括D触发器，所述D触发器与所述施密特触发器连接，所述D触发器为边沿触发的D触发器。

7.根据权利要求6所述的水位检测电路，其特征在于，所述滤波电路包括第三电阻和第一电容；

所述第三电阻的一端与所述D触发器连接，所述第三电阻的另一端与所述第一电容的正极连接；

所述第一电容的负极与所述地端连接。

8.根据权利要求7所述的水位检测电路，其特征在于，所述水位检测电路还包括第一隔离电路和第二隔离电路；

所述第一隔离电路与所述整形电路和所述控制器连接，所述第一隔离电路用于隔离所述整形电路和所述控制器，保护所述控制器；

所述第二隔离电路与所述滤波电路和所述控制器连接，所述第二隔离电路用于隔离所述滤波电路和所述控制器，保护所述控制器。

9.根据权利要求8所述的水位检测电路，其特征在于，所述第一隔离电路包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述施密特触发器连接，所述第四电阻的另一端与所述控制器连接；

所述第二隔离电路包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一电容的正极连接，所述第五电阻的另一端与所述控制器连接。

10.一种电器设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的水位检测电路和控制器，所述控制器和所述水位检测电路连接。