CN209961257U

CN209961257U - 能同时检测温度和液位的传感器

Info

Publication number: CN209961257U
Application number: CN201822043483.XU
Authority: CN
Inventors: 姜香菊; 钟佩甫; 翟文强; 杨寅亮; 刘二林
Original assignee: Lanzhou Accurted Instrument Co Ltd; Lanzhou Jiaotong University
Current assignee: Lanzhou Accurted Instrument Co Ltd; Lanzhou Jiaotong University
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2020-01-17
Anticipated expiration: 2028-12-06

Abstract

本实用新型提供了一种能同时检测温度和液位的传感器，包括桶形的检测棒，沿检测棒的轴线方向、检测棒内依次设有至少两个温度传感器，且温度传感器的数量为偶数；该单片机检测电路组包括单片机和数量为温度传感器数量一半的检测电路，所有的检测电路均与单片机相连，一个检测电路与相邻设置的两个温度传感器相连。该传感器在温度检测的同时也检测了被测液体的液位，无需额外使用液位计，也避免了在液位计无法使用的温度环境中能够检测液位的情况。

Description

能同时检测温度和液位的传感器

技术领域

本实用新型属于实验室设备技术领域，涉及一种传感器，特别涉及一种能同时检测温度和液位的传感器。

背景技术

传感器（transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。其中最常用的就是温度传感器，温度传感器只能感受被测对象的温度。但是在加热实验，尤其是长时间加热实验过程中，既需要测量液体温度，同时也要知道容器中液体的液位，以防止干烧，而现有技术中都是另外使用液位计测量液位，不方便，成本较高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能同时检测温度和液位的传感器，在实时测量温度时，实验人员在无需额外使用液位计的情况下，也能实时知道加热容器中液体的液位。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种能同时检测温度和液位的传感器，包括桶形的检测棒，沿检测棒的轴线方向、检测棒内依次设有至少两个温度传感器，且温度传感器的数量为偶数；该单片机检测电路组包括单片机和数量为温度传感器数量一半的检测电路，所有的检测电路均与单片机相连，一个检测电路与相邻设置的两个温度传感器相连。

本实用新型传感器采用在检测棒上依次设置多个温度传感器的结构，通过温度传感器之间的温度差，来分析当前被测液体的液位，不仅能得到当前被测液体的温度，而且能得知当前被测液体的液位，在温度检测的同时也检测了被测液体的液位，无需额外使用液位计，也避免了在液位计无法使用的温度环境中能够检测液位的情况。

附图说明

图1是本实用新型传感器的示意图。

图2是本实用新型传感器中单片机的示意图。

图3是本实用新型传感器中第一个检测电路的示意图。

图4是本实用新型传感器中第二个检测电路的示意图。

图1中：1.检测棒，2.第一温度传感器，3.第二温度传感器，4.第三温度传感器，5.第四温度传感器，6.壳体，7.数据线组。

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进行详细说明。

如图1所示，本实用新型传感器，包括桶形的检测棒1，检测棒1的开口端固接有筒形的壳体6，沿检测棒1的轴线方向、检测棒1内依次设有第一温度传感器2、第二温度传感器3、第三温度传感器4和第四温度传感器5，第一温度传感器2、第二温度传感器3、第三温度传感器4和第四温度传感器5均通过数据线7与单片机检测电路组相连。

该单片机检测电路组包括单片机和两个检测电路，该两个检测电路分别与单片机相连。第一温度传感器2、第二温度传感器3、第三温度传感器4和第四温度传感器5通过数据线分别与该两个检测电路相连。

第一温度传感器2、第二温度传感器3、第三温度传感器4和第四温度传感器5均采用温度检测传感器PT100。

如图2所示，本实用新型传感器中的单片机，包括第一芯片U1，第一芯片U1采用STC15F2K16S2单片机。第一芯片U1分别与两个检测电路相连。

如图3所示，本实用新型传感器的两个检测电路中的第一个检测电路，包括第二芯片U2，第二芯片U2采用双运算放大器LM358；第二芯片U2的第4脚接地，第二芯片U2的第8脚接电源VCC，第二芯片U2的第3脚接第二电容C2的一端和第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端和第三电阻R3的一端接第一温度传感器2的正极（图3中的T1+），第一温度传感器2的负极（图3中的T1-）和第七电阻R7的一端接地；第七电阻R7的另一端接第八电阻R8的一端和第六电阻R6的一端，第三电阻R3的另一端和第八电阻R8的另一端相交于第一接点；第六电阻R6的另一端、第一电阻R1的一端和第二电容C2的另一端接第二芯片U2的第2脚；第一电阻R1的另一端、第一电容C1的一端和第四电阻R4的一端接第二芯片U2的第1脚，第一电容C1的另一端；第四电阻R4的另一端和第五电阻R5的一端接第一芯片U1的第8脚，第五电阻R5的另一端接电源VCC；

第二芯片U2的第5脚接第三电容C3的一端和第十五电阻R15的一端，第十五电阻R15的另一端和第十二电阻R12的一端接第二温度传感器3的正极（图3中的T2+），第二温度传感器3的负极和第十电阻R10的一端接地，第十电阻R10的另一端和第九电阻R9的一端接第十一电阻R11的一端，第九电阻R9的另一端和第十二电阻R12的另一端也相交于第一接点，该第一接点接电源VCC；第十一电阻R11的另一端、第十六电阻R16的一端和第三电容C3的另一端接第二芯片U2的第6脚；第十六电阻R16的另一端、第四电容C4的一端和第十三电阻R13的一端接第二芯片U2的第7脚，第四电容C4的另一端接地，第十三电阻R13的另一端和第十四电阻R14的一端接第一芯片U1的第9脚。

如图4所示，本实用新型传感器的两个检测电路中的第二个检测电路，包括第三芯片U3，第三芯片U3采用双运算放大器LM358；第三芯片U3第4脚接地，第三芯片U3第8脚接电源VCC；第三芯片U3第3脚接第六电容C6的一端和第十八电阻R18的一端，第十八电阻R18的另一端和第十九电阻R19的一端接第三温度传感器4的正极（图4中的T3+），第三温度传感器4的负极（图4中的T3-）和第二十三电阻R23的一端接地；第二十三电阻R23的另一端接第二十四电阻R24的一端和第二十二电阻R22的一端，第十九电阻R19的另一端和第二十四电阻R24的另一端相交于第二接点；第二十二电阻R22的另一端、第十七电阻R17的一端和第六电容C6的一端接第三芯片U3的第2脚，第十七电阻R17的另一端、第五电容C5的一端和第二十电阻R20的一端接第三芯片U3的第1脚，第五电容C5的另一端接地，第二十电阻R20的一端和第二十一电阻R21的一端接第一芯片U1的第10脚。

第三芯片U3的第5脚接第七电容C7的一端和第三十一电阻R31的一端，第三十一电阻R31的另一端和第二十八电阻R28的一端接第四温度传感器5的正极（图4中的T4+），第四温度传感器5的负极和第二十六电阻R26的一端接地，第二十六电阻R26的另一端接第二十五电阻R25的一端和第二十七电阻R27的一端，第二十五电阻R25的另一端和第二十八电阻R28的另一端也相交于第二接点，该第二接点接电源VCC；第二十七电阻R27的另一端、第三十二电阻R32的一端和第七电容C7的另一端接第三芯片U3的第6脚，第三十二电阻R32的另一端、第八电容C8的一端和第二十九电阻R29的一端接第三芯片U3的第7脚；第八电容C8的另一端接地，第二十九电阻R29的另一端和第三十电阻R30的一端接第一芯片U1的第11脚，第三十电阻R30的另一端接电源VCC。

使用本实用新型传感器时：将检测棒1插入盛有液体的器皿内，在加热过程中，位于下方的温度传感器（PT100）被器皿内的液体淹没，加热过程中，由于液体蒸发，器皿内的液体不断减少，处于器皿内液体液位下的温度传感器（PT100）淹没在液体中，处于器皿内液体液位上的温度传感器（PT100）不被液体淹没，此时，未被淹没的温度传感器（PT100）感知的温度和被淹没的温度传感器测得的温度之间有较大的温差。不同的温度传感器（PT100）的电阻将依据感知的温度值发生不同的变化，检测电路会把这种电阻变化转换为电压变化，并通过第一芯片U1的第8引脚、第9引脚、第10引脚和第11引脚将电压信号送至第一芯片U1内部。得到四个电压信号后，可以在单片机中通过逆运算得到PT100的具体电阻值。并通过分度表或者公式计算出具体的温度。检测棒1插入高温液体中后，在液面以下的温度传感器检测到的温度值较高，在液面以上的温度传感器检测到的温度值较低。据此可以判断液面大致在四个温度传感器之间的位置。

为了更准确的判断加热器皿中液体的液位，可以根据加热器皿的深度选用相应长度的检测棒1，同时，可以确定温度传感器在检测棒1上的安装位置，使位于最下方的温度传感器在加热器皿中所处的位置为加热器皿内液体的最低安全液位，当其余温度传感器感知的温度值均低于该位于最下方的温度传感器感知的温度值时，实验人员需要向加热器皿中添加液体。

Claims

1.一种能同时检测温度和液位的传感器，其特征在于，包括单片机检测电路组和桶形的检测棒（1），沿检测棒（1）的轴线方向、检测棒（1）内依次设有至少两个温度传感器，且温度传感器的数量为偶数；该单片机检测电路组包括单片机和数量为温度传感器数量一半的检测电路，所有的检测电路均与单片机相连，一个检测电路与相邻设置的两个温度传感器相连；温度传感器采用温度检测传感器PT100，使用时，该能同时检测温度和液位的传感器用于加热实验，尤其是长时间加热实验过程中，来替代液位计。

2.根据权利要求1所述的能同时检测温度和液位的传感器，其特征在于，所述的单片机包括第一芯片（U1），第一芯片（U1）采用STC15F2K16S2单片机，第一芯片（U1）与所有的检测电路相连。

3.根据权利要求2所述的能同时检测温度和液位的传感器，其特征在于，所述的检测电路包括第二芯片（U2），第二芯片（U2）采用双运算放大器LM358；第二芯片（U2）第4脚接地，第二芯片（U2）第8脚接电源VCC；第二芯片（U2）的第3脚接第二电容（C2）的一端和第二电阻（R2）的一端，第二电阻（R2）的另一端和第三电阻（R3）的一端接第一温度传感器（2）的正极，第一温度传感器（2）的负极和第七电阻（R7）的一端接地；第七电阻（R7）的另一端接第八电阻（R8）的一端和第六电阻（R6）的一端，第三电阻（R3）的另一端和第八电阻（R8）的另一端相交于第一接点；第六电阻（R6）的另一端、第一电阻（R1）的一端和第二电容（C2）的另一端接第二芯片（U2）的第2脚；第一电阻（R1）的另一端、第一电容（C1）的一端和第四电阻（R4）的一端接第二芯片（U2）的第1脚，第一电容（C1）的另一端；第四电阻（R4）的另一端和第五电阻（R5）的一端接第一芯片（U1）的第8脚，第五电阻（R5）的另一端接电源VCC；

第二芯片（U2）的第5脚接第三电容（C3）的一端和第十五电阻（R15）的一端，第十五电阻（R15）的另一端和第十二电阻（R12）的一端接第二温度传感器（3）的正极，第二温度传感器（3）的负极和第十电阻（R10）的一端接地，第十电阻（R10）的另一端和第九电阻（R9）的一端接第十一电阻（R11）的一端，第九电阻（R9）的另一端和第十二电阻（R12）的另一端也相交于第一接点，该第一接点接电源（VCC）；第十一电阻（R11）的另一端、第十六电阻（R16）的一端和第三电容（C3）的另一端接第二芯片（U2）的第6脚；第十六电阻（R16）的另一端、第四电容（C4）的一端和第十三电阻（R13）的一端接第二芯片（U2）的第7脚，第四电容（C4）的另一端接地，第十三电阻（R13）的另一端和第十四电阻（R14）的一端接第一芯片（U1）的第9脚。