CN210922761U - 一种液位检测装置及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液位检测装置及其控制电路，所述液位检测装置包括外部控制器、盛装容器和压差传感器机构，所述压差传感器机构包括压差传感器和检测管，所述压差传感器设置于检测管的顶部，所述检测管竖直地设置于盛装容器内，所述检测管与盛装容器的底部不接触，所述压差传感器与外部控制器电性连接；本实用新型所提供的液位检测装置的检测对象为检测管内的空气，通过检测管内空气的压强变化获知待测液体的液位变化，由于不是直接对待测液体的液位进行检测，因此不受液体种类、粘度和液体介电常数等的影响，且不受环境温度的影响，测量精度高，测量结果的可靠性高。

Description

一种液位检测装置及其控制电路

技术领域

本实用新型涉及液位检测技术领域，特别涉及一种液位检测装置及其控制电路。

背景技术

现有技术中，常见的液位检测方法包括浮球式检测法、电容式检测法和超声波检测法。

浮球式检测法主要是通过浮球的上下升降来检查液面的变化，检测精度容易受浮力影响，重复精度差，不同液体需要进行重新校准；且浮球式检测法不适用于粘稠性或者含杂质液体，容易造成浮球堵塞导致无法实现检测。

电容式检测法主要是通过检测由于液面或者散料的高度变化而导致的电容值变化，从而实现料位高度的测量，存在校准困难、测量精度差以及容易受到不同的容器材质和溶液属性影响等问题。

超声波检测法主要是通过检测超声波发送与反射的时间来计算液位高度，容易受到液体浓度和环境温度的影响，且容易受到超声波传播的能量损耗的影响，检测结果的可靠性低。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种液位检测装置及其控制电路，液位检测装置的检测对象为空气，无须与待测液体直接接触，测量精度高。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种液位检测装置，包括外部控制器，还包括盛装容器和压差传感器机构，所述压差传感器机构包括压差传感器和检测管，所述压差传感器设置于检测管的顶部，所述检测管竖直地设置于盛装容器内，所述检测管与盛装容器的底部不接触，所述压差传感器与外部控制器电性连接。

所述的液位检测装置中，所述压差传感器包括壳体，所述壳体的底部设置有第一连接部，所述壳体的后侧设置有通讯线，所述壳体内设置有控制板，所述控制板上设置有压力检测元件，所述通讯线与外部控制器连接。

所述的液位检测装置中，所述第一连接部的外表面设置有外螺纹部，所述检测管顶部的内表面设置有与外螺纹部配合连接的内螺纹部，所述外螺纹部的顶部设置有密封圈。

本实用新型还相应提供了一种液位检测装置的控制电路，所述液位检测装置的控制电路设置于上述控制板上，所述液位检测装置的控制电路包括压力检测单元和运算放大单元，所述压力检测单元与运算放大单元连接，压力检测单元将处理后的压力检测信息传输至运算放大单元进行进一步处理。

所述的液位检测装置的控制电路中，所述压力检测单元包括第一控制芯片U1和第一电容C1，所述第一控制芯片U1的引脚5与运算放大单元连接，所述第一电容C1的一端与第一控制芯片U1的引脚1连接，第一电容C1的另一端与第一控制芯片U1的引脚6连接，所述第一控制芯片U1的引脚1接地，第一控制芯片U1的引脚6与外部电源VDD连接。

所述的液位检测装置的控制电路中，所述运算放大单元包括运算放大器U2、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；所述第一电阻R1的一端与第一控制芯片U1的引脚1连接，第一电阻R1的另一端与运算放大器U2的引脚3连接，所述第二电阻R2的一端与运算放大器U2的引脚4连接，第二电阻R2的另一端与输出端RH连接，所述第三电阻R3的一端与运算放大器U2的引脚1连接，第三电阻R3的另一端与输出端RH连接，所述运算放大器U2的引脚5与外部电源VDD连接，所述运算放大器U2的引脚2接地。

有益效果：

本实用新型提供了一种液位检测装置及其控制电路，液位检测装置的检测对象为检测管内部被挤压的空气，通过检测管内的空气压强变化获知待测液体的液位变化，不受液体种类、粘度和液体介电常数等的影响，且不受环境温度的影响，测量精度高，测量结果的可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型提供的液位检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的控制电路的结构示意图。

主要元件符号说明：1-盛装容器、2-压力传感器、21-第一连接部、22-通讯线、3-检测管。

具体实施方式

本实用新型提供了一种液位检测装置及其控制电路，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本实用新型提供了一种液位检测装置，包括外部控制器，还包括盛装容器1和压差传感器机构，所述压差传感器机构包括压差传感器2和检测管3，所述压差传感器2设置于检测管3的顶部，所述检测管3竖直地设置于盛装容器1内，所述压差传感器2与外部控制器电性连接，所述检测管3与盛装容器1的底部不接触，即检测管3与盛装容器1之间存在一定间距，所述间距为不影响液位检测装置检测结果的最小水位；在本实施例中，所述检测管3可采用金属或非金属制成，所述外部控制器可以但不限于是STC系列的单片机。

本实用新型提供的液位检测装置的工作原理如下：压差传感器2和检测管3密封连接，将检测管3竖直放入盛装容器1内，往盛装容器1内加入待测液体，当待测液体的液位超过最小水位时，检测管3内形成真空状态，由于大气压的存在，待测液体会挤压检测管3内的空气，最终检测管3内部的空气压强会与检测管3内部的液体压强达成平衡状态；根据帕斯卡原理P＝ρgh(其中，P为压强，ρ为液体密度，g为重力加速度，h为液位高度)，地球的重力加速度g是一致的，液体的压强P只与液体密度和液位高度有关，通过压差传感器2检测被挤压的空气压强从而实现液位的检测；当液位变化时，检测管3内的空气压强也会随之变化，压差传感器2将检测到的数据传输至外部控制器，外部控制器根据所接收的数据判断待测液体的液位高度，从而实现液位的动态检测。

本实用新型提供的液位检测装置的检测对象为检测管3内的空气，通过检测管3内的空气压强变化获知待测液体的液位变化，由于不是直接对待测液体的液位进行检测，因此不受液体种类、粘度和液体介电常数等的影响，且不受环境温度的影响，测量精度高，测量结果的可靠性高。

进一步地，请参阅图1，所述压差传感器2包括壳体，所述壳体的底部设置有第一连接部21，所述壳体的后侧设置有通讯线22，所述壳体内设置有控制板，所述控制板上设置有压力检测元件，所述通讯线22与外部控制器连接；所述通讯线22包括电源线、地线和信号输出线，压力检测元件将检测管3的空气压强变化信息处理成单片机可读取的信号，通过通讯线22与外部控制器连接通讯，外部控制器根据空气压强信息判断待测液体的液位信息。

进一步地，所述第一连接部21的外表面设置有外螺纹部，所述检测管3顶部的内表面设置有与外螺纹部配合连接的内螺纹部，所述外螺纹部的顶部设置有密封圈；设置密封圈，提高压差传感器2和检测管3之间的密封效果。

请参阅图2，本实用新型还相应提供了一种液位检测装置的控制电路，所述液位检测装置的控制电路设置于压差传感器壳体内的控制板上，所述液位检测装置的控制电路包括压力检测单元和运算放大单元，所述压力检测单元与运算放大单元连接，压力检测单元将处理后的压力检测信息传输至运算放大单元进行进一步处理。

进一步地，请参阅图2，所述压力检测单元包括第一控制芯片U1和第一电容C1，所述第一控制芯片U1的引脚5与运算放大单元连接，所述第一电容C1的一端与第一控制芯片U1的引脚1连接，第一电容C1的另一端与第一控制芯片U1的引脚6连接，第一电容C1起滤波作用，所述第一控制芯片U1的引脚1接地，第一控制芯片U1的引脚6与外部电源VDD连接；所述第一控制芯片U1的引脚2、引脚3和引脚4空脚；在本实施例中，所述第一控制芯片U1的型号可以但不限于是ME6211C。

所述压力检测单元可将检测的空气压强信息转化为模拟信号输出、数字数据输出或频率数据输出，提高检测装置控制电路的适用性。

进一步地，请参阅图2，所述运算放大单元包括运算放大器U2、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；所述第一电阻R1的一端与第一控制芯片U1的引脚1连接，第一电阻R1的另一端与运算放大器U2的引脚3连接，所述第二电阻R2的一端与运算放大器U2的引脚4连接，第二电阻R2的另一端与输出端RH连接，所述第三电阻R3的一端与运算放大器U2的引脚1连接，第三电阻R3的另一端与输出端RH连接，所述运算放大器U2的引脚5与外部电源VDD连接，所述运算放大器U2的引脚2接地。

第三电阻R3起限流作用，第六电容C6起滤波作用，第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一电阻R1和第二电阻R2组成电压跟随器电路，起到缓冲、隔离前后级、提高带载能力和增强抗干扰性的作用，为运算放大器U2提供更好的工作环境。

本实用新型提供的液位检测装置的控制电路的工作原理为：第一控制芯片U1检测检测管内被挤压的空气的压强信息，将压强信息转换为电压信息并输出至运算放大单元中，运算放大单元对电压信息作进一步的处理，并将处理后的信息输出至输出端RH。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种液位检测装置，包括外部控制器，其特征在于，还包括盛装容器和压差传感器机构，所述压差传感器机构包括压差传感器和检测管，所述压差传感器设置于检测管的顶部，所述检测管竖直地设置于盛装容器内，所述检测管与盛装容器的底部不接触，所述压差传感器与外部控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种液位检测装置，其特征在于，所述压差传感器包括壳体，所述壳体的底部设置有第一连接部，所述壳体的后侧设置有通讯线，所述壳体内设置有控制板，所述控制板上设置有压力检测元件，所述通讯线与外部控制器连接。

3.根据权利要求2所述的一种液位检测装置，其特征在于，所述第一连接部的外表面设置有外螺纹部，所述检测管顶部的内表面设置有与外螺纹部配合连接的内螺纹部，所述外螺纹部的顶部设置有密封圈。

4.一种液位检测装置的控制电路，其特征在于，所述液位检测装置的控制电路设置于如权利要求2所述的控制板上，所述液位检测装置的控制电路包括压力检测单元和运算放大单元，所述压力检测单元与运算放大单元连接，压力检测单元将处理后的压力检测信息传输至运算放大单元进行进一步处理。

5.根据权利要求4所述的一种液位检测装置的控制电路，其特征在于，所述压力检测单元包括第一控制芯片U1和第一电容C1，所述第一控制芯片U1的引脚5与运算放大单元连接，所述第一电容C1的一端与第一控制芯片U1的引脚1连接，第一电容C1的另一端与第一控制芯片U1的引脚6连接，所述第一控制芯片U1的引脚1接地，第一控制芯片U1的引脚6与外部电源VDD连接。

6.根据权利要求5所述的一种液位检测装置的控制电路，其特征在于，所述运算放大单元包括运算放大器U2、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；所述第一电阻R1的一端与第一控制芯片U1的引脚1连接，第一电阻R1的另一端与运算放大器U2的引脚3连接，所述第二电阻R2的一端与运算放大器U2的引脚4连接，第二电阻R2的另一端与输出端RH连接，所述第三电阻R3的一端与运算放大器U2的引脚1连接，第三电阻R3的另一端与输出端RH连接，所述运算放大器U2的引脚5与外部电源VDD连接，所述运算放大器U2的引脚2接地。

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