CN212254257U - 一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实用专利是一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路，包括有高频脉冲信号发生电路、信号采集电路、整流电路、运算放大电路和单片机及报警电路、LED指示电路、RS‑485接口电路，其中信号采集电路采用安装于容器内并与容器绝缘的电极；整流电路的输入分别连接高频脉冲信号发生电路与信号采集电路的输出端，整流后输出连接运算放大电路的输入端；运算放大电路的输出端连接单片机的A/D端口；单片机对接收到的信号进行A/D转换，并比较内置的程序设置的报警值，控制报警电路发声光报警，并将数据由RS485送到上位机，并接受上位机给出指令；解决了现有技术中结构复杂，功能单一，受环境影响限制的液位采集技术；本实用新型结构简单、成本低廉，检测性能稳定，适用范围广，实现了对不同状态的液态介质的液体在线监测。

Description

一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种检测电路，尤其是一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路。

背景技术

液位测量技术在工程领域有着极为广泛的应用，在一般的生产工艺加工过程中，通常只需要对物料的表面位置进行记录和储存，以作为确保生产工艺、安全等方面的需要；其次，随着生产自动化程度的不断提高，必须首先对液位测量数据进行控制与调节，以保证自动化生产能够自动控制在最佳状态；再次，在现代化的企业生产过程中，计算机用于生产控制中心已越来越普及，人们都采用计算机控制系统对生产进行各种综合控制与管理、所以液位测量技术也随之提出更高的要求；现有技术中，各种类型的液位检测传感器按原理划分，包括有浮子式、压力式、超声波式、吹气式等液位传感器；这些液位传感器存在

功能单一，通常结构较为复杂，制造成本偏高；不能直接用于远程监视；适用范围窄，只是普遍适用于对静止液面和常规的液态介质的液位检测，在针对波动液面、存在气泡的液面、液面温度随时间而改变的液体的检测时，或者被测液体为导电介质或具有粘滞性、腐蚀性、毒性、易爆性等介质的液位检测时，现有的液位传感器上述某些环境下不能使用，也不能确保测量精度，并且液位检测结果还容易受到周围环境温度及用于盛装液态介质的容器的密封性影响，为了解决上述问题，提出了一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决液位监控不能远程操作、不受介质、环境、温度的影响、结构简单、精准监控的问题，提供一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路。

本实用新型的具体方案是：一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路，其特征是：包括有高频脉冲信号发生电路、信号采集电路、整流电路、运算放大电路和单片机及与单片机相连接的报警电路、LED指示电路、RS-485接口电路，其中信号采集电路由安装于容器内并与容器电隔离的电极构成；

所述高频脉冲信号发生电路用于向电极输送频率与占空比可调的方波信号；

所述整流电路的输入侧分别连接高频脉冲信号发生电路与信号采集电路的输出端，输出侧连接运算放大电路的输入端；

所述运算放大电路的输出端连接单片机的输入端口；

所述单片机对接收到的信号进行A/D转换，报警电压值可设置，并根据内置的程序输出控制指令，以控制报警电路发出声光报警，并将数据通过RS-485送到上位机，同时接受上位机送出的指令。

所述高频脉冲信号发生电路由单片机产生1KHz--10KHz方波；信号输入口为单片机A/D口，报警值可设置。

所述采集电路中电极到整流电路的输入侧装有限流电阻。

所述整流电路采用半桥整流电路，电路的输出正极端连接运算放大电路的同相输入端，电路的输出的负极端连接运算放大电路的反相输入端，并接地。

所述容器底部装有绝缘立柱，在绝缘立柱中插装所述电极，电极的上端伸出绝缘立柱；所述电极采用不锈钢柱或铜柱。

所述报警电路由三极管和蜂鸣器组成，其中蜂鸣器串联在三极管的集电极端，三极管的基极连接单片机的模拟信号输出端口，三极管的发射极接地。

所述LED指示电路由LED灯与串联电阻组成，其中LED灯外加正向+5V电平电压，串联电阻连接单片机的模拟信号输出端口。

所述RS-485接口电路采用接口芯片的型号为MAX485。

本实用新型的工作原理如下：通过单片机产生1KHz--10KHz方波，通过高频脉冲信号发生电路向料槽内的电极输送方波信号，整流电路的输入侧连接高频脉冲信号发生电路与信号采集电路的输出端，整流电路的直流输出侧连接运算放大电路的输入端；运算放大电路的输出端连接单片机的模拟信号输入端口PB6/PB 4；单片机对接收到的信号进行模数转换，并比较内置的程序设置的报警值，控制报警电路发声光报警，并将数据由RS485送到上位机，并接受上位机给出指令；当液位面没过电极探头时，产生的电阻值通过与设定值比对，判定料槽内有液体；当液位面在电极探头以下，未与电极探头接触，此时电阻值变大，产生的电阻值与设定值比对，判定料槽内无液体。

本实用新型具有以下有益效果：1、结构简单，操作方便，精准监控；2、适用范围广，不受介质、环境、温度的影响；3、可以实现远程控制。

附图说明

图1是本实用新型的控制结构示意图；

图2是本实用新型的电气原理图；

图3是本实用新型的电极在料槽内的安装结构示意图；

图中：1-高频脉冲信号发生电路，2-信号采集电路，3-整流电路，4-运算放大电路，5-单片机，6-报警电路，7- LED指示电路，8- RS-485接口电路，9-料槽，10-电极，11-绝缘立柱。

具体实施方式

参见图1-3，本实施例以液位检测电路对冰淇淋机上不锈钢材质的料槽内的液位检测为例进行具体说明。

一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路，包括有高频脉冲信号发生电路1、信号采集电路2、整流电路3、运算放大电路4和单片机5及与单片机5相连接的报警电路6、LED指示电路7、RS-485接口电路8，其中信号采集电路2采用安装于料槽9内并与料槽9电隔离的电极10，由于在冰淇淋机上通常设有两个并排布置的料槽，因而在实际进行电路布局时，信号采集电路2及与其对应的整流电路3、运算放大电路4各自设有两组；

所述高频脉冲信号发生电路1的输出高频方波信号，对应送至与每个料槽9相对应的电极10，其中高频脉冲信号发生电路1向电极10输送方波信号，在确保电极10对料槽9内的液位进行正常采集的情况下，高频脉冲检测有效减轻了直接输入直流电而对料槽9造成电解腐蚀；

所述整流电路3的输入侧连接高频脉冲信号发生电路1与信号采集电路2的输出端，整流电路3的直流输出侧连接运算放大电路4的输入端；

所述运算放大电路4的输出端连接单片机5的模拟信号输入端口PB6/PB 4；

所述单片机4对接收到的信号进行模数转换，并比较内置的程序设置的报警值，控制报警电路发声光报警，并将数据由RS485送到上位机，并接受上位机给出指令。

本实施例中所述信号采集电路2中电极10到整流电路3的输入侧之间装有限流电阻R8/R11；所述整流的输出的正极端连接运算放大电路4的同相输入端，输出的负极端连接运算放大电路4的反相输入端，并接地。

本实施例中所述料槽9底部装有绝缘立柱11，在绝缘立柱11中插装所述电极10，电极10的上端伸出绝缘立柱11；所述电极10采用不锈钢柱或铜柱，由于不锈钢柱或铜柱的化学性能比较稳定，有效防止了液态介质可能对其造成的腐蚀。

本实施例中通过RS-485接口电路8可实现与电脑或工控机通讯连接，以实现对液位的在线监测与控制。

本实施例中所述高频脉冲信号发生电路1由单片机产生的方波发生电路；所述运算放大电路4采用型号为LM358的双运算放大器；所述单片机5采用的型号为STM8S003K3-32P；报警电路6由三极管Q1和蜂鸣器BUZ1组成，其中蜂鸣器BUZ1的一端连接三极管Q1的集电极端，蜂鸣器BUZ1的另一端接+5V电平，三极管Q1的基极通过串联电阻R5连接单片机5的28号模拟信号输出端口，三极管Q1的发射极接地；所述LED指示电路7由LED灯BHL1与串联电阻R14组成，其中LED灯BHL1外加正向+5V电平电压，串联电阻R14连接单片机5的27号模拟信号输出端口；所述RS-485接口电路8采用接口芯片的型号为MAX485，其中接口芯片的DE、DI、RO端口对应连接单片机5的32端口、30端口和31端口。

本实用新型所述的液位检测电路对料槽9内的液体检测是基于对料槽9内的液态介质的电阻检测来实现的，由于溶液导电的过程也是电解的过程，高频脉冲检测方式中设有隔直流电容，有效减轻了直接输入直流而对料槽9造成电解腐蚀；高频脉冲提高了对液态介质的电阻检测的准确性；

设定料槽中液体电阻用R液表示,当料槽中液位过低时，液体不会淹没至电极10的上端，相当于电极10处于断路状态，此时，可认为料槽内的液体的阻值R液无限大，5V高频信号直接经整流放大后，加到单片机的A/D口，这时A/D电压高，单片机4则通过内置的程序输出控制指令，以控制报警电路6发出声光报警，并将报警数据通过RS-485送到上位机；当液体淹没至电极10的上端，料槽内液体的阻值R液很小，其阻值远小于串联在电路中的电阻R8/R11,VO=VCC* R液/R8+R液，VO输出电压很低，经整流放大后加到单片机的A/D口，而软件中设定的报警电压值高于该电压，这时判断料槽中有液体。

Claims (8)

1.一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路，其特征是：包括有高频脉冲信号发生电路、信号采集电路、整流电路、运算放大电路和单片机及与单片机相连接的报警电路、LED指示电路、RS-485接口电路，其中信号采集电路由安装于容器内并与容器电隔离的电极构成；

所述高频脉冲信号发生电路用于向电极输送频率与占空比可调的方波信号；

所述整流电路的输入侧分别连接高频脉冲信号发生电路与信号采集电路的输出端，输出侧连接运算放大电路的输入端；

所述运算放大电路的输出端连接单片机的输入端口；

所述单片机对接收到的信号进行A/D转换，报警电压值可设置，并根据内置的程序输出控制指令，以控制报警电路发出声光报警，并将数据通过RS-485送到上位机，同时接受上位机送出的指令。

2.根据权利要求1所述的一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路，其特征是：所述高频脉冲信号发生电路由单片机产生1KHz--10KHz方波；信号输入口为单片机A/D口，报警值可设置。

3.根据权利要求1所述的一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路，其特征是：所述采集电路中电极到整流电路的输入侧装有限流电阻。

4.根据权利要求1所述的一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路，其特征是：所述整流电路采用半桥整流电路，电路的输出正极端连接运算放大电路的同相输入端，电路的输出的负极端连接运算放大电路的反相输入端，并接地。

5.根据权利要求1所述的一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路，其特征是：所述容器底部装有绝缘立柱，在绝缘立柱中插装所述电极，电极的上端伸出绝缘立柱；所述电极采用不锈钢柱或铜柱。

6.根据权利要求1所述的一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路，其特征是：所述报警电路由三极管和蜂鸣器组成，其中蜂鸣器串联在三极管的集电极端，三极管的基极连接单片机的模拟信号输出端口，三极管的发射极接地。

7.根据权利要求1所述的一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路，其特征是：所述LED指示电路由LED灯与串联电阻组成，其中LED灯外加正向+5V电平电压，串联电阻连接单片机的模拟信号输出端口。

8.根据权利要求1所述的一种适用于制冷设备料槽的液位检测电路，其特征是：所述RS-485接口电路采用接口芯片的型号为MAX485。

Images