CN213985295U - 一种液位传感器模块 - Google Patents

Abstract

一种液位传感器模块，包括液位传感器、控制单元、状态检测单元；所述液位传感器用于监测实际液位并输出模拟电压信号；液位传感器输出的模拟电压信号分别输入控制单元、状态检测单元进行处理，控制单元输出控制信号控制其他设备工作，状态检测单元输出液位传感器的结垢信息的模拟电压信号，提醒进行除垢作业，防止液位传感器模块失效；本实用新型的液位传感器模块解决了以往机械式液位监测装置无失效报警的弊端，应用于家用加湿器中，彻底解决了家用加湿器超声波模块的“干烧”问题，从而极大延长了家用加湿器的使用寿命；本实用新型的液位传感器模块同样适用于水处理设备、饮水机、净水设备或空调扇。

Description

一种液位传感器模块

技术领域

本实用新型涉及传感器数据采集技术领域，具体涉及一种液位传感器模块。

背景技术

现有家用加湿器中设置有机械式液位监测装置，在使用过程中，机械式液位监测装置会产生结垢而失效，同时机械式液位监测装置失效后无报警，家用加湿器会在无水的状态下持续工作，使得家用加湿器的超声波模块处于“干烧”状态，结果导致超声波模块提前报废，从而严重影响了家用加湿器的使用寿命。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种液位传感器模块，包括液位传感器、控制单元、状态检测单元；所述液位传感器用于监测实际液位输出模拟电压信号；液位传感器输出的模拟电压信号分别输入控制单元、状态检测单元进行处理，控制单元输出控制信号控制其他设备工作，状态检测单元输出液位传感器的结垢信息的模拟电压信号，提醒进行除垢作业，防止液位传感器模块失效。

为了实现所述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：一种液位传感器模块，包括液位传感器、控制单元、状态检测单元；所述液位传感器与控制单元、状态检测单元分离设置，液位传感器输出端通过电缆分别与控制单元、状态检测单元输入端连接；液位传感器与控制单元、状态检测单元分离设置的目的是减小液位传感器体积，降低液位传感器密封封装的技术难度，同时增加液位传感器在其他设备上设置的灵活性。

进一步的，所述液位传感器包括红外发射二极管D1、光敏晶体管VT1；所述红外发射二极管D1正极与光敏晶体管VT1集电极连接电源VDD，红外发射二极管D1负极经限流电阻R10接地GND，光敏晶体管VT1发射极经采样电阻R9接地GND；所述红外发射二极管D1、光敏晶体管VT1的上部固定设置有折反光锥；液位传感器模块工作时，折反光锥设置在欲监测的液位高度；当液位低于折反光锥高度时，红外发射二极管D1发出的红外光经折反光锥反射后进入光敏晶体管VT1的基区，光敏晶体管VT1导通，导通电流经采样电阻R9，在采样电阻R9两端产生电压差，因此光敏晶体管VT1的发射极处于高电平；当液位达到折反光锥高度时，因液体密度大于空气密度，此时红外发射二极管D1发出的红外光在折反光锥与液体面间发生折射，大部分红外光进入液体中，因红外发射二极管D1发出的红外光无法照射到光敏晶体管VT1的基区，光敏晶体管VT1截止，采样电阻R9无电流流过，因此光敏晶体管VT1的发射极处于低电平；正常情况下，光敏晶体管VT1的发射极低电平小于0.1伏，高电平大于4.6伏；当液位传感器的折反光锥上产生水垢或有脏污时，会破坏红外光在折反光锥1.1上的反射、折射条件，光敏晶体管VT1的发射极高低电平均会发生变化，此时光敏晶体管VT1的发射极低电平高于0.1伏，一般处于0.1-0.5伏之间，光敏晶体管VT1的发射极高电平小于4.6伏，一般处于0.3-4.6伏之间，具体电压值与折反光锥1.1上结垢或脏污情况相关；液位传感器模块实际工作时，设定有液位高度判断阈值Vt和液位传感器结垢阈值Vr；液位高度判断阈值Vt用于判定液位实际高度，实际取值为0.4伏，通过调整分压电阻RP7的滑动端实现，用于控制控制单元的状态输出；液位传感器结垢阈值Vr用于判定液位传感器的折反光锥脏污程度，实际取值为4.0伏，此电压值由连接在状态检测单元输出端的告警模块采样判断后，发出告警。

进一步的，所述控制单元包括运放U1A；所述运放U1A的同相输入端经输入电阻R5连接电阻R9与光敏晶体管VT1发射极公共连接端，运放U1A的同相输入端输入光敏晶体管VT1发射极的电压信号，此信号与液位传感器的输出电流成正比；运放U1A的反向输入端连接分压电阻RP7，分压电阻RP7一端与电源VDD连接，另一端经串接电阻R11接地GND，运放U1A的反向输入端输入经电阻RP7、电阻R11分压后的电压，此电压值为液位高度判断阈值Vt；运放U1A的输出端经输出电阻R1输出“高电平”、“低电平”控制信号；运放U1A工作在开环状态，因运放U1A具有极高的放大倍数，因此运放U1A的输出端仅具有“高电平”、“低电平”两种状态；当同相输入端输入电压小于反向输入端电压，即被监测液体液位小于设定的阈值时，运放U1A的输出端输出“高电平”，此电平值大于4.6伏；当同相输入端输入电压大于反向输入端电压时，即被监测液体液位大于设定的液位高度判断阈值Vt时，运放U1A的输出端输出翻转，输出“低电平”，此电平值小于0.1伏；运放U1A的输出端经输出电阻R1和限流电阻R8连接发光二极管LED1，发光二极管LED1输出“熄灭”或“点亮”两种状态光信号；当运放U1A的输出端输出“高电平”时，发光二极管LED1两端电平相等，发光二极管LED1不导通，为“熄灭”状态，当运放U1A的输出端输出“低电平”时，发光二极管LED1正极电压高于负极电压，发光二极管LED1导通，为“点亮”状态；输出电阻R1和限流电阻R8的公共连接端与地GND之间连接有滤波电容C3。

进一步的，所述分压电阻RP7为可调电位器，可调电位器的两固定端分别与电源VDD、电阻R11连接，滑动端与运放U1A的反向输入端连接，分压电阻RP7用于调整设定液位高度判断阈值Vt。

进一步的，所述状态检测单元包括运放U1B；所述运放U1B的同相输入端经串联输入电阻R6和R3连接采样电阻R9与光敏晶体管VT1发射极公共连接端；运放U1B的反相输入端直接与运放U1B的输出端短接；运放U1B的输出端经输出电阻R2输出模拟电压信号；运放U1B工作在深度电压串联负反馈状态，通过运放U1B隔离液位传感器与后续告警模块的连接，同时提高液位传感器的带载能力，保证后续告警模块的采样稳定性及精确性；输出电阻R2的一端与地GND之间连接有滤波电容C1。

进一步的，所述输入电阻R6为零电阻，其用于抑制光敏晶体管VT1发射极输出信号中的高频干扰信号。

进一步的，液位传感器模块还包括电源指示单元4；所述电源指示单元4包括发光二极管LED2和限流电阻R4，发光二极管LED2和限流电阻R4连接在电源VDD和地GND之间；发光二极管LED2和限流电阻R4还并接有滤波电容C2。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型公开的一种液位传感器模块，包括液位传感器、控制单元、状态检测单元；所述液位传感器用于监测实际液位并输出模拟电压信号；液位传感器输出的模拟电压信号分别输入控制单元、状态检测单元进行处理，控制单元输出控制信号控制其他设备工作，状态检测单元输出液位传感器的结垢信息的模拟电压信号，提醒进行除垢作业，防止液位传感器模块失效；本实用新型的液位传感器模块解决了以往机械式液位监测装置无失效报警的弊端，应用于家用加湿器中，彻底解决了家用加湿器超声波模块的“干烧”问题，从而极大延长了家用加湿器的使用寿命；本实用新型的液位传感器模块同样适用于水处理设备、饮水机、净水设备或空调扇。

附图说明

图1为液位传感器模块原理框图；

图2为液位传感器模块电路原理图。

图中：1、液位传感器；1.1、折反光锥；2、控制单元；3、状态检测单元；4、电源指示单元。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本实用新型，公开本实用新型的目的旨在保护本实用新型范围内的一切技术改进。

一种液位传感器模块，包括液位传感器1、控制单元2、状态检测单元3；所述液位传感器1与控制单元2、状态检测单元3分离设置，液位传感器1输出端通过电缆分别与控制单元2、状态检测单元3输入端连接；

所述液位传感器1包括红外发射二极管D1、光敏晶体管VT1；所述红外发射二极管D1正极与光敏晶体管VT1集电极连接电源VDD，红外发射二极管D1负极经限流电阻R10接地GND，光敏晶体管VT1发射极经采样电阻R9接地GND；所述红外发射二极管D1、光敏晶体管VT1的上部固定设置有折反光锥1.1。

所述控制单元2包括运放U1A；所述运放U1A的同相输入端经输入电阻R5连接液位传感器的采样电阻R9与光敏晶体管VT1发射极公共连接端；运放U1A的反向输入端连接分压电阻RP7，分压电阻RP7一端与电源VDD连接，另一端经电阻R11接地GND；运放U1A的输出端经输出电阻R1输出控制信号；运放U1A的输出端经输出电阻R1和限流电阻R8连接发光二极管LED1，发光二极管LED1输出数字光信号；输出电阻R1和限流电阻R8的公共连接端与地GND之间连接有滤波电容C3；所述分压电阻RP7为可调电位器，可调电位器的两固定端分别与电源VDD、电阻R11连接，滑动端与运放U1A的反向输入端连接；

所述状态检测单元3包括运放U1B；所述运放U1B的同相输入端经串联的输入电阻R6和R3连接液位传感器的采样电阻R9与光敏晶体管VT1发射极公共连接端，所述输入电阻R6为零电阻；运放U1B的反相输入端与运放U1B的输出端短接；运放U1B的输出端经输出电阻R2输出模拟电压信号；输出电阻R2的一端与地GND之间连接有滤波电容C1；

所述运放U1A和运放U1B采用一块低功耗双运算放大器，低功耗双运算放大器包含有两个运放，其中一个用作运放U1A，另一个用作运放U1B；

还包括电源指示单元4；所述电源指示单元4包括发光二极管LED2和限流电阻R4，发光二极管LED2和限流电阻R4连接在电源VDD和地GND之间；发光二极管LED2和限流电阻R4还并接有滤波电容C2。

液位传感器模块在出货前，需对液位高度判断阈值Vt进行设定；阈值Vt设定时，使用万用表或示波器观察运放U1A反向输入端的电压，缓慢旋转可调电位器RP7的旋钮，直到U1A反向输入端的电压为0.4伏；将液位传感器设置在标准溶液中，发光二极管LED1点亮，即完成阈值Vt的设定；液位传感器结垢阈值Vr在说明书提供给客户，由客户在实际使用时在告警模块中设定。

本实用新型未详述部分为现有技术。

Claims (7)

1.一种液位传感器模块，其特征是：包括液位传感器（1）、控制单元（2）、状态检测单元（3）；所述液位传感器（1）与控制单元（2）、状态检测单元（3）分离设置，液位传感器（1）输出端通过电缆分别与控制单元（2）、状态检测单元（3）输入端连接。

2.根据权利要求1所述一种液位传感器模块，其特征是：所述液位传感器（1）包括红外发射二极管D1、光敏晶体管VT1；所述红外发射二极管D1正极与光敏晶体管VT1集电极连接电源VDD，红外发射二极管D1负极经限流电阻R10接地GND，光敏晶体管VT1发射极经采样电阻R9接地GND；所述红外发射二极管D1、光敏晶体管VT1的上部固定设置有折反光锥（1.1）。

3.根据权利要求2所述一种液位传感器模块，其特征是：所述控制单元（2）包括运放U1A；所述运放U1A的同相输入端经输入电阻R5连接液位传感器的采样电阻R9与光敏晶体管VT1发射极公共连接端；运放U1A的反向输入端连接分压电阻RP7，分压电阻RP7一端与电源VDD连接，另一端经电阻R11接地GND；运放U1A的输出端经输出电阻R1输出控制信号；运放U1A的输出端经输出电阻R1和限流电阻R8连接发光二极管LED1，发光二极管LED1输出数字光信号；输出电阻R1和限流电阻R8的公共连接端与地GND之间连接有滤波电容C3。

4.根据权利要求3所述一种液位传感器模块，其特征是：所述分压电阻RP7为可调电位器，可调电位器的两固定端分别与电源VDD、电阻R11连接，滑动端与运放U1A的反向输入端连接。

5.根据权利要求3所述一种液位传感器模块，其特征是：所述状态检测单元（3）包括运放U1B；所述运放U1B的同相输入端经串联的输入电阻R6和R3，连接液位传感器的采样电阻R9与光敏晶体管VT1发射极公共连接端；运放U1B的反相输入端与运放U1B的输出端短接；运放U1B的输出端经输出电阻R2输出模拟电压信号；输出电阻R2的一端与地GND之间连接有滤波电容C1。

6.根据权利要求5所述一种液位传感器模块，其特征是：所述输入电阻R6为零电阻。

7.根据权利要求1所述一种液位传感器模块，其特征是：还包括电源指示单元（4）；所述电源指示单元（4）包括发光二极管LED2和限流电阻R4，发光二极管LED2和限流电阻R4连接在电源VDD和地GND之间；发光二极管LED2和限流电阻R4还并接有滤波电容C2。

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