CN215726239U - 一种水位自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水位自动检测装置，包括激光发射单元、激光接收单元、电路接口及透明水管。激光发射单元与激光接收单元分别位于透明水管横剖面非中心线位置的两侧。当透明水管中的水位未达到装置安装位置时，激光发射单元发射的激光通过透明水管后到达激光接收单元。激光接收单元接收到激光，信号输出端P2为低电平，指示水位未达到装置安装位置。当水位到达或高于装置安装位置时，激光以非垂直方式射入透明水管内的水中，激光发生折射，偏离无水时的激光路径。激光接收单元接收不到激光，信号输出端P2输出高电平，指示水位已到达装置安装位置。本发明利用光的折射原理实现水位的自动检测，具有稳定可靠、结构简单、安装简便、成本低廉的优点。

Description

一种水位自动检测装置

技术领域

本发明涉及水位检测技术领域，尤其涉及一种水位自动检测装置。

背景技术

在农业自动化过程中，对禽畜养殖业的自动化水平要求越来越高。其中，保障禽畜饮用水是养殖业的核心关键，但目前禽畜饮用水的水位检测存在着一定的缺陷。

传统方法是采用人工查看禽畜饮用水的水位指示器，存在较大的禽畜缺水风险。为了解决此问题，目前存在不少的水位自动检测技术，如超声波水位检测、电容式水位检测、电极水位检测等方法。但是这些方法存在着检测可靠性不高，成本过高，安装不便或者需要在禽畜饮用水的水中插入电极等问题。

另外一种方法是采用红外光线进行水位检测（授权公告号CN207991640U）。本水位自动检测装置与CN207991640U不同，具体体现在以下几个方面：

1、原理不同。CN207991640U利用水对光线吸收的原理进行水位检测。当水箱中的水到达检测位置时，光发射端发射的光线被水吸收一部分，使得接收端的光照强度在有水和无水时存在一定的差异，从而实现水位的检测。

本水位自动检测装置利用光的折射原理进行水位检测。当激光以非垂直角度射入水面时会发生折射，偏离无水时的激光路径。无水时，激光接收端能接收到激光，有水时则完全接收不到激光，从而实现水位的检测。本水位自动检测装置要求激光发射端安装在透明水管的偏中心位置。利用非中心位置管壁内部的弧形，使得激光以倾斜角度射入管壁内水面以实现激光的折射。

因为原理的不同，本发明采用方向性较强的激光，而CN207991640U采用被水吸收较多的红外光线。

2、结构设计不同。CN207991640U结构设计是光线发射端和接收端放置于水箱两侧正对位置（或同侧，对面一侧有反光壁）。无水时，接收端完全接收发射端发射的光线，有水时因水对光线的吸收，部分接收发射端发射的光线。

本水位自动检测装置结构设计是激光发射端和接收端放置于透明水管偏中心的位置，无水时不发生折射，接收端接收到激光。有水时，激光斜射入水管内水面发生折射，接收端完全接收不到激光。

3、涉及技术问题不同。

CN207991640U利用水对光线的吸收进行检测。当水量较多，有水和无水时，接收端的光照强度有较大差异。当水量很少时，水对光线的吸收基本可忽略，接收端的光照强度差异很少，很难区分有水和无水的状态。因此，CN207991640U更适合水箱等大容量容器水位的检测。

本申请涉及禽畜饮用水水位指示器中水位的检测，其水位指示器通常是半径为9毫米的透明圆形水管。光线通过此水管时，有水和无水的光照强度几乎没有任何差异。很难通过光照强度差异进行水位检测。如果采用高灵敏度光敏器件，则成本会急剧增加，检测结果的不确定性也较大。然而，本申请利用光的折射原理，无水时激光接收端能接收到激光；有水时激光发生折射，接收端完全接收不到激光，从而实现水位的准确检测。

综上所述，发明一种稳定可靠、成本低廉、安装便捷且便于已有养殖场所升级改造的水位自动检测装置变得十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水位自动检测装置，以解决背景技术所提的禽畜饮用水水位检测的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

一种水位自动检测装置，所述水位自动检测装置包括激光发射单元、激光接收单元、电路接口单元及透明水管。其中，激光发射单元与激光接收单元分别位于透明水管的两侧。

当透明水管中的水位未达到所述水位自动检测装置的安装位置时，激光发射单元发射的激光通过透明水管后到达激光接收单元。当透明水管中的水位达到或高于所述水位自动检测装置的安装位置时，激光发射单元发射的激光通过透明水管时发生折射，激光不能到达激光接收单元。

作为本发明的一种优选实施方式，所述激光发射单元和激光接收单元位于透明水管横剖面偏离中心线的位置。

作为本发明的一种优选实施方式，当所述透明水管中的水位未达到水位自动检测装置的安装位置时，激光发射单元发射的激光通过透明水管后，到达激光接收单元；激光接收单元接收到激光，信号输出端P2输出低电平，指示水位未达到所述水位自动检测装置的安装位置。

作为本发明的一种优选实施方式，当所述透明水管中的水位达到或高于水位自动检测装置的安装位置时，激光发射单元发射的激光以非垂直方式射入透明水管内的水中，激光发生折射。激光通过透明水管后偏离无水时的激光路径，激光接收单元接收不到激光，激光接收单元信号输出端P2端输出高电平，指示水位已到达所述水位自动检测装置的安装位置。

与现有水位检测技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的水位自动检测装置利用光的折射原理，稳定可靠。本水位自动检测装置结构简单，成本低廉，可直接安装在养殖场已有的透明水位显示水管上，无需插入电极检测或进行其他改造，安装简便，有利于养殖行业的自动化、智能化升级推广。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本发明的特征、目的、优点和益处将变得更为明显。附图仅用于示出优选实施方式的目的，并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种水位自动检测装置的整体结构图和安装示意图。

图2为本发明实施例提供的一种水位自动检测装置中透明水管内的水位未到达所述水位自动检测装置的安装位置时A-A处的剖面图。

图3为本发明实施例提供的一种水位自动检测装置中透明水管内的水位未到达所述水位自动检测装置的安装位置时的电路示意图。

图4为本发明实施例提供的一种水位自动检测装置中透明水管内的水位到达或高于所述水位自动检测装置的安装位置时A-A处的剖面图。

图5为本发明实施例提供的一种水位自动检测装置中透明水管内的水位到达或高于所述水位自动检测装置的安装位置时的电路示意图。

附图标志说明：

100-水位自动检测装置；101-激光发射单元；102-激光接收单元；103-激光；110-电路接口单元；120-激光发射控制单元；200-透明水管；201-透明水管内水位未达到水位自动检测装置的安装位置时的状态；202-透明水管内水位到达水位自动检测装置的安装位置时的状态。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点更为明显，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

正如背景技术中所述，目前养殖场的禽畜饮用水检测存在着一定的缺陷，主要体现在水位检测的准确度不高，检测成本过高，或者需要在饮用水的水位显示管内插入电极而导致的施工困难和饮用水污染。

为了解决上述问题，本发明利用激光以非垂直方式射入水面时会发生折射的原理，提供了一种水位自动检测装置。当透明水管内的水位未到达所述水位自动检测装置的安装位置时，激光发射单元发射的激光通过透明水管后到达激光接收单元。激光单元输出低电平，表示水位低于所述水位自动检测装置的安装位置。当透明水管内的水位到达所述水位自动检测装置的安装位置时，激光发射单元发射的激光以非垂直方式射入透明水管中的水面时，激光发生折射，偏离无水时的激光路径。激光接收单元接收不到激光，输出高电平，表示透明水管内的水位已经到达水位自动检测装置的安装位置。

作为一种实现方式，请参阅图1-4。

图1示意性示出本发明实施例的水位自动检测装置的整体安装示意图和结构示意图。本发明实施例提供的水位自动检测装置包括：激光发射单元、激光接收单元和电路接口和透明水管。

所述水位自动检测装置安装在用于禽畜饮用水显示的透明水管外围，无需接触饮用水，避免对禽畜饮用水造成污染。所述水位自动检测装置的电源供电和信号输出通过电路接口引出。

图2示意性示出透明水管内的水位未到达水位自动检测装置安装位置时，在所述水位自动检测装置A-A处的剖面图。激光发射单元和接收单元位于透明水管的两侧，且偏离剖面中心线位置。激光发射单元发射的激光虽然以非垂直方式射入透明水管时会发生折射，但激光射出透明水管时也会发生折射，最终激光发射单元发射的激光几乎以直线的方式到达激光接收单元。

图3示意性示出透明水管内的水位未到达水位自动检测装置时，激光发射单元发射的激光直接到达激光接收单元的电路示意图。当透明水管内水位未到达所述水位自动检测装置安装位置时，激光接收单元接收到激光，信号输出端P2为低电平，表示当前水位低于所述水位自动检测装置的安装位置。

图4示意性示出透明水管内的水位到达或高于所述水位自动检测装置的安装位置时，在所述水位自动检测装置A-A处的剖面图。激光发射单元发射的激光以非垂直方式射入透明水管内的水面时发生折射，激光偏离无水时的激光路劲，激光接收单元接收不到激光。

图5示意性示出透明水管内的水位到达或高于所述水位自动检测装置安装位置时，激光发射单元发射的激光发生折射，偏离无水时的激光路径的电路示意图。当透明水管内的水位到达或高于水位自动检测装置的安装位置时，激光接收单元接收不到激光发射单元发射的激光，信号输出端P2为高电平，表示当前水位达到或高于所述水位自动检测装置的安装位置。

当透明水管内是非透明液体时，本水位自动检测装置也可检测。当非透明液体未到达所述水位自动检测装置的安装位置时，激光接收单元接收到激光发射单元发射的激光。当非透明液体到达或高于所述水位自动检测装置的安装位置时，激光发射单元发射的激光不能穿透非透明液体或发生折射，激光接收单元均接收不到激光，表示透明水管内的液体已到达或高于所述水位自动检测装置的安装位置。

为了延长所述水位自动检测装置的工作时间，激光发射和接收单元可采用间歇、非连续方式工作。例如检测周期为1秒，激光发射和激光检测的工作时间为10毫秒，则水位自动检测装置在检测周期中，99%的时间是非工作状态。激光发射单元的工作状态可通过图2和图3中的P1端控制，或者通过电源VCC控制。

所述水位自动检测装置置中的激光发射单元和激光接收单元的电源端、地端、控制端P1、信号输出端P2，通过电路接口引出。

本发明的水位自动检查装置稳定可靠、结构简单、成本低廉、安装简便，有利于养殖行业的自动化、智能化升级改造。

以上描述了本发明的基本原理、主要特征和优点 ,本发明不限于上述示范性实施例的细节。对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，实施例是示范性的，是非限制性的。本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准，不应将任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种水位自动检测装置，其特征在于，所述水位自动检测装置（100）包括激光发射单元（101）、激光接收单元（102）、电路接口单元（110）及透明水管（200），所述激光发射单元（101）和激光接收单元（102）分别位于所述透明水管（200）的两侧；

当所述透明水管（200）中的水位未达到所述水位自动检测装置（100）的安装位置时，所述激光发射单元（101）发射的激光（103）通过所述透明水管（200）后到达所述激光接收单元（102）；

当所述透明水管（200）中的水位达到或高于所述水位自动检测装置（100）的安装位置时，所述激光发射单元（101）发射的激光（103）通过所述透明水管（200）时发生折射，激光（103）不能到达所述激光接收单元（102）。

2.根据权利要求1所述的水位自动检测装置，其特征在于，所述激光发射单元（101）和所述激光接收单元（102）位于所述透明水管（200）横剖面的非中心线位置。

3.根据权利要求1所述的水位自动检测装置，其特征在于，当所述透明水管（200）中的水位未达到所述水位自动检测装置（100）的安装位置时，所述激光发射单元（101）发射的激光（103）通过所述透明水管（200）后，到达所述激光接收单元（102）；所述激光接收单元（102）接收到所述激光（103），信号输出端P2输出低电平，指示水位未达到所述水位自动检测装置（100）的安装位置。

4.根据权利要求1所述的水位自动检测装置，其特征在于，当所述透明水管（200）中的水位达到或高于所述水位自动检测装置（100）的安装位置时，所述激光发射单元（101）发射的激光（103）以非垂直方式射入所述透明水管（200）内的水中，所述激光（103）发生折射；所述激光（103）通过所述透明水管（200）后偏离无水时的激光路径，所述激光接收单元（102）接收不到所述激光（103）；所述激光接收单元（102）接收不到所述激光，信号输出端P2端输出高电平，指示水位已到达所述水位自动检测装置（100）的安装位置。

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