CN215931994U - 用于检测电平信号的电路以及用于自动补液的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于检测电平信号的电路和用于自动补液的系统。其中该电路包括待测器件，其用于输出待检测电平信号；电平转换电路，其输入端连接至所述待测器件，并且包括第一电阻器和单向二极管，以基于所述第一电阻器和所述单向二极管对接收到的所述待检测电平信号进行转换；以及检测器件，其连接至所述电平转换电路的输出端，并且用于对转换后的电平信号进行检测，以实现对所述待测器件所输出的电平的检测。通过本实用新型的技术方案，可以有效降低电路设计成本以及提高对基板的利用率。

Description

用于检测电平信号的电路以及用于自动补液的系统

技术领域

本实用新型一般地涉及信号检测技术领域。更具体地，本实用新型涉及一种用于检测电平信号的电路和用于自动补液的系统。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型的实施方式提供背景或上下文。此处的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已经想到或者已经探究的概念。因此，除非在此指出，否则在本部分中描述的内容对于本申请的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并且并不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

随着自动化技术的发展，其所涉及的电路系统也更加复杂化。而在电路系统的设计过程中，难免会遇到信号不匹配的情况，例如3.3v的检测端口需要检测24v的外部电平。为此，相关技术中采用增加电平转换器(例如光耦、三极管、场效应管等)及其外围电路的方式来实现对外部电平的检测。这种引入复杂电平转换器的方式不仅造成电路的检测范围较小，并且会增加电路系统的设计成本以及占用过多基板空间。

实用新型内容

为了至少解决上述背景技术部分所描述的技术问题，本实用新型提出了一种用于检测电平信号的电路。该电路可以采用电阻器和二极管来实现对待测器件的电平信号的转换，并进而实现对待测器件的电平检测。可以看出，本实用新型无需引入复杂的电子器件，即可实现对电平信号的检测。所提出的电路结构简单，在提升测压范围的同时，还可以有效降低电路设计成本以及提高对基板的利用率。鉴于此，本实用新型在如下的多个方面提供解决方案。

本实用新型的第一方面提供了一种用于检测电平信号的电路，包括：待测器件，其用于输出待检测电平信号；电平转换电路，其输入端连接至所述待测器件，并且包括第一电阻器和单向二极管，以基于所述第一电阻器和所述单向二极管对接收到的所述待检测电平信号进行转换；以及检测器件，其连接至所述电平转换电路的输出端，并且用于对转换后的电平信号进行检测，以实现对所述待测器件所输出的电平的检测。

在一个实施例中，其中所述第一电阻器的第一端作为所述电平转换电路的输出端，并且连接至所述单向二极管的正极和所述检测器件，所述第一电阻器的第二端连接至所述电平转换电路的供电端，以及所述单向二极管的负极作为所述电平转换电路的输入端，并且连接至所述待测器件。

在一个实施例中，其中所述检测器件包括微处理器，其中所述微处理器包括信号端口，其连接至所述电平转换电路的输出端，并且用于检测所述转换后的电平信号，以及所述单向二极管包括肖特基二极管。

在一个实施例中，还包括：浪涌保护器件，其连接至所述信号端口，并且用于对所述信号端口进行浪涌保护。

在一个实施例中，其中所述浪涌保护器件包括瞬态二极管。

在一个实施例中，还包括：限流保护器件，其分别连接至所述信号端口和所述单向二极管的正极，并且用于对所述信号端口进行限流保护。

在一个实施例中，其中所述限流保护器件包括第二电阻器或磁珠。

在一个实施例中，还包括：滤波器件，其连接至所述单向二极管的正极，并且用于对所述信号端口进行滤波保护。

本实用新型的第二方面提供了一种用于自动补液的系统，包括：如前述以及在下文多个实施例中所述的用于检测电平信号的电路，其中所述待测器件包括接触液体的液位探测器件，所述检测器件基于对所述液位探测器件所输出的电平信号的检测实现对所述液体的液位检测。

在一个实施例中，其中所述液位探测器件包括电容液位计或金属探针。

利用本实用新型所提供的方案，可以实现对待测器件的高低电平检测。具体地，该电路中的检测器件可以利用对经电平转换电路中电阻器和二极管转换后的电平信号的检测，实现对待测器件的高低电平检测。可以看出，本实用新型在实现电平转换过程中，无需引入结构复杂且成本高的电平转换器件，其所涉及的电阻器和二极管均为结构简单且成本低廉的电子器件。由此，本实用新型所提出的电路不仅结构简单，并且可以有效降低电路设计成本以及提高对基本的利用率。同时，电阻器和二极管这类电子器件具有较高的抗压能力，可有效提升电路应对复杂电压的可靠性。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示出根据本实用新型实施例的用于检测电平信号的电路的结构框图；以及

图2是示出根据本实用新型实施例的用于检测电平信号的电路的原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，本实用新型的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本实用新型的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施方式的目的，而并不意在限定本实用新型。如在本实用新型说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本实用新型说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

下面结合附图来详细描述本实用新型的具体实施方式。

图1是示出根据本实用新型实施例的用于检测电平信号的电路100的结构框图。

如图1所示，电路100可以包括待测器件101、电平转换电路102以及检测器件103。

其中，前述的待测器件101可以用于输出待检测电平信号。在一些实施例中，前述的待检测电平信号可以包括高压电平信号(例如3.3v～40v)和低压电平信号(例如0v～0.3v)。可以理解的是，这里对高压电平信号和低压电平信号的范围描述仅是一种示例性说明，并不对高低压电平信号的范围进行限定。本实用新型中的高低压电平信号可以根据单向二极管的属性(例如耐压值)进行调整。

在一个实施场景中，前述的电平转换电路102可以包括第一电阻器和单向二极管，可以利用第一电阻器和单向二极管来对前述待测器件输出的待检测电平信号进行转换。在该场景中，前述的第一电阻器可以包括上拉电阻，其阻值可以选取4.7kΩ～10kΩ。可以理解的是，这里对第一电阻器的类型以及阻值的描述仅是一种示例性说明，并不对第一电阻器进行限制。而前述的单向二极管可以包括肖特基二极管，其不仅具有开关频率高和正向压降低的优点，并且成本也低廉。可以理解的是，这里仅是以肖特基二极管为例进行说明，并不对单向二极管的具体类型进行限定，其他具有类同优势的二极管也同样适用于本实用新型。

在一个实施例中，前述的检测器件103可以包括微处理器(MicrocontrollerUnit，MCU)，以基于前述的微处理器对前述转换后的电平信号进行检测，以实现对前述待测器件所输出的电平的检测。可以理解的是，这里对检测器件的描述仅是一种示例性说明，并不对本实用新型的方案进行限制。

在一个实施场景中，前述的各个电子器件之间的电气连接关系可以示例性的具有如下的连接关系。具体来说，前述第一电阻器的第一端可以连接至单向二极管的正极和微处理器的信号端口(例如IO端口)，前述第一电阻器的第二端可以连接至电平转换电路的供电端，以及前述单向二极管的负极可以连接至待测器件。其中电平转换电路的供电端电平可以与微处理器的信号端口的检测电平保持一致，例如微处理器的信号端口的检测电平可以选用1.8v、3.3v以及5v等，电平转换电路的供电端电平对应可以选用1.8v、3.3v以及5v。

另外，电路100还可以增加一些用于保护检测器件的电子器件，例如浪涌保护器件、限流保护器件以及滤波器件等电子器件，以基于这些电子器件实现对检测器件的防浪涌、限流以及滤波保护。由此，电路100可以基于这些电子器件形成对检测器件的有效保护，使其不易被干扰或损坏，进而提升电路的可靠性。

图2是示出根据本实用新型实施例的用于检测电平信号的电路200的进一步具体化的原理图。这里需要指出的是，图2中的电路200可以理解为图1中的电路100的一种示例性的实现方式，因此，前文结合图1所描述的电路100的细节也同样适用于图2中的电路200的描述并且下文不再赘述。

如图2所示，电路200可以包括微处理器MCU(即图2所示的U1)、待测器件(即图2所示的U2)、第一电阻器(即图2所示的R1)、单向二极管(即图2所示的D1)、滤波器件(即图2所示的C1)、限流保护器件(即图2所示的R2)以及浪涌保护器件(即图2所示的D2)。

在一个实施例中，上述电路200中的各个电子器件之间的电气连接关系可以示例性的具有如下的连接关系。具体来说，待测器件U2的输出端可以连接至单向二极管D1的负极，单向二极管D1的正极可以连接至第一电阻器R1的第一端，第一电阻器R1的第一端可以连接至电平转换电路的供电端Vcc。限流保护器件R2的一端连接至单向二极管D1的正极，限流保护器件R2的另一端连接微处理器U1的IO端口和浪涌保护器件D2的一端。

在一个实施场景中，上述限流保护器件可以包括电阻器，以基于电阻器对微处理器的IO端口进行限流保护。替换地，上述限流保护器件还可以包括磁珠，以基于磁珠对微处理器的IO端口进行限流保护。可以理解的是，这里对限流保护器件的描述仅是一种示例性说明，并不对限流保护器件的类型进行限制。

在一个实施场景中，上述浪涌保护器件可以包括瞬态二极管(Transient VoltageSuppressor，TVS)，以基于瞬态二极管实现对微处理器的IO端口的浪涌保护。本实用新型所采用的瞬态二极管具有响应速度快、箝位电压较易控制以及体积小等优点，由此可进一步地提升电路的整体性能。可以理解的是，这里对浪涌保护电路的描述仅是一种示例性说明，并不对浪涌保护器件的类型进行限制。

本实用新型中的滤波器件可以包括滤波电容，以基于滤波电容滤除电路中的干扰信号，从而实现对微处理器的IO端口的滤波保护。

为了便于本领域技术人员能够更好地理解本实用新型的结构和原理，下面结合图2按照本实用新型的电路200在工作过程中信号的流向对该电路的工作流程进行描述。

在待测器件U2输出低电平(例如0v～0.3v)时，单向二极管D1导通。随之，单向二极管D1正极侧的电平经第一电阻器R1调整为第一电平(第一电平＝U2输出的低电平U2_L+单向二极管D1的压降U_D1)，此时微处理器可以通过IO端口检测到第一电平为低电平；而在待测器件U2输出高平(例如3.3v～40v)时，单向二极管D1截止。随之，单向二极管D1正极侧的电平经第一电阻器R1调整为第二电平(第二电平＝电平转换电路供电端电平Vcc)，此时微处理器可以通过IO端口检测到第二电平为高电平。基于此，微处理器完成对待测器件的高低电平检测。

在一个实施例中，前述待测器件U2输出的低电平的最大值和高电平的最大值可以根据单向二极管的属性进行调整。而待测器件U2输出的高电平的最小值可以根据微处理器的IO端口的检测电平来调整，例如微处理器的IO端口的检测电平为3.3v，待测器件U2输出的高电平的最小值可为3.3v。可以看出，本实用新型的方案可以检测宽范围的电平信号，以提升应对复杂电压的可靠性，并且以极简的电路达到高性能和低成本的电源设计要求。

在一个实施场景中，前述的用于检测电平信号的电路可以应用于自动补液系统中，特别是仔猪自动补奶系统，以实现对仔猪自动补奶系统中奶液的液位检测。在该场景下，用于检测电平信号的电路中的待测器件可以包括接触奶液的液位探测器件(例如电容液位计或金属探针)。前述的液位探测器件可以根据所接触的奶液量的变化来输出高低电平信号，并经由电路中的检测器件对液位探测器件所输出的电平信号的检测实现对奶液的液位检测。

可以理解的是，上述对用于检测电平信号的电路所适用的场景的描述仅是一种示例性说明，该电路同样还适用于其他涉及利用电平转换实现电平检测的场景。

虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式是仅以示例的方式提供的。本领域技术人员在不偏离本实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解在实践本实用新型的过程中，可以采用本文所描述的本实用新型实施方式的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (10)

1.一种用于检测电平信号的电路，其特征在于，包括：

待测器件，其用于输出待检测电平信号；

电平转换电路，其输入端连接至所述待测器件，并且包括第一电阻器和单向二极管，以基于所述第一电阻器和所述单向二极管对接收到的所述待检测电平信号进行转换；以及

检测器件，其连接至所述电平转换电路的输出端，并且用于对转换后的电平信号进行检测，以实现对所述待测器件所输出的电平的检测。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，其中所述第一电阻器的第一端作为所述电平转换电路的输出端，并且连接至所述单向二极管的正极和所述检测器件，所述第一电阻器的第二端连接至所述电平转换电路的供电端，以及所述单向二极管的负极作为所述电平转换电路的输入端，并且连接至所述待测器件。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，其中所述检测器件包括微处理器，其中所述微处理器包括信号端口，其连接至所述电平转换电路的输出端，并且用于检测所述转换后的电平信号，以及所述单向二极管包括肖特基二极管。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，还包括：

浪涌保护器件，其连接至所述信号端口，并且用于对所述信号端口进行浪涌保护。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，其中所述浪涌保护器件包括瞬态二极管。

6.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，还包括：

限流保护器件，其分别连接至所述信号端口和所述单向二极管的正极，并且用于对所述信号端口进行限流保护。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，其中所述限流保护器件包括第二电阻器或磁珠。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的电路，其特征在于，还包括：

滤波器件，其连接至所述单向二极管的正极，并且用于对所述信号端口进行滤波保护。

9.一种用于自动补液的系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-8中任意一项所述的用于检测电平信号的电路，其中所述待测器件包括接触液体的液位探测器件，所述检测器件基于对所述液位探测器件所输出的电平信号的检测实现对所述液体的液位检测。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，其中所述液位探测器件包括电容液位计或金属探针。

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