CN219370896U - 液位开关装置及船 - Google Patents

Abstract

本公开实施例中提供液位开关装置及船，液位开关装置包括：外壳，具有沿轴向布置的容纳腔、以及连通容纳腔的进液腔，容纳腔具有一开放端；构成电容的至少一个电极部，一端伸入容纳腔，另一端延伸至进液腔中；电路板，固定设于容纳腔中，包括液位开关电路；液位开关电路与电极部深入容纳腔的部分电性连接，且液位开关电路还连接于信号传输线路；端盖，固定封盖于开放端，具有供信号传输线路穿设并向外延伸的走线部；其中，液位开关电路通过电极部探测液位获得电容值变化，并响应于电容值超出预设电参量范围，形成信号输出。整个液位开关装置呈轴向延伸的长条结构，结构简单小巧；且可通过预设电参量范围来屏蔽如船体摆动等干扰，避免误触发液位报警。

Description

液位开关装置及船

技术领域

本公开涉及传感器技术领域，尤其涉及液位开关装置及船。

背景技术

目前的液位开关装置，连接线路较多而集成度低，体积较大；而且，装置结构复杂导致密封防水的可靠性不足。

另外，液位开关装置用于船上，在实际应用中因环境因素(如船体摆动)常出现误触发液位报警，造成用户极大的困扰。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本公开的目的在于提供液位开关装置及船，解决相关技术的问题。

本公开第一方面提供一种液位开关装置，包括：外壳，具有沿轴向布置的容纳腔、以及连通所述容纳腔的进液腔，所述容纳腔具有一开放端；构成电容的至少一个电极部，一端伸入所述容纳腔，另一端延伸至进液腔中；电路板，设于所述容纳腔中，包括液位开关电路；所述液位开关电路与所述电极部深入容纳腔的部分电性连接，且所述液位开关电路还连接于信号传输线路；端盖，固定封盖于所述开放端，具有供所述信号传输线路穿设并向外延伸的走线部；其中，所述液位开关电路通过电极部探测液位以得到液位对应的电参量，并响应于所述电参量变化至超出预设电参量范围，形成信号输出。

在第一方面的实施例中，所述液位开关电路包括转换电路，包括所述电极部、及其电性连接的敏感元件，以将电极部所构成电容的电容值转换为对应频率信号；信号处理电路，连接所述转换电路，基于所述频率信号进行转换得到频率值信号量；信号判断电路，连接所述信号处理电路，响应于所述频率值信号量变化至超出预设电参量范围时，产生触发信号；开关单元电路，用于执行开关动作以形成信号输出；控制电路，连接在所述信号判断电路及开关单元电路之间，基于所述触发信号控制所述开关单元电路执行开关动作。

在第一方面的实施例中，所述敏感元件包括电感器，与所述电极部并联以形成电感电容振荡器，以获取所述频率值信号量；和/或，所述液位开关电路基于一集成控制电路芯片构建。

在第一方面的实施例中，所述的液位开关装置包括：防水接头，与所述走线部之间密封连接，并供所述信号传输线路穿出。

在第一方面的实施例中，所述防水接头螺纹旋合于走线部外；和/或，所述防水接头和走线部之间填设防水胶；和/或，所述端盖与防水接头之间设置密封圈。

在第一方面的实施例中，所述电极部包括：金属材质的芯轴、以及套设在所述芯轴外的绝缘材质的轴套；所述轴套覆盖所述芯轴位于进液腔中的部分并朝容纳腔内延伸。

在第一方面的实施例中，所述进液腔与容纳腔之间的连通段内形成径长变窄的颈口，所述轴套在容纳腔一侧的部分径长变大形成阶梯部，所述阶梯部卡抵于所述颈口邻接的靠向容纳腔的表面。

在第一方面的实施例中，所述芯轴包括在容纳腔中未被轴套覆盖的露出部分；所述液位开关装置还包括：定距管，套设在所述露出部分外，其伸入容纳腔一端径长变大形成定距部，所述定距部沿轴向的相背两面分别供抵靠沿轴向的容纳腔壁面和电路板表面，以通过所述定距部的厚度限定所述电路板在容纳腔中轴向上的位置。

在第一方面的实施例中，所述定距管与容纳腔内壁之间卡设密封堵头，以隔绝容纳腔于进液腔。

本公开第二方面提供一种船，设有如第一方面任一项所述的液位开关装置。

如上所述，本公开实施例中提供液位开关装置及船，液位开关装置包括：外壳，具有沿轴向布置的容纳腔、以及连通所述容纳腔的进液腔，所述容纳腔具有一开放端；构成电容的至少一个电极部，一端伸入所述容纳腔，另一端延伸至进液腔中；电路板，设于所述容纳腔中，包括液位开关电路；所述液位开关电路与所述电极部深入容纳腔的部分电性连接，且所述液位开关电路还连接于信号传输线路；端盖，固定封盖于所述开放端，具有供所述信号传输线路穿设并向外延伸的走线部；其中，所述液位开关电路通过电极部探测液位以得到液位对应的电参量，并响应于所述电参量变化至超出预设电参量范围，形成信号输出。整个液位开关装置呈轴向延伸的长条结构，结构简单小巧；且可通过预设电参量范围来屏蔽如船体摆动等干扰，避免误触发液位报警。

附图说明

图1展示本公开一实施例中液位开关装置的剖视示意图。

图2展示本公开一实施例中液位开关电路的电路模块示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体示例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本公开所揭露的消息轻易地了解本公开的其他优点与功效。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用模块，本公开中的各项细节也可以根据不同观点与应用模块，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面以附图为参考，针对本公开的实施例进行详细说明，以便本公开所属技术领域的技术人员能够容易地实施。本公开可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。

在本公开的表示中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的表示意指结合该实施例或示例表示的具体特征、结构、材料或者特点包括于本公开的至少一个实施例或示例中。而且，表示的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或一组实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本公开中表示的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于表示目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本公开的表示中，“一组”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了明确说明本公开，省略与说明无关的器件，对于通篇说明书中相同或类似的构成要素，赋予了相同的参照符号。

在通篇说明书中，当说某器件与另一器件“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种器件“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。

虽然在一些示例中术语第一、第二等在本文中用来表示各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一接口及第二接口等表示。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、模块、项目、种类、和/或组，但不排除一个或一组其他特征、步骤、操作、元件、模块、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

此处使用的专业术语只用于言及特定实施例，并非意在限定本公开。此处使用的单数形态，只要语句未明确表示出与之相反的意义，那么还包括复数形态。在说明书中使用的“包括”的意义是把特定特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份具体化，并非排除其它特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份的存在或附加。

虽然未不同地定义，但包括此处使用的技术术语及科学术语，所有术语均具有与本公开所属技术领域的技术人员一般理解的意义相同的意义。普通使用的字典中定义的术语追加解释为具有与相关技术文献和当前提示的消息相符的意义，只要未进行定义，不得过度解释为理想的或非常公式性的意义。

液位开关是一种侦测液位并能输出相应信号的传感器。目前的液位开关存在由结构复杂导致的体积大、可靠性低(如电路失效、密封防水难)等问题。另外，在液位开关应用在船上的场景中，由于船只出现摆动的情况较为频繁，导致经常触发液位开关的信号输出并相应报警，影响用户的正常使用。

鉴于此，本公开实施例中提供能解决这些问题的液位开关装置。

如图1所示，展示本公开实施例中液位开关装置的剖视结构示意图。

所述液位开关装置包括：外壳101、构成电容的至少一个电极部102、电路板103、及端盖104等。

其中，所述外壳101具有沿轴向布置的容纳腔111、以及连通所述容纳腔111的进液腔112。在图1中，所述轴线即为Z轴，所述容纳腔111即位于中部的腔室，所述进液腔112为位于左侧的腔室。所述外壳101可以为圆柱形结构，则所述容纳腔111和进液腔112皆为同心布置的圆柱形结构，所述轴线即为它们的中心线。所述外壳101可以是金属导电材质。

示例性地，所述容纳腔111和进液腔112之间具有连通段。所述容纳腔111的径长(即垂直轴向的径向的半径或直径长度)可以大于所述进液腔112及连通段，以便于容纳例如电路板103等部件。可以理解的，所述容纳腔111的径长可以根据安装位置、内部容纳部件的尺寸加以选择，并非以图示为限。

所述容纳腔111具有一开放端，比如图示中的向右一端。示例性地。所述构成电容的至少一个电极部102和电路板103，可以从所述开放端分别装入进液腔112和容纳腔111。所述构成电容的至少一个电极部102，一端(即图示右端)伸入所述容纳腔111，另一端(即左端)延伸至进液腔112中，所述进液腔112壁面形成开口，可供液体介质进入以覆盖所述构成电容的至少一个电极部102。

示例性地，所述电极部102可以设置两个以上，也可以只设置一个。图1中示例性地展示了电容式液位开关装置，电极部102在被液体介质覆盖时产生不同于空气介质的电容值变化，所述的电极部102可以只设一个(电机部102与金属材质的外壳101之间形成电容)，也可以是多个(多个电极部之间形成电容)。进一步示例性地，所述电极部102包括：金属材质的芯轴121、以及套设在所述芯轴121外的绝缘材质的轴套122。所述轴套122覆盖所述芯轴121位于进液腔112中的部分并朝容纳腔111内延伸。所述芯轴121的材质可以例如为铜等。示例性地，所述芯轴121穿入容纳腔111的一端可以与电路板103之间电性连接。可选的，所述芯轴121可以穿设电路板103并与电路板103之间通过金属接触部直接解除形成导电连接。

在一些示例中，所述进液腔112与容纳腔111之间的连通段内可以形成径长变窄的颈口113，所述轴套122在容纳腔111一侧的部分径长变大形成阶梯部1221，所述阶梯部1221卡抵于所述颈口113邻接的靠向容纳腔111的表面。即，在图1中，所述阶梯部1221向左的表面抵靠在所述颈口113右侧邻接表面上，使得所述轴套122连同其包覆的芯轴121被限位于当前位置，而无法向进液腔112脱出。可选的，所述阶梯部1221位置的径长变大的第一帽体的径长可与相应位置的连通段内径匹配，使得第一帽体的周侧壁面基本贴合或过盈配合于连通段，以在径向上限位芯轴121而避免摆动，也就避免因摆动导致的液位监测误报。

在一些示例中，所述芯轴121包括在容纳腔111中未被轴套122覆盖的露出部分。所述液位开关装置还可包括定距管105。所述定距管105可以套设在所述露出部分外，且可以与所述芯轴121沿轴向并列设置，还可以相接或间隔地设置。所述定距管105伸入容纳腔111一端径长变大形成定距部，例如图示中的第二帽体。所述定距部沿轴向的相背两面分别抵靠在容纳腔111壁面和电路板103一侧表面，所述容纳腔111壁面即连通段与容纳腔111接口处的周围壁面，即图1中容纳腔111左侧径向壁面，而所述电路板103一侧表面即图1中电路板103向左的侧面，所述定距部左、右表面可供分别卡抵此两面，以通过所述定距部的厚度限定所述电路板103在容纳腔111中轴向上的位置。可以理解的，所述定距部越厚，则可调整所述电路板103位置靠右；所述定距部越薄，则可调整所述电路板103位置越靠左。

所述容纳腔111与进液腔112之间可形成密封。在图1示例中，所述定距管105与容纳腔111内壁之间可以卡设密封堵头106，即密封堵头106套设在定距管105外以塞住定距管105与连通段内壁之间的缝隙而形成密封，优选的所述密封堵头106为过盈配合抵设置于该缝隙中，以隔绝容纳腔111于进液腔112。示例性地，所述密封堵头106可以与轴套122靠近容纳腔111的一端抵接，且由于所述轴套122该端相背一面的阶梯部1221被颈口113的邻接表面抵住，故可形成对所述轴套122的定位。

所述电路板103包括液位开关电路；所述液位开关电路与所述电极部102深入容纳腔111的部分电性连接。所述电路板103可以固定设于所述容纳腔111中。示例性地，可以通过电路板103与芯轴121卡接以利用芯轴121被的定位而定位形成所述电路板103的定位，例如芯轴121可形成环形卡口来卡接所穿设的电路板103于环形卡口内。或者，所述电路板103也可以通过螺锁或其他卡合方式固定在容纳腔111中。所述液位开关电路还连接于信号传输线路108，所述信号传输线路108通过所述开放端伸出。

所述端盖104固定封盖于所述开放端，具有供所述信号传输线路108穿设并向外延伸的走线部。所述容纳腔111的开放端既要走出信号线路又要形成防水密封。如图1所示例，所述的液位开关装置包括防水接头107，与所述走线部之间密封连接，并供所述信号传输线路108穿出。所述信号传输线路108可以连接到用于监视液位的监视设备。在可选示例中，所述防水接头107螺纹旋合于走线部外。可选的，所述防水接头107和走线部之间可填设防水胶。可选的，所述端盖104与防水接头107之间设置密封圈109。

图1中所示的液体开关装置可为横置的状态，在实际使用中，可以是将所述液体开关装置向左转动90度后向竖置，所述进液腔112供液体介质进入。以所述液体开关装置为电容式为例，外壳101为金属材质，电极部102与外壳101之间构成一个电容。当液体介质未进入进液腔112，进液腔112中为空气，电容值较小；当液体介质进入进液腔112，浸没电极部102，会使得芯轴121感应到的电容值发生变化，从而引起液位开关电路的开关状态变化，形成信号输出。并且，随着液体介质浸没电极板的面积大小不同(实际上就对应于不同液位)，电容值均会有不同变化，相应的开关信号的信号值不同。通过这一原理，就可以侦测液位是否达到危险位置而进行报警。在一些实施例中，可以根据由所述电极部102得到的与液位相关的电参量来判断液位位置，所述电参量可以是以上的电容值，也可以是频率、电流、电压等。

为避免由于船摆动所引起的液位变化干扰到液位开关装置，所述液位开关电路可以响应于电参量变化至超出预设电参量范围，才被触发形成信号输出。通过判断电参量是否超出预设电参量范围为触发条件，而非以判断电参量与一单一阈值之间比较结果为触发条件，选择合适的预设电参量范围就可以屏蔽掉船摆动可能引起的液位变化所对应的干扰性电参量变化范围，即将干扰性电参量变化范围被包含在所述预设电参量范围中。在一些实施例中，所述预设电参量范围包括上限阈值和下限阈值，在小于下限阈值或大于上限阈值时才判断为超出预设电参量范围。所述预设电参量范围包括但不限于频率值信号量范围、电流值范围或电压值范围等。

基于上述实施例，本公开提供了一种整体沿轴向布设的液位开关装置，结构简单小巧、体积小，容纳腔111前后防水密封结构有效保护其中的电路板103，提高可靠性。另外，所述电路板103板载的液位开关电路可以基于集成控制电路芯片电路构建，比如基于单片机及其外围电路等，也可以增加一定的前级或后级电路。从而简化了控制电路，缩小印刷电路板103的体积，将原本液位开关连接的外围线路集成到液位开关装置内，提高了集成度。

如图2所示，展示本公开一实施例集中液位开关电路的模块示意图。

所述液位开关电路包括：转换电路201、信号处理电路202、信号判断电路203、开关单元电路204及控制电路205。

转换电路201，包括所述电极部211、及其电性连接的敏感元件212，以将电极部211所构成电容的电容值转换为对应频率信号。在一些实施例中，所述转换电路202包括电感器L，与所述电极部并联以形成电感电容振荡器(即LC振荡器)，以将电极部所构成电容的电容值转换为对应频率信号。

所述信号处理电路202，连接所述转换电路201，基于所述频率信号进行转换得到频率值信号量。在一些实施例中，所述信号处理电路202可以通过频率-电压转换，将频率信号转换成电压值形式的频率值信号量。

所述信号判断电路203，连接所述信号处理电路202，响应于所述频率值信号量变化至超出预设电参量范围时，产生触发信号。比如，频率值信号量的电压值超出预设电压范围，表示排除船摆动干扰情况下液位确实达到报警位置，产生所述触发信号。

所述开关单元电路204，用于执行开关动作以形成信号输出。在一些实施例中，所述开关单元电路204可以包括继电器，或者也可以通过例如MOS、三极管开关电路实现。

所述控制电路205，连接在所述信号判断电路203及开关单元电路204之间，基于所述触发信号控制所述开关单元电路204执行开关动作。比如，开关单元电路204的继电器配置为常开。所控制电路205基于所述触发信号输出开关控制信号，使得开关单元电路204的继电器闭合导通，以形成信号输出。所述信号输出可以是表示液位报警、提示的信号。

示例性地，所述信号处理电路202、信号判断电路203、控制电路205、及开关单元电路204中的部分或全部可以形成在集成控制电路芯片中，即例如单片机中。比如，信号判断电路203、控制电路205集成在由单片机中，所述开关单元电路204、信号处理电路202可以基于连接所述集成控制电路芯片的引脚在外围搭建。比如，单片机读取频率值信号量，判断是否在预设电参量范围内；若是，则不进行触发信号生成，开关单元电路204不输出信号报警；若否，则触发信号生成并输出到开关单元电路204，开关单元电路204导通以输出信号报警。

需特别说明的是，本公开实施例中的液位开关电路的预设电参量范围，比如电压阈值范围、频率阈值范围、电流阈值范围等的设计，并不涉及软件改进。但是通过具有上、下限两端阈值的预设电参量范围进行比较作为判断条件，相比于单个阈值比较作为判断条件而言，应用在本公开实施例中所描述的场景中，可有效屏蔽掉如船体摆动导致的电参量变化干扰，有效减少误报事件，是非常新颖且有效的手段。

本公开再一方面的实施例中还可以提供一种船，设有如之前所描述的任一实施例中的液位开关装置。

综上所述，本公开实施例中提供液位开关装置及船，液位开关装置包括：外壳，具有沿轴向布置的容纳腔、以及连通所述容纳腔的进液腔，所述容纳腔具有一开放端；构成电容的至少一个电极部，一端伸入所述容纳腔，另一端延伸至进液腔中；电路板，设于所述容纳腔中，包括液位开关电路；所述液位开关电路与所述电极部深入容纳腔的部分电性连接，且所述液位开关电路还连接于信号传输线路；端盖，固定封盖于所述开放端，具有供所述信号传输线路穿设并向外延伸的走线部；其中，所述液位开关电路通过电极部探测液位以得到液位对应的电参量，并响应于所述电参量变化至超出预设电参量范围，形成信号输出。整个液位开关装置呈轴向延伸的长条结构，结构简单小巧；且可通过预设电参量范围来屏蔽如船体摆动等干扰，避免误触发液位报警。

上述实施例仅例示性说明本公开的原理及其功效，而非用于限制本公开。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本公开的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本公开所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本公开的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种液位开关装置，其特征在于，包括：

外壳，具有沿轴向布置的容纳腔、以及连通所述容纳腔的进液腔，所述容纳腔具有一开放端；

构成电容的至少一个电极部，一端伸入所述容纳腔，另一端延伸至进液腔中；

电路板，设于所述容纳腔中，包括液位开关电路；所述液位开关电路与所述电极部深入容纳腔的部分电性连接，且所述液位开关电路还连接于信号传输线路；

端盖，固定封盖于所述开放端，具有供所述信号传输线路穿设并向外延伸的走线部；

其中，所述液位开关电路通过电极部探测液位以得到液位对应的电参量，并响应于所述电参量变化至超出预设电参量范围，形成信号输出。

2.根据权利要求1所述的液位开关装置，其特征在于，所述液位开关电路包括：

转换电路，包括所述电极部、及其电性连接的敏感元件，以将电极部所构成电容的电容值转换为对应频率信号；

信号处理电路，连接所述转换电路，基于所述频率信号进行转换得到频率值信号量；

信号判断电路，连接所述信号处理电路，响应于所述频率值信号量变化至超出预设电参量范围时，产生触发信号；

开关单元电路，用于执行开关动作以形成信号输出；

控制电路，连接在所述信号判断电路及开关单元电路之间，基于所述触发信号控制所述开关单元电路执行开关动作。

3.根据权利要求2所述的液位开关装置，其特征在于，所述敏感元件包括电感器，与所述电极部并联以形成电感电容振荡器，以获取所述频率值信号量；和/或，所述液位开关电路基于一集成控制电路芯片构建。

4.根据权利要求1所述的液位开关装置，其特征在于，包括：防水接头，与所述走线部之间密封连接，并供所述信号传输线路穿出。

5.根据权利要求4所述的液位开关装置，其特征在于，所述防水接头螺纹旋合于走线部外；和/或，所述防水接头和走线部之间填设防水胶；和/或，所述端盖与防水接头之间设置密封圈。

6.根据权利要求1所述的液位开关装置，其特征在于，所述电极部包括：金属材质的芯轴、以及套设在所述芯轴外的绝缘材质的轴套；所述轴套覆盖所述芯轴位于进液腔中的部分并朝容纳腔内延伸。

7.根据权利要求6所述的液位开关装置，其特征在于，所述进液腔与容纳腔之间的连通段内形成径长变窄的颈口，所述轴套在容纳腔一侧的部分径长变大形成阶梯部，所述阶梯部卡抵于所述颈口邻接的靠向容纳腔的表面。

8.根据权利要求7所述的液位开关装置，其特征在于，所述芯轴包括在容纳腔中未被轴套覆盖的露出部分；所述液位开关装置还包括：定距管，套设在所述露出部分外，其伸入容纳腔一端径长变大形成定距部，所述定距部沿轴向的相背两面分别供抵靠沿轴向的容纳腔壁面和电路板表面，以通过所述定距部的厚度限定所述电路板在容纳腔中轴向上的位置。

9.根据权利要求8所述的液位开关装置，其特征在于，所述定距管与容纳腔内壁之间卡设密封堵头，以隔绝容纳腔于进液腔。

10.一种船，其特征在于，设有如权利要求1至9中任一项所述的液位开关装置。