專利名稱：一種電容感應(yīng)式液位傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液位傳感器，尤其涉及一種電容感應(yīng)式液位傳感器。
背景技術(shù)：
目前應(yīng)用的非4妻觸方式測(cè)量的電容感應(yīng)式液位傳感器，通常是由電子電路牙企測(cè)容器壁內(nèi)的水或其他液體同感應(yīng)開關(guān)的感應(yīng)板產(chǎn)生的電容量，判斷是否有
水或其他液體，并輸出相應(yīng)信號(hào)，檢測(cè)方式通常有二種
第一種方式是通用數(shù)字電子電路組成一定頻率的振蕩器產(chǎn)生幾十到幾百千頻的高頻脈沖信號(hào)，通過感應(yīng)極板與液體之間的電容變化，由比較器輸入端充放電產(chǎn)生的電位變化同基準(zhǔn)端的電位比較，從而來(lái)感應(yīng)判定是否有水或其他液體，并輸出相應(yīng)信號(hào)。但是，由于電容的容量隨溫度的變化而變化，所設(shè)計(jì)的由電容決定頻率的振蕩電路，其頻率也會(huì)隨溫度的變化而變化，且零點(diǎn)基準(zhǔn)在溫度及外界的影響下，對(duì)所調(diào)節(jié)好的基準(zhǔn)影響較大，易引起漂移及變化，使振蕩器傳感檢測(cè)電路的穩(wěn)定性和檢測(cè)精度均降低；且因基準(zhǔn)閾值的取值范圍小，檢測(cè)電路易受外電路干擾而產(chǎn)生判斷失效。
第二種方式是使用帶電荷轉(zhuǎn)移感應(yīng)電容式輸入端MCU來(lái)測(cè)量感應(yīng)板上電容量的變化量，通過充電時(shí)間的改變所產(chǎn)生的頻率信號(hào)來(lái)^f企測(cè)判斷有無(wú)水或其他液體。該電路通常用一個(gè)固定的電容量來(lái)作檢測(cè)基準(zhǔn)，感應(yīng)板上電容量變化值大于或小于固定的電容量一定值時(shí)，則通過MCU判斷是否感應(yīng)到液體。由于作基準(zhǔn)對(duì)比的是一固定電容器，外界因數(shù)改變時(shí)，基準(zhǔn)電容的數(shù)值受溫度等因數(shù)影響大，對(duì)液體有無(wú)的判斷不穩(wěn)定。且當(dāng)被檢測(cè)容器壁厚改變時(shí)，感應(yīng)板同被感應(yīng)的液體間產(chǎn)生的電容量亦改變，而比較基準(zhǔn)是固定不變的，因此產(chǎn)生的偏差值對(duì)檢測(cè)準(zhǔn)確性影響大，甚至當(dāng)偏差值超出檢測(cè)范圍時(shí)，產(chǎn)生不能正常檢測(cè)的致命缺陷。又因檢測(cè)基準(zhǔn)是固定的電容量，限定的檢測(cè)范圍窄， 一般僅能實(shí)現(xiàn)8mm以下的容器內(nèi)的水或其他液體的液位檢測(cè)。另MCU在開始4企測(cè)有水或無(wú)水時(shí)，是以感應(yīng)板上的電容變化量來(lái)判斷是否有水，但當(dāng)在水位上升或下降的檢測(cè)過程中，電源意外掉電后，由于比較數(shù)據(jù)未存儲(chǔ)，再接通電源時(shí)，由于MCU進(jìn)行運(yùn)算的被測(cè)值與基準(zhǔn)值均為變量，如水位未發(fā)生有無(wú)變化，則感應(yīng)板上的電容量無(wú)變化，當(dāng)MCU進(jìn)行運(yùn)算時(shí)就很難或根本不能運(yùn)算出結(jié)果值，出現(xiàn)檢測(cè)失誤，造成電路工作的不可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電容感應(yīng)式液位傳感器，不僅可克服意外斷電造成的檢測(cè)失誤，還具有溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)功能，同時(shí)還可方便地對(duì)不同材質(zhì)、壁厚容器中水或其他液體的檢測(cè)基準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)電路智能化，并大
大提高了檢測(cè)電路工作狀態(tài)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性，且安裝簡(jiǎn)單方便。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種電容感應(yīng)式液位傳感器，所述電容感應(yīng)式液位傳感器包括PCB電路板、感應(yīng)板，所述PCB電路板上電路包含輸入電路、MCU、溫度檢測(cè)電路、液位感應(yīng)電路、基準(zhǔn)調(diào)節(jié)開關(guān)、可擦寫存儲(chǔ)器、輸出電路，其中，所述輸入電路、溫度檢測(cè)電路、液位感應(yīng)電路、基準(zhǔn)調(diào)節(jié)開關(guān)、可擦寫存儲(chǔ)器分別連接MCU，經(jīng)MCU進(jìn)行運(yùn)算處理并將結(jié)果輸出至輸出電路。
電3各通電后，通過液位感應(yīng)電3各感應(yīng)形成于容器和介質(zhì)之間的電容量，將此值輸入MCU進(jìn)行運(yùn)算，同時(shí)MCU得到溫度檢測(cè)電路提供的采樣值，對(duì)液位感應(yīng)電路的感應(yīng)值進(jìn)行溫度補(bǔ)償運(yùn)算后，MCU讀取可擦寫存儲(chǔ)器中的基準(zhǔn)值與之進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果信號(hào)輸出至輸出電路，實(shí)現(xiàn)液位的檢測(cè)。被測(cè)容器的材質(zhì)、厚度發(fā)生變化時(shí)，通過閉合基準(zhǔn)調(diào)節(jié)開關(guān)，MCU將通過液 位感應(yīng)電容的感應(yīng)值重新檢測(cè)采樣值，并將此值存儲(chǔ)在可#^寫存儲(chǔ)器中，作為 新的檢測(cè)基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)值的重新設(shè)置。
當(dāng)檢測(cè)過程中發(fā)生意外斷電時(shí)，在每個(gè)測(cè)量取樣周期中進(jìn)行比較判定的基 準(zhǔn)是讀取于可擦寫存儲(chǔ)器中的記錄值，被測(cè)值與基準(zhǔn)值比較時(shí)運(yùn)算結(jié)果值明確， 從而解決了因斷電再通電后檢測(cè)失誤的情況，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)電路的高穩(wěn)定可靠地工 作。
所述溫度檢測(cè)電路，是模/數(shù)轉(zhuǎn)換口電路，包括第一電阻和熱敏電阻，所述 第一電阻和熱敏電阻串聯(lián)連接，第一電阻一端連接輸入電路，熱敏電阻一端接
地，第 一電阻和熱壽丈電阻中間的支點(diǎn)連接MCU。
所述溫度檢測(cè)電路，是I/O 口電路，包括MCU上的I/O端口 、電阻和第二 電容，其中，所述I/O端口數(shù)量為三個(gè)，分別是第一I/0端口、第二I/0端口 和第三1/0端口，所述電阻數(shù)量為三個(gè)，分別是第十電阻、第十一電阻、第十 二電阻，所述第十電阻、第十一電阻、第十二電阻的一端分別與第一 1/0端口、 第二 I/O端口和第三I/O端口連接，所述第十電阻、第十一電阻、第十二電阻 的另一端分別連接第二電容。所述第十電阻為精密電阻，所述第十一電阻為熱 敏電阻。
所述PCB電路板上電路還包含基準(zhǔn)調(diào)節(jié)開關(guān)，其與MCU連接，用于實(shí)現(xiàn)檢 測(cè)基準(zhǔn)校準(zhǔn)模式與檢測(cè)工作模式的切換；閉合基準(zhǔn)調(diào)節(jié)開關(guān)，MCU將重新采樣液 位感應(yīng)電容的感應(yīng)值，并將此值存儲(chǔ)在可擦寫存儲(chǔ)器中，設(shè)置為新的檢測(cè)基準(zhǔn)。 所述感應(yīng)板與PCB電路板分隔放置，所述感應(yīng)板與PCB電路板的分隔空間 內(nèi)填充絕緣材料。
所述感應(yīng)板也可直接布置在PCB電路板上。
所述MCU,釆用集成電路芯片IC,其中集成功能電路包括第一比較器、第 二比較器、振蕩器、定時(shí)器、運(yùn)算器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述第一比較器、第二比較器、振蕩器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用于將所述液位
感應(yīng)電if各測(cè)量到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)；
所述定時(shí)器，用于形成檢測(cè)周期的固定時(shí)基；
所述運(yùn)算器，用于處理測(cè)量信號(hào)、溫度檢測(cè)信號(hào)、基準(zhǔn)信號(hào)后，輸出檢測(cè) 結(jié)果信號(hào)。
所述第一分壓電路，用于實(shí)現(xiàn)第一比較器閾值的設(shè)定。
所述第二分壓電路，用于實(shí)現(xiàn)第二比較器閾值的設(shè)定。
所述第一分壓電i 各包含第三電阻、第四電阻，所述第三電阻與第四電阻串 聯(lián)連接，第三電阻端連接輸入電路，第四電阻端接地，第三電阻與第四電阻之 間的支點(diǎn)連接第一比較器的正向輸入端；所述第二分壓電路包含第五電阻、第 六電阻，所述第五電阻與第六電阻串聯(lián)連接，第五電阻端連接電量輸入端，第 六電阻端接地，第五電阻與第六電阻之間的支點(diǎn)連接第二比較器的正向輸入端。
所述電容感應(yīng)式液位傳感器還包含外殼。
相對(duì)于現(xiàn)有4支術(shù)，本發(fā)明電容感應(yīng)式液位傳感器實(shí)現(xiàn)
1、 檢測(cè)過程中意外斷電后，克服了再通電時(shí)進(jìn)入檢測(cè)狀態(tài)時(shí)的檢測(cè)失 誤，且電路工作狀態(tài)準(zhǔn)確可靠，大大提高檢測(cè)電路工作的穩(wěn)定可靠性；
2、 檢測(cè)容器的材質(zhì)、厚度發(fā)生變化時(shí)，檢測(cè)基準(zhǔn)可調(diào)，方便快捷地實(shí)現(xiàn) 了檢測(cè)基準(zhǔn)的校準(zhǔn)；
3、 降低了溫度變化對(duì)檢測(cè)范圍及精度的影響；
4、 安裝簡(jiǎn)單方便，無(wú)需顧慮安放位置與周邊設(shè)施的間距、隔離等方面的 限制條件；
5、 ^r測(cè)范圍寬，可實(shí)現(xiàn)30隱及以下玻璃、陶瓷等材質(zhì)容器中水或其他 液體的液位;險(xiǎn)測(cè)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明及其有益技術(shù)效果進(jìn)行進(jìn)一步詳 細(xì)i兌明，其中
圖1為本發(fā)明電容感應(yīng)式液位傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明電容感應(yīng)式液位傳感器的電路原理框圖。 圖3為本發(fā)明電容感應(yīng)式液位傳感器的電路原理圖。 圖4為本發(fā)明電容感應(yīng)式液位傳感器的檢測(cè)示意圖
圖5為本發(fā)明電容感應(yīng)式液位傳感器的PCB電路板上感應(yīng)板的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6為本發(fā)明電容感應(yīng)式液位傳感器的PCB電路板上感應(yīng)板的另一結(jié)構(gòu)示 意圖。
圖7為本發(fā)明電容感應(yīng)式液位傳感器的溫度檢測(cè)電路原理圖。
具體實(shí)施方式
; - 、， s-述。
如圖1所示， 一種電容感應(yīng)式液位傳感器包括PCB電路豐反21、感應(yīng)^反22和 外盒23,其中，PCB電路板21為帶元器件構(gòu)成電路的印刷電路板，感應(yīng)板22 為銅箔，但實(shí)際實(shí)施中，也可以采用鐵箔或其它金屬箔片來(lái)取代，以實(shí)現(xiàn)相同 或相似功能，并不以此為限；外盒"采用塑料材質(zhì)，但實(shí)際實(shí)施例中也可采用 其他材料來(lái)取代，以實(shí)現(xiàn)相同或相似功能，并不以此為限；PCB電路板21和感 應(yīng)板22放置于外盒23中，感應(yīng)板22與PCB電路板21除導(dǎo)線電氣連接外，在 結(jié)構(gòu)上與PCB電鴻4反21分隔放置，并在分隔空間內(nèi)填充絕緣材料，以減少PCB 電路板21上電路對(duì)感應(yīng)板22的電場(chǎng)干擾。
如圖2和圖3所示，PCB電路板21上電路包含輸入電路201、溫度檢測(cè)電 路202、液位感應(yīng)電路203、基準(zhǔn)調(diào)節(jié)開關(guān)204、可擦寫存儲(chǔ)器205、 MCU206、 第一分壓電路207、第二分壓電路208、輸出電路209,其中，輸入電路201為電量輸入端IN，本實(shí)施例中的輸入電量為+5VDC,但實(shí)際實(shí) 施中，也可以采用其他電量，以實(shí)現(xiàn)相同或相似功能，并不以此為限；
溫度檢測(cè)電路202,是模/數(shù)轉(zhuǎn)換口電路，包括第一電阻Rl和熱敏電阻RT， 所述第一電阻R1和熱敏電阻RT串聯(lián)連接，第一電阻R1 —端連接輸入端IN,熱 敏電阻RT —端接地，第 一 電阻R1和熱敏電阻RT中間的支點(diǎn)3 01連接MCU中的 模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路A/D;
基準(zhǔn)調(diào)節(jié)開關(guān)K1一端連接運(yùn)算器M4，其另一端接地，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)基準(zhǔn)校
準(zhǔn)模式與檢測(cè)工作模式的切換；
可擦寫存儲(chǔ)器為EPROM,接于運(yùn)算器M4上，用于存儲(chǔ)新基準(zhǔn)的采樣值，并 于檢測(cè)模式下提供此基準(zhǔn)值的讀取，在本實(shí)施例中，可擦寫存儲(chǔ)器EPROM采用 集成電路芯片IC， MCU，是單片微型計(jì)算機(jī)的英文簡(jiǎn)稱，又稱單片機(jī)，其內(nèi)部 集成模塊包括第一比較器M1、第二比較器M2、振蕩器M3、定時(shí)器T、運(yùn)算器M4、 反饋電阻R7、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，在本實(shí)施例中，MCU采用集成電路芯片IC，也可 以采用其他封裝形式的電子器件，以實(shí)現(xiàn)相同或相似功能，并不以此為限；
所述第一比較器M1和第二比較器M2的反向輸入端經(jīng)液位感應(yīng)式電容C1接
地；
所述振蕩器M3為RS觸發(fā)器，其包含S端、R端、輸出端，所述S端連接第 一比較器M1的輸出端，所述R端連接第二比較器M2的輸出端，所述輸出端連 接定時(shí)器T;所述定時(shí)器T連接運(yùn)算器M4;
所述反饋電阻R7 —端接第一比較器Ml和第二比較器M2的反向輸入端，反 饋電阻R7另一端連接所述振蕩器M3的輸出端；
所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路為一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D,其具有輸入端和輸出端，所述輸 入端連接第一電阻Rl和熱敏電阻RT之間的支點(diǎn)301上，所述輸出端接運(yùn)算器 M4;
所述運(yùn)算器M4的輸出端連接輸出電路209的電阻R8;所述第一分壓電路207包含第三電阻R3、第四電阻R4,所述第三電阻R3 與第四電阻R4串聯(lián)連接后，第三電阻R3端連接輸入端IN，第四電阻R4端接地， 第三電阻R3與第四電阻R4之間的支點(diǎn)302連接第一比較器M1的正向輸入端， 實(shí)現(xiàn)第一比較器M1閾值的設(shè)定。
第二分壓電路208包含第五電阻R5、第六電阻R6，所述第五電阻R5與第 六電阻R6串4關(guān)連接，第五電阻R5端連接輸入端IN,第六電阻R6端4妄地，第五 電阻R5與第六電阻R6之間的支點(diǎn)303連接第二比較器M2的正向輸入端，實(shí)現(xiàn) 第二比較器M2閾值的設(shè)定。
所述輸出電路209包括電阻R8、電阻R9、晶體管Q1、輸出端OUT，其中， 晶體管Q1具有基極、集電極、發(fā)射極，其基極接電阻R8，其集電極接電阻R9， 其發(fā)射極接地，電阻R8另 一端接運(yùn)算器M4 ，電阻R9另 一端4妄輸出端OUT;
請(qǐng)參閱圖1至圖4所示，本發(fā)明電容式液位傳感器的工作原理是，由于水 或其他液體與空氣的介電常數(shù)的不同，通過液位感應(yīng)電容C1感應(yīng)形成于感應(yīng)板 22與容器221-介質(zhì)-地之間的電容量的不相同，輸出第一檢測(cè)狀態(tài)信號(hào)和第二 檢測(cè)狀態(tài)信號(hào)。在本實(shí)施例中所檢測(cè)的容器材質(zhì)是塑料，同理，在其他實(shí)施例 中，容器的材質(zhì)也可以是與空氣不同介電常數(shù)的其他材質(zhì)，同樣也能實(shí)現(xiàn)相同 或相近的功能，不以此為限。在本實(shí)施例中所檢測(cè)的介質(zhì)為水，同理，在其他 實(shí)施例中，容器中的檢測(cè)介質(zhì)還可以是介電常數(shù)不同于空氣的其他液體，同樣 也能實(shí)現(xiàn)對(duì)此液體的液位4全測(cè)，不以此為限。
在每個(gè)液位傳感器制成后，初次使用時(shí)，將安裝于液位線檢測(cè)區(qū)間的電容 感應(yīng)式液位傳感器的感應(yīng)板22中心靠近被檢測(cè)液位線，按下校準(zhǔn)按鍵24，接通 基準(zhǔn)調(diào)節(jié)開關(guān)Kl,液位感應(yīng)電容C1感應(yīng)形成于感應(yīng)板22與容器221-介質(zhì)-地 之間的電容量，并將其輸入到第一比較器M1和第二比較器M2后，經(jīng)振蕩器M3 將頻率信號(hào)傳遞到運(yùn)算器M4中，采樣一個(gè)周期值，周期的時(shí)長(zhǎng)由定時(shí)器T提供，并將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在可擦寫存儲(chǔ)器EPR0M中，作為新的液位基準(zhǔn)值，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn) 值的i殳置。其他實(shí)施例中，電容感應(yīng)式液位傳感器與一僉測(cè)液位的對(duì)準(zhǔn)線也可是 其他或指定位置，并不以此為限。
進(jìn)4亍液位;險(xiǎn)測(cè)時(shí)，當(dāng)容器221中無(wú)水時(shí)，通過液位感應(yīng)電容C1感應(yīng)形成于 感應(yīng)板22與容器221-空氣-地之間的電容量，此感應(yīng)信號(hào)輸入第一比庫(kù)支器Ml和 第二比較器M2后，經(jīng)振蕩器M3產(chǎn)生頻率信號(hào)并傳遞到運(yùn)算器M4中，進(jìn)行運(yùn)算 后輸出第一狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)輸出電路輸出。當(dāng)容器221中有水時(shí)，液位感應(yīng)電容 Cl感應(yīng)形成于感應(yīng)+反22與容器221-水220 -地之間的電容量，由于水220的介 電常數(shù)大于空氣，液位感應(yīng)電容C1感應(yīng)到的電容值比容器空時(shí)大，振蕩周期變 長(zhǎng)，此感應(yīng)信號(hào)輸入第一比較器M1和第二比較器M2后，經(jīng)^振蕩器M3產(chǎn)生頻率 信號(hào)并傳遞到運(yùn)算器M4中，進(jìn)行運(yùn)算后輸出第二狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)輸出電路輸出。 從而，實(shí)現(xiàn)容器內(nèi)有無(wú)水的檢測(cè)。
在本發(fā)明的電路中，增設(shè)了溫度自動(dòng)檢測(cè)電路202,該溫度檢測(cè)電路202通 過熱敏電阻RT和第一電阻R1及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D輸入組成，每次測(cè)量時(shí)，熱敏 電阻RT上被檢測(cè)到的電壓數(shù)值通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D變?yōu)殡娮钄?shù)值輸入MCU內(nèi)， 轉(zhuǎn)換為當(dāng)時(shí)的溫度條件下的電阻值，通過MCU進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算處理為當(dāng)時(shí)的溫度 值后，再由MCU調(diào)節(jié)輸出液位狀態(tài)檢測(cè)值信號(hào)，以降低溫度變化引起的基準(zhǔn)漂 移及變化，提高液位傳感器檢測(cè)的穩(wěn)定性。經(jīng)溫度補(bǔ)償后，液位傳感器在(TC 7(TC范圍內(nèi)測(cè)量的凄t據(jù)穩(wěn)定，且不會(huì)超出被檢測(cè)的范圍。
當(dāng)檢測(cè)的容器材質(zhì)、壁厚發(fā)生改變，需調(diào)整檢測(cè)基準(zhǔn)時(shí)，將安裝于液位線 身見定區(qū)間的電容感應(yīng)式液位傳感器靠近^皮4企測(cè)液位線的中心或指定位置，按下 校準(zhǔn)按4建24，接通基準(zhǔn)調(diào)節(jié)開關(guān)Kl,液位感應(yīng)電容Cl感應(yīng)形成于感應(yīng)板22與 容器221-介質(zhì)-地之間的電容量，并將其輸入到第一比較器Ml和第二比較器 M2后，經(jīng)振蕩器M3將頻率信號(hào)傳遞到運(yùn)算器M4中，采樣一個(gè)周期值，周期的 時(shí)長(zhǎng)由定時(shí)器T提供，并將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在可擦寫存儲(chǔ)器EPROM中，作為新的液位基準(zhǔn)值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同材質(zhì)、壁厚容器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)的基準(zhǔn)值的重新設(shè)置。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，在使用與目前液位傳感器中相同電子器件制成的本發(fā)明所述的電 容感應(yīng)式液位傳感器進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可實(shí)現(xiàn)0 ~ 30mm左右厚度容器中的液位;險(xiǎn)測(cè)。 同時(shí)，由于使用了可擦寫存儲(chǔ)器EPROM,當(dāng)檢測(cè)過程中發(fā)生意外斷電時(shí)，在 每個(gè)測(cè)量取樣周期中進(jìn)行比較判定的基準(zhǔn)是讀取于可擦寫存儲(chǔ)器EPROM中的記 錄值，即基準(zhǔn)值為一常量，被檢測(cè)值與基準(zhǔn)值比較時(shí)，判斷邏輯關(guān)系明確，從 而解決了斷電再通電后檢測(cè)失誤的情況，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)電路的高穩(wěn)定可靠性要求。
如圖5、圖6所示，在其它實(shí)施方式中，感應(yīng)4反22也可直接布置在PCB電 路板21上，即可根據(jù)PCB電路板放置位置的需要，將感應(yīng)板22設(shè)計(jì)于PCB電 ^各+反21的元件面同面的一側(cè)或背面。
如圖7所示，在其它實(shí)施方式中，溫度檢測(cè)電路202可采用I/O 口電路實(shí) 現(xiàn)，其包含MCU上的I/O端口 、電阻和電容，其中，占用MCU上的I/O端口數(shù) 量為三個(gè)，分別是第一 I/O端口 Pl、第二 1/0端口 P2和第三I/O端口 P3，在 其他實(shí)施例中，也可采用其他數(shù)量的端口通過簡(jiǎn)單組合以實(shí)現(xiàn)相同或相似的功 能，并不以此為限，所述電阻數(shù)量也為三個(gè)，分別是第十電阻RIO、第十一電阻 Rll、第十二電阻R12,第十電阻RIO為精密電阻，第十一電阻Rll為熱敏電阻， 在其他實(shí)施例中，也可采用其他數(shù)量的電阻通過簡(jiǎn)單串、并Jf關(guān)以實(shí)現(xiàn)相同或相 似的功能，并不以此為限，所述電容為第二電容C2，第十電阻R10接第一 I/O 端口P1，第十電阻RIO另一端經(jīng)第二電容C2接地，第十一電阻Rll接第二 I/O 端口 P2,第十一電阻Rll另一端經(jīng)第二電容C2接地，第十二電阻R12接第三 1/0端口P3，第十二電阻R12另一端經(jīng)第二電容C2接地。其工作原理是，
首先將第一 I/O端口 Pl、第二I/0端口P2、第三I/O端口 P3都設(shè)為低電 平輸出，使第二電容C2放電至放完。
第二步，將第一 1/0端口 Pl設(shè)為高電平輸出，第二I/0端口P2、第三1/0端口 P3設(shè)置為輸入狀態(tài)，MCU內(nèi)部定時(shí)器T清零并開始計(jì)時(shí)，通過第十電阻RIO 對(duì)第二電容a進(jìn)行充電，檢測(cè)第三1/0端口 P3的狀態(tài)，當(dāng)?shù)谌齀/0端口P3檢 測(cè)為高電平時(shí)，即第二電容C2上的電壓達(dá)到MCU高電平輸入的門嵌電壓時(shí)，MCU 記錄下從開始充電到第三1/0端口 P3轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖降臅r(shí)間tl;
第三步，將第一I/0端口P1、第二I/0端口P2、第三I/0端口P3都設(shè)為 低電平輸出，使第二電容C2放電至放完；
第四步，將第一I/0端口P1、第三1/0端口 P3設(shè)置為輸入狀態(tài)，第二1/0 端口 P2設(shè)為高電平輸出，MCU內(nèi)部定時(shí)器T清零并開始計(jì)時(shí)，通過第十電阻RIO 對(duì)第二電容C2進(jìn)4亍充電，；險(xiǎn)測(cè)第三1/0端口 P3的狀態(tài)，當(dāng)?shù)谌齀/0端口P3才企 測(cè)為高電平時(shí)，即第二電容C2上的電壓達(dá)到MCU高電平輸入的門嵌電壓時(shí)，MCU 記錄下^^人開始充電到第三1/0端口 P3轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖降臅r(shí)間t2;
根據(jù)乂>式T1/RK = T2/RT，即 RT = T2xRK/Tl,通過MCU計(jì)算得到第十 一電阻Rll的阻值，并通過查表法可以得到溫度值，從而實(shí)現(xiàn)較高精度的溫度 檢測(cè)。從上述公式可知，溫度檢測(cè)電路202的誤差僅與MCU的定時(shí)器精度、第 十電阻RIO和第十一電阻Rll的精度有關(guān)，而與MCU的輸出電壓值、門嵌電壓 值、電容精度無(wú)關(guān)，因此，只要適當(dāng)選取第十電阻RIO和第十一電阻Rll的精 度，MCU的工作頻率夠高，就可以得到較好的溫度檢測(cè)精度。如，當(dāng)MCU選用 4M工作頻率，第十電阻RIO和第十一電阻Rll均為1%精度的電阻時(shí)，溫度誤 差可以做到小于rc。
所述第三1/0端口 P3具有外部上升沿中斷的功能，則程序可以更簡(jiǎn)單，效 果更好，檢測(cè)精度更高。
根據(jù)上述說(shuō)明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述 實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí) 施方式，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便 說(shuō)明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1、一種電容感應(yīng)式液位傳感器，其包括PCB電路板和感應(yīng)板，所述PCB電路板上電路包含輸入電路、MCU、液位感應(yīng)電路、輸出電路，其中，電量經(jīng)輸入電路接入MCU，液位感應(yīng)電路接入MCU，將感應(yīng)到的液位信號(hào)輸入MCU，MCU對(duì)液位信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理并將結(jié)果傳輸至輸出電路，其特征在于，所述PCB電路板上電路還包含溫度檢測(cè)電路，其與所述MCU連接，用于將溫度檢測(cè)值輸入MCU，提供MCU進(jìn)行溫度補(bǔ)償運(yùn)算的采樣值；可擦寫存儲(chǔ)器，其與所述MCU連接，用于存儲(chǔ)液位檢測(cè)新基準(zhǔn)的采樣值，并于檢測(cè)模式下提供所述MCU對(duì)此基準(zhǔn)值的讀取；電路通電后，液位感應(yīng)電路感應(yīng)形成于容器和介質(zhì)之間的電容量，并將此值輸入MCU進(jìn)行運(yùn)算，同時(shí)MCU得到溫度檢測(cè)電路提供的采樣值，對(duì)液位感應(yīng)電路的感應(yīng)值進(jìn)行溫度補(bǔ)償運(yùn)算后，MCU讀取可擦寫存儲(chǔ)器中的基準(zhǔn)值與之進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果信號(hào)輸出至輸出電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容感應(yīng)式液位傳感器，其特征在于，所述溫度 檢測(cè)電路是模/數(shù)轉(zhuǎn)換口電路，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換口電路包括第一電阻和熱敏電阻， 所述第一電阻和熱每文電阻串聯(lián)連接，第一電阻一端連接輸入電^各，熱壽l電阻一 端接地，第一電阻和熱每丈電阻中間的支點(diǎn)連接MCU。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容感應(yīng)式液位傳感器，其特征在于，所述溫度 檢測(cè)電路，是I/O 口電路，所述I/O 口電路包括MCU上的I/O端口 、電阻和第 二電容，其中，所述I/O端口數(shù)量為三個(gè)，分別是第一I/0端口、第二I/0端 口和第三1/0端口，所述電阻數(shù)量為三個(gè)，分別是第十電阻、第十一電阻、第十二電阻，所述第十電阻、第十一電阻、第十二電阻的一端分別與第一 I/O端 口、第二 I/O端口和第三I/O端口連接，所述第十電阻、第十一電阻、第十二 電阻的另 一端分別連接第二電容。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容感應(yīng)式液位傳感器，其特征在于，所述第十 電阻為精密電阻，所述第十一電阻為熱敏電阻。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容感應(yīng)式液位傳感器，其特征在于，所述PCB 電路板上電路還包含基準(zhǔn)調(diào)節(jié)開關(guān)，其與MCU連接，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)基準(zhǔn)校準(zhǔn)模 式與檢測(cè)工作模式的切換；閉合基準(zhǔn)調(diào)節(jié)開關(guān)，MCU將重新采樣液位感應(yīng)電容的 感應(yīng)值，并將此值存儲(chǔ)在可擦寫存儲(chǔ)器中，設(shè)置為新的^^測(cè)基準(zhǔn)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容感應(yīng)式液位傳感器，其特征在于，所述感應(yīng) 板與PCB電路板分隔放置，或布置于PCB電路板上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電容感應(yīng)式液位傳感器，其特征在于，所述感應(yīng) 板與PCB電鴻4反的分隔空間內(nèi)填充絕緣材料。
8 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容感應(yīng)式液位傳感器，其特征在于，所述MCU 釆用集成電路芯片IC,其中集成功能電路包括第一比較器、第二比較器、振蕩 器、定時(shí)器、運(yùn)算器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述第一比較器、第二比較器、反饋電阻、振蕩器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用于 將所述液位感應(yīng)電i 各測(cè)量到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)；所述定時(shí)器，用于形成檢測(cè)周期的固定時(shí)基；所述運(yùn)算器，用于處理測(cè)量信號(hào)、溫度檢測(cè)信號(hào)、基準(zhǔn)信號(hào)后，輸出檢測(cè)結(jié)果信號(hào)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容感應(yīng)式液位傳感器，其特征在于，所述PCB 電路板上電路還包括第 一分壓電路和第二分壓電路，所述第一分壓電路，用于實(shí)現(xiàn)第一比較器閾值的設(shè)定； 所述第二分壓電路，用于實(shí)現(xiàn)第二比較器閾值的設(shè)定。
10、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電容感應(yīng)式液位傳感器，其特征在于，所述第 一分壓電3各包^^第三電阻、第四電阻，所述第三電阻與第四電阻串if關(guān)連^l妄，第 三電阻端連接輸入電路，第四電阻端接地，第三電阻與第四電阻之間的支點(diǎn)連 接第一比較器的正向輸入端；所述第二分壓電路包含第五電阻、第六電阻，所 述第五電阻與第六電阻串聯(lián)連接，第五電阻端連接電量輸入端，第六電阻端接 地，第五電阻與第六電阻之間的支點(diǎn)連接第二比較器的正向輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液位傳感器，尤其涉及一種電容感應(yīng)式液位傳感器。本發(fā)明的目的在于提供一種電容感應(yīng)式液位傳感器，不僅可克服意外斷電造成的檢測(cè)失誤，還具有溫度補(bǔ)償功能，同時(shí)還可方便地對(duì)不同材質(zhì)、壁厚容器中水或其他液體的檢測(cè)基準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)電路智能化，并大大提高了檢測(cè)電路工作狀態(tài)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性，且安裝簡(jiǎn)單方便。
文檔編號(hào)G01F23/22GK101625251SQ20091004154
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者劉兆基 申請(qǐng)人:佛山市中協(xié)電器有限公司