本實(shí)用新型涉及液位檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種非接觸式液位傳感器。

背景技術(shù)：

周知，在包含有液體容器的自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中，容器內(nèi)液體液位的檢測(cè)是系統(tǒng)控制液位水平的一個(gè)重要參數(shù)。液位達(dá)到上限則停止液體注入，液位達(dá)到下限則發(fā)出警報(bào)或自動(dòng)開啟閥門注入液體，液位處于上下限之間，則通過(guò)液位高度和系統(tǒng)的工作狀態(tài)來(lái)預(yù)估剩余液體可供使用的時(shí)間。因此，準(zhǔn)確測(cè)量容器內(nèi)的液位高度，是自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化的必備功能。

目前，利用非接觸式液位檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)含有有毒、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或其他各種液體的液體容器的非接觸檢測(cè)，現(xiàn)有的非接觸液位檢測(cè)裝置主要有超聲波液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、電容式液位傳感器等，其中，現(xiàn)有的電容式液位傳感器由于受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理以及檢測(cè)方法落后等因素的影響，導(dǎo)致其普遍存在如下問(wèn)題：1、檢測(cè)精度低、智能化程度低，抗干擾能力弱；2、無(wú)法有效避免容器的厚度對(duì)檢測(cè)的精度的影響，一般只能適用于壁厚為10-15mm的非金屬容器。

因此，需要對(duì)現(xiàn)有的非接觸式液位傳感器(尤其是電容式液位傳感器)的結(jié)構(gòu)提出改進(jìn)方案，以最大限度地滿足實(shí)際的生活生產(chǎn)需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、性能穩(wěn)定、安裝方便的非接觸式液位傳感器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種非接觸式液位傳感器，它包括一塑膠殼、一封裝于塑膠殼內(nèi)的PCB驅(qū)動(dòng)板、一集成于PCB驅(qū)動(dòng)板上且具有上拉輸出端口和高阻態(tài)輸入端口的微控制器、一貼附于塑膠殼的前表面上且引腳焊接于PCB驅(qū)動(dòng)板上的感應(yīng)電極片以及一焊接于PCB驅(qū)動(dòng)板上并外露于塑膠殼的表面的可調(diào)電位器；

所述微控制器的上拉輸出端口通過(guò)可調(diào)電位器與感應(yīng)電極片的電源引腳電連接，所述微控制器的高阻態(tài)輸入端口直接與感應(yīng)電極片的信號(hào)引腳電連接。

優(yōu)選地，所述感應(yīng)電極片為紫銅片。

優(yōu)選地，所述PCB驅(qū)動(dòng)板包括PCB基板以及布置于PCB基板上的本體地線、充放電線路和電平監(jiān)測(cè)線路，所述充放電線路將微控制器的上拉輸出端口、可調(diào)電位器和感應(yīng)電極片的電源引腳作順序串接，所述感應(yīng)電極片的信號(hào)引腳通過(guò)電平監(jiān)測(cè)線路與微控制器的高阻態(tài)輸入端口相連；所述本體地線的線徑大于20mil，所述本體地線與感應(yīng)電極片之間的最小距離大于3mm，所述本體地線與充放電線路及電平監(jiān)測(cè)線路之間的最小距離大于3mm。

優(yōu)選地，所述PCB驅(qū)動(dòng)板上還焊接有一由塑膠殼內(nèi)部引出的4PIN端子排，所述4PIN端子排包括分別與微控制器相連的外引地線、電源線、信號(hào)輸出線和信號(hào)選擇線，所述外引地線與信號(hào)輸出線之間或電源線與信號(hào)輸出線之間還連接有一三極管。

優(yōu)選地，所述塑膠殼為中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)體，所述PCB驅(qū)動(dòng)板、可調(diào)電位器、微控制器與塑膠殼所形成的縫隙之間填充有灌膠層，所述可調(diào)電位器的調(diào)節(jié)旋鈕外露于灌膠層的表面。

優(yōu)選地，所述塑膠殼的前表面表面上設(shè)置有膠貼，所述塑膠殼的后端套接有一后蓋，所述后蓋將可調(diào)電位器的調(diào)節(jié)旋鈕蓋合于塑膠殼內(nèi)。

由于采用了上述方案，本實(shí)用新型通過(guò)上拉輸出端口對(duì)感應(yīng)電極片進(jìn)行充放電，通過(guò)高阻態(tài)輸入端口監(jiān)測(cè)感應(yīng)電極片的電位高低，利用微控制器中 的計(jì)時(shí)器對(duì)充放電的時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，從而為通過(guò)檢測(cè)感應(yīng)電極片的充放電時(shí)間的變化來(lái)計(jì)算液體容器中的液位高低提供了基礎(chǔ)條件，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)且精確的液位檢測(cè)；而通過(guò)調(diào)整可調(diào)電位器的阻值可以增強(qiáng)或者降低傳感器的靈敏度，以使傳感器適用于具有不同壁厚的液體容器上，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和市場(chǎng)推廣價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的高低電平信號(hào)輸出的接線圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的NPN型信號(hào)輸出的接線圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的PNP型信號(hào)輸出的接線圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的安裝結(jié)構(gòu)示意圖(一)；

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的安裝結(jié)構(gòu)示意圖(二)；

圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的安裝結(jié)構(gòu)示意圖(三)；

圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例的安裝結(jié)構(gòu)示意圖(四)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種非接觸式液位傳感器，它包括一塑膠殼1、一封裝于塑膠殼1內(nèi)的PCB驅(qū)動(dòng)板3、一集成于PCB驅(qū)動(dòng)板3上且具有上拉輸出端口P1和高阻態(tài)輸入端口P2的微控制器2、一貼附于塑膠殼1的前表面上且引腳焊接于PCB驅(qū)動(dòng)板3上的感應(yīng)電極片4以及一焊接于PCB驅(qū)動(dòng)板4上并外露于塑膠殼1的表面的可調(diào)電位器R；其中，微控制器2的上拉輸出端口P1通過(guò)可調(diào)電位器R與感應(yīng)電極片4的電源引腳電連接，微控制器2的高阻態(tài)輸入端口P2直接與感應(yīng)電極片4的信號(hào)引腳電連接。

由于感應(yīng)電極片4與大地之間會(huì)存在一個(gè)寄生電容(即感應(yīng)電容)，在周圍環(huán)境不變的情況下，寄生電容的電容值是固定且微小的，此時(shí)感應(yīng)電極片4具有固定的充放電時(shí)間；當(dāng)將液位傳感器裝設(shè)于液體容器A的側(cè)壁上，且液體容器A內(nèi)的導(dǎo)電液體液位靠近感應(yīng)電極片4時(shí)，感應(yīng)電極片4會(huì)與導(dǎo)電液體之間形成耦合電容，從而會(huì)改變感應(yīng)電極片4充放電時(shí)間；如此，可通過(guò)微控制器2的上拉輸出端口P1對(duì)感應(yīng)電極片4進(jìn)行循環(huán)的充放電控制，通過(guò)微控制器2的高阻態(tài)輸入端口P2來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)感應(yīng)電極片4的電位高低，同時(shí)利用微控制器2中的計(jì)時(shí)器對(duì)充放電的時(shí)間及周期進(jìn)行計(jì)時(shí)，從而為通過(guò)檢測(cè)感應(yīng)電極片4的充放電時(shí)間的變化來(lái)計(jì)算液體容器A中的液位高低提供了基礎(chǔ)條件；同時(shí)，通過(guò)調(diào)整可調(diào)電位器R的阻值可以增強(qiáng)或者降低傳感器的靈敏度，以使傳感器適用于具有不同壁厚的液體容器A上。

為提高整個(gè)傳感器的導(dǎo)電性能以及穩(wěn)定性，本實(shí)施例的感應(yīng)電極片4優(yōu)選紫銅片。

為避免因外部雜波對(duì)電路干擾而引起感應(yīng)電極片4的充放電時(shí)間發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致微控制器2的判斷出錯(cuò)，輸出的信號(hào)無(wú)法保持穩(wěn)定的問(wèn)題；本實(shí)施例的PCB驅(qū)動(dòng)板3包括PCB基板以及布置于PCB基板上的本體地線、充放電線路和電平監(jiān)測(cè)線路，充放電線路將微控制器2的上拉輸出端口P1、可調(diào)電位器R和感應(yīng)電極片4的電源引腳作順序串接，感應(yīng)電極片4的信號(hào)引腳通過(guò)電平監(jiān)測(cè)線路與微控制器2的高阻態(tài)輸入端口P2相連；其中，本體地線的線徑大于20mil(即20密耳)，本體地線與感應(yīng)電極片4之間的最小距離大于3mm，本體地線與充放電線路及電平監(jiān)測(cè)線路之間的最小距離大于3mm。從而可使干擾源盡量遠(yuǎn)離充放電線路及檢測(cè)線路，提高整個(gè)傳感器的抗干擾能力。

為使傳感器能夠?yàn)橛脩籼峁┢渌枰牟煌敵鲂盘?hào)，本實(shí)施例的PCB驅(qū)動(dòng)板3上還焊接有一由塑膠殼1內(nèi)部引出的4PIN端子排，4PIN端子排包括分別與微控制器2相連的外引地線GND、電源線VCC、信號(hào)輸出線OUT和信號(hào) 選擇線MODE，外引地線GND與信號(hào)輸出線OUT之間或電源線VCC與信號(hào)輸出線OUT之間還連接有一三極管Q，以通過(guò)增設(shè)的三極管Q可使整個(gè)傳感器進(jìn)行諸如高低電平信號(hào)輸出(如圖2所示)、NPN型信號(hào)輸出(如圖3所示)或PNP型信號(hào)輸出(如圖4所示)等多種信號(hào)傳輸方式。

為提高傳感器安裝的便利性以及增強(qiáng)其防腐蝕、防塵及防水等效果，本實(shí)施例的塑膠殼1采用中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)體，PCB驅(qū)動(dòng)板3、微控制器2、可調(diào)電位器R與塑膠殼1所形成的縫隙之間填充有灌膠層B，可調(diào)電位器R的調(diào)節(jié)旋鈕外露于灌膠層B的表面。整個(gè)傳感器采用圓形結(jié)構(gòu)體，不但有利于其生產(chǎn)制造，而且便于裝配到液體容器A上，而利用灌膠層B則可有效地對(duì)電氣元件進(jìn)行封裝，避免受到水、灰塵等雜質(zhì)侵入。

為進(jìn)一步提高傳感器安裝及使用的便利性，在塑膠殼1的前表面表面上設(shè)置有膠貼5，在塑膠殼5的后端套接有一后蓋6，后蓋6將可調(diào)電位器R的調(diào)節(jié)旋鈕蓋合于塑膠殼1內(nèi)；以此，可利用膠貼5將傳感器貼附于液體容器A的側(cè)壁上，實(shí)現(xiàn)液位的檢測(cè)，通過(guò)打開后蓋6則可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)可調(diào)電位器R的阻值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其能夠適用于不同壁厚的液體容器A。

為更加清晰的說(shuō)明本實(shí)施例傳感器的效果，其可針對(duì)不同類型的液體容器A，采用不同的安裝方式：

1、如圖5所示，當(dāng)液體容器A是由表面平整、厚度均勻、材質(zhì)緊密、絕緣性能良好的非金屬材料(如：玻璃、塑料、不吸水的陶瓷、亞克力、橡膠等材料或其復(fù)合材料)制成的容器時(shí)，可利用膠貼5或膠水等將塑膠殼1粘帖于容器的外壁上，使感應(yīng)電極片4正對(duì)容器。

2、如圖6所示，當(dāng)液體容器A是由金屬或其他導(dǎo)電材料(如：不銹鋼鐵、銅、鋁合金或表面電鍍金屬層的材料)制成的容器時(shí)，可在容器的側(cè)壁上鉆孔(因傳感器對(duì)所有導(dǎo)電物體都有感應(yīng)，所以針對(duì)這類材料的容器，需要在容器側(cè)面開孔)，然后利用膠塞C進(jìn)行封堵，再通過(guò)膠貼5或膠水將傳感器貼附于膠塞B的外側(cè)，使感應(yīng)電極片4正對(duì)容器。

當(dāng)液體容器A是由吸水性材料(如陶瓷、水泥、木材、瓷磚等材料，其此類材質(zhì)本身屬于絕緣體或弱導(dǎo)電性，在裝入液體的情況下，材料會(huì)因吸水的特性變成導(dǎo)體)制成的容器時(shí)，可參考圖7和圖8對(duì)傳感器進(jìn)行安裝，即：在容器的管道上套裝金屬三通連接件在利用膠貼5或膠水等將傳感器固定在膠塞C上,或者當(dāng)容器的管道采用膠管時(shí),則直接以貼附的形式對(duì)傳感器進(jìn)行固定。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。