水位檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及水位檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的涉及一種水位檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 水位檢測(cè)是指檢測(cè)蒸餾水、純凈水、自來水等各種水質(zhì)的水位，目前常用的水位檢 測(cè)方法主要有以下幾種：
[0003] (1)直接通過檢測(cè)水位探針電阻的方式檢測(cè)水位是否有效。如圖1所示，其基本 原理為：水位有效時(shí)，由于水位是非純水，總有帶電離子存在，所以接觸水的探針之間存在 電流通過，進(jìn)而通過檢測(cè)是否有電流即可知道是否水位有效。然而，此種方法無法檢測(cè)蒸餾 水（因?yàn)檎袅羲粚?dǎo)電）、TDS(總?cè)芙庑怨腆w物質(zhì)Total Dissolved Solids)值小于7的 純凈水（比如市面上的桶裝純凈水，水電阻非常大）檢測(cè)靈敏度、抗干擾性也差。此種方式 做電氣隔離的成本也比較高。
[0004] (2)通過浮球開關(guān)檢測(cè)水位是否有效。如圖2所示，其基本原理為：浮球里面設(shè)置 有磁性材料，浮球桿中有一個(gè)或多個(gè)磁性開關(guān)，浮球可以在液位的推動(dòng)下上下移動(dòng)。當(dāng)浮球 內(nèi)磁性材料靠近球桿中的磁性開關(guān)時(shí)，磁性開關(guān)產(chǎn)生開或關(guān)的動(dòng)作，從而指示水位是否有 效。然而，此種方法雖然可以檢測(cè)各種水質(zhì)的水位，但由于存在機(jī)械動(dòng)作部分，當(dāng)水質(zhì)比較 硬時(shí)（比如北方很多城市的自來水）浮球容易被水垢卡死，無法上下移動(dòng)，從而檢測(cè)失效。
[0005] (3)通過電子壓力傳感器檢測(cè)水壓的方式識(shí)別水位是否有效。如圖3所示，其基本 原理為：通過專用集成電路將壓力傳感器的水壓值放大讀取，通過程序轉(zhuǎn)換成液體高度即 可得知水位是否有效。此種方式由于要使用專用壓力傳感器、專用集成電路，同時(shí)要通過高 成本的封裝實(shí)現(xiàn)水電隔離，因此方案成本非常高昂。
[0006] 因此，急需一種低成本隔離型、高可靠水位（液位）檢測(cè)方法，適用于通過水位探 針檢測(cè)蒸餾水、純凈水、自來水等各種水質(zhì)的水位。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種水位檢測(cè)裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸餾水、純凈水、自來水 等各種水質(zhì)的水位檢測(cè)，并降低隔離成本，提搞水位檢測(cè)可靠性。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種水位檢測(cè)裝置，包括水位探針和水位檢 測(cè)電路，所述水位檢測(cè)電路包括：
[0009] 主控單元，所述主控單元的脈沖輸出端口根據(jù)水質(zhì)類型以及隔離單元初級(jí)線圈中 的電感量輸出相應(yīng)頻率的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0010] 放大輸出單元，與所述主控單元連接，用于放大所述脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)并輸出放大后 的所述脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0011] 隔離單元，所述隔離單元的初級(jí)線圈與所述放大輸出單元的輸出端連接，所述隔 離單元的次級(jí)線圈與探針驅(qū)動(dòng)單元和放大反饋單元連接；
[0012] 探針驅(qū)動(dòng)單元，與所述水位探針連接，用于接收并處理放大后的所述脈沖驅(qū)動(dòng)信 號(hào)以輸出交流電流至所述水位探針，所述水位探針在水位有效時(shí)導(dǎo)通；
[0013] 放大反饋單元，與所述探針驅(qū)動(dòng)單元連接，用于放大所述水位探針中流經(jīng)的電流 并將放大后的電流經(jīng)所述隔離單元反饋至所述放大輸出單元，其中所述放大輸出單元中的 電流包括所述脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生的原始電流和來自所述放大反饋單元的反饋電流；以及
[0014] 采樣單元，所述采樣單元與所述放大輸出單元連接，用于對(duì)所述放大輸出單元中 的電流進(jìn)行采樣并將采樣電壓輸出至所述主控單元，所述主控單元根據(jù)所述采樣電壓判定 所述水位探針上的水位變化范圍。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型水位檢測(cè)裝置包括水位探針和水位檢測(cè)電路，其中 水位檢測(cè)電路包括主控單元、放大輸出單元、隔離單元、探針驅(qū)動(dòng)單元、放大反饋單元以及 采樣單元，工作時(shí)隔離單元可以實(shí)現(xiàn)水電隔離，成本低，可靠性高，水位檢測(cè)裝置無機(jī)械運(yùn) 動(dòng)組件，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械疲勞及失效，此外探針驅(qū)動(dòng)單元輸出交流電流至水位探針可以降低 水位探針的電解現(xiàn)象，提高水位探針的壽命，同時(shí)主控單元根據(jù)不同水質(zhì)輸出不同頻率的 脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可以適應(yīng)不同水質(zhì)的水位檢測(cè)。
[0016] 較佳地，所述放大輸出單元包括電阻R3、R7、R8、三極管Q3以及二極管D2,所述電 阻R7和所述電阻R8串聯(lián)后的一端與所述主控單元的脈沖輸出端口連接，另一端與所述三 極管Q3的基極連接，所述三極管Q3的集電極與所述二極管D2的陽(yáng)極連接，所述二極管D2 的陰極串聯(lián)所述電阻R3后與外部電源VDD連接，所述三極管Q3的發(fā)射極與所述采樣單元 連接后接地，且所述二極管D2的兩端為所述放大輸出單元的輸出端。
[0017] 較佳地，所述探針驅(qū)動(dòng)單元包括電容C2、二極管D1、電阻R4、R6以及探針接口 J1， 所述電容C2的一端與所述隔離單元的次級(jí)線圈的其中一端子連接，所述電容C2的另一端 與所述探針接口 Jl的引腳1連接，所述二極管Dl的陽(yáng)極與所述隔離單元的次級(jí)線圈的其 中另一端子連接，所述二極管Dl的陰極與所述電阻R6的一端連接，所述電阻R6的另一端 與所述探針接口 Jl的引腳2連接，所述電阻R4并聯(lián)于所述二極管Dl的兩端。
[0018] 較佳地，所述探針驅(qū)動(dòng)單元還包括電容C1，所述電容Cl并聯(lián)于所述電阻R4的兩 端，用于降低所述水位探針的連接線分布電容對(duì)所述采樣電壓的干擾，所述二級(jí)管Dl用于 反向放電以輔助所述電容C2消除所述水位探針的直流極化現(xiàn)象。
[0019] 較佳地，所述放大反饋單元包括三極管Ql、Q2、電阻RU R2、R5以及二極管D3,所 述三極管Q2的基極與所述二極管Dl的陰極連接，所述三極管Q2的集電極與所述三極管Ql 的基極連接，所述三極管Q2的發(fā)射極與所述電阻R2的一端連接，所述三極管Ql的集電極 與所述電阻Rl的一端連接，所述電阻R5并聯(lián)于所述三極管Ql的集電極和所述三極管Q2 的發(fā)射極之間，所述三極管Ql的發(fā)射極與所述二極管D3的陰極連接，所述三極管D3的陽(yáng) 極與所述隔離單元的次級(jí)線圈的其中一端子連接，所述電阻Rl和所述電阻R2的另一端與 所述述隔離單元的次級(jí)線圈的其中另一端子連接。
[0020] 較佳地，所述采樣單元包括采樣電阻、隔離二極管以及整流濾波電路，所述采樣電 阻連接于所述三極管Q3的發(fā)射極和地之間，所述隔離二極管的陽(yáng)極與所述三極管Q3的發(fā) 射極連接，所述隔離二極管的陰極與所述整流濾波電路連接，所述整流濾波電路的輸出端 與所述主控單元連接以將所述采樣電壓輸出至所述主控單元。
[0021] 通過以下的描述并結(jié)合附圖，本實(shí)用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本 實(shí)用新型的實(shí)施例。
【附圖說明】
[0022] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中通過檢測(cè)水位探針電阻的方式檢測(cè)水位是否有效的水位檢測(cè) 方法的示意圖。
[0023] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中通過浮球開關(guān)檢測(cè)水位是否有效的水位檢測(cè)方法的示意圖。
[0024] 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中通過電子壓力傳感器檢測(cè)水壓的方式識(shí)別水位是否有效的水 位檢測(cè)方法的示意圖。
[0025] 圖4為本實(shí)用新型水位檢測(cè)裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
[0026] 圖5為圖4中水位檢測(cè)電路一實(shí)施例的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 現(xiàn)在參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，附圖中類似的元件標(biāo)號(hào)代表類似的元 件。
[0028] 請(qǐng)參考圖4,本實(shí)用新型水位檢測(cè)裝置100包括水位探針20和水位檢測(cè)電路30， 其中，水位檢測(cè)電路30包括主控單元31、放大輸出單元32、探針驅(qū)動(dòng)單元33、放大反饋單 元34、采樣單元35以及隔離單元36。具體的，主控單元31的脈沖輸出端口根據(jù)水質(zhì)類型 以及隔離單元36初級(jí)線圈中的電感量輸出相應(yīng)頻率的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)；放大輸出單元32與 主控單元31連接，用于放大脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)并輸出放大后的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)；隔離單元36的初 級(jí)線圈與放大輸出單元32的輸出端連接，隔離單元36的次級(jí)線圈與放大反饋單元34和探 針驅(qū)動(dòng)單元33連接，隔離單元36用于實(shí)現(xiàn)電氣隔離，從而當(dāng)水位檢測(cè)裝置100用于室外環(huán) 境時(shí)，可有效防止感應(yīng)雷擊；探針驅(qū)動(dòng)單元33與水位探針20連接，用于接收并處理放大后 的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)以輸出交流電流至水位探針20,水位探針20在水位有效時(shí)導(dǎo)通；放大反饋 單元34與探針驅(qū)動(dòng)單元33連接，用于放大水位探針20中流經(jīng)的電流并將放大后的電流經(jīng) 隔離單元36反饋至放大輸出單元32,其中放大輸出單元32中的電流包括脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn) 生的原始電流和來自放大反饋單元的反饋電流；采樣單元35與放大輸出單元32連接，用于 對(duì)放大輸出單元32中的電流進(jìn)行采樣并將采樣電壓輸出至主控單元31，主控單元31根據(jù) 采樣電壓判定水位探針20上的水位變化范圍。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型水位檢測(cè)裝置包括水位探針和水位檢測(cè)電路，其中 水位檢測(cè)電路包括主控單元、放大輸出單元、隔離單元、探針驅(qū)動(dòng)單元、放大反饋單元以及 采樣單元，工作時(shí)隔離單元可以實(shí)現(xiàn)水電隔離，成本低，可靠性高，水位檢測(cè)裝置無機(jī)械運(yùn) 動(dòng)組件，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械疲勞及失效，此外探針驅(qū)動(dòng)單元輸出交流電流至水位探針可以降低 水位探針的電解現(xiàn)象，提高水位探針的壽命，同時(shí)主控單元根據(jù)不同水質(zhì)輸出不同頻率的 脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可以適應(yīng)不同水質(zhì)的水位檢測(cè)。
[0030] 下面結(jié)合圖5說明水位檢測(cè)電路30的具體實(shí)現(xiàn)電路及工作原理。
[0031] 如圖5所示，放大輸出單元32包括電阻1?3、1?7、1?8、1?9、三極管〇3以及二極管02， 電阻R7和電阻R8串聯(lián)后的一端與主控單元31的脈沖輸出端口連接，另一端與三極管Q3 的基極連接，電阻R9的一端與電阻R7和電阻R8相互串聯(lián)的連接點(diǎn)連接，電阻R9的另一端 接地，三極管Q3的集電極與二極管D2的陽(yáng)極連接，二極管D2的陰極串聯(lián)電阻R3后與外部 電源VDD連接，三極管Q3的發(fā)射極與采樣單元35連接后接地，且二極管D2的兩端為放大 輸出單元32的輸出端，即二極管D2的兩端與隔離單元36連接。具體的，如圖5所示，隔離 單元36為隔離變壓器Tl，隔離變壓器Tl (1:1)的初級(jí)線圈并聯(lián)于二極管D2的兩端，隔離變 壓器Tl的次級(jí)線圈與探針驅(qū)動(dòng)電路33和放電反饋電路34連接，通過隔離變壓器Tl可以 實(shí)現(xiàn)脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)與探針驅(qū)動(dòng)電路33之間的電氣隔離。
[0032] 再請(qǐng)參考圖5,探針驅(qū)動(dòng)單元33包括電容C1、C2、二極管D1、電阻R4、R6以及探針 接口 J1，電容C2的一端與隔離單元36的次級(jí)線圈的其中一端子（腳4)連接，電容C2的另 一端與探針接口 Jl的引腳1連接，二極管Dl的陽(yáng)極與隔