非接觸式液位檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非接觸式液位檢測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，液位檢測方式分為接觸式液位檢測與非接觸式液位檢測，顧名思義接觸式液位檢測方式，即為傳感器與被檢測的液體相互接觸，如圖1所示，這種方式實(shí)現(xiàn)起來相對簡單，通過導(dǎo)電探針或?qū)щ姳∑?直接插入到液體中，利用液體的導(dǎo)電性，隨著液位上升而上升，電極信號也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，在液體里對電極通電，會發(fā)生電解化學(xué)反應(yīng)，電解水時會產(chǎn)生氧，長時間容易滋生細(xì)菌，同時，導(dǎo)電電極也會被腐蝕，在液體里產(chǎn)生大量金屬離子，雖然可以通過增加電極來提高精確測量液位力，但是結(jié)構(gòu)安裝時要防漏電裝置，也容易遭受雷擊，另外接觸式液位檢測也不適用各種酸堿、易燃、高危液體的液位檢測，因此人們開始轉(zhuǎn)向非接觸式液位檢測的研宄。
[0003]非接觸式液位檢測就是傳感器與被檢測的液體相互隔離不直接接觸，傳統(tǒng)的非接觸式液位檢測方式主要有超聲波檢測方式、激光檢測方式、霍爾器件或干簧管配合浮子(內(nèi)有磁鐵)檢測方式等，其中超聲波檢測方式和激光檢測方式均是利用反射原理進(jìn)行液位檢測，成本與安裝要求較高且存在一定盲區(qū):而霍爾器件或干簧管配合浮子(內(nèi)有磁鐵)檢測方式利用液體浮力原理進(jìn)行液位檢測，但其對結(jié)構(gòu)安裝要求較高，且存在浮子卡住的隱患。如圖2所示，其為一霍爾器件或干簧管配合浮子檢測的結(jié)構(gòu)，檢測裝置I呈柱形并插入到液體中，浮子2沿著檢測裝置I隨著液位變化而變化并內(nèi)有磁鐵3，同時，檢測裝置I在高度方向上設(shè)置了多個傳感器4，當(dāng)?shù)谌虻谖鍌鞲衅餍盘栂?，第四傳感器檢測到浮子2的磁鐵3，說明水位處于第四格，要想精確測量水位，需要增加多個傳感器，安裝結(jié)構(gòu)難度也大大增加，且還需要防止液體進(jìn)入檢測裝置內(nèi)部，同時傳感器4采用了成本較高的干簧管傳感器或霍爾傳感器，也導(dǎo)致其成本較高。為杜絕液體進(jìn)入檢測裝置內(nèi)部，如圖3所示，其為另一霍爾器件或干簧管配合浮子檢測的結(jié)構(gòu)，其多個傳感器4直接設(shè)置在容器之外，而在容器內(nèi)則設(shè)置具有磁鐵3的浮子2、以及引導(dǎo)浮子2上下運(yùn)動的浮子框5，其結(jié)構(gòu)較為簡單，但在一些凈化空氣、凈水、加濕等設(shè)備上需要定期清潔容器時，容易清洗不干凈，存在死角，不易除去污垢，而且要想精確測量水位，也需要增加多個傳感器，大大增加成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是:提供一種非接觸式液位檢測裝置及方法，以簡化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)精確測量液位，即使在惡劣環(huán)境下也能夠長期有效使用，有利于用戶對容器內(nèi)部的清理，又能降低成本。
[0005]本發(fā)明的第一技術(shù)方案是:一種非接觸式液位檢測裝置，其設(shè)置在容器的外側(cè)，其包括:檢測板、設(shè)置在檢測板上且間隔排列的至少一個傳感單元、以及設(shè)置在檢測板上且與至少一個傳感單元輸出相連的控制檢測單元，其中控制檢測單元與傳感單元組合成檢測模塊，檢測電容值變化來獲得液位信息。
[0006]在第一技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步包括如下附屬技術(shù)方案:
[0007]所述傳感單元為覆銅，且相鄰兩傳感單元之間存在間隙。
[0008]所述檢測板與容器之間間距小于等于10mm，所述傳感單元的覆銅面積大于等于10平方毫米。
[0009]其為液位非連續(xù)檢測裝置時，其中所述傳感單元在液位同一高度時僅有一個:
[0010]其為液位連續(xù)檢測裝置時，所述傳感單元在液位同一高度時至少有兩個，并且相鄰傳感單元的面積在垂直方向上有交錯。
[0011]所述傳感單元為至少一個時，并利用至少一覆銅與電源負(fù)極之間存在一個固有的寄生電容，并通過該傳感單元與電源負(fù)極之間電容變化來檢測液位；或
[0012]所述傳感單元為至少兩個時，利用至少兩塊相鄰的覆銅之間存在一個固有的寄生電容，其中一傳感單元發(fā)射信號，而另一傳感單元則接收信號，并通過傳感單元之間電容變化來檢測液位。
[0013]本發(fā)明的第二技術(shù)方案是:一種非接觸式液位檢測裝置，其設(shè)置在容器之外，其包括:垂直方向延伸以測量液位高度的檢測板、設(shè)置在檢測板上的至少一個傳感單元、設(shè)置在檢測板上且與至少一個傳感單元輸出相連的控制檢測單元、與控制檢測單元的輸出相連的上位機(jī)、與上位機(jī)輸出相連并顯示液位情況的顯示單元、向控制檢測單元提供電力的電源、以及與上位機(jī)輸出相連且與電源相連的水位控制器，其中傳感單元檢測電容值變化來獲得液位信息。
[0014]在第二技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步包括如下附屬技術(shù)方案:
[0015]所述傳感單元為覆銅，且相鄰兩傳感單元之間存在間隙，所述檢測板與容器壁間距小于等于10mm，所述傳感單元的覆銅面積大于等于10平方毫米，每個間隙面積小于每個覆銅的面積，且每個間隙的高度也小于每個覆銅的高度，以實(shí)現(xiàn)精確測量。
[0016]所述傳感單元為至少一個時，并利用至少一覆銅與電源負(fù)極之間存在的自電容，并通過該傳感單元與電源負(fù)極之間電容變化來檢測液位；或
[0017]所述傳感單元為至少兩個時，利用至少兩塊相鄰的覆銅之間存在的互電容，其中一傳感單元發(fā)射信號，而另一傳感單元則接收信號，并通過傳感單元之間電容變化來檢測液位。
[0018]一種具有上述非接觸式液位檢測裝置的家用電器，所述家用電器為加濕器、空氣凈化器、凈水器、咖啡機(jī)。
[0019]本發(fā)明的第三技術(shù)方案是:一種非接觸式液位檢測方法，其包括:
[0020]首先提供位于容器之外的檢測板、設(shè)置在檢測板上的至少一個傳感單元、以及設(shè)置在檢測板上且與至少一個傳感單元輸出相連的控制檢測單元，其中傳感單元為覆銅；[0021 ] 然后檢測出容器無液體時的每個傳感單元相應(yīng)電容值，并把此時的電容值數(shù)據(jù)存入控制單元，作為參考基準(zhǔn)電容值；
[0022]接著放入液體到容器中；
[0023]最后檢測容器有液體時的每個傳感單元相應(yīng)電容值，并與之前無液體時的每個傳感單元的參考基準(zhǔn)電容值比較，由此獲得當(dāng)前液位并顯示。
[0024]在第三技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步包括如下附屬技術(shù)方案:
[0025]所述檢測板與容器之間間距小于等于10mm，所述傳感單元的覆銅面積大于等于10平方毫米。
[0026]優(yōu)選地，第一種電容檢測方式利用一塊覆銅與電源負(fù)極之間存在一個固有的寄生電容(或自電容)，并應(yīng)用覆銅與電源負(fù)極之間電容變化來檢測液位。
[0027]優(yōu)選地，第二種電容檢測方式利用兩塊相鄰的覆銅之間存在一個固有的寄生電容(或互電容)，其中一傳感單元發(fā)射信號，而另一傳感單元則接收信號，應(yīng)用傳感單元之間電容變化來檢測液位。
[0028]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是:
[0029]I)在溫度較高、水質(zhì)較差的情況下能夠長期有效使用，延長了使用壽命；
[0030]2)可以用于各種酸堿、易燃、高危液體的液位檢測；
[0031]3)與液體絕緣，不怕雷擊，也不會發(fā)生微弱的電解反應(yīng)；
[0032]4)簡化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)精確測量液位，有利于用戶對容器內(nèi)部的清理，又能降低成本。
【附圖說明】
[0033]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0034]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中接觸式液位檢測的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一非接觸式液位檢測的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中另一非接觸式液位檢測的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4為本發(fā)明中第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖5為本發(fā)明中非連續(xù)水位刻度檢測板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖6為本發(fā)明中連續(xù)水位刻度檢測板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖7為本發(fā)明電路原理圖；
[0041]圖8為本發(fā)明中自電容式等效電容的分布示意圖；
[0042]圖9為本發(fā)明中互電容式等效電容的分布示意圖。
[0043]圖10為本發(fā)明中另一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]其中:1、檢測裝置；2、浮子；3、磁鐵；4、傳感器；5、浮子框；6、導(dǎo)電探針；10、容器壁；12、容腔；20、檢測板；21，210、傳感單元；22、控制檢測單元；23，230、間距；24、上位機(jī)；25、顯示單元；26、電源；27、水位控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0045]實(shí)施例:如圖4-7所示，本發(fā)明提供了一種非接觸式液位檢測裝置的第一實(shí)施例，其設(shè)置在具有容腔12和容器壁10的容器之外，其包括:設(shè)置在容器壁10外側(cè)的檢測板20、設(shè)置在檢測板20上且垂直間隔排列的多個傳感單元21、210、位于相鄰傳感單元21之間的間隙23、230、設(shè)置在檢測板20上且與多個傳感單元21輸出相連的控制檢測單元22、與控制檢測單元22的輸出相連的上位機(jī)24、與上位機(jī)24輸出相連并顯示液位情況的顯示單元25、向控制檢測單元22提供電力的電源26、以及與上位機(jī)24輸出相連且與電源26相連的水位控制器27。其中容器壁10界定容腔12，且容腔12收容液體，傳感單元21、210檢測電容值變化來獲得液位信息。檢測板20優(yōu)選為緊密貼合在容器壁10的外側(cè)，避免水溫變化時貼合間隙出現(xiàn)一些如冷凝現(xiàn)象對檢測精度造成影響。
[0046]控制檢測單元22為自帶檢測電容傳感微控制器，把觸摸按鍵檢測模塊集成在微處理器內(nèi)部的8或16位單片機(jī)，具體作用是應(yīng)用傳感單