專利名稱：一種使用方波信號的液位檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用方波信號的液位檢測裝置，用以解決電極方式的液位檢測問題。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，液位檢測較為常用的一種方法是用一對導電不銹鋼螺釘作為電極， 將這對電極安裝在容器內(nèi)適當?shù)奈恢茫姌O的一端接地，另一端連接至單片機的輸入管腳。 當容器中液位高度不足時，電極回路斷開，此時連接至單片機的輸入管腳為高電平。當液位高度到達電極安裝位置時，電極回路導通，此時連接至單片機的輸入管腳為低電平。這樣單片機就可以根據(jù)連接至單片機的輸入管腳電平的高低來判斷液位是否達到指定的高度。上述方法存在以下缺點首先，測量時容器內(nèi)水滴附著在電極上或者外界電磁場的干擾都有可能使電極產(chǎn)生誤導通，影響液位檢測的可靠性。其次，由于連接至單片機的輸入管腳的信號未經(jīng)過整形電路，單片機可能無法檢測到該信號，造成液位檢測失敗。另外， 該方法無法實現(xiàn)對具有不同導電性能液體的液位檢測功能，功能單一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的缺點，提供一種使用方波信號的液位檢測裝置。本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的在被測容器側(cè)面的適當位置安裝一對不銹鋼螺釘作為導電電極，將電極的一端連接至單片機的輸出引腳，形成檢測回路的發(fā)射端，另一電極通過整形電路連接至單片機的輸入引腳，形成檢測回路的接收端。測量時，在發(fā)射端加載方波信號，當容器中液位高度不足時，檢測回路斷開，接收端檢測到的是低電平信號， 當液位高度達到電極安裝位置時，檢測回路導通，此時接收端檢測到是方波信號。接收端檢測采用多次采樣的方式進行確認，以保證裝置檢測的可靠性。整形電路中比較器中的輸入?yún)⒖茧妷褐悼烧{(diào)保證了該裝置能適用于不同導電性能液體的液位檢測。本發(fā)明包括液位檢測部分、整形電路部分和單片機控制部分，其結(jié)構(gòu)由液體容器、 電極A、電極B、整形電路部分、單片機控制部分、各部分之間的連接線組成；電極A和電極B 安裝在液位容器側(cè)面的適當位置，電極A通過導線與單片機控制部分連接，電極B通過導線與整形電路部分連接，整形電路通過導線與單片機控制部分連接。整形電路部分包括電阻1 1、1 2、1 3、1 4、1 5、電源￥0_5￥、接地和比較器0039，其中電阻R3 —端和VCC_5V連接，一端和R4連接，R4另一端接地，R3，R4串聯(lián)完成5V電壓的分壓。將R3和R4之間連線某點連接至比較器LM339的正向輸入端，電極接收端接收的信號經(jīng)過Rl連接至比較器LM339的反向輸入端。當正向輸入端輸入電壓大于反向輸入端輸入電壓時，比較器輸出高電平，反之則輸出低電平，比較器輸出信號輸入至單片機控制部分。當液位未到達電極位置時，反向輸入端相當于斷開，電平高于正向輸入端，比較器輸出低電平；反之當液位到達電極位置時，比較器輸出端信號是一個與輸入端方波電平相反的方波。由于不同液體的導電性不同，導致在測量時比較器LM339的反向輸入端的電壓值不同，此時可以通過調(diào)整電阻R4的阻值來調(diào)整比較器LM339的正向輸入端的電壓值，當正向輸入端輸入電壓大于反向輸入端輸入電壓時，比較器輸出高電平，反之則輸出低電平。由此可以實現(xiàn)對不同導電性液體的液位測量。單片機控制部分包括單片機控制部分包括單片機U1、電極連接插座P1、信號上拉電路R6、R7、整形電路信號輸入管腳PD1、方波信號輸出管腳PD5、單片機Ul晶振電路Y1、 C29、C30,單片機Ul電源濾波電路C27、C28、電源VCC_5V和接地，電極連接插座Pl的1腳將電極A和單片機30腳PD5信號連接起來，電極連接插座Pl的2腳將電極B和整形電路的Rl端連接起來，單片機控制部分的上拉電路R6，R7是用來保證來整形電路的比較器輸出信號至單片機Ul的PDl輸入管腳的穩(wěn)定性。單片機Ul采用ATmegal28-16AC，由Y1，C29， C30連接成的電路為單片機Ul提供系統(tǒng)時鐘，由C27，C28連接成的電路為單片機Ul的工作電源提供濾波，防止外界干擾而導致工作電源不穩(wěn)定。單片機Ul首先完成初始化，其主要目的是完成輸入輸出管腳、定時器的配置，設置引腳PD5為輸出，引腳PDl輸入。PDl產(chǎn)生方波作用于電極A形成發(fā)射端，在時刻A時開始單片機引腳PD5開始采集接收端電極B接收信號，連續(xù)采樣5次至時間B為止，若采樣得到有5個高電平的出現(xiàn)，則可以判斷液位已經(jīng)到達電極位置。如果5次采樣均沒有高電平的出現(xiàn)則說明液位未到達電極位置，系統(tǒng)繼續(xù)檢測。此處通過5次接收端信號的采集以保證液位檢測的可靠性，排除短時誤導通引起的誤檢測。本發(fā)明的有益效果
該裝置能有效的避免測量時容器內(nèi)水滴附著在電極上或者外界電磁場的干擾所產(chǎn)生的誤導通而導致誤測量現(xiàn)象的發(fā)生，具有較高的可靠性。由于從電極接收端至單片機的輸入管腳的信號經(jīng)過整形電路，這樣能保證檢測接收信號的穩(wěn)定輸入單片機，所以該裝置具有較好的穩(wěn)定性。該裝置可以通過調(diào)整整形電路中比較器正向輸入端的電壓值來實現(xiàn)對具有不同導電性能液體的液位檢測，檢測對象多樣化。該裝置結(jié)構(gòu)簡潔，成本低，適用場合較為廣泛。


圖1為本發(fā)明方波信號液位檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、液體容器2、電極A 3、電極B 4、液面位置5、連接線6、單片機控制部分7、連接線8、整形電路部9、連接線
圖2為本發(fā)明控制電路原理圖。圖3為本發(fā)明工作時序圖。圖中10、發(fā)射端方波 11、液面是否到達電極位置(高點平表示否，低電平表示是)12、接收端電平信號 13、時間A 14、時間B。圖4為本發(fā)明控制程序流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對實施例作進一步的說明。本發(fā)明包括液位檢測部分、整形電路部分和單片機控制部分，其結(jié)構(gòu)由液體容器、電極A、電極B、整形電路部分、單片機控制部分、各部分之間的連接線路組成；電極A和電極 B安裝在液位容器側(cè)面的適當位置，電極A通過導線與單片機控制部分連接，電極B通過導線與整形電路部分連接，整形電路通過導線與單片機控制部分連接。整形電路部分包括電阻1 1、1 2、1 3、1 4、1 5、電源￥0_5￥、接地和比較器0039，其中電阻R3 —端和VCC_5V連接，一端和R4連接，R4另一端接地，R3，R4串聯(lián)完成5V電壓的分壓。將R3和R4之間連線某點連接至比較器LM339的正向輸入端，電極接收端接收的信號經(jīng)過Rl連接至比較器LM339的反向輸入端。當正向輸入端輸入電壓大于反向輸入端輸入電壓時，比較器輸出高電平，反之則輸出低電平，比較器輸出信號輸入至單片機控制部分。當液位未到達電極位置時，反向輸入端相當于斷開，電平高于正向輸入端，比較器輸出低電平；反之當液位到達電極位置時，比較器輸出端信號是一個與輸入端方波電平相反的方波。由于不同液體的導電性不同，導致在測量時比較器LM339的反向輸入端的電壓值不同，此時可以通過調(diào)整電阻R4的阻值來調(diào)整比較器LM339的正向輸入端的電壓值，當正向輸入端輸入電壓大于反向輸入端輸入電壓時，比較器輸出高電平，反之則輸出低電平。由此可以實現(xiàn)對不同導電性液體的液位測量。單片機控制部分包括單片機U1、電極連接插座P1、信號上拉電路R6、R7、整形電路信號輸入管腳PD1、方波信號輸出管腳PD5、單片機Ul晶振電路Yl、C29、C30，單片機Ul 電源濾波電路C27、C28、電源VCC_5V和接地，電極連接插座Pl的1腳將電極A和單片機30 腳PD5信號連接起來，電極連接插座Pl的2腳將電極B和整形電路的Rl端連接起來，單片機控制部分的上拉電路R6，R7是用來保證來整形電路的比較器輸出信號至單片機Ul的PDl 輸入管腳的穩(wěn)定性。單片機Ul采用ATmegal28-16AC，由Y1，C29，C30連接成的電路為單片機Ul提供系統(tǒng)時鐘，由C27，C28連接成的電路為單片機Ul的工作電源提供濾波，防止外界干擾而導致工作電源不穩(wěn)定。單片機Ul首先完成初始化，其主要目的是完成輸入輸出管腳、定時器的配置，設置引腳PD5為輸出，引腳PDl輸入。PDl產(chǎn)生方波作用于電極A形成發(fā)射端，在時刻A時開始單片機引腳PD5開始采集接收端電極B接收信號，連續(xù)采樣5次至時間B為止，若采樣得到有5個高電平的出現(xiàn)，則可以判斷液位已經(jīng)到達電極位置。如果5次采樣均沒有高電平的出現(xiàn)則說明液位未到達電極位置，系統(tǒng)繼續(xù)檢測。此處通過5次接收端信號的采集以保證液位檢測的可靠性，排除短時誤導通引起的誤檢測。
權(quán)利要求
1.一種使用方波信號的液位檢測裝置，其特征是所述裝置由液體容器、電極A、電極 B、整形電路部分、單片機控制部分、各部分之間的連接線組成；電極A和電極B安裝在液位容器側(cè)面的適當位置，電極A通過導線與單片機控制部分連接，電極B通過導線與整形電路部分連接，整形電路通過導線與單片機控制部分連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種使用方波信號的液位檢測裝置，其特征是整形電路部分包括電阻Rl、R2、R3、R4、R5、電源VCC_5V、接地和比較器LM339，其中電阻R3 —端和 VCC_5V連接，一端和R4連接，R4另一端接地，R3，R4串聯(lián)完成5V電壓的分壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種使用方波信號的液位檢測裝置，其特征是單片機控制部分包括單片機U1、電極連接插座P1、信號上拉電路R6、R7、整形電路信號輸入管腳PD1、 方波信號輸出管腳PD5、單片機Ul晶振電路Y1、C29、C30，單片機Ul電源濾波電路C27、C28、 電源VCC_5V和接地，電極連接插座Pl的1腳將電極A和單片機30腳PD5信號連接起來， 電極連接插座Pl的2腳將電極B和整形電路的Rl端連接起來。
全文摘要
一種使用方波信號的液位檢測裝置，由液體容器、電極A、電極B、整形電路部分、單片機控制部分、各部分之間的連接線組成；電極A和電極B安裝在液位容器側(cè)面的適當位置，電極A通過導線與單片機控制部分連接，電極B通過導線與整形電路部分連接，整形電路通過導線與單片機控制部分連接。該裝置能有效的避免測量時容器內(nèi)水滴附著在電極上或者外界電磁場的干擾所產(chǎn)生的誤導通而導致誤測量現(xiàn)象的發(fā)生，具有較高的可靠性。
文檔編號G01F23/22GK102288257SQ201110213018
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者劉興, 孫一鳴, 張華 , 張超, 彭向東, 汪韓韓, 王艷慶 申請人:南昌大學