本发明专利技术涉及液位检测技术领域，尤其是一种非接触式液位传感器及液位检测方法。其中，传感器包括塑胶壳、封装于塑胶壳内的PCB驱动板、具有上拉输出端口和高阻态输入端口的微控制器、贴附于塑胶壳的前表面上且引脚焊接于PCB驱动板上的感应电极片以及焊接于PCB驱动板上并外露于塑胶壳的表面的可调电位器；上拉输出端口通过可调电位器与感应电极片的电源引脚电连接，高阻态输入端口直接与感应电极片的信号引脚电连接。本发明专利技术通过上拉输出端口对感应电极片进行充放电，通过高阻态输入端口监测感应电极片的电位高低，利用微控制器中的计时器对充放电的时间进行计时，从而为通过检测感应电极片的充放电时间的变化来计算液体容器中的液位高低提供了基础条件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液位检测
，尤其是一种非接触式液位传感器以及此液位传感器的液位检测方法。
技术介绍
周知，在包含有液体容器的自动控制系统当中，容器内液体液位的检测是系统控制液位水平的一个重要参数。液位达到上限则停止液体注入，液位达到下限则发出警报或自动开启阀门注入液体，液位处于上下限之间，则通过液位高度和系统的工作状态来预估剩余液体可供使用的时间。因此，准确测量容器内的液位高度，是自动控制系统实现智能化的必备功能。目前，利用非接触式液位检测技术已经可以实现对含有有毒、强酸、强碱或其他各种液体的液体容器的非接触检测，现有的非接触液位检测装置主要有超声波液位计、雷达液位计、电容式液位传感器等，其中，现有的电容式液位传感器由于受结构设计不合理以及检测方法落后等因素的影响，导致其普遍存在如下问题：1、检测精度低、智能化程度低，抗干扰能力弱；2、无法有效避免容器的厚度对检测的精度的影响，一般只能适用于壁厚为10-15mm的非金属容器。因此，需要对现有的非接触式液位传感器(尤其是电容式液位传感器)的结构以及液位检测方法提出改进方案，以最大限度地满足实际的生活生产需要。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的其中一个目的在于提供一种结构简单紧凑、性能稳定、安装方便的非接触式液位传感器；本专利技术的另一个目的在于一种基于上述非接触液位传感器的液位检测方法，其具有步骤简单且容易实现、智能化程度高、液位检测精度高等特点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种非接触式液位传感器，它包括一塑胶壳、一封装于塑胶壳内的PCB驱动板一具有上拉输出端口和高阻态输入端口并集成在PCB驱动板上的微控制器、一贴附于塑胶壳的前表面上且引脚焊接于PCB驱动板上的感应电极片以及一焊接于PCB驱动板上并外露于塑胶壳的表面的可调电位器；所述微控制器的上拉输出端口通过可调电位器与感应电极片的电源引脚电连接，所述微控制器的高阻态输入端口直接与感应电极片的信号引脚电连接。优选地，所述感应电极片为紫铜片。优选地，所述PCB驱动板包括PCB基板以及布置于PCB基板上的本体地线、充放电线路和电平监测线路，所述充放电线路将微控制器的上拉输出端口、可调电位器和感应电极片的电源引脚作顺序串接，所述感应电极片的信号引脚通过电平监测线路与微控制器的高阻态输入端口相连；所述本体地线的线径大于20mil，所述本体地线与感应电极片之间的最小距离大于3mm，所述本体地线与充放电线路及电平监测线路之间的最小距离大于3mm。优选地，所述PCB驱动板上还焊接有一由塑胶壳内部引出的4PIN端子排，所述4PIN端子排包括分别与微控制器相连的外引地线、电源线、信号输出线和信号选择线，所述外引地线与信号输出线之间或电源线与信号输出线之间还连接有一三极管。优选地，所述PCB驱动板通过灌胶封装于塑胶壳内。一种非接触式液位传感器的液位检测方法，它包括以下步骤：S1、将液位传感器的感应电极片装设于液体容器的侧壁上并使感应电极片正对液体容器的侧壁，所述液位传感器采用上述的一种非接触式液位传感器；S2、利用微控制器的上拉输出端口对感应电极片进行充放电，利用微处理器的高阻态输入端口监测感应电极片的电位高低，利用微处理器的计时器对充放电的周期进行计时；S3、建立充放电周期(T)与感应面积(S)之间的函数关系；其中，充放电周期(T)为感应电极片的一个充放电周期，感应面积(S)为感应电极片与液体容器内的液体之间的正对面积；S4、根据感应面积(S)与液体容器内的液位高度(H)之间的函数关系，得出充放电周期(T)与液体容器内的液位高度(H)之间的函数关系。优选地，在步骤S3中，利用感应电极片的充放电周期计算公式和平行板电容公式建立充放电周期(T)和感应面积(S)之间的对应关系公式式中：T为一个充放电周期，R为可调电位器的电阻值，V1为一个充放电周期内的充放电终止电压值，V0为一个充放电周期内的充放电初始电压值，Vt为一个充放电周期内t时刻感应电极片上的电压值，S为感应面积，d为液体容器的壁厚，ξ为液体容器的介电常数，C1为感应电极片与大地之间的寄生电容值。优选地，在步骤S1中，使感应电极片的下边界与非金属容器内的液面相平齐；它还包括步骤S5，利用微控制器对感应电极片进行N次(N≧1)充放电测试，利用微控制器中的计时器对N次充放电所需要的总时间进行计时，得出总时间TN，进而通过得出每个充放电周期(T)的平均值(T平)，以平均值(T平)作为感应电极片的一个充放电周期的基准值(T基准)；当充放电周期(T)大于基准值(T基准)时，微控制器得出液体容器内的液面正对感应电极片或位于感应电极片的上边界的上方；当充放电周期(T)小于基准值(T基准)时，微控制器得出液体容器内的液面位于感应电极片的下边界的下方。由于采用了上述方案，本专利技术通过上拉输出端口对感应电极片进行充放电，通过高阻态输入端口监测感应电极片的电位高低，利用微控制器中的计时器对充放电的时间进行计时，从而为通过检测感应电极片的充放电时间的变化来计算液体容器中的液位高低提供了基础条件，可实现自动且精确的液位检测；而通过调整可调电位器的阻值可以增强或者降低传感器的灵敏度，以使传感器适用于具有不同壁厚的液体容器上，具有很强的实用价值和市场推广价值。附图说明图1是本专利技术实施例的液位传感器的结构原理图；图2是本专利技术实施例的液位传感器的高低电平信号输出的接线图；图3是本专利技术实施例的液位传感器的NPN型信号输出的接线图；图4是本专利技术实施例的液位传感器的PNP型信号输出的接线图；图5是本专利技术实施例的液位传感器的第一种实施例的截面结构示意图；图6是本专利技术实施例的液位传感器的第一种实施例的安装示意图(一)；图7是本专利技术实施例的液位传感器的第一种实施例的安装示意图(二)；图8是本专利技术实施例的液位传感器的第一种实施例的安装示意图(三)；图9是本专利技术实施例的液位传感器的第一种实施例的安装示意图(四)；图10是本专利技术实施例的液位传感器的第二种实施例的结构示意图；图11是本专利技术实施例的液位传感器的第二种实施例的安装示意图；图12是本专利技术实施例的液位传感器在检测液位时的原理图；图13是本专利技术实施例的液位传感器的电位变化对比图；图14是本专利技术实施例的液位传感器的测试流程图；图15是本专利技术实施例的液位传感器的液位检测控制流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非接触式液位传感器，其特征在于：它包括一塑胶壳、一封装于塑胶壳内的PCB驱动板、一具有上拉输出端口和高阻态输入端口并集成在PCB驱动板上的微控制器、一贴附于塑胶壳的前表面上且引脚焊接于PCB驱动板上的感应电极片以及一焊接于PCB驱动板上并外露于塑胶壳的表面的可调电位器；所述微控制器的上拉输出端口通过可调电位器与感应电极片的电源引脚电连接，所述微控制器的高阻态输入端口直接与感应电极片的信号引脚电连接。
【技术特征摘要】
1.一种非接触式液位传感器，其特征在于：它包括一塑胶壳、一封装于塑胶壳内的PCB
驱动板、一具有上拉输出端口和高阻态输入端口并集成在PCB驱动板上的微控制器、一贴附
于塑胶壳的前表面上且引脚焊接于PCB驱动板上的感应电极片以及一焊接于PCB驱动板上
并外露于塑胶壳的表面的可调电位器；
所述微控制器的上拉输出端口通过可调电位器与感应电极片的电源引脚电连接，所述
微控制器的高阻态输入端口直接与感应电极片的信号引脚电连接。
2.如权利要求1所述的一种非接触式液位传感器，其特征在于：所述感应电极片为紫铜
片。
3.如权利要求1所述的一种非接触式液位传感器，其特征在于：所述PCB驱动板包括PCB
基板以及布置于PCB基板上的本体地线、充放电线路和电平监测线路，所述充放电线路将微
控制器的上拉输出端口、可调电位器和感应电极片的电源引脚作顺序串接，所述感应电极
片的信号引脚通过电平监测线路与微控制器的高阻态输入端口相连；所述本体地线的线径
大于20mil，所述本体地线与感应电极片之间的最小距离大于3mm，所述本体地线与充放电
线路及电平监测线路之间的最小距离大于3mm。
4.如权利要求3所述的一种非接触式液位传感器，其特征在于：所述PCB驱动板上还焊
接有一由塑胶壳内部引出的4PIN端子排，所述4PIN端子排包括分别与微控制器相连的外引
地线、电源线、信号输出线和信号选择线，所述外引地线与信号输出线之间或电源线与信号
输出线之间还连接有一三极管。
5.如权利要求1所述的一种非接触式液位传感器，其特征在于：所述PCB驱动板通过灌
胶封装于塑胶壳内。
6.一种非接触式液位传感器的液位检测方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、将液位传感器的感应电极片装设于液体容器的侧壁上并使感应电极片正对液体容
器的侧壁，所述液位传感器采用如权利要求1-6中任一项所述的一种非接触式液位传感器...
【专利技术属性】
技术研发人员：林圳，容仕森，韦生兴，
申请(专利权)人：深圳市星科创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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