球面电极及含有该球面电极的球面电容式回差型液位开关，涉及导电液体液位检测技术领域。本发明专利技术是为了解决现有液位开关精度低，发泡浮球吸水率高，环氧树脂绝缘耐压性能差的问题。本发明专利技术所述的球面电极，接线柱的一端与金属球形电极的外表面接触连接，金属球形电极和接线柱的外表面包裹有绝缘层，绝缘层将金属球形电极和接线柱密封，接线柱的另一端位于绝缘层外部，作为球面电极的接线端。本发明专利技术所述的球面电容式回差型液位开关，球面电极的接线端与测量电路的测量信号输入端相连，液体电极的接线端与测量电路的测量信号输入端相连。本发明专利技术适用于导电液体液位检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于导电液体液位检测
，尤其涉及球面电容式回差型液位开关。
技术介绍
液位开关，也称水位开关，液位传感器，顾名思义，就是用来控制液位的开关。从形式上主要分为接触式和非接触式。常用的非接触式开关有电容式液位开关，而接触式的浮球式液位开关应用最广泛。电容式液位开关是采用侦测液位变化时所引起的微小电容量(通常为PF)差值变化，并由专用的ADA电容检测芯片进行信号处理，从而检测出水位，并输出信号到输出端。浮球式液位开关最大的特点是有一个带杆的浮球，随着液位的变化，浮球联动的杆随着变化，从而控制开关的闭合。工业上很早就利用浮子测量水塔中的水位了。现有液位开关普遍表现为精度低，发泡浮球吸水率高，环氧树脂绝缘耐压性能差。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有液位开关精度低，发泡浮球吸水率高，环氧树脂绝缘耐压性能差的问题，现提供球面电极及含有该球面电极的球面电容式回差型液位开关。球面电极，它包括：金属球形电极1-1、绝缘层1-2和接线柱1-3；接线柱1-3的一端与金属球形电极1-1的外表面接触连接，金属球形电极1-1和接线柱1-3的外表面包裹有绝缘层1-2，绝缘层1-2将金属球形电极1-1和接线柱1-3密封，接线柱1-3的另一端位于绝缘层1-2外部，作为球面电极的接线端。接线柱1-3为金属接线柱。绝缘层1-2分为电极部分和接线柱部分，电极部分包裹在金属球形电极1-1外侧，接线柱部分包裹在接线柱1-3外侧，电极部分的厚度小于接线柱部分的厚度，且电极部分的厚度均匀。电极部分绝缘层的径向厚度小于等于1mm。含有上述球面电极的球面电容式回差型液位开关，它包括：球面电极2-1、液体电极2-4和测量电路，测量电路包括：测量信号驱动电路2-5、比较电路2-6、滤波电路2-7、开关量驱动电路2-8、参考电容Cref和调节电阻Rj；球面电极2-1的接线端与滤波电路2-7的测量信号输入端相连，滤波电路2-7的滤波信号输出端连接比较电路2-6的滤波信号输入端，液体电极2-4的接线端与测量信号驱动电路2-5的测量信号输入端相连，测量信号驱动电路2-5的同步信号输出端连接比较电路2-6的同步信号输入端，比较电路2-6的比较信号输出端连接开关量驱动电路2-8的比较信号输出端，参考电容Cref用于调节测量信号驱动电路2-5输出的驱动信号，调节电阻Rj用于调节比较电路2-6输出的回差型开关量信号。球面电极2-1的接线柱1-3部分固定在被测液体槽2-3底部，液体电极2-4固定在被测液体槽2-3的底面上，被测液体槽2-3内盛有被测液体2-2，被测液体2-2与球面电极2-1和液体电极2-4均保持电气接触。本专利技术专门针对导电液体(电导率≥100uS/cm)液位检测领域，提供一种球面电极及含有该球面电极的球面电容式回差型液位开关。该液位开关具有精度高、可靠性好、结构简单、制造容易、价格低、使用寿命长、性能价格比高等优点，特别是本专利技术首创采用球面电容电极的独特结构，使检测精度大大提高。较之现有各类型液位开关，有其特有优势。将对导电液体液位检测这一应用领域产生重要影响。本专利技术所述的球面电极，利用了“同体积规则物体中，球体表面积最大”这一科学原理。首次采用球面电极结构，使“电容变化量/液位变化量”比值最大，提高了液位感应灵敏度。本专利技术所述的球面电容式回差型液位开关，配套电路简单，只用常规元器件，不必采用MCU等高性能IC即可实现，整体成本大大降低。不仅如此，本专利技术的新型液位开关还独具一些现有各型液位开关所不具备优良性能：1、球形电极最接近于流线形体，在液位上升、下降过程中，液体所含的杂质不易在电极上面沉积、留滞，传感性能稳定；2、没有机械机构，不存在浮球式液位开关的浮球卡死、迟滞问题，灵敏度不受影响；3、液体或杂质在电极上的积垢、被测液体蒸汽等对其电性能几乎没有影响。克服了光电式液位开关的应用局限；4、如果“球面电极”外绝缘层采用诸如陶瓷等耐高温、耐腐蚀材料，该液位开关还可用于强酸、强碱、高温、高压等极端环境；5、体积小，结构紧凑，安装所需空间小，安装简便，使用灵活，可以上置、下置、侧向及斜向安装。附图说明图1为球面电极的主视图；图2为球面电极的剖视图；图3为球面电极的仰视图；图4为球面电极的俯视图；图5为球面电容式回差型液位开关在应用时的结构示意图；图6为测量电容曲线与液位的对比图；图7为液位开关的电路输出状态曲线图。具体实施方式具体实施方式一：参照图1至图4具体说明本实施方式，本实施方式所述的球面电极，它包括：金属球形电极1-1、绝缘层1-2和接线柱1-3；接线柱1-3的一端与金属球形电极1-1的外表面接触连接，金属球形电极1-1和接线柱1-3的外表面包裹有绝缘层1-2，绝缘层1-2将金属球形电极1-1和接线柱1-3密封，接线柱1-3的另一端位于绝缘层1-2外部，作为球面电极的接线端。本实施方式中，球面电极在实际应用时，位于工作液槽内，作用相当于电容电极，用于测量液面位置。球面电极内部，金属球形电极1-1的外表面为工作面。金属球形电极1-1的工作面连接有接线柱1-3。球面电极外部，用绝缘层1-2包裹，留出在绝缘层1-2外侧的接线柱1-3部分供引线之用。具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的球面电极作进一步说明，本实施方式中，接线柱1-3为金属接线柱。具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的球面电极作进一步说明，本实施方式中，绝缘层1-2分为电极部分和接线柱部分，电极部分包裹在金属球形电极1-1外侧，接线柱部分包裹在接线柱1-3外侧，电极部分的厚度小于接线柱部分的厚度，且电极部分的厚度均匀。本实施方式中，包裹金属球体部分的外绝缘层厚度较薄，且要求厚度分布均匀；包裹接线柱部分的外绝缘层可以较厚；整个外绝缘层部分，要求密封可靠，不允许被测液体渗入。具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的球面电极作进一步说明，本实施方式中，电极部分绝缘层的径向厚度小于等于1mm。球面电极中，电极部分绝缘层即是电介质。因此，只要介电层足够薄，所形成的电容量就足够大，检测精度也就足够高。具体实施方式五：参照图5具体说明本实施方式，本实施方式是含有具体实施方式一所述的球面电极的球面电容式回差型液位开关，它包括：球面电极2-1、液体电极2-4和测量电路，测量电路包括：测量信号驱动电路2-5、比较电路2-6、滤波电路2-7、开关量驱动电路2-8、参考电容Cref和调节电阻Rj；球面电极2-1的接线端与滤波电路2-7的测量信号输入端相连，滤波电路2-7的滤波信号输出端连接比较电路2-6的滤波信号输入端，液体电极2-4的接线端与测量信号驱动电路2-5的测量信号输入端相连，测量信号驱动电路2-5的同步信号输出端连接比较电路2-6的同步信号输入端，比较电路2-6的比较信号输出端连接开关量驱动电路2-8的比较信号输出端，参考电容Cref用于调节测量信号驱动电路2-5输出的驱动信号，调节电阻Rj用于调节比较电路2-6输出的回差型开关量信号。本实施方式中，液体电极2-4(可以用金属材质液槽壁代替，但要求能与被测液体形成电气接触)通过导电液体，在球面电极2-1外形成电容的另一极。在客观上形成了完美的球面板式电容结构。在此实施方式中，测量信号驱动电路2-本文档来自技高网...
【技术保护点】
球面电极，其特征在于，它包括：金属球形电极(1‑1)、绝缘层(1‑2)和接线柱(1‑3)；接线柱(1‑3)的一端与金属球形电极(1‑1)的外表面接触连接，金属球形电极(1‑1)和接线柱(1‑3)的外表面包裹有绝缘层(1‑2)，绝缘层(1‑2)将金属球形电极(1‑1)和接线柱(1‑3)密封，接线柱(1‑3)的另一端位于绝缘层(1‑2)外部，作为球面电极的接线端。
【技术特征摘要】
1.球面电极，其特征在于，它包括：金属球形电极(1-1)、绝缘层(1-2)和接线柱(1-3)；接线柱(1-3)的一端与金属球形电极(1-1)的外表面接触连接，金属球形电极(1-1)和接线柱(1-3)的外表面包裹有绝缘层(1-2)，绝缘层(1-2)将金属球形电极(1-1)和接线柱(1-3)密封，接线柱(1-3)的另一端位于绝缘层(1-2)外部，作为球面电极的接线端。2.根据权利要求1所述的球面电极，其特征在于，接线柱(1-3)为金属接线柱。3.根据权利要求1所述的球面电极，其特征在于，绝缘层(1-2)分为电极部分和接线柱部分，电极部分包裹在金属球形电极(1-1)外侧，接线柱部分包裹在接线柱(1-3)外侧，电极部分的厚度小于接线柱部分的厚度，且电极部分的厚度均匀。4.根据权利要求3所述的球面电极，其特征在于，电极部分绝缘层的径向厚度小于等于1mm。5.含有根据权利要求1所述的球面电极的球面电容式回差型液位开关，其特征在于，它包括：球面电极(2-1)、液体电极(2-4)和测量电路，测量电路包括：测量信号驱动电路(2-...
【专利技术属性】
技术研发人员：李居东，许兴印，任雪童，李伟奇，马磊，杨洪广，
申请(专利权)人：哈尔滨研拓科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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