一种基于RC振荡器R/F转换的多水位检测系统技术方案

本实用新型专利技术设计了一种基于RC振荡器R/F转换的多水位检测系统，包括水位检测电路和控制器；所述水位检测电路设有水位传感器，水位传感器电极之间通过水导通之后形成电阻R1；所述水位传感器分别与控制器、振荡电路联接，振荡电路的输出端与控制器连接；由于置于水中的水位传感器设有公共电极及根据水位高低而设置的其他电极，当水位传感器两电极之间导通后将引起传感器输出端电阻发生变化，传感器电阻的变化会引起振荡器振荡频率的变化，控制器通过检测振荡器的输出频率，再与基准频率比较以后便可精确检测出水位；该设计结构简单，有益于提高产品性能、降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能集热工程水位检测领域，尤其是一种基于RC振荡器R/F转换的多水位检测系统。
技术介绍
随着社会的发展，人们越来越追求高质量、低成本、无污染的热水供应方案，因此太阳能热水供水方案孕育而生。最初，太阳能热水系统较为简单，其多数运用于家庭，小型宾馆等。随着行业发展和太阳能热水的普及，人们对太阳能热水供应的要求越来越高，更多的酒店、学校、工厂宿舍、政府部门等均在考虑太阳能运用所带来的经济效益，因此工程越来越多样化，传统的单系统方案在工程多样化的背景下越来越显的力所不及。多系统结合或者多水箱结合的系统越来越普及，同时给集热工程的控制和检测部分提出了新的难题。如何使用更低成本的检测方案可靠检测出多系统或者多水箱的水位成为整个行业所面临的共同难题。以往，传统方法有：1：在原有单水箱装置上面进行整合，比如两个水箱的系统就安装两套单水箱的控制器，其缺点在于：1)成本大幅度增加，双水箱系统其控制成本将在单水箱的基础上增加一倍；2)水箱之间控制逻辑难以实现协调，虽然说双水箱系统甚至多水箱系统其水箱数量增加，但归根结底来说还是一个系统，利用这种方案来说实现，其相互之间逻辑很难达到一个合理的层次；3)操作繁琐，设置或者操作的时候将对两个控制器进行操作，无异于加大了调试和维护的成本；4)不利于系统全自动化、智能化管理；5)用户体验度差。2：利用压力的原理检测，压力的检测具有很高的可靠性和分辨率，但是压力传感器本身具有很高的成本，而且其检测电路大大增加了控制器的成本。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本技术设计了一种基于RC振荡器R/F转换的多水位检测系统，经过RC振荡器R/F转换，实现水位传感器电阻阻值R到振荡器振荡频率F的转换，经过单片机的外中断最终获得被测水位的值，该设计结构简单，有益于提高产品性能、降低生产成本。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于RC振荡器R/F转换的多水位检测系统，由于置于水中的水位传感器设有公共电极及根据水位高低而设置的其他电极，当水位传感器两电极之间导通后将引起传感器输出端电阻发生变化，传感器电阻的变化会引起振荡器振荡频率的变化，控制器通过检测振荡器的输出频率，再与基准频率比较以后便可精确检测出水位；上述方案中的有关内容解释如下：所述一种基于RC振荡器R/F转换的水位检测系统，设有水位检测电路和控制器；所述水位检测电路设有水位传感器，水位传感器电极之间通过水导通之后形成电阻R1；所述水位传感器设有4档，分别为20％、50％、80％、100％电极；所述水位传感器分别与控制器、振荡电路联接，振荡电路的输出端与控制器连接；所述水位检测电路设有电容器，电容器的电容C为固定值；所述水位检测电路设有另外一固定电阻R2，电阻R2与水位传感器电极输出端电阻R1并联，当水位传感器电极输出端电阻R1发生微小变化时，都会引起电路中的总阻止发生变化；所述水位检测电路中设有反相器，反相器与传电阻R1、电阻R2和电容器形成RC振荡电路；所述控制器选用核心控制芯片为基于CortcxM3核心的Arm单片机LPC1114；所述单片机LPC1114为控制器的核心，对水位传感信号进行检测并从硬件和软件方面进行误差校正及补偿。本技术的有益效果是：1.成本优势：测量水位的传感器和测量电路均很简单，这样大大降低原来使用的(压力信号等)方案的成本，但是其测量结果不大精细，但是其在太阳能集热系统方面的运用已经完全足够了。2.测温引线长：R/F测水位方案最终是检测输入TTL电平(二进制的数字逻辑电平)的频率。而在一般的5V数字电路中，检测端认为大于2.4V的电平均为高电平，低于0.4V的电平均为低电平。因此其信号本身具有很强的容忍度和抗干扰抗衰减能力。因此在远距离测水位中改电路具有很明显的优势，而往往在太阳能集热工程中大多数的测水位点距离检测装置都很远，因此本方案在太阳能集热工程行业具有很明显的优势和可操作性。3.由检测波形可以看出，信号在导线中的传输是呈现周期性的，这样就避免了直流信号长时间通电导致的传感器结垢引起检测灵敏度降低。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术结构框图。图2是本技术的电路结构示意图。图3是本技术实施例中水位传感器结构示意图。图4是本技术实施例中单片机检测到的信号波形图。图5是本技术水位传感器电阻值到单片机可测量信号的转换电路图。图中：1、控制器，2、水位传感器，3、振荡电路，4、电容器，5、反相器。具体实施方式如图1-5所示，本技术设计了一种基于RC振荡器R/F转换的多水位检测系统，设有水位检测电路和控制器1。所述水位检测电路设有水位传感器2，水位传感器电极之间通过水导通之后形成电阻R1。所述水位传感器2设有4档，分别为20％、50％、80％、100％电极，由图3可知道，当任何一个水位点与公共段通过水导通之后都将引起传感器输出端的电阻值发生变化。所述水位传感器2分别与控制器1、振荡电路3连接，振荡电路3的输出端与控制器1连接。所述水位检测电路设有电容器4，电容器4的电容C为固定值。所述水位检测电路设有另外一固定电阻R2，电阻R2与水位传感器2电极输出端电阻R1并联，当水位传感器2电极输出端电阻R1发生微小变化时，都会引起电路中的总阻止发生变化，由图3可知与非门输出周期参数直接取决于电路中阻容元件RC的数值，其周期可以表示为T＝(1.414～2.2)RC。当电容C为固定值的时候，RC振荡器的输出振荡周期随传感器阻值变化而变化。所述电路中设有反相器5，所述反相器5为74HC04，反相器5与电阻R1、电阻R2和电容器4形成RC振荡电路3。所述控制器1选用核心控制芯片为基于CortcxM3核心的Arm单片机LPC1114。所述单片机LPC1114为控制器1的核心，对水位传感信号进行检测并从硬件和软件方面进行误差校正及补偿，由图4可知，通过其波形频率的变化可以简单测算出水位处于哪一个档位。由于置于水中的水位传感器设有公共电极及根据水位高低而设置的其他电极，当水位传感器两电极之间导通后将引起传感器输出端电阻发生变化，传感器电阻的变化会引起振荡器振荡频率的变化，控制器通过检测振荡器的输出频率，再与基准频率比较以后便可精确检测出水位。进一步地，由图5可知，一路测温需要三个非门构成，而一片74HC04包含六路非门，可以完成两路温度的检测。当需要多路测温时，只需在电路中按照需要设置RC振荡电路3及74HC04即可完成，因此，完全体现出了R/F测温方案的价格优势。以上所述仅是本技术的优选实施方式，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于RC振荡器R/F转换的多水位检测系统，其特征是：包括水位检测电路和控制器，水位检测电路设有水位传感器，水位传感器电极之间通过水导通之后形成电阻R1；所述水位传感器设有4档，分别为20％、50％、80％、100％电极；所述水位传感器分别与控制器、振荡电路连接，振荡电路的输出端与控制器连接；所述水位检测电路设有电容器，电容器的电容C为固定值；所述水位检测电路设有另外一固定电阻R2，电阻R2与水位传感器电极输出端电阻R1并联，所述水位检测电路中设有反相器(5)，所述反相器为74HC04，与电阻R1、电阻R2和电容器形成RC振荡电路。

【技术特征摘要】
1.一种基于RC振荡器R/F转换的多水位检测系统，其特征是：包括水位检测电路和控制器，水位检测电路设有水位传感器，水位传感器电极之间通过水导通之后形成电阻R1；所述水位传感器设有4档，分别为20％、50％、80％、100％电极；所述水位传感器分别与控制器、振荡电路连接，振荡电路的输出端与控制器连接；所述水位检测电路设有电容器，电容器的电容C为固定值；所述水位检测电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立远，
申请(专利权)人：海宁智恩电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33