[發明專利]一種電容式液位檢測電路及檢測方法

在審

• 申請號: 201910793969.1
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110411535A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 謝粵芳;謝曄華;謝鎮遠;趙磊
• 申請（專利權）人: 謝曄華
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明了公開了一種電容式液位檢測電路及檢測方法，電容式液位檢測電路由特形液位感應電極和自容檢測模塊構成；特形液位感應電極由N塊子感應電極拼接而成(N為大于等于2的整數),拼接得到的特形液位感應電極形狀包括但不限于類長方形、類平行四邊形和類梯形；子感應電極形狀包括但不限于三角形和梯形，N個子感應電極分別接入自容檢測模塊的N個檢測通道；自容檢測模塊能將其檢測端口上的電容值大小轉換為其內部計數值；通過特定的算法，由自容檢測模塊的內部計數值，可得待測液位值；本發明可以在使用較少的感應電極和自容檢測模塊資源的情況下，實時測量和輸出連續精確的液位數據。

技術領域

本發明涉及電容式液位檢測技術領域，特別涉及一種電容式液位檢測電路及檢測方法。

背景技術

目前，液位檢測電路在家電、智能家居、工業控制等領域得到廣泛的應用。現有的技術是通過將電容感應電極貼在容器外壁，通過感應電極上的寄生電容變化來感知是否有液體沒過感應電極。每個感應電極對應一個電平輸出，如果感應到液體沒過電極某個位置，輸出端口會輸出一個有效電平。這種方式只能檢測某個或某幾個電容感應電極所在位置是否有液體沒過，不能精準連續的檢測液位變化情況。如需精確連續測量液位變化，現有技術需要設置大量電容感應電極和占用大量自容檢測模塊檢測通道，成本極高。

發明內容

為克服現有的電容式液位檢測技術缺陷和降低成本。本發明提出一種在使用較少的電容感應電極、自容檢測模塊檢測通道和計算資源的情況下，對液位進行精準連續檢測的技術方案。

本發明提出了一種電容式液位檢測電路及檢測方法，由特形液位感應電極和自容檢測模塊構成檢測電路；通過特定的算法，在待測液體液面處于特形液位感應電極的高度范圍中時，實時測量和輸出連續精確的液位數據。

電容式液位檢測電路中的特形液位感應電極，是由N塊子感應電極拼接而成(N為大于等于2的整數),中間留有一定縫隙；拼接后的特形液位感應電極形狀包括但不限于類長方形、類平行四邊形和類梯形；子感應電極形狀包括但不限于三角形和梯形，N個子感應電極分別接入自容檢測模塊的N個檢測通道。將特形液位感應電極置于待檢測液體的容器壁，其高度覆蓋液面的預計變化高度。

電容式液位檢測電路中的自容檢測模塊，具有N個檢測通道，分別連接特形液位感應電極的N個子感應電極。自容檢測模塊能將其檢測通道上的電容值大小轉換為其內部計數值，由計數值大小來反應電容值大小。

本發明公開本電容式液位檢測電路液位計算方法為：

當特形液位感應電極由2塊直角三角形子感應電極斜邊相鄰拼接成類長方形時，在液位變化時，自容檢測模塊的2個檢測通道測得的計數值變化量為ΔN1、ΔN2，ΔN1/（ΔN1+ΔN2）比值只與待測液位變化有關，而與容器水平截面面積、容器壁情況、液體情況等無關；并且在理想狀態下，液位高度H=H_init+2*ΔN1*H_total/（ΔN1+ΔN2），其中，H_total為特形液位感應電極總高度，H_init為特形液位感應電極底邊高度。

在非理想狀態的實際應用中，可以使用更簡單的實施方法。可以在液位變化時，預先測量和記錄自容檢測模塊在不同液位時包括但不限于ΔN1/（ΔN1+ΔN2）的值或者ΔN1/ΔN2的值，測量和記錄這些比值其中之一，將這個比值與液位值一一對應建立表格。實測過程中，通過反查這個表格，就可以通過實際測量得到的計數差值ΔN1、ΔN2，查到從而獲得精確的液位值。