[發(fā)明專利]一種電容式水位檢測裝置和算法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110777335.4
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113624296A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸建土;張姜庭;沈磊;韓炎兵
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州和而泰智能控制技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26;G01F23/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明提出一種電容式水位檢測裝置，包括容器，所述容器外底部設(shè)置有PCBA板，所述PCBA板由接觸芯片和接觸彈簧焊接而成。當(dāng)水進(jìn)入容器時，壓迫容器使彈簧產(chǎn)生彈性形變，使得接觸芯片與容器底部間距變小，導(dǎo)致彈簧電容發(fā)生變化。根據(jù)電容與水位的對應(yīng)關(guān)系確定水位。只需要將彈簧頂在容器的外壁，無漏水問題，且安裝簡單，成本低。采用多個控制算法，實(shí)現(xiàn)實(shí)時性、穩(wěn)定性、高抗擾度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水位檢測裝置的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種電容式水位檢測裝置，還涉及一種電容式水位檢測算法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的檢測水位方式主要有：

1.干簧片＋浮球：在浮球中加入磁鐵，浮球隨液面的高低移動，當(dāng)浮球離開干簧管或者霍爾的感應(yīng)區(qū)間時，傳感器輸出高電平，當(dāng)浮球來到感應(yīng)區(qū)間時，傳感器輸出低電平。磁場范圍大，感應(yīng)的位置點(diǎn)不準(zhǔn)確，存在卡球概率同事結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高。

2.電機(jī)檢測：通過檢測電極兩端的水阻止，來判斷容器內(nèi)是否有水。電極需要貫穿容器，加工復(fù)雜，容易漏水，同時長時間通電會形成電離，電極會形成水垢影響電極導(dǎo)。造成誤檢，同時成本高。

3. 硬件觸摸芯片檢測：當(dāng)水位高于觸摸設(shè)定閾值，輸出高電平，當(dāng)水位低于設(shè)定閾值，輸出低電平。抗干擾差，震動時數(shù)據(jù)波動嚴(yán)重，容易誤檢。同事硬件閾值在PCBA生產(chǎn)出來的時候就已經(jīng)確定了，后期在組裝、環(huán)境變化過程中的容值誤差就不可消除，會產(chǎn)生一致性問題。

例如，一種在中國的專利文獻(xiàn)上公開的“一種水尺標(biāo)識方法及水位檢測方法”其公開號CN101886942B，包括了在水尺縱向上的每一個數(shù)字單位的高度區(qū)域?qū)菢?biāo)識兩個E形，在與每兩個E形的對角線垂直交叉的對角位置處標(biāo)識兩個等分有四個小區(qū)域的“田”字形，將“田”字形的四個小區(qū)域按16種不同的黑白順序填充，得到的圖形分別代表數(shù)字0~15。將CCD攝像機(jī)拍攝的水尺上標(biāo)識的“田”字形圖像通過圖像采集模塊傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，不同的填充圖案經(jīng)計算機(jī)轉(zhuǎn)換得到0~15十進(jìn)制數(shù)字以確定出當(dāng)前的水位。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的成本高，檢測不準(zhǔn)確同時抗干擾能力差的問題，提供了一種電容式水位檢測裝置和算法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種電容式水位檢測裝置，包括容器，其特征在于，所述容器外底部設(shè)置有PCBA板，所述PCBA板由接觸芯片和接觸彈簧焊接而成。當(dāng)水進(jìn)入容器時，壓迫容器使彈簧產(chǎn)生彈性形變，使得接觸芯片與容器底部間距變小，導(dǎo)致彈簧電容發(fā)生變化。根據(jù)電容與水位的對應(yīng)關(guān)系確定水位。只需要將彈簧頂在容器的外壁，無漏水問題，且安裝簡單，成本低。

作為優(yōu)選，所述接觸彈簧焊接在容器外底部，接觸彈簧采用寶塔形彈簧。寶塔形彈簧體積小，可以承受更大的荷載，同時起到減震的效果。使得采集的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，可靠性更高。

作為優(yōu)選，所述接觸芯片可以寫入軟件水位檢測算法。相對于傳統(tǒng)方案只存在高電平和低電平兩種狀態(tài)，軟件電容方案至少存在幾十個點(diǎn)的細(xì)分度，所以控制精度更高。同時當(dāng)水位波動時，水會離開檢測區(qū)域?qū)е聹y量誤差，可以根據(jù)機(jī)械震動特性通過多次試驗(yàn)將正確的序列值找出。并通過軟件輸入到接觸芯片中，保證水位檢測的準(zhǔn)確。

作為優(yōu)選，所述接觸彈簧焊接有限位柱。當(dāng)容器的水過多時可能會超過彈簧的彈性限度導(dǎo)致彈簧損壞。當(dāng)水位過高時，限位柱會抵住彈簧使得彈簧不再發(fā)生形變。保證了彈簧的使用壽命。同時可以起到判斷出水位閾值的作用。

一種電容式水位檢測算法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，在整機(jī)運(yùn)作時，記錄下循環(huán)震蕩周期T1，震蕩周期內(nèi)水位異常的時間T2，震蕩周期內(nèi)水位正確的時間T3；

S2，將采集到的電容值C循環(huán)保存在隊列中；

S3，對循環(huán)隊列內(nèi)的電容值C進(jìn)行冒泡算法處理；

S4，對冒泡算法處理后的電容值C進(jìn)行回差算法處理；