本發(fā)明創(chuàng)造屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種新型耐高溫漏水傳感器。

背景技術(shù)：

漏水傳感器為接觸式水浸探測器和非接觸式水浸探測器，接觸式水浸探測器，利用液體導(dǎo)電原理進(jìn)行檢測，正常時兩極探頭被空氣絕緣，在浸水狀態(tài)下探頭導(dǎo)通，通過對探頭兩端電極導(dǎo)電性(電容值)的檢測，判斷探頭是否被漏水浸沒，進(jìn)而判斷是否出現(xiàn)漏水情況。

在漏水傳感器的實(shí)際使用過程中，漏液可能擁有較的高溫度，如在小區(qū)換熱站漏液檢測實(shí)際應(yīng)用中，管網(wǎng)漏水溫度可達(dá)79攝氏度。如待檢測漏液的溫度較高，或者漏液可能存在的溫差較大(0°-90°攝氏度)將對漏水檢測的精準(zhǔn)度產(chǎn)生較大影響，可能產(chǎn)生漏報(bào)、誤報(bào)等情況，而目前市場同類的產(chǎn)品考慮到成本等限制因素，并未對本問題進(jìn)行優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種新型耐高溫漏水傳感器，能夠有效降低待檢測漏液溫度較高時對漏液檢測靈敏性的影響，降低了漏報(bào)、誤報(bào)的概率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種新型耐高溫漏水傳感器，包括：

濾波器數(shù)字信號控制電路，所述濾波器數(shù)字信號控制電路的信號輸入端口接收傳感信號，所述濾波器數(shù)字信號控制電路的信號輸出端口電連接有雙二階有源濾波器的信號輸入端口，所述雙二階有源濾波器的信號輸出端口電連接有電容頻率轉(zhuǎn)換電路的信號輸入端口；

控制器，所述控制器包括頻率計(jì)算模塊和單片機(jī)，所述頻率計(jì)算模塊與單片機(jī)電連接，所述頻率計(jì)算模塊與電容頻率轉(zhuǎn)換電路的信號輸出端口電連接；

第一電源模塊，所述第一電源模塊分別與控制器、電容頻率轉(zhuǎn)換電路、雙二階有源濾波器和濾波器數(shù)字信號控制電路電連接，且第一電源模塊為控制器、電容頻率轉(zhuǎn)換電路、雙二階有源濾波器和濾波器數(shù)字信號控制電路提供電源。

進(jìn)一步的，所述控制器還包括報(bào)警控制模塊，所述報(bào)警控制模塊電連接有蜂鳴器。

進(jìn)一步的，所述控制器還包括UART模塊，所述UART模塊連接有MAX232芯片。

進(jìn)一步的，所述電容頻率轉(zhuǎn)換電路電連接有平面電容。

進(jìn)一步的，所述濾波器數(shù)字信號控制電路包括放大器、加法器、第一積分器、第二積分器、電阻R1-R4和開關(guān)S1-S3，所述放大器、加法器和第一、第二積分器依次串聯(lián)；

所述放大器與電阻R1和電阻R2組成閉環(huán)負(fù)反饋電路，電阻R1一端與放大器的反相輸入端連接，電阻R1的另一端連接信號輸入端口，所述放大器的反相輸入端與第一積分器的輸出端通過電阻R3連接，所述放大器的反相輸入端與第二積分器的輸出端連接的電路上依次串接電阻R4和開關(guān)S3，所述第一積分器的輸出端連接信號輸出端口；

所述加法器還分別與開關(guān)S1和S2的進(jìn)線端連接，開關(guān)S1和S2為雙向選擇開關(guān)，開關(guān)S1的一個出線端與信號輸入端口連接，開關(guān)S1的另一個出線端連接地線，開關(guān)S2的一個出線端與第二積分器的輸出端連接，開關(guān)S2的另一個出線端連接地線。

進(jìn)一步的，所述雙二階有源濾波器是MAX260芯片，所述雙二階有源濾波器的CLKA和OSC管腳之間連接有晶振，其CLKOUT和CLKB管腳之間短接，BPA和INB管腳之間短接，INA為信號輸入端，BPB為信號輸出端。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的一種新型耐高溫漏水傳感器具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明所述的漏水傳感器經(jīng)過實(shí)際測量，通過引入雙二階有源濾波器，同時配合邏輯門緩沖輸入濾波器的數(shù)字信號控制電路，以補(bǔ)償或者消除溫度差異對探測電極兩端電容值測量的影響，并在程序中對電容變化量做歸一化統(tǒng)計(jì)，使得本傳感器在常溫、高溫、低溫等不同應(yīng)用場景下的漏水判決電容變化量一致，可有效降低高溫度漏夜對傳感器報(bào)警準(zhǔn)確率的影響，提高漏水報(bào)警的精度和準(zhǔn)確性，此外，電容頻率轉(zhuǎn)換電路連接的平面電容也起到了濾波作用。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)一步理解，本發(fā)明創(chuàng)造的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述的漏水傳感器電氣原理示意圖；

圖2為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述的濾波器數(shù)字信號控制電路原理圖；

圖3為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述的雙二階有源濾波器電路原理圖；

圖4為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述的電容-頻率變換電路原理圖；

圖5為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述的控制器內(nèi)部軟件執(zhí)行流程圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-控制器；101-報(bào)警控制模塊；102-頻率計(jì)算模塊；103-第二電源模塊；104-UART模塊；105-單片機(jī)；2-蜂鳴器；3-MAX232芯片；4-第一電源模塊；5-雙二階有源濾波器；6-濾波器數(shù)字信號控制電路；7-電容頻率轉(zhuǎn)換電路；8-平面電容。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明創(chuàng)造和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明創(chuàng)造的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明創(chuàng)造中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造。

如圖1所示，一種新型耐高溫漏水傳感器，包括：

濾波器數(shù)字信號控制電路6，所述濾波器數(shù)字信號控制電路6的信號輸入端口接收傳感信號，所述濾波器數(shù)字信號控制電路6的信號輸出端口電連接有雙二階有源濾波器5的信號輸入端口，所述雙二階有源濾波器5的信號輸出端口電連接有電容頻率轉(zhuǎn)換電路7的信號輸入端口；

控制器1，所述控制器1包括頻率計(jì)算模塊102和單片機(jī)105，所述頻率計(jì)算模塊102與單片機(jī)105電連接，所述頻率計(jì)算模塊102與電容頻率轉(zhuǎn)換電路7的信號輸出端口電連接；

第一電源模塊4，所述第一電源模塊4分別與控制器1、電容頻率轉(zhuǎn)換電路7、雙二階有源濾波器5和濾波器數(shù)字信號控制電路6電連接，且第一電源模塊4為控制器1、電容頻率轉(zhuǎn)換電路7、雙二階有源濾波器5和濾波器數(shù)字信號控制電路6提供電源。

所述控制器1還包括報(bào)警控制模塊101，所述報(bào)警控制模塊101電連接有蜂鳴器2。

所述控制器1還包括UART模塊104，所述UART模塊104連接有MAX232芯片3。

所述電容頻率轉(zhuǎn)換電路7電連接有平面電容8。

如圖2所示，所述濾波器數(shù)字信號控制電路6包括放大器、加法器、第一積分器、第二積分器、電阻R1-R4和開關(guān)S1-S3，所述放大器、加法器和第一、第二積分器依次串聯(lián)；

所述放大器與電阻R1和電阻R2組成閉環(huán)負(fù)反饋電路，電阻R1一端與放大器的反相輸入端連接，電阻R1的另一端連接信號輸入端口，所述放大器的反相輸入端與第一積分器的輸出端通過電阻R3連接，所述放大器的反相輸入端與第二積分器的輸出端連接的電路上依次串接電阻R4和開關(guān)S3，所述第一積分器的輸出端連接信號輸出端口；

所述加法器還分別與開關(guān)S1和S2的進(jìn)線端連接，開關(guān)S1和S2為雙向選擇開關(guān)，開關(guān)S1的一個出線端與信號輸入端口連接，開關(guān)S1的另一個出線端連接地線，開關(guān)S2的一個出線端與第二積分器的輸出端連接，開關(guān)S2的另一個出線端連接地線。

如圖3所示，所述雙二階有源濾波器5是MAX260芯片，所述雙二階有源濾波器的CLKA和OSC管腳之間連接有晶振，其CLKOUT和CLKB管腳之間短接，BPA和INB管腳之間短接，INA為信號輸入端，BPB為信號輸出端。

本實(shí)施例的工作過程：如果傳感器探頭采集的信號直接進(jìn)入濾波器，其信號邏輯輸入的躍變在濾波器的輸出端會產(chǎn)生一些噪聲，而這些噪聲如果不能被有效的消除，則可能會被后端的放大電路放大，進(jìn)而造成漏水誤報(bào)，因此信號進(jìn)入濾波器前先經(jīng)過濾波器數(shù)字信號控制電路6，將噪聲過濾掉進(jìn)入到雙二階有源濾波器5中，本電路使用的雙二階有源濾波器5是MAX260芯片。

MAX260片內(nèi)的兩套濾波器可分別調(diào)諧、以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的濾波器多項(xiàng)式，本濾波電路利用兩個二階濾波器件級聯(lián)成四階帶通濾波器，且兩個器件可共用一個時鐘，通過四階帶通濾波器，可以有效的過濾因?yàn)閼?yīng)用環(huán)境差異而造成的信號雜波，配合放大電路則可以實(shí)現(xiàn)對不同電容-頻率曲線的有效補(bǔ)償，信號經(jīng)過濾波器后進(jìn)入到電容頻率轉(zhuǎn)換電路，電容頻率轉(zhuǎn)換電路如圖4所示，將電容值轉(zhuǎn)換成頻率值后輸出給P89C51單片機(jī)，單片機(jī)105通過內(nèi)部的計(jì)數(shù)器T1來對輸入的頻率計(jì)數(shù)，通過頻率-電容反演計(jì)算后得到電容值，采用傳感器檢測面干燥時的電容值作為初始電容Cx0，當(dāng)傳感器的檢測面上漏水后，導(dǎo)致其輸出的電容變化為Cx，電容變化量ΔCx為：

ΔCx＝Cx-Cx0

通過試驗(yàn)設(shè)定一個閾值頻率ΔCref，當(dāng)ΔCx>ΔCref時，認(rèn)為檢測面上有檢測到足夠的水量，然后單片機(jī)控制報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)報(bào)警，否則認(rèn)為極板上未檢測到水量。

該傳感器檢測漏水的步驟如圖5所示，更新單片機(jī)程序漏水性判斷步驟：

(1)單片機(jī)硬件初始化，主要是T1定時器、UART，INT0的初始化；

(2)通過T1計(jì)數(shù)器在一定時間內(nèi)利用外脈沖觸發(fā)(INT0)的方式對頻率計(jì)數(shù)；

(3)根據(jù)當(dāng)前頻率計(jì)數(shù)值，通過線性擬合系數(shù)反演出當(dāng)前的電容值，并和初始電容值之差來計(jì)算兩極板間電容變化量；

(4)通過電容變化量和閾值電容量比較，軟件給出是否有漏水判斷，如果判斷計(jì)算出漏水，驅(qū)動蜂鳴器報(bào)警；

(5)單片機(jī)通過RS232接口將電容量和漏水檢測結(jié)果發(fā)送給計(jì)算機(jī)。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。