一種基于rc振蕩器r/f轉(zhuǎn)換的多水位檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能集熱工程水位檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是一種基于RC振蕩器R/F轉(zhuǎn)換的多水位檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越追求高質(zhì)量、低成本、無(wú)污染的熱水供應(yīng)方案，因此太陽(yáng)能熱水供水方案孕育而生。最初，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，其多數(shù)運(yùn)用于家庭，小型賓館等。隨著行業(yè)發(fā)展和太陽(yáng)能熱水的普及，人們對(duì)太陽(yáng)能熱水供應(yīng)的要求越來(lái)越高，更多的酒店、學(xué)校、工廠宿舍、政府部門(mén)等均在考慮太陽(yáng)能運(yùn)用所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，因此工程越來(lái)越多樣化，傳統(tǒng)的單系統(tǒng)方案在工程多樣化的背景下越來(lái)越顯的力所不及。多系統(tǒng)結(jié)合或者多水箱結(jié)合的系統(tǒng)越來(lái)越普及，同時(shí)給集熱工程的控制和檢測(cè)部分提出了新的難題。如何使用更低成本的檢測(cè)方案可靠檢測(cè)出多系統(tǒng)或者多水箱的水位成為整個(gè)行業(yè)所面臨的共同難題。以往，傳統(tǒng)方法有:
[0003]1:在原有單水箱裝置上面進(jìn)行整合，比如兩個(gè)水箱的系統(tǒng)就安裝兩套單水箱的控制器，其缺點(diǎn)在于:I)成本大幅度增加，雙水箱系統(tǒng)其控制成本將在單水箱的基礎(chǔ)上增加一倍;2)水箱之間控制邏輯難以實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)，雖然說(shuō)雙水箱系統(tǒng)甚至多水箱系統(tǒng)其水箱數(shù)量增加，但歸根結(jié)底來(lái)說(shuō)還是一個(gè)系統(tǒng)，利用這種方案來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)，其相互之間邏輯很難達(dá)到一個(gè)合理的層次;3)操作繁瑣，設(shè)置或者操作的時(shí)候?qū)?duì)兩個(gè)控制器進(jìn)行操作，無(wú)異于加大了調(diào)試和維護(hù)的成本;4)不利于系統(tǒng)全自動(dòng)化、智能化管理;5)用戶體驗(yàn)度差。
[0004]2:利用壓力的原理檢測(cè)，壓力的檢測(cè)具有很高的可靠性和分辨率，但是壓力傳感器本身具有很高的成本，而且其檢測(cè)電路大大增加了控制器的成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種基于RC振蕩器R/F轉(zhuǎn)換的多水位檢測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)RC振蕩器R/F轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)水位傳感器電阻阻值R到振蕩器振蕩頻率F的轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的外中斷最終獲得被測(cè)水位的值，該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有益于提高產(chǎn)品性能、降低生產(chǎn)成本。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種基于RC振蕩器R/F轉(zhuǎn)換的多水位檢測(cè)系統(tǒng)，由于置于水中的水位傳感器設(shè)有公共電極及根據(jù)水位高低而設(shè)置的其他電極，當(dāng)水位傳感器兩電極之間導(dǎo)通后將引起傳感器輸出端電阻發(fā)生變化，傳感器電阻的變化會(huì)引起振蕩器振蕩頻率的變化，控制器通過(guò)檢測(cè)振蕩器的輸出頻率，再與基準(zhǔn)頻率比較以后便可精確檢測(cè)出水位；
[0007]上述方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下:
[0008]所述一種基于RC振蕩器R/F轉(zhuǎn)換的水位檢測(cè)系統(tǒng)，設(shè)有水位檢測(cè)電路和控制器;所述水位檢測(cè)電路設(shè)有水位傳感器，水位傳感器電極之間通過(guò)水導(dǎo)通之后形成電阻Rl;所述水位傳感器設(shè)有4檔，分別為20%、50%、80%、100%電極;所述水位傳感器分別與控制器、振蕩電路聯(lián)接，振蕩電路的輸出端與控制器連接;所述水位檢測(cè)電路設(shè)有電容器，電容器的電容C為固定值;所述水位檢測(cè)電路設(shè)有另外一固定電阻R2，電阻R2與水位傳感器電極輸出端電阻Rl并聯(lián)，當(dāng)水位傳感器電極輸出端電阻Rl發(fā)生微小變化時(shí)，都會(huì)引起電路中的總阻止發(fā)生變化;所述水位檢測(cè)電路中設(shè)有反相器，反相器與傳電阻R1、電阻R2和電容器形成RC振蕩電路;所述控制器選用核心控制芯片為基于Cortex M3核心的Arm單片機(jī)LPCl 114；所述單片機(jī)LPC1114為控制器的核心，對(duì)水位傳感信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并從硬件和軟件方面進(jìn)行誤差校正及補(bǔ)償。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010]1.成本優(yōu)勢(shì):測(cè)量水位的傳感器和測(cè)量電路均很簡(jiǎn)單，這樣大大降低原來(lái)使用的(壓力信號(hào)等)方案的成本，但是其測(cè)量結(jié)果不大精細(xì)，但是其在太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)方面的運(yùn)用已經(jīng)完全足夠了。
[0011]2.測(cè)溫引線長(zhǎng):R/F測(cè)水位方案最終是檢測(cè)輸入TTL電平(二進(jìn)制的數(shù)字邏輯電平)的頻率。而在一般的5V數(shù)字電路中，檢測(cè)端認(rèn)為大于2.4V的電平均為高電平，低于0.4V的電平均為低電平。因此其信號(hào)本身具有很強(qiáng)的容忍度和抗干擾抗衰減能力。因此在遠(yuǎn)距離測(cè)水位中改電路具有很明顯的優(yōu)勢(shì)，而往往在太陽(yáng)能集熱工程中大多數(shù)的測(cè)水位點(diǎn)距離檢測(cè)裝置都很遠(yuǎn)，因此本方案在太陽(yáng)能集熱工程行業(yè)具有很明顯的優(yōu)勢(shì)和可操作性。
[0012]3.由檢測(cè)波形可以看出，信號(hào)在導(dǎo)線中的傳輸是呈現(xiàn)周期性的，這樣就避免了直流信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間通電導(dǎo)致的傳感器結(jié)垢引起檢測(cè)靈敏度降低。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中水位傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中單片機(jī)檢測(cè)到的信號(hào)波形圖。
[0018]圖5是本實(shí)用新型水位傳感器電阻值到單片機(jī)可測(cè)量信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路圖。
[0019]圖中:1、控制器，2、水位傳感器，3、振蕩電路，4、電容器，5、反相器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1-5所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種基于RC振蕩器R/F轉(zhuǎn)換的多水位檢測(cè)系統(tǒng)，設(shè)有水位檢測(cè)電路和控制器I。
[0021]所述水位檢測(cè)電路設(shè)有水位傳感器2，水位傳感器電極之間通過(guò)水導(dǎo)通之后形成電阻Rl。所述水位傳感器2設(shè)有4檔，分別為20%、50%、80%、100%電極，由圖3可知道，當(dāng)任何一個(gè)水位點(diǎn)與公共段通過(guò)水導(dǎo)通之后都將引起傳感器輸出端的電阻值發(fā)生變化。所述水位傳感器2分別與控制器1、振蕩電路3連接，振蕩電路3的輸出端與控制器I連接。所述水位檢測(cè)電路設(shè)有電容器4，電容器4的電容C為固定值。所述水位檢測(cè)電路設(shè)有另外一固定電阻R2，電阻R2與水位傳感器2電極輸出端電阻Rl并聯(lián)，當(dāng)水位傳感器2電極輸出端電阻Rl發(fā)生微小變化時(shí)，都會(huì)引起電路中的總阻止發(fā)生變化，由圖3可知與非門(mén)輸出周期參數(shù)直接取決于電路中阻容元件RC的數(shù)值，其周期可以表示為T(mén)= (1.414?2.2)RC。當(dāng)電容C為固定值的時(shí)候，RC振蕩器的輸出振蕩周期隨傳感器阻值變化而變化。所述電路中設(shè)有反相器5，所述反相器5為74HC04，反相器5與電阻Rl、電阻R2和電容器4形成RC振蕩電路3。所述控制器I選用核心控制芯片為基于Cortex M3核心的Arm單片機(jī)LPCl114。所述單片機(jī)LPCl114為控制器I的核心，對(duì)水位傳感信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并從硬件和軟件方面進(jìn)行誤差校正及補(bǔ)償，由圖4可知，通過(guò)其波形頻率的變化可以簡(jiǎn)單測(cè)算出水位處于哪一個(gè)檔位。
[0022]由于置于水中的水位傳感器設(shè)有公共電極及根據(jù)水位高低而設(shè)置的其他電極，當(dāng)水位傳感器兩電極之間導(dǎo)通后將引起傳感器輸出端電阻發(fā)生變化，傳感器電阻的變化會(huì)引起振蕩器振蕩頻率的變化，控制器通過(guò)檢測(cè)振蕩器的輸出頻率，再與基準(zhǔn)頻率比較以后便可精確檢測(cè)出水位。
[0023]進(jìn)一步地，由圖5可知，一路測(cè)溫需要三個(gè)非門(mén)構(gòu)成，而一片74HC04包含六路非門(mén)，可以完成兩路溫度的檢測(cè)。當(dāng)需要多路測(cè)溫時(shí)，只需在電路中按照需要設(shè)置RC振蕩電路3及74HC04即可完成，因此，完全體現(xiàn)出了 R/F測(cè)溫方案的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
[0024]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于RC振蕩器R/F轉(zhuǎn)換的多水位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是:包括水位檢測(cè)電路和控制器，水位檢測(cè)電路設(shè)有水位傳感器，水位傳感器電極之間通過(guò)水導(dǎo)通之后形成電阻Rl;所述水位傳感器設(shè)有4檔，分別為20%、50%、80%、100%電極;所述水位傳感器分別與控制器、振蕩電路連接，振蕩電路的輸出端與控制器連接;所述水位檢測(cè)電路設(shè)有電容器，電容器的電容C為固定值;所述水位檢測(cè)電路設(shè)有另外一固定電阻R2，電阻R2與水位傳感器電極輸出端電阻Rl并聯(lián)，所述水位檢測(cè)電路中設(shè)有反相器(5)，所述反相器為74HC04，與電阻R1、電阻R2和電容器形成RC振蕩電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RC振蕩器R/F轉(zhuǎn)換的多水位檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是:所述控制器(I)選用核心控制芯片為基于Cortex M3核心的Arm單片機(jī)LPCl114。
【專利摘要】本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種基于RC振蕩器R/F轉(zhuǎn)換的多水位檢測(cè)系統(tǒng)，包括水位檢測(cè)電路和控制器；所述水位檢測(cè)電路設(shè)有水位傳感器，水位傳感器電極之間通過(guò)水導(dǎo)通之后形成電阻R1；所述水位傳感器分別與控制器、振蕩電路聯(lián)接，振蕩電路的輸出端與控制器連接；由于置于水中的水位傳感器設(shè)有公共電極及根據(jù)水位高低而設(shè)置的其他電極，當(dāng)水位傳感器兩電極之間導(dǎo)通后將引起傳感器輸出端電阻發(fā)生變化，傳感器電阻的變化會(huì)引起振蕩器振蕩頻率的變化，控制器通過(guò)檢測(cè)振蕩器的輸出頻率，再與基準(zhǔn)頻率比較以后便可精確檢測(cè)出水位；該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有益于提高產(chǎn)品性能、降低生產(chǎn)成本。
【IPC分類】G01F23/22
【公開(kāi)號(hào)】CN205262543
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520556343
【發(fā)明人】張立遠(yuǎn)
【申請(qǐng)人】海寧智恩電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2015年7月28日