水位檢測裝置及其水位檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及水位檢測技術領域，更具體的涉及一種水位檢測裝置及其水位檢測方 法。
【背景技術】
[0002] 水位檢測是指檢測蒸餾水、純凈水、自來水等各種水質(zhì)的水位，目前常用的水位檢 測方法主要有以下幾種：
[0003] (1)直接通過檢測水位探針電阻的方式檢測水位是否有效。如圖1所示，其基本 原理為：水位有效時，由于水位是非純水，總有帶電離子存在，所以接觸水的探針之間存在 電流通過，進而通過檢測是否有電流即可知道是否水位有效。然而，此種方法無法檢測蒸餾 水（因為蒸留水不導電）、TDS(總?cè)芙庑怨腆w物質(zhì)Total Dissolved Solids)值小于7的 純凈水（比如市面上的桶裝純凈水，水電阻非常大）檢測靈敏度、抗干擾性也差。此種方式 做電氣隔離的成本也比較高。
[0004] (2)通過浮球開關檢測水位是否有效。如圖2所示，其基本原理為：浮球里面設置 有磁性材料，浮球桿中有一個或多個磁性開關，浮球可以在液位的推動下上下移動。當浮球 內(nèi)磁性材料靠近球桿中的磁性開關時，磁性開關產(chǎn)生開或關的動作，從而指示水位是否有 效。然而，此種方法雖然可以檢測各種水質(zhì)的水位，但由于存在機械動作部分，當水質(zhì)比較 硬時（比如北方很多城市的自來水）浮球容易被水垢卡死，無法上下移動，從而檢測失效。
[0005] (3)通過電子壓力傳感器檢測水壓的方式識別水位是否有效。如圖3所示，其基本 原理為：通過專用集成電路將壓力傳感器的水壓值放大讀取，通過程序轉(zhuǎn)換成液體高度即 可得知水位是否有效。此種方式由于要使用專用壓力傳感器、專用集成電路，同時要通過高 成本的封裝實現(xiàn)水電隔離，因此方案成本非常高昂。
[0006] 因此，急需一種低成本隔離型、高可靠水位（液位）檢測方法，適用于通過水位探 針檢測蒸餾水、純凈水、自來水等各種水質(zhì)的水位。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種水位檢測裝置，以實現(xiàn)對蒸餾水、純凈水、自來水等各 種水質(zhì)的水位檢測，并降低隔離成本，提搞水位檢測可靠性。
[0008] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種水位檢測方法，以實現(xiàn)對蒸餾水、純凈水、自來水 等各種水質(zhì)的水位檢測，并降低隔離成本，提搞水位檢測可靠性。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種水位檢測裝置，包括水位探針和水位檢測電 路，所述水位檢測電路包括：
[0010] 主控單元，所述主控單元的脈沖輸出端口根據(jù)水質(zhì)類型以及隔離單元初級線圈中 的電感量輸出相應頻率的脈沖驅(qū)動信號；
[0011] 放大輸出單元，與所述主控單元連接，用于放大所述脈沖驅(qū)動信號并輸出放大后 的所述脈沖驅(qū)動信號；
[0012] 隔離單元，所述隔離單元的初級線圈與所述放大輸出單元的輸出端連接，所述隔 離單元的次級線圈與探針驅(qū)動單元和放大反饋單元連接；
[0013] 探針驅(qū)動單元，與所述水位探針連接，用于接收并處理放大后的所述脈沖驅(qū)動信 號以輸出交流電流至所述水位探針，所述水位探針在水位有效時導通；
[0014] 放大反饋單元，與所述探針驅(qū)動單元連接，用于放大所述水位探針中流經(jīng)的電流 并將放大后的電流經(jīng)所述隔離單元反饋至所述放大輸出單元，其中所述放大輸出單元中的 電流包括所述脈沖驅(qū)動信號產(chǎn)生的原始電流和來自所述放大反饋單元的反饋電流；以及
[0015] 采樣單元，所述采樣單元與所述放大輸出單元連接，用于對所述放大輸出單元中 的電流進行采樣并將采樣電壓輸出至所述主控單元，所述主控單元根據(jù)所述采樣電壓判定 所述水位探針上的水位變化范圍。
[0016] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明水位檢測裝置包括水位探針和水位檢測電路，其中水位 檢測電路包括主控單元、放大輸出單元、隔離單元、探針驅(qū)動單元、放大反饋單元以及采樣 單元，工作時隔離單元可以實現(xiàn)水電隔離，成本低，可靠性高，水位檢測裝置無機械運動組 件，不會產(chǎn)生機械疲勞及失效，此外探針驅(qū)動單元輸出交流電流至水位探針可以降低水位 探針的電解現(xiàn)象，提高水位探針的壽命，同時主控單元根據(jù)不同水質(zhì)輸出不同頻率的脈沖 驅(qū)動信號，可以適應不同水質(zhì)的水位檢測。
[0017] 較佳地，所述放大輸出單元包括電阻R3、R7、R8、三極管Q3以及二極管D2,所述電 阻R7和所述電阻R8串聯(lián)后的一端與所述主控單元的脈沖輸出端口連接，另一端與所述三 極管Q3的基極連接，所述三極管Q3的集電極與所述二極管D2的陽極連接，所述二極管D2 的陰極串聯(lián)所述電阻R3后與外部電源VDD連接，所述三極管Q3的發(fā)射極與所述采樣單元 連接后接地，且所述二極管D2的兩端為所述放大輸出單元的輸出端。
[0018] 較佳地，所述探針驅(qū)動單元包括電容C2、二極管D1、電阻R4、R6以及探針接口 J1， 所述電容C2的一端與所述隔離單元的次級線圈的其中一端子連接，所述電容C2的另一端 與所述探針接口 Jl的引腳1連接，所述二極管Dl的陽極與所述隔離單元的次級線圈的其 中另一端子連接，所述二極管Dl的陰極與所述電阻R6的一端連接，所述電阻R6的另一端 與所述探針接口 Jl的引腳2連接，所述電阻R4并聯(lián)于所述二極管Dl的兩端。
[0019] 較佳地，所述探針驅(qū)動單元還包括電容C1，所述電容Cl并聯(lián)于所述電阻R4的兩 端，用于降低所述水位探針的連接線分布電容對所述采樣電壓的干擾，所述二級管Dl用于 反向放電以輔助所述電容C2消除所述水位探針的直流極化現(xiàn)象。
[0020] 較佳地，所述放大反饋單元包括三極管Ql、Q2、電阻RU R2、R5以及二極管D3,所 述三極管Q2的基極與所述二極管Dl的陰極連接，所述三極管Q2的集電極與所述三極管Ql 的基極連接，所述三極管Q2的發(fā)射極與所述電阻R2的一端連接，所述三極管Ql的集電極 與所述電阻Rl的一端連接，所述電阻R5并聯(lián)于所述三極管Ql的集電極和所述三極管Q2 的發(fā)射極之間，所述三極管Ql的發(fā)射極與所述二極管D3的陰極連接，所述三極管D3的陽 極與所述隔離單元的次級線圈的其中一端子連接，所述電阻Rl和所述電阻R2的另一端與 所述述隔離單元的次級線圈的其中另一端子連接。
[0021] 較佳地，所述采樣單元包括采樣電阻、隔離二極管以及整流濾波電路，所述采樣電 阻連接于所述三極管Q3的發(fā)射極和地之間，所述隔離二極管的陽極與所述三極管Q3的發(fā) 射極連接，所述隔離二極管的陰極與所述整流濾波電路連接，所述整流濾波電路的輸出端 與所述主控單元連接以將所述采樣電壓輸出至所述主控單元。
[0022] 本發(fā)明同時提供了一種水位檢測方法，適用于所述水位檢測裝置，包括以下步 驟：
[0023] 主控單元的脈沖輸出端口根據(jù)水質(zhì)類型以及隔離單元初級線圈中的電感量輸出 相應頻率的脈沖驅(qū)動信號；
[0024] 放大輸出單元放大所述脈沖驅(qū)動信號并將放大后的所述脈沖驅(qū)動信號輸出至隔 離單元的初級線圈；
[0025] 所述隔離單元的次級線圈將放大后的所述脈沖驅(qū)動信號輸出至探針驅(qū)動單元；
[0026] 所述探針驅(qū)動單元接收并處理放大后的所述脈沖驅(qū)動信號以輸出交流電流至水 位探針，所述水位探針在水位有效時導通；
[0027] 放大反饋單元在所述水位探針導通時放大所述水位探針中流經(jīng)的電流并將放大 后的電流經(jīng)所述隔離單元反饋至所述放大輸出單元，其中所述放大輸出單元中的電流包括 所述脈沖驅(qū)動信號產(chǎn)生的原始電流和來自所述放大反饋單元的反饋電流；
[0028] 采樣單元對所述放大輸出單元中的電流進行采樣并將采樣電壓輸出至所述主控 單元；以及
[0029] 所述主控單元根據(jù)所述采樣電壓判定所述水位探針上的水位變化范圍。
[0030] 較佳地，所述水質(zhì)類型根據(jù)TDS值劃分為四類，其中第一類水質(zhì)的TDS值大于50， 第二類水質(zhì)的TDS值介于10至50之間，第三類水質(zhì)的TDS值介于1至10之間，第四類水 質(zhì)的TDS值等于0,在當所述隔離變壓器Tl單元的初級線圈中的電感量為20mH時的條件 下，當若進行水位檢測的水為第一類水質(zhì)或第二類水質(zhì)時，所述主控單元輸出頻率為40kHz 的所述脈沖驅(qū)動信號，若進行水位檢測的水為第二類水質(zhì)，所述主控單元輸出頻率為60kHz 的所述脈沖驅(qū)動信號，當若進行水位檢測的水為第三