(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 210198496 U(45)授权公告日 2020.03.27
(21)申请号 201921615812.1(22)申请日 2019.09.26
(73)专利权人 深圳市星科创科技有限公司
地址 518000 广东省深圳市宝安区新桥街
道新桥社区新玉路48号十一层(72)发明人 林圳
(74)专利代理机构 深圳市中智立信知识产权代
理有限公司 44427
代理人 丁丽琴(51)Int.Cl.
G01F 23/26(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图3页
(54)实用新型名称
电容感应式管道液位传感器和非金属管道液位检测结构(57)摘要
本实用新型提供了一种电容感应式管道液位传感器和非金属管道液位检测结构，液位传感器包括可弯曲的感应铜片、电容检测芯片、继电器、和继电器驱动元件，所述感应铜片的第一端悬空、第二端与所述电容检测芯片的采样输入端连接，所述电容检测芯片的输出端通过所述继电器驱动元件与所述继电器的控制端连接，所述继电器的输出端与信号线连接。本实用新型可通过继电器接点的方式将检测到的液位状态信号输出，从而能够驱动电流大于2A的电器负载，解决了现有的电容非接触式液位传感器输出电流小驱动能力弱，晶体管输出电路容易损坏的问题。
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权 利 要 求 书
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1.一种电容感应式管道液位传感器，其特征在于，包括：可弯曲的感应铜片(S1)、电容检测芯片(U2)、继电器(K1)、和继电器驱动元件(Q1)，所述感应铜片(S1)的第一端悬空、第二端与所述电容检测芯片(U2)的采样输入端连接，所述电容检测芯片(U2)的输出端通过所述继电器驱动元件(Q1)与所述继电器(K1)的控制端连接，所述继电器(K1)的输出端与信号线(1)连接。
2.根据权利要求1所述的电容感应式管道液位传感器，其特征在于，所述感应铜片(S1)的外部包裹有塑料层(2)。
3.根据权利要求1所述的电容感应式管道液位传感器，其特征在于，所述继电器驱动元件(Q1)为三极管。
4.根据权利要求1所述的电容感应式管道液位传感器，其特征在于，所述感应铜片(S1)的第二端通过用于调节灵敏度的可调电阻(PR2)与所述电容检测芯片(U2)的采样输入端连接。
5.根据权利要求1所述的电容感应式管道液位传感器，其特征在于，所述电容检测芯片(U2)为N76E003。
6.一种非金属管道液位检测结构，其特征在于，包括管道(6)和权利要求1至5中任一项所述的电容感应式管道液位传感器，所述电容感应式管道液位传感器的感应铜片(S1)紧贴固定于所述管道(6)的外壁上。
7.根据权利要求6所述的非金属管道液位检测结构，其特征在于，所述感应铜片(S1)粘贴在所述管道(6)的外壁上。
8.根据权利要求6所述的非金属管道液位检测结构，其特征在于，所述感应铜片(S1)绑扎在所述管道(6)的外壁上。
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说 明 书
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电容感应式管道液位传感器和非金属管道液位检测结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及液位传感器领域，特别涉及一种电容感应式管道液位传感器和非金属管道液位检测结构。
背景技术
[0002]目前市场上现有的电容非接触式液位传感器的信号输出，都是通过晶体管NPN或者PNP集电极输出的方式，将有液体或无液体的状态信号输出到用户设备。其缺点是晶体管的负载驱动能力比较弱，目前市场上现有的电容非接触式液位传感器采用的都是小功率的输出晶体管，通常只有几百毫安的输出驱动电流，无法驱动比较大的负载，而且晶体管过流过压都比较容易损坏。[0003]此外，现有技术中，液位传感器在安装时，需要在管道或容器壁上开孔，不但受壁厚的影响，而且受管道内液体性质的影响，难以适用于各种有毒物质﹑强酸﹑强碱及各种液体的液位检测。因此，安装不方便、会影响生产，无法适应于对高压密闭容器内的进行检测，对液体介质和容器的材质有特殊要求。
实用新型内容
[0004]本实用新型提供了一种电容感应式管道液位传感器和非金属管道液位检测结构，以解决至少一个上述技术问题。[0005]为解决上述问题，作为本实用新型的一个方面，提供了一种电容感应式管道液位传感器，包括：可弯曲的感应铜片、电容检测芯片、继电器、和继电器驱动元件，所述感应铜片的第一端悬空、第二端与所述电容检测芯片的采样输入端连接，所述电容检测芯片的输出端通过所述继电器驱动元件与所述继电器的控制端连接，所述继电器的输出端与信号线连接。
[0006]优选地，所述感应铜片的外部包裹有塑料层。[0007]优选地，所述继电器驱动元件为三极管。[0008]优选地，所述感应铜片的第二端通过用于调节灵敏度的可调电阻与所述电容检测芯片的采样输入端连接。[0009]优选地，所述电容检测芯片为N76E003。
[0010]本实用新型还提供了一种非金属管道液位检测结构，包括管道和上述的电容感应式管道液位传感器，所述电容感应式管道液位传感器的感应铜片紧贴固定于所述管道的外壁上。
[0011]优选地，所述感应铜片粘贴在所述管道的外壁上。[0012]优选地，所述感应铜片绑扎在所述管道的外壁上。[0013]由于采用了上述技术方案，本实用新型能够检测直径大于10毫米的非金属管道的液位状态，包括各种直径大于10毫米的曲面壁容器、平面壁容器，并可通过继电器接点的方式将检测到的液位状态信号输出，从而能够驱动电流大于2A的电器负载，解决了现有的电
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说 明 书
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容非接触式液位传感器输出电流小驱动能力弱，晶体管输出电路容易损坏的问题。附图说明
[0014]图1示意性地示出了本实用新型的主视图；[0015]图2示意性地示出了本实用新型的俯视图；[0016]图3示意性地示出了本实用新型的分解图；
[0017]图4示意性地示出了本实用新型的电路原理图；
[0018]图5示意性地示出了非金属管道液位检测结构的安装示意图。
具体实施方式
[0019]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。[0020]本实用新型的一个方面，提供了一种电容感应式管道液位传感器，包括：可弯曲的感应铜片S1、电容检测芯片U2、继电器K1、和继电器驱动元件Q1，所述感应铜片S1的第一端悬空、第二端与所述电容检测芯片U2的采样输入端连接，也就是说，感应铜片S1的第一端仅焊接在电路板上起到固定作用，第二端与电路板焊接的同时与电容检测芯片U2的采样输入端连接。所述电容检测芯片U2的输出端通过所述继电器驱动元件Q1与所述继电器K1的控制端连接，所述继电器K1的输出端与信号线1连接。优选地，所述继电器驱动元件Q1为三极管。电容检测芯片U2、继电器K1、和继电器驱动元件Q1焊接在电路板上，电路板安装在由后盖3和底壳4构成的塑料壳体中。优选地，电容检测芯片U2为N76E003。[0021]优选地，所述感应铜片S1的外部包裹有塑料层2。这样，塑料层2不但起到防腐自动作用，同时软胶包裹后的感应铜片S1可以任意弯曲，从而能与不同直径大小的管道外壁贴合。
[0022]优选地，所述感应铜片S1的第二端通过用于调节灵敏度的可调电阻PR2与所述电容检测芯片U2的采样输入端连接。
[0023]感应铜片S1中间设置两个与电路板焊接的引脚，其穿过塑胶底壳4与电路板焊接，连接到电容检测芯片U2，实现水位检测功能。电路板上的可调电阻PR2与电容检测芯片U2连接，以实现传感器的灵敏度调节。LED指示灯5焊接在电路板上，实现液位信号状态指示。继电器驱动元件Q1在电路板上与电容检测芯片U2连接，实现继电器K1的接点信号输出。[0024]当本实用新型通过感应铜片S1检测到有水时继电器K1吸合(或断开)，传感器检测到缺水时继电器K1断开(或吸合)。四芯的信号线1焊接在电路板上，其中两线与继电器K1的输出端子连接，实现信号输出，另外两线是传感器的供电线。[0025]当管道中的液体靠近应感应铜片S1时，感应铜片S1与液体之间形成的电容量变大。电容检测芯片U2通过IO口与感应铜片S1连接，形成了电容检测电路。电容检测芯片U2通过电容检测电路检测感应铜片S1的感应电容变化，就可以检测到液位的变化状态。电容检测芯片U2将电容变化转换为高低电平信号的变化输出到继电器驱动元件Q1的基极，来控制继电器驱动元件Q1的导通或关闭。继电器驱动元件Q1的集电极与继电器K1的线圈连接，当继电器驱动元件Q1导通时，继电器K1的线圈有电流通过，继电器触点吸合；反之，当继电器驱动元件Q1截止不导通时，继电器K1的线圈没有电流通过，继电器触点断开。同时，通过IO
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口输出高低电平信号控制LED指示灯5的亮灭。[0026]由于采用了上述技术方案，本实用新型能够检测直径大于10毫米的非金属管道的液位状态，包括各种直径大于10毫米的曲面壁容器、平面壁容器，并可通过继电器接点的方式将检测到的液位状态信号输出，从而能够驱动电流大于2A的电器负载，解决了现有的电容非接触式液位传感器输出电流小驱动能力弱，晶体管输出电路容易损坏的问题。[0027]在另一个实施例，继电器输出电路可以替换为大电流输出的MOS管驱动输出电路，同样可以实现大电流驱动输出，属于对继电器的等同替换方式，以兼容市场上现有电容感应式液位传感器的应用场景。[0028]请参考图5，本实用新型还提供了一种非金属管道液位检测结构，包括管道6和上述的电容感应式管道液位传感器，所述电容感应式管道液位传感器的感应铜片S1紧贴固定于所述管道6的外壁上。
[0029]管道6为表面平整、厚度均匀、材质紧密、绝缘性能好的非金属材料制成，例如玻璃管、塑料管、PC/PVC管、不吸收水的陶瓷管道、亚克力管、橡胶管等，或其复合材料制成。优选地，所述感应铜片S1粘贴在所述管道6的外壁上。优选地，所述感应铜片S1绑扎在所述管道6的外壁上。
[0030]当管道6中的液体靠近应柔性金属感应片S1时，柔性金属感应片S1与液体之间形成的电容量变大。电容检测芯片U2通过IO口与柔性金属感应片S1连接，形成了电容检测电路。电容检测芯片U2通过电容检测电路检测柔性金属感应片S1的感应电容变化，就可以检测到液位的变化状态。电容检测芯片U2将电容变化由其P0.4口，经电阻R6后通过信号线1，从而发送给外部的控制器，例如PLC或单片机等，这些外部的控制器便可通过采样的方式获取液位信号，以便进行所需的控制等操作。[0031]由于采用了上述技术方案，本实用新型适用于非金属管道(管道外径D≥11MM)或者平面容器，且无需与液体直接接触，不会受到强酸强碱等腐蚀性液体的腐蚀，不受水垢或其他杂物影响，还可检测沸水液面等。
[0032]本实用新型突破了容器壁厚的影响，实现了对密闭容器内液位高度的真正非接触检测，液位传感器(探头)安装于被测容器外壁的上下方(液位的高位与低位)，非金属容器无需对其开孔，因此安装简易、不影响生产，可实现对高压密闭容器内的各种有毒物质﹑强酸﹑强碱及各种液体的液位进行检测。液位感应器对液体介质和容器的材质无特殊要求，可广泛使用。
[0033]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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