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电容式液位传感器


这个项目, 电容性 liquid level sensor from 1989年,使用参贝所在的巧妙技术 在液体容器外面。

这是一种非常有用的技术,并已在以后的设计中使用 创建便携式液位传感器,用于定位精确的高度 液体在管道系统中。

正常电容液位传感器通过使传感器具有内部 当曝光时,液体和感测电容变化 当液位落下时。这具有板块的缺点 在电容上开发AC信号时电解 传感器。这种设计完全避免了这个问题。



电容液位的执行摘要 Sensor

一种非侵入式流体水平探测器,包括单点 电容传感器安装在插座的外表面上 可以利用电容性原理来感测a的水平 容器中包含的液体。传感器组件设置在于 在外墙上的基本固定位置 其中液体的介电效应改变了容器 随着液体升高的感测电容器的有效电容 落在容器内。

通过电子检测有效电容的这种变化 电路包括在检测器装置中。在一个实施例中,流体 电平检测器直接安装在完全不导电 容器。在另一个实施例中,将流体水平检测器安装在一起 到非导电窗口,该窗口是插座的一个组成部分 用导电材料制成。

电容式液位传感器的背景

液位检测器感测液体水平 包含在容器内的包含众所周知的结合使用 随着汽车发动机。从历史上看,这种探测器已经成功了 浮动操作开关的形式涉及移动部件 受摩擦和磨损。

其他设备利用电气探头来检测流体水平 测量冷却剂的电导率。但是,这些设备 需要复杂的电流放大系统,因为经常 通过电极的电流量不足 为指示灯供电。

在这些系统中的任何一个中,测量传感器位于 污染物可能在传感器上收集的流体 扰乱液位测量。此外,设备中的设备 如上所述,现有技术被分类为"intrusive" in that they 要求进入含有流体的容器中。

这会产生液体泄漏的额外潜力 感测装置的潜在劣化。

由于上面讨论的问题,它已经雇用了 非侵入式手段,用于感测插座中含有的液态。 这些非侵入式系统通常涉及波传播 通过发送器/接收器系统实现的技术。 通常,这些系统涉及超声波的传输 通过流体从传输换能器到接收的信号 transducer.

这种超声波传输系统需要液体传动 媒体以便从传输中携带超声信号 接收换能器的换能器。接收时缺乏信号 换能器涉及缺乏液体传输介质,激活 没有流体存在指示。

然而,换能器对或各自的失败 电子连接导致来自接收的信号缺乏信号 换能器又激活了正常故障模式 错误地表明干燥或没有流体存在状态。

越来越重要地监测汽车水平和汽车水平 其他应用程序正在创建需要更可靠的非侵入性 流体水平传感器。因此,液位是重要的 开发检测系统,其可以提供可靠的数据和哪个 不需要接触被测量的流体。

电容式液位传感器概述

根据目前的设计一种非侵入式流体 提供级别检测器,用于安装在外墙上 容器。目前的设计提供了单点感应 预定低水平的流体,如汽车冷却系统 或挡风玻璃溶剂溶剂储存器,无接触 liquid being sensed.

该设计还提供了一种电信号,可以激励一个 警报灯或其他指示灯。本发明的液位检测器 设计采用相对于A建立的电容传感器装置 在外壁上基本固定的关系中的流体容器 of the receptacle.

电容传感器可以是印刷的一部分 包含电子检测电路的电路,从而制造 设备自包含。该传感器组件安装在外部 流体容器的墙壁在一个位置以感测下限 可接受的液位。

本设计利用电容原理来感测水平 包含在非金属容器中的液体。随着液体升起 并落在容器中,液体的液体效应变化 检测到的传感电容的有效电容 电子电路耦合到传感器。该设备仍然存在 每当应用电源时激活并为该指示提供指示 仅当检测到低液位时才能。

本设计是一种被动装置,在那个设备中监视 容器内液体水平始终不需要 用户的互动或其他监视。


图1:(a,b)是一个原理图 本发明的电路。图B是一个示意图 一种用于电容液体的替代电容传感电路 level sensor

View larger image 这里 .


电容式液位传感器的描述

无花果。图1(a)示出了一个实施例的电路图 本发明的液位检测器的探测器。电源电压 对于该电路,通常由12伏汽车电池提供 这通过电压降低到5伏直流源电压 调节器包括电阻器R1和齐纳二极管Z1的组合。 电容器C1用作该电压供应稳压器的滤波器。

图1的检测器。 1a结合使用放大器A1 具有电阻/电容器网络R4和C2和电阻器R5和R6至 形成方波振荡器。从附加电压提供参考电压 参考电压值确定的电压调节器 分压器电路R2 / R3。

该电压用作方波的参考电压 振荡器和电压比较器A2,A4位于电路中,如 will be described.


图2:A-E是信号 在示意图中的某些测试点的信号图 无花果。 1为电容式液位传感器



上面描述的方波振荡器的输出显示为 图的方波。 2(a)。振荡器产生交替的 电气输出使电容器C3和C4充电 分别为电容器C4是传感器的二极管D1和D2 电容器和电容器C3是参考电容。

如上所述,电容器C4是传感器电容器,其中两个 电容器的导电表面是板P1和残余物 通过其安装装置将容器10接地。这 电容器的电介质是插座10中的流体 C4的电容值相对于流体水平变化 receptacle.

电容器C3的电容值可调节以匹配该值 当感测到预定的液位时电容器C4,即,在 the critical level.

无花果。图1B示出了本发明的替代实施例,其中 将平板P2和P3添加到传感电容器的配置中 C4。板P2和P3连接到电路接地。较低的水平 电容由板P1和P2提供,以及高级提供 电容由板P1和P3提供。

当从测试点1(TP1)的振荡器电路电压时 从正到负,电容器C3和C4的过渡 开始通过电阻器R9和R10排出。它是 由于电阻器R9和R10的电压衰减差异 电容器C3和C4的电容值,可实现电路 确定插座10中是否存在足够的流体。

再次参考图1。 1A,电压比较器A2比较电压 在测试点2(TP2),具有由电阻器R2设定的参考电压 和r3。无花果。图2(b和c)说明了TP2的电压时 由于排出而降低参考电压V1 电容器C3,TP3的比较器A2参考电压的输出 drops to zero.

电容器C3开始放电的点之间的时间 比较器A2的输出滴到零用作参考 时间t1。类似地,比较器A3比较方波输出 比较器A2的电压衰减信号跨电阻器R10 由于测试点TP4处的传感器电容器C4。

如图1和图2所示。 2C-2E,如果电容器C4的放电时间T3是 比比较器A2建立的参考时间T1长, 比较器A3的输出保持高。相反,如果放电时间 由于放电速率更快,T3比参考时间T1短 C4,比较器的输出A3脉冲低一段时间 TP4的放电电压小于输出电压 比较器A2(TP3)。在应用中,该脉冲实际上是一个 电流脉冲而不是电压脉冲。

比较器A3的输出是开放的收集器类型输出 允许电容器C5通过电阻器R14充电。如果输出A3 脉冲低,电容器C5放电到地面和测试时的电压 点5(TP5)进入零。

最后,比较了电阻器R2和R3的参考电压 通过比较器A4的TP5处的电压。如果TP5处的电压 很高,表示电容C4的值相对较大 并对对应于水库中的足够的流体,输出 A4将拉到地面,晶体管TR1不会进行。

但是,如果TP5处的电压低,这意味着电容C4 不具有足够的值,A4的输出将偏置晶体管TR1 这样的电流将流过集电极和激励灯L1。

在操作中,当插座中的流体水平充分时,电容器 C4需要一定的时间来放电;当流体处于a时 较低水平,电容器C4需要较短的时间来放电。因此,如图所示 插座中的流体水平降低,电容 电容器C4也降低,这反过来又降低了放电 电容器C4的时间。

这导致比较器A3在的电流脉冲输出 电容器C4的放电电压小于 比较器A2的电压输出。电流脉冲原因 电容器C5放电,从而允许比较器A4的输出 上升并允许电流通过晶体管Tr1流到灯L1。

当电流流过灯L1时,指示灯点亮。


图3:A和B爆炸 液位传感器的优选实施例的透视图 在本发明中;以及电容式液位传感器



本设计的分解透视图如图1所示。 3. (A和B)传感器板P1被示出为整体部分 组装单元。在替代实施例中,电容器板P1可以是 与设计的电子电路物理分离 传感器板P1附接到流体容器并是 以电子方式耦合到相应的电子电路 位于从容器隔离的位置。


图4:A和B是 替代安装配置的二维视图 本发明的电容液位传感器



根据本设计,如图2所示。 4(a和b), 传感电容器可以以各种方式安装到插座10 取决于插座10是由导电还是制成的方式 非导电材料。在设计的一个实施例中,如图所示 无花果。如图4A所示,流体容器10完全由非导电制成 材料和感测电容器板P1直接安装在 容器10的表面。

在设计的另一个实施例中,如图2所示。 4b,容器 图10是由相对较小的导电材料制成的 非导电材料的窗口12构成墙壁的一部分 安装有电容板P1的插座10。

本设计的流体水平检测器允许监控 包含在容器中的液体的水平,其中没有 感测装置和液体之间的接合。披露 设计不受特别展示和的限制 除了由本发明权利要求所示。


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