一种抗电离电极式水位探针控制电路的制作方法

1.本实用新型属于水位控制电路技术领域，尤其是涉及一种抗电离电极式水位探针控制电路。


背景技术：

2.水位检测在雾化设备中应用非常的广泛，因为雾化设备核心部件为超声波雾化头，该器件雾化工作中不能干烧，否则将会让该部件损坏。目前主流的雾化设备水位控制采用的是机械浮球控制装置，但是机械浮球控制装置会因为水质的问题导致其机械传动故障造成失灵，最终导致超声波雾化头损坏。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在解决上述技术问题，提供一种抗电离电极式水位探针控制电路。
4.为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种抗电离电极式水位探针控制电路，包括高水位探针检测电路、低水位探针检测电路以及单片机u2；所述高水位探针检测电路包括电容c9、施密特触发器u3和电阻r4，所述施密特触发器u3包括信号输入端引脚1a、信号输入端引脚2a、接地端引脚gnd、信号输出端引脚1y、信号输出端引脚2y、供电电压引脚vcc，施密特触发器u3的信号输入端引脚1a与高水位探针信号输入端连接，信号输入端引脚1a串联电容c9后接地，信号输入端引脚1a串联电阻r4后接信号输出端引脚1y，接地端引脚gnd接地，信号输入端引脚2a连接信号输出端引脚1y，供电电压引脚vcc连接供电电压；所述低水位探针检测电路包括电容c15、施密特触发器u4和电阻r6，所述施密特触发器u4包括信号输入端引脚1a、信号输入端引脚2a、接地端引脚gnd、信号输出端引脚1y、信号输出端引脚2y、供电电压引脚vcc，施密特触发器u4的信号输入端引脚1a与低水位探针信号输入端连接，信号输入端引脚1a串联电容c15后接地，信号输入端引脚1a串联电阻r 6后接信号输出端引脚1y，接地端引脚gnd接地，信号输入端引脚2a连接信号输出端引脚1y，供电电压引脚vcc连接供电电压；施密特触发器u3的信号输出端引脚2y与单片机u2的高水位检测信号输入端连接，施密特触发器u4的信号输出端引脚2y与单片机u2的低水位检测信号输入端连接；单片机u2包括高水位功率信号输入端water_level_power_1和低水位功率信号输入端water_level_power_2。
6.作为优选，所述抗电离电极式水位探针控制电路还包括高水位电源控制电路和低水位电源控制电路，所述高水位电源控制电路包括mos管q1、电阻r8、r10、r13、三极管q4a，mos管q1的源极与高水位探针检测电路的供电电压引脚vcc连接，mos管q1的漏极与输入电压连接，mos管q1的漏极串联电阻r8后与三极管q4a的集电极连接，mos管q1的栅极与三极管q4a的集电极连接，三极管q4a的发射极接地，三极管q4a的基极串联电阻r10后与单片机u2的高水位功率信号输入引脚连接，三极管q4a的基极串联电阻r13后接地；所述低水位电源控制电路包括mos管q2、电阻r9、r11、r14、三极管q4b，mos管q2的源极与低水位探针检测电路的供电电压引脚vcc连接，mos管q2的漏极与输入电压连接，mos管q2的漏极串联电阻r9后
与三极管q4b的集电极连接，mos管q2的栅极与三极管q4b的集电极连接，三极管q4b的发射极接地，三极管q4b的基极串联电阻r11后与单片机u2的低水位功率信号输入引脚连接，三极管q4b的基极串联电阻r14后接地；mos管q1的源极串联电容c12后接地，mos管q2的源极串联电容c18后接地。
7.作为优选，所述抗电离电极式水位探针控制电路还包括电源转换电路，所述电源转换电路包括降压芯片u1、电阻r2、r1、r3、电容c1、c5、电感l1，直流电源输入与所述降压芯片u1的输入引脚in连接，直流电源输入串联电阻r2后与所述降压芯片u1的使能引脚en连接，所述降压芯片的接地引脚gnd接地，所述降压芯片的自升压引脚bs与所述降压芯片的输出引脚lx连接，所述降压芯片的输出引脚lx串联电感l1后连接高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的输入电压端，所述降压芯片的电压反馈引脚fb串联电容c5后连接高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的输入电压端，电阻r1的两端分别与高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的输入电压端、所述降压芯片的电压反馈引脚fb连接，所述电阻r3的两端分别连接所述降压芯片的电压反馈引脚fb和接地；直流电源输入分别通过电容c2、c4接地，高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的输入电压端分别通过电容c3、c6、c7、c8接地。
8.作为优选，所述抗电离电极式水位探针控制电路还包括连接器cn1，连接器cn1型号为a2001wv-s-6p，所述连接器cn1的引脚1与直流电源输入连接，所述连接器cn1的引脚3、引脚6、引脚7、引脚8接地。
9.作为优选，所述抗电离电极式水位探针控制电路还包括信号发送电路，所述单片机u2包括数据发送引脚mcu_txd_1，所述信号发送电路包括三极管q3、q5、电阻r7、r12，连接器cn1的引脚3与三极管q3的集电极连接，三极管q3的发射极接地，高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的输入电压端串联电阻r7后与三极管q3的基极连接，三极管q5 的集电极与三极管q3的基极连接，三极管q5的发射极接地，三极管q5的基极与单片机u2的数据发送引脚mcu_txd_1连接。
10.作为优选，所述抗电离电极式水位探针控制电路还包括排母h1和排母h2，排母h1和排母h2的型号均为header-male-2.54_1
×
10，排母h1的引脚1连接高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的输入电压端，排母h1的引脚2为与单片机u2的时钟线端口连接的时钟线引脚，排母h1的引脚3为与单片机u2的数据线端口连接的数据线引脚，排母h1的引脚4为与单片机u2的复位信号端口连接的复位信号引脚，排母h1的引脚5、引脚6接地，排母h1的引脚7、引脚9串联电容c11后接地，排母h1的引脚8串联电容c13后接施密特触发器u3的信号输入端引脚1a，排母h1的引脚10串联电容c10后接施密特触发器u4的信号输入端引脚1a，施密特触发器u3的信号输入端引脚1a串联二极管d1后接地，施密特触发器u4的信号输入端引脚1a串联二极管d2后接地，排母h2的引脚1-10均接地。
11.作为优选，所述抗电离电极式水位探针控制电路还包括信号输出电路一和信号输出电路二；所述信号输出电路一包括三极管q6a、电阻r15、r17，所述连接器cn1的引脚5连接三极管q6a的集电极，三极管q6a的发射极接地，三极管q6a的基极串联电阻r15后连接单片机u2的信号输出引脚signal_1，电阻r17的两端分别连接三极管q6a的基极和接地；所述信号输出电路二包括三极管q6b、电阻r16、r17，所述连接器cn1的引脚4连接三极管q6b的集电极，三极管q6b的发射极接地，三极管q6b的基极串联电阻r16后连接单片机u2的信号输出引
脚signal_2，电阻r18的两端分别连接三极管q6b的基极和接地。
12.采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：
13.本电路内部有两个施密特触发器，分别检测高低两根水位探针。同时两个施密特触发器有两个mos管对电源进行控制，实际工作过程中两个施密特触发器是相互交替工作的，为的是避免相同探针之间同频率信号的干扰问题；
14.施密特触发器和水位探针之间通过电容进行隔绝，由于电容通交流阻直流的特性，让直流信号无法直接流通到水位探针上，使得探针的电离问题被弱化。同时由于电容可以隔离直流，同时又因为这个特性使得该电路可以测量带正电的液体，解决了市面上大多数雾化头生产时候因为雾化电源正极连接着雾化头的金属外壳上，所以使得被测液体持续带着正电，导致普通的接触式水位探针失效或损坏的问题。
15.当施密特触发器构成的rc振荡器通上电后，由于有正反馈路径，将会自行自激工作起来。当公共探针和测量探针同时浸入到被测水体中时，由于高频信号可以很方便的穿透过电容到达电源平面，所以可以认为有水时候，电容c10串联c11与电容c15相并联，电容c13串联c11与电容c9相并联，rc振荡器的频率是由电阻和电容决定的，当改变其中任意一个值都会导致电路工作频率发生变化，所以就会改变rc振荡电路的工作频率。由于rc振荡器后级输出的波形为方波，这使得单片机可以很方便的从后级直接读取其中的脉冲信号频率，通过对rc振荡器频率的分析即可知道当前水位探针有无接触到被测液体。
16.单片机通过读取施密特触发器工作频率即可判断出当前水位探针是否接触到水，从而驱动三极管对外输出水位电平信号。
17.该抗电离电极式水位探针控制电路实现了整个水位检测电路无运动部件，同时相比起它同类型的接触式水位探针它可以忍耐被测液体电，同时对被测液体的水质无特殊要求，相比起电容式的水位传感器无需实时校准电路的基准频率，这使得电路有更加良好的稳定性，可以不受外界干扰影响。
附图说明
18.图1为高水位探针检测电路、低水位探针检测电路的电路图；
19.图2为单片机u2的电路图；
20.图3为高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的电路图；
21.图4为电源转换电路的电路图；
22.图5为连接器cn1的电路图；
23.图6为信号发送电路的电路图；
24.图7为排母h1和排母h2的电路图；
25.图8为信号输出电路一和信号输出电路二的电路图。
具体实施方式
26.以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。
27.如图1-8所示，一种抗电离电极式水位探针控制电路，包括高水位探针检测电路、低水位探针检测电路以及单片机u2。
28.单片机u2的型号为stm32g030f6p6tr。
29.所述高水位探针检测电路包括电容c9、施密特触发器u3和电阻r4，所述施密特触发器u3包括信号输入端引脚1a、信号输入端引脚2a、接地端引脚gnd、信号输出端引脚1y、信号输出端引脚2y、供电电压引脚vcc，施密特触发器u3的信号输入端引脚1a与高水位探针信号输入端连接，信号输入端引脚1a串联电容c9后接地，信号输入端引脚1a串联电阻r4后接信号输出端引脚1y，接地端引脚gnd接地，信号输入端引脚2a连接信号输出端引脚1y，供电电压引脚vcc连接供电电压；所述低水位探针检测电路包括电容c15、施密特触发器u4和电阻r6，所述施密特触发器u4包括信号输入端引脚1a、信号输入端引脚2a、接地端引脚gnd、信号输出端引脚1y、信号输出端引脚2y、供电电压引脚vcc，施密特触发器u4的信号输入端引脚1a与低水位探针信号输入端连接，信号输入端引脚1a串联电容c15后接地，信号输入端引脚1a串联电阻r 6后接信号输出端引脚1y，接地端引脚gnd接地，信号输入端引脚2a连接信号输出端引脚1y，供电电压引脚vcc连接供电电压；施密特触发器u3的信号输出端引脚2y与单片机u2的高水位检测信号输入端连接，施密特触发器u4的信号输出端引脚2y与单片机u2的低水位检测信号输入端连接；单片机u2包括高水位功率信号输入端water_level_power_1和低水位功率信号输入端water_level_power_2。
30.施密特触发器u3、u4的型号为74lvc2g14gw。
31.所述抗电离电极式水位探针控制电路还包括高水位电源控制电路和低水位电源控制电路，所述高水位电源控制电路包括mos管q1、电阻r8、r10、r13、三极管q4a，mos管q1的源极与高水位探针检测电路的供电电压引脚vcc连接，mos管q1的漏极与输入电压连接，mos管q1的漏极串联电阻r8后与三极管q4a的集电极连接，mos管q1的栅极与三极管q4a的集电极连接，三极管q4a的发射极接地，三极管q4a的基极串联电阻r10后与单片机u2的高水位功率信号输入引脚连接，三极管q4a的基极串联电阻r13后接地；所述低水位电源控制电路包括mos管q2、电阻r9、r11、r14、三极管q4b，mos管q2的源极与低水位探针检测电路的供电电压引脚vcc连接，mos管q2的漏极与输入电压连接，mos管q2的漏极串联电阻r9后与三极管q4b的集电极连接，mos管q2的栅极与三极管q4b的集电极连接，三极管q4b的发射极接地，三极管q4b的基极串联电阻r11后与单片机u2的低水位功率信号输入引脚连接，三极管q4b的基极串联电阻r14后接地；mos管q1的源极串联电容c12后接地，mos管q2的源极串联电容c18后接地。
32.所述抗电离电极式水位探针控制电路还包括电源转换电路，所述电源转换电路包括降压芯片u1、电阻r2、r1、r3、电容c1、c5、电感l1，直流电源输入与所述降压芯片u1的输入引脚in连接，直流电源输入串联电阻r2后与所述降压芯片u1的使能引脚en连接，所述降压芯片的接地引脚gnd接地，所述降压芯片的自升压引脚bs与所述降压芯片的输出引脚lx连接，所述降压芯片的输出引脚lx串联电感l1后连接高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的输入电压端，所述降压芯片的电压反馈引脚fb串联电容c5后连接高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的输入电压端，电阻r1的两端分别与高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的输入电压端、所述降压芯片的电压反馈引脚fb连接，所述电阻r3的两端分别连接所述降压芯片的电压反馈引脚fb和接地；直流电源输入分别通过电容c2、c4接地，高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的输入电压端分别通过电容c3、c6、c7、c8接地。
33.降压芯片的型号为6sy8120b1abc。
34.所述抗电离电极式水位探针控制电路还包括连接器cn1，连接器cn1型号为a2001wv-s-6p，所述连接器cn1的引脚1与直流电源输入连接，所述连接器cn1的引脚3、引脚6、引脚7、引脚8接地。
35.所述抗电离电极式水位探针控制电路还包括信号发送电路，所述单片机u2包括数据发送引脚mcu_txd_1，所述信号发送电路包括三极管q3、q5、电阻r7、r12，连接器cn1的引脚3与三极管q3的集电极连接，三极管q3的发射极接地，高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的输入电压端串联电阻r7后与三极管q3的基极连接，三极管q5 的集电极与三极管q3的基极连接，三极管q5的发射极接地，三极管q5的基极与单片机u2的数据发送引脚mcu_txd_1连接。
36.所述抗电离电极式水位探针控制电路还包括排母h1和排母h2，排母h1和排母h2的型号均为header-male-2.54_1
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10，排母h1的引脚1连接高水位电源控制电路和低水位电源控制电路的输入电压端，排母h1的引脚2为与单片机u2的时钟线端口连接的时钟线引脚，排母h1的引脚3为与单片机u2的数据线端口连接的数据线引脚，排母h1的引脚4为与单片机u2的复位信号端口连接的复位信号引脚，排母h1的引脚5、引脚6接地，排母h1的引脚7、引脚9串联电容c11后接地，排母h1的引脚8串联电容c13后接施密特触发器u3的信号输入端引脚1a，排母h1的引脚10串联电容c10后接施密特触发器u4的信号输入端引脚1a，施密特触发器u3的信号输入端引脚1a串联二极管d1后接地，施密特触发器u4的信号输入端引脚1a串联二极管d2后接地，排母h2的引脚1-10均接地。
37.所述抗电离电极式水位探针控制电路还包括信号输出电路一和信号输出电路二；所述信号输出电路一包括三极管q6a、电阻r15、r17，所述连接器cn1的引脚5连接三极管q6a的集电极，三极管q6a的发射极接地，三极管q6a的基极串联电阻r15后连接单片机u2的信号输出引脚signal_1，电阻r17的两端分别连接三极管q6a的基极和接地；所述信号输出电路二包括三极管q6b、电阻r16、r17，所述连接器cn1的引脚4连接三极管q6b的集电极，三极管q6b的发射极接地，三极管q6b的基极串联电阻r16后连接单片机u2的信号输出引脚signal_2，电阻r18的两端分别连接三极管q6b的基极和接地。
38.采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：
39.本电路内部有两个施密特触发器，分别检测高低两根水位探针。同时两个施密特触发器有两个mos管对电源进行控制，实际工作过程中两个施密特触发器是相互交替工作的，为的是避免相同探针之间同频率信号的干扰问题；
40.施密特触发器和水位探针之间通过电容进行隔绝，由于电容通交流阻直流的特性，让直流信号无法直接流通到水位探针上，使得探针的电离问题被弱化。同时由于电容可以隔离直流，同时又因为这个特性使得该电路可以测量带正电的液体，解决了市面上大多数雾化头生产时候因为雾化电源正极连接着雾化头的金属外壳上，所以使得被测液体持续带着正电，导致普通的接触式水位探针失效或损坏的问题。
41.当施密特触发器构成的rc振荡器通上电后，由于有正反馈路径，将会自行自激工作起来。当公共探针和测量探针同时浸入到被测水体中时，由于高频信号可以很方便的穿透过电容到达电源平面，所以可以认为有水时候，电容c10串联c11与电容c15相并联，电容c13串联c11与电容c9相并联，rc振荡器的频率是由电阻和电容决定的，当改变其中任意一个值都会导致电路工作频率发生变化，所以就会改变rc振荡电路的工作频率。由于rc振荡
器后级输出的波形为方波，这使得单片机可以很方便的从后级直接读取其中的脉冲信号频率，通过对rc振荡器频率的分析即可知道当前水位探针有无接触到被测液体。
42.单片机通过读取施密特触发器工作频率即可判断出当前水位探针是否接触到水，从而驱动三极管对外输出水位电平信号。
43.该抗电离电极式水位探针控制电路实现了整个水位检测电路无运动部件，同时相比起它同类型的接触式水位探针它可以忍耐被测液体电，同时对被测液体的水质无特殊要求，相比起电容式的水位传感器无需实时校准电路的基准频率，这使得电路有更加良好的稳定性，可以不受外界干扰影响。
44.除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。