一种液位检测水表以及检测方法与流程

1.本技术涉及检测装置技术领域，尤其是涉及一种液位检测水表以及检测方法。


背景技术：

2.近些年来，随着智慧生活的发展，越来越多的智慧生活平台提高了人们的生活质量。例如，在智慧供水的应用场景中，智能远程自动抄表控制技术被大力倡导及应用。但有时会存在水表显示数值长期不变化，因此需要检测水表是否存在水，来判断水表显示数值长期不变化是由于用户未使用水，还是远程合闸供水失败导致水表所在供水管道不通。
3.目前，在管道断水期间，通过远程合闸供水后，需要判断水表内是否有水体靠近，即远程供水是否正常。通常是在水表内集成设置液位检测开关，通过液位检测开关来监测水表内水的液位情况，以此来判断当前水表所处的环境是否有水靠近。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为在检测是否有水体靠近时，液位检测开关在水表内会和水体接触，可能会污染水源。


技术实现要素：

5.为了在不和水体接触情况下检测判断是否有水体靠近，本技术提供一种液位检测水表以及检测方法。
6.本技术提供的一种液位检测水表，采用如下的技术方案：一种液位检测水表，包括：水表壳体，所述水表壳体内设置有隔档板，所述隔档板将所述水表壳体分隔成流通腔和计量腔，所述水表壳体上还设置有和所述流通腔连通的进水管和出水管；电容传感器，所述电容传感器设置在所述隔档板远离所述流通腔的一侧；处理模块，所述处理模块包括信号接收端和两个信号输出端，两个所述信号输出端分别输出第一信号和第二信号，所述信号接收端用于接收电压信号；第一控制模块，所述第一控制模块和所述电容传感器以及所述信号输出端电性连接，所述第一控制模块接收所述第一信号并控制所述电容传感器进行充电或者放电；积分电容模块，所述积分电容模块和所述处理模块电性连接，所述积分电容模块包括电压输出端，所述电压输出端用于向所述信号接收端输出电压信号；第二控制模块，所述第二控制模块分别和所述电容传感器、所述处理模块以及所述积分电容模块电性连接，所述第二控制模块接收所述电容传感器的电压信号以及所述处理模块的第二信号并控制所述积分电容模块进行充电或者放电。
7.通过采用上述技术方案，利用隔档板将整个水表腔体分为流通腔和计量腔，水体在流通腔中进行流动，而电容传感器设置在计量腔内，实现电容传感器和水体之间的隔绝，降低了水体受到污染的可能。在检测时，电容传感器在水表上形成极片电容式结构，当有水体接近电容传感器的时候，极片电容式结构之间的介质发生改变，介电常数发生了变化，导致最终电容量发生了改变。由于水的介电常数大于空气的介电常数，因此在水体靠近时，电
容传感器的容值变大，在第一控制模块控制下，电容传感器充放电的速度变慢。
8.通过电容传感器的电压来控制第二控制模块驱动积分电容模块的放电，当达到驱动积分电容模块放电的门限时，由于电容传感器在不同介质下的充放电的速度不同，在驱动积分电容模块放电时存在时间差，同样在驱动积分电容模块停止放电时也相应的存在时间差。因此，在检测不同介质，积分电容模块最终的放电时间不相同，最终积分电容模块上的电压也存在相应的差值，通过电压差来判断是否有水体靠近。并且电容传感器发生变化引起的充放电的速度不同跟电容量大小有关，也即跟极片电容式结构内的介质以及介质分布有关，因此，积分电容模块上的电压变化量的大小，也可以来判断水表内的水体的液面高度。
9.可选的，所述隔档板上设置有套筒，所述套筒的底部向所述流通腔延伸，所述套筒的内腔和所述计量腔连通，所述电容传感器与所述套筒滑移连接；所述计量腔内设置有升降组件，所述升降组件用于驱动所述电容传感器在所述套筒内滑移。
10.通过采用上述技术方案，套筒的底部延伸至流通腔内，并且套筒和计量腔连通，当电容传感器和套筒滑移连接后，通过升降组件使得电容传感器能够和流通腔内的水体之间的距离能够调节，尽量避免水表在特殊安装环境下时水表内部不能完全充满水的问题。
11.可选的，所述升降组件包括升降杆、升降滑块、滑移杆、平移滑块、螺杆和弹簧，所述升降杆固定在所述隔档板上，所述滑移杆设置在所述计量腔的内壁上；所述升降滑块滑动套设在所述升降杆上，所述平移滑块滑动套设在所述滑移杆，所述电容传感器固定在所述升降滑块上，所述弹簧设置在所述升降滑块和所述隔档板之间；所述螺杆穿设在所述水表壳体上且和所述水表壳体转动连接，所述螺杆和所述平移滑块螺纹连接；所述升降滑块上设置有第一导向面，所述平移滑块上设置有第二导向面，所述第一导向面和所述第二导向面抵接配合并驱使所述升降滑块滑移。
12.通过采用上述技术方案，调节水表壳体上的螺杆，在螺纹的作用下，平移滑块能够在滑移杆上来回滑移；当平移滑块靠近升降滑块且第二导向面抵接第一导向面时，第二导向面会向第一导向面施加向下的作用力，从而克服弹簧的弹力作用，使得升降滑块开始向隔档板移动，进而带动电容传感器的位置变化；由于平移滑块通过螺杆调节，因此对电容传感器的位置可以做精准调节。
13.可选的，所述升降杆和所述隔档板螺纹连接，所述升降杆上设置有安装孔，所述滑移杆穿设在所述安装孔内，所述滑移杆和所述水表壳体螺纹连接。
14.通过采用上述技术方案，使得升降杆和隔档板之间以及滑移杆和水表壳体之间能够便于拆装，同时滑移杆穿设在升降杆上的安装孔内，能够使得升降杆和滑移杆之间相互固定支撑，增加固定效果。
15.可选的，所述第一控制模块包括第一驱动单元、第一充电单元和第一放电单元，所述第一充电单元连接在所述第一驱动单元和所述电容传感器之间，所述第一放电单元连接在所述第一驱动单元和所述电容传感器之间，所述第一驱动单元接收所述第一信号后驱动所述第一充电单元和所述第一放电单元处于相反的启闭状态。
16.通过采用上述技术方案，电容传感器要检测水表内的不同介质，在形成电容时，需要对电容进行充电和放电来获取相关参数。第一控制模块接收第一信号后，由第一驱动单元来控制第一充电单元以及第一放电单元，并且第一充电单元和第一放电单元处于相反的
状态，即第一充电单元开启时，第一放电单元关闭；第一充电单元关闭时，第一放电单元开启，来避免电容传感器受到第一充电单元和第一放电单元的同时作用，使得无法准确对电容传感器进行充放电控制。
17.可选的，所述第二控制模块包括第二驱动单元、第二充电单元和第二放电单元；所述第二充电单元连接在所述处理模块和所述积分电容模块之间，所述第二充电单元接收所述第二信号后对所述积分电容模块进行充电；所述第二放电单元连接在所述第二驱动单元和所述积分电容模块之间；所述第二驱动单元设置有驱动阈值，所述第二驱动单元接收到所述电容传感器的电压信号高于或者等于驱动阈值时驱动所述第二放电单元对所述积分电容模块进行放电。
18.通过采用上述技术方案，第二驱动单元设置有驱动阈值，电容传感器在充放电过程，由于不同介质的影响使得充放电速度不同，触发第二驱动单元开始和关闭的时间也不相同；第二驱动单元在对积分电容模块进行放电时，积分电容模块上的电压受到放电时间的影响，即放电时间越短，电压越高；因此通过处理模块获取分析积分电容模块上的电压值和水表处于不通水时的电压值，来判断当前是否有水体。
19.本技术还提供一种液位检测水表的检测方法，包括：基于第二信号控制第二控制模块向积分电容模块充电；基于第一信号获取电容传感器充放电过程的电压变化；基于电容传感器的电压变化，判断电容传感器的电压是否超过预设值；根据判断结果，控制第二控制模块对积分电容模块进行放电，并获取积分电容模块放电后的检测电压值。
20.通过采用上述技术方案，处理模块先控制积分电容模块处于带电状态，便于后续放电检测；利用电容传感器的充放电过程来显示出不同介质下的充放电速度，并通过电容传感器的电压来触发积分电容模块的放电，将不同介质下的充放电时间差转移至积分电容模块的放电时间差，利用积分电容模块最终的电压来判断是否有水体的靠近。
21.可选的，在根据判断结果，控制第二控制模块对积分电容模块进行放电，并获取积分电容模块放电后的检测电压值的具体步骤中，包括：对判断结果进行计次，若判断次数未超过预设次数时，则继续判断，并且在判断结果为是时，对积分电容模块进行再次放电。
22.通过采用上述技术方案，由于部分物体的介电常数与空气相差很小，在检测时测量出电容的变化量较小，即充放电速度变化量小，最终导致积分电容模块的电压差值较小，不容易对电压进行采集分析；因此对电容传感器进行多次充放电来进行多次驱动积分电容模块放电，通过电压差值的叠加，提高电容引起的电压变化量，提高检测的灵敏度。
23.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.电容传感器和水体相隔离，在不接触水体的能够及时判断水表内是否有水体靠近，以及能够判断水体液面高度；2.电容传感器的位置可以做调整，便于测量前的校准定位；3.在检测介电常数比较接近的不同介质时，能够增加不同介质下引起的电压变化量，提高检测灵敏度。
附图说明
24.图1是本技术实施例一种液位检测水表中为展示内部结构而作出的剖面示意图。
25.图2是本技术实施例一种液位检测水表中系统原理图。
26.图3是本技术实施例一种液位检测水表中隔档板和升降组件第一视角配合示意图。
27.图4是本技术实施例一种液位检测水表中隔档板和升降组件第二视角配合示意图。
28.图5是本技术实施例一种液位检测水表中系统模块图。
29.图6是本技术实施例一种液位检测水表中电容传感器和积分电容模块的电压时序图。
30.图7是本技术实施例一种液位检测水表的检测方法的流程示意图。
31.附图标记说明：1、水表壳体；11、隔档板；111、套筒；12、流通腔；13、计量腔；14、进水管；15、出水管；16、升降组件；161、升降杆；162、升降滑块；1621、第一导向面；163、滑移杆；164、平移滑块；1641、第二导向面；165、螺杆；166、弹簧；2、电容传感器；3、处理模块；4、第一控制模块；41、第一驱动单元；42、第一充电单元；43、第一放电单元；5、第二控制模块；51、第二驱动单元；52、第二充电单元；53、第二放电单元；6、积分电容模块。
具体实施方式
32.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
33.电容式接近开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。
34.本技术实施例公开一种液位检测水表。参照图1和图2，液位检测水表包括水表壳体1、电容传感器2、处理模块3、第一控制模块4、第二控制模块5和积分电容模块6。水表壳体1内设置有隔档板11，隔档板11将水表壳体1的内腔分为流通腔12和计量腔13，计量腔13和流通腔12密封隔绝；水表壳体1外设置有进水管14和出水管15，流通腔12和进水管14以及出水管15连通。电容传感器2设置在隔档板11位于计量腔13的一侧，以保证电容传感器2和水体的隔离。当流通腔12内的介质改变时，电容传感器2的电容量发生改变。处理模块3和第一控制模块4电性连接，第一控制模块4和电容传感器2电性连接，处理模块3还和第二控制模块5以及积分电容模块6电性连接，第二处理模块3还和电容传感器2以及积分电容模块6连接。处理模块3控制第一控制模块4对电容传感器2进行充放电，并根据电容传感器2上的电压来驱动积分电容模块6放电。由于在不同介质下，电容传感器2的电容值不同，充放电速度不同，导致电容传感器2上电压驱动的时间不同，即积分电容模块6放电时间不同，最终积分电容模块6上的电压不同。通过处理模块3处理分析积分电容模块6上的电压，来判断水表壳体1内是否有水体靠近。
35.参照图1和3，在水表壳体1内设置有液体流量检测装置，并且液体流量检测装置分为检测件和显示件，检测件设置在流通腔12内以检测流量，显示件设置在计量腔13内，并在
水表壳体1表面进行显示。在隔档板11上还设置有套筒111，套筒111的底部向流通腔12延伸，且套筒111的内腔和计量腔13连通。套筒111的侧壁和电容传感器2滑移连接，套筒111可以为电容传感器2提供一个滑移空间，使得电容传感器2能够和流通腔12内的介质有更近的距离。在计量腔13内设置有升降组件16，升降组件16能够驱动电容传感器2在套筒111内滑移，从而实现电容传感器2和流通腔12内的介质的距离改变。
36.参照图3和图4，升降组件16包括升降杆161、升降滑块162、滑移杆163、平移滑块164、螺杆165和弹簧166。升降杆161螺纹固定在隔档板11上，并且升降杆161的长度方向和电容传感器2的滑移方向相同。升降杆161上设置有安装孔，滑移杆163穿设在安装孔内，并且滑移杆163的端部和水表壳体1的内侧壁螺纹连接。螺纹连接的升降杆161和滑移杆163便于安装和拆卸，同时，滑移杆163穿设在升降杆161上，能够增加滑移杆163、升降杆161以及水表壳体1之间的安装稳定性。
37.升降滑块162套设在升降杆161上，并且升降滑块162和升降杆161滑动连接，电容传感器2固定在升降滑块162上。弹簧166设置在升降滑块162和隔档板11之间，以保持升降滑块162和隔档板11之间的初始状态。平移滑块164套设在滑移杆163上，并且平移滑块164和滑移杆163滑动连接。螺杆165穿设在水表壳体1上，螺杆165和水表壳体1转动连接。螺杆165位于计量腔13内的端部设置有螺纹，并且和平移滑块164螺纹连接。当螺杆165转动时，平移滑块164能够在螺纹配合作用沿着滑移杆163来回滑移。在滑移杆163位于水表壳体1内腔侧壁的位置还设置有限位块，限位块限制螺杆165和水表壳体1之间的滑移，保证螺杆165和水表壳体1之间能够良好转动。
38.在升降滑块162上设置有第一导向面1621，在平移滑块164上设置有第二导向面1641。其中，在平移滑块164向升降滑块162移动过程中，第二导向面1641和第一导向面1621抵接，第一导向面1621受到垂直第二导向面1641斜向下的作用力。斜向下的作用力能够分解为沿升降杆161长度方向向下的作用力和垂直升降杆161长度方向的作用力。沿升降杆161长度方向向下的作用力和弹簧166的弹力之间相互抵消，从而使得升降滑块162沿着升降杆161向隔档板11移动，进而带动电容传感器2向靠近流通槽的方向移动，减少电容传感器2和流通腔12内的介质之间的距离。并且电容传感器2的移动量是通过螺杆165的转动调节的，因此在不同场景下使用时，可以通过螺杆165对电容传感器2的位置进行校准调节，使得测量更加精准。
39.参照图5和图6，处理模块3包括信号接收端和两个信号输出端，两个信号输出端分别输出第一信号和第二信号，信号接收端用于接收电压信号并进行处理分析。第一控制模块4包括第一驱动单元41、第一充电单元42和第一放电单元43。第一驱动单元41和处理模块3电性连接，第一充电单元42和第一放电单元43并联在第一驱动单元41和电容传感器2之间，第一驱动单元41接收处理模块3中的第一信号后，驱动第一充电单元42和第一放电单元43处于相反的启闭状态，使得电容传感器2处于充电或者放电状态。在本实施例中，处理模块3为mcu，第一驱动单元41为三极管b1驱动电路，第一充电单元42为pmos管q1和电源，第一放电单元43为nmos管q2和地线，第一信号为pwm信号。具体的，当mcu发出的第一信号为高电平信号时，三极管b1导通，拉低pmos管q1的栅极电位，使得pmos管q1导通，而nmos管q2断开，电容传感器2开始充电。当mcu发出的第一信号为低电平信号时，三极管b1断开，pmos管q1的栅极电位恢复高电平，使得pmos管q1断开，而nmos管q2导通，电容传感器2开始放电。
40.第二控制模块5包括第二驱动单元51、第二充电单元52和第二放电单元53。第二充电单元52连接在处理模块3和积分电容模块6之间，第二放电单元53连接在第二驱动单元51和所述积分电容模块6之间。当第二充电单元52接收到第二信号时，对积分电容模块6进行充电，当第二放电单元53接收到电容传感器2的电压信号后控制积分电容模块6进行放电。在本实施例中，第二驱动单元51为电压比较器oa1，第二充电单元52为三极管b2、pmos管q3和电源，第二放电单元53为nmos管q4和地线，第二信号为pwm信号。具体的，当mcu发出的第二信号为高电平信号时，三极管b2导通，拉低pmos管q3的栅极电位，使得pmos管q3导通，积分电容模块6开始充电。当mcu发出的第二信号为低电平信号时，三极管b2断开，pmos管q3的栅极电位恢复高电平，使得pmos管q1断开，积分电容模块6停止充电。更具体的，电压比较器oa1设置有电压阈值，即电压比较器oa1的反相输入端接入的基准电压。当电压比较器oa1的同相输入端接收到的电容传感器2的电压值低于基准电压时，电压比较器oa1输出低电平，nmos管q4关断，积分电容模块6无法放电。当电压比较器oa1的同相输入端接收到的电容传感器2的电压值高于或者等于基准电压时，电压比较器oa1输出高电平，nmos管q4导通，积分电容模块6开始放电，从而使积分电容模块6上的电压降低。
41.本实施例中，电容传感器2为电容式接近开关，并且电容式接近开关在使用时，其导线的一端和水表壳体1连接。隔档板11采用绝缘板，使得电容式接近开关和水表壳体1之间形成一种由两个极片组成的电容器结构。由于不同介质的介电常数不同，导致电容传感器2的电容量不同，充放电速度不同。在不同的充放电速度下，电容传感器2的电压升高到基准电压时存在时间差，电容传感器2的电压降低到基准电压时也存在时间差，即电容传感器2充放电速度较快时，其触发第二驱动单元51导致积分电容模块6放电时间也较长，最终积分电容模块6上的电压值相比于充放电速度较慢时对应的积分电容模块6上的电压值要低。
42.本技术实施例的实施原理为：利用不同介质在电容传感器2中形成的电容量不同，充放电速度也不相同；通过电容传感器2上的电压信号作为触发信号，来控制积分电容模块6放电；由于不同介质下电容传感器2达到基准电压的时间不同，最终积分电容模块6上的电压也不相同，通过处理模块3处理分析电压差值，即可判断是否有水体靠近水表壳体1内的电容传感器2。
43.本技术实施例还公开一种液位检测水表的检测方法。参照图7，液位检测水表的检测方法包括：s1、基于第二信号控制第二控制模块5向积分电容模块6充电。
44.其中，第二信号为单端控制积分电容模块6充电的信号。由于积分电容模块6的充电过程也是需要一定时间，因此，本实施例中的第二信号的高电平触发电要早于第一信号的高电平触发点，以尽量保证在对积分电容模块6进行放电时，积分电容模块6上有足够的电量。
45.s2、基于第一信号获取电容传感器2充放电过程的电压变化。
46.其中，第一信号分别控制电容传感器2的充电过程和放电过程。具体的，在第一信号为高电平时进行电容传感器2的充电过程，在第一信号为低电平时进行电容传感器2的放电过程。
47.s3、基于电容传感器2的电压变化，判断电容传感器2的电压是否超过预设值。
48.其中，电容传感器2的电压变化是开始充电时电压由低到高，触发放电时电压由高
到低的一个过程，而预设值即为电压比较器的基准电压。因此，在电容传感器2的电压变化周期内，会存在两次达到基准电压值。
49.s4、根据判断结果，控制第二控制模块5对积分电容模块6进行放电，并获取积分电容模块6放电后的检测电压值。
50.其中，电压值由低到高再变低的过程中，两次达到基准电压值的时间差值为控制第二控制模块5对积分电容模块6进行放电的控制时间。积分电容模块6在这一段控制时间内一直处于放电过程，积分电容模块6上的电压值会降低，通过获取积分电容模块6放电后的检测电压值，并分析在当前介质下的检测电压值和在空气介质下的检测电压值的高低，来判断介质是否改变，即是否有水体靠近。
51.在步骤s3的具体方法中，包括：对判断结果进行计次，若判断次数未超过预设次数时，则继续判断，并且在判断结果为是时，对积分电容模块6进行再次放电。
52.其中，预设次数为在积分电容模块6的一个充放电周期内，电容传感器2的充放电周期次数。即电容传感器2在进行一次充放电时，积分电容模块6本身存储的电能并没有全部放完，通过多次触发放电之后，逐渐将不同介质下对应的最终电压值之间的电压差值变大，增加电压变化量，便于处理模块3进行处理分析。
53.本技术实施例的实施原理为：在对积分电容进行放电过程中，通过对电容传感器2进行多次充放电来进行多次触发积分电容模块6放电，通过积分电容模块6上电压差值的叠加，提高电容引起的电压变化量，提高检测的灵敏度。
54.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。