液體填充在板之間，等效形成電容，液面浸沒(méi)的多少會(huì)改變電容大小，從而間接反映液位的高低。

圖1

在測(cè)量的導(dǎo)體上我們使用的是吸液探針。探針是一個(gè)空心的導(dǎo)體，具有一定的電容量，當(dāng)探針接觸到液體表面的瞬間，探針對(duì)地的電容會(huì)突然增加。通過(guò)對(duì)電容數(shù)值變化檢測(cè)就可以得知探針是否接觸到頁(yè)面。

圖2

2.信號(hào)處理電路

圖3 液面檢測(cè)原理圖

電路總共分為6部分

1.方波發(fā)生電路

2.高通濾波電路

3.整流電路

4.低通濾波電路

5.電壓比較器

6.電平轉(zhuǎn)換電路

3.工作原理

由液面檢測(cè)原理可知，當(dāng)探針碰到水面的瞬間，輸入電容量會(huì)發(fā)生變化。NE555產(chǎn)生一個(gè)方波，輸入電壓跟隨器的波形為具有一定直流偏置的方波信號(hào)，當(dāng)探針接觸的時(shí)候，電容瞬間增大改變了方波信號(hào)的幅度并由于RC延遲變成了三角波，TEST1端信號(hào)變化如圖。

圖4 TEST1信號(hào)變化

信號(hào)經(jīng)過(guò)精密整流之后變成只有正電壓信號(hào)，TEST2端信號(hào)變化如圖。

圖5 TEST2信號(hào)變化

直流信號(hào)通過(guò)低通濾波器輸入到電壓比較器；電壓跟隨器的正向輸入端連接一個(gè)數(shù)值較大的電容10uF。在電容未發(fā)生變化的之前，正相輸入端的電壓永遠(yuǎn)大于反向輸入端的電壓，比較器的輸出+5V，三管導(dǎo)通，輸入單片機(jī)信號(hào)為低。

當(dāng)探針接觸到液體表面的時(shí)候由于其幅值發(fā)生較大變化，輸入正相輸入端的電壓突然減小而由于電容兩端的電壓不能發(fā)生突變，導(dǎo)致反向輸入端電壓高于正相輸入端，此時(shí)比較器輸出為-5V，三管截止，輸入單片機(jī)信號(hào)為高，TEST3端信號(hào)變化如圖。

圖6 TEST3信號(hào)變化

但由于電容存儲(chǔ)的電荷有限，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間正相輸入端的電壓將再次超過(guò)反向輸入端，所以在接觸液體的瞬間可觀察到指示燈閃爍一下就立即熄滅。通過(guò)設(shè)置單片機(jī)電平捕獲便可判斷探針是否接觸到水面。

4．總結(jié)

以上的思路只是針對(duì)液面進(jìn)行，也就是說(shuō)探針一接觸到液面就會(huì)有信號(hào)，但無(wú)法檢測(cè)探針進(jìn)入液體的深度。不過(guò)我們可以對(duì)電路進(jìn)行改造，將比較器電路和電平轉(zhuǎn)換電路去電，然后信號(hào)直接接到單片機(jī)的ADC引腳上，便可識(shí)別進(jìn)入液面的深度。但測(cè)量電容式液位計(jì)中液體深度對(duì)電路的精度比較高，所以電路還需要繼續(xù)優(yōu)化方可實(shí)行。