一种新型耐高温漏水传感器的制作方法

本发明创造属于电子技术领域，尤其是涉及一种新型耐高温漏水传感器。

背景技术：

漏水传感器为接触式水浸探测器和非接触式水浸探测器，接触式水浸探测器，利用液体导电原理进行检测，正常时两极探头被空气绝缘，在浸水状态下探头导通，通过对探头两端电极导电性(电容值)的检测，判断探头是否被漏水浸没，进而判断是否出现漏水情况。

在漏水传感器的实际使用过程中，漏液可能拥有较的高温度，如在小区换热站漏液检测实际应用中，管网漏水温度可达79摄氏度。如待检测漏液的温度较高，或者漏液可能存在的温差较大(0°-90°摄氏度)将对漏水检测的精准度产生较大影响，可能产生漏报、误报等情况，而目前市场同类的产品考虑到成本等限制因素，并未对本问题进行优化。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种新型耐高温漏水传感器，能够有效降低待检测漏液温度较高时对漏液检测灵敏性的影响，降低了漏报、误报的概率。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种新型耐高温漏水传感器，包括：

滤波器数字信号控制电路，所述滤波器数字信号控制电路的信号输入端口接收传感信号，所述滤波器数字信号控制电路的信号输出端口电连接有双二阶有源滤波器的信号输入端口，所述双二阶有源滤波器的信号输出端口电连接有电容频率转换电路的信号输入端口；

控制器，所述控制器包括频率计算模块和单片机，所述频率计算模块与单片机电连接，所述频率计算模块与电容频率转换电路的信号输出端口电连接；

第一电源模块，所述第一电源模块分别与控制器、电容频率转换电路、双二阶有源滤波器和滤波器数字信号控制电路电连接，且第一电源模块为控制器、电容频率转换电路、双二阶有源滤波器和滤波器数字信号控制电路提供电源。

进一步的，所述控制器还包括报警控制模块，所述报警控制模块电连接有蜂鸣器。

进一步的，所述控制器还包括UART模块，所述UART模块连接有MAX232芯片。

进一步的，所述电容频率转换电路电连接有平面电容。

进一步的，所述滤波器数字信号控制电路包括放大器、加法器、第一积分器、第二积分器、电阻R1-R4和开关S1-S3，所述放大器、加法器和第一、第二积分器依次串联；

所述放大器与电阻R1和电阻R2组成闭环负反馈电路，电阻R1一端与放大器的反相输入端连接，电阻R1的另一端连接信号输入端口，所述放大器的反相输入端与第一积分器的输出端通过电阻R3连接，所述放大器的反相输入端与第二积分器的输出端连接的电路上依次串接电阻R4和开关S3，所述第一积分器的输出端连接信号输出端口；

所述加法器还分别与开关S1和S2的进线端连接，开关S1和S2为双向选择开关，开关S1的一个出线端与信号输入端口连接，开关S1的另一个出线端连接地线，开关S2的一个出线端与第二积分器的输出端连接，开关S2的另一个出线端连接地线。

进一步的，所述双二阶有源滤波器是MAX260芯片，所述双二阶有源滤波器的CLKA和OSC管脚之间连接有晶振，其CLKOUT和CLKB管脚之间短接，BPA和INB管脚之间短接，INA为信号输入端，BPB为信号输出端。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种新型耐高温漏水传感器具有以下优势：

本发明所述的漏水传感器经过实际测量，通过引入双二阶有源滤波器，同时配合逻辑门缓冲输入滤波器的数字信号控制电路，以补偿或者消除温度差异对探测电极两端电容值测量的影响，并在程序中对电容变化量做归一化统计，使得本传感器在常温、高温、低温等不同应用场景下的漏水判决电容变化量一致，可有效降低高温度漏夜对传感器报警准确率的影响，提高漏水报警的精度和准确性，此外，电容频率转换电路连接的平面电容也起到了滤波作用。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的漏水传感器电气原理示意图；

图2为本发明创造实施例所述的滤波器数字信号控制电路原理图；

图3为本发明创造实施例所述的双二阶有源滤波器电路原理图；

图4为本发明创造实施例所述的电容-频率变换电路原理图；

图5为本发明创造实施例所述的控制器内部软件执行流程图。

附图标记说明：

1-控制器；101-报警控制模块；102-频率计算模块；103-第二电源模块；104-UART模块；105-单片机；2-蜂鸣器；3-MAX232芯片；4-第一电源模块；5-双二阶有源滤波器；6-滤波器数字信号控制电路；7-电容频率转换电路；8-平面电容。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图1所示，一种新型耐高温漏水传感器，包括：

滤波器数字信号控制电路6，所述滤波器数字信号控制电路6的信号输入端口接收传感信号，所述滤波器数字信号控制电路6的信号输出端口电连接有双二阶有源滤波器5的信号输入端口，所述双二阶有源滤波器5的信号输出端口电连接有电容频率转换电路7的信号输入端口；

控制器1，所述控制器1包括频率计算模块102和单片机105，所述频率计算模块102与单片机105电连接，所述频率计算模块102与电容频率转换电路7的信号输出端口电连接；

第一电源模块4，所述第一电源模块4分别与控制器1、电容频率转换电路7、双二阶有源滤波器5和滤波器数字信号控制电路6电连接，且第一电源模块4为控制器1、电容频率转换电路7、双二阶有源滤波器5和滤波器数字信号控制电路6提供电源。

所述控制器1还包括报警控制模块101，所述报警控制模块101电连接有蜂鸣器2。

所述控制器1还包括UART模块104，所述UART模块104连接有MAX232芯片3。

所述电容频率转换电路7电连接有平面电容8。

如图2所示，所述滤波器数字信号控制电路6包括放大器、加法器、第一积分器、第二积分器、电阻R1-R4和开关S1-S3，所述放大器、加法器和第一、第二积分器依次串联；

所述放大器与电阻R1和电阻R2组成闭环负反馈电路，电阻R1一端与放大器的反相输入端连接，电阻R1的另一端连接信号输入端口，所述放大器的反相输入端与第一积分器的输出端通过电阻R3连接，所述放大器的反相输入端与第二积分器的输出端连接的电路上依次串接电阻R4和开关S3，所述第一积分器的输出端连接信号输出端口；

所述加法器还分别与开关S1和S2的进线端连接，开关S1和S2为双向选择开关，开关S1的一个出线端与信号输入端口连接，开关S1的另一个出线端连接地线，开关S2的一个出线端与第二积分器的输出端连接，开关S2的另一个出线端连接地线。

如图3所示，所述双二阶有源滤波器5是MAX260芯片，所述双二阶有源滤波器的CLKA和OSC管脚之间连接有晶振，其CLKOUT和CLKB管脚之间短接，BPA和INB管脚之间短接，INA为信号输入端，BPB为信号输出端。

本实施例的工作过程：如果传感器探头采集的信号直接进入滤波器，其信号逻辑输入的跃变在滤波器的输出端会产生一些噪声，而这些噪声如果不能被有效的消除，则可能会被后端的放大电路放大，进而造成漏水误报，因此信号进入滤波器前先经过滤波器数字信号控制电路6，将噪声过滤掉进入到双二阶有源滤波器5中，本电路使用的双二阶有源滤波器5是MAX260芯片。

MAX260片内的两套滤波器可分别调谐、以实现各种复杂的滤波器多项式，本滤波电路利用两个二阶滤波器件级联成四阶带通滤波器，且两个器件可共用一个时钟，通过四阶带通滤波器，可以有效的过滤因为应用环境差异而造成的信号杂波，配合放大电路则可以实现对不同电容-频率曲线的有效补偿，信号经过滤波器后进入到电容频率转换电路，电容频率转换电路如图4所示，将电容值转换成频率值后输出给P89C51单片机，单片机105通过内部的计数器T1来对输入的频率计数，通过频率-电容反演计算后得到电容值，采用传感器检测面干燥时的电容值作为初始电容Cx0，当传感器的检测面上漏水后，导致其输出的电容变化为Cx，电容变化量ΔCx为：

ΔCx＝Cx-Cx0

通过试验设定一个阈值频率ΔCref，当ΔCx>ΔCref时，认为检测面上有检测到足够的水量，然后单片机控制报警电路实现报警，否则认为极板上未检测到水量。

该传感器检测漏水的步骤如图5所示，更新单片机程序漏水性判断步骤：

(1)单片机硬件初始化，主要是T1定时器、UART，INT0的初始化；

(2)通过T1计数器在一定时间内利用外脉冲触发(INT0)的方式对频率计数；

(3)根据当前频率计数值，通过线性拟合系数反演出当前的电容值，并和初始电容值之差来计算两极板间电容变化量；

(4)通过电容变化量和阈值电容量比较，软件给出是否有漏水判断，如果判断计算出漏水，驱动蜂鸣器报警；

(5)单片机通过RS232接口将电容量和漏水检测结果发送给计算机。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。