电容测试电路、液位检测电路及其使用方法、杯子、设备

电容测试电路、液位检测电路及其使用方法、杯子、设备

技术领域

本发明属于电学领域，具体涉及电容测试电路、液位检测电路、液位检测电路的使用方法、杯子、设备。

背景技术

智能家居是是在互联网的发展影响下产生的物联网的体现，智能家居的主要体现方式在于将人类生活家居物品进行智能化、网络化，智能家居可以提高人类的家居生活增强便利性、舒适性、安全性、艺术性、环保性、经济性，其诸多好处使得智能家居已经开始进入千家万户，智能家居相关技术正在蓬勃的发展并将更加繁荣。

水是生命之源，人类的生活跟水息息相关，由于水是液体，人类使用时一般需要具有稳定形状的容器来装盛，人类不少家居用品与具有稳定形状的容器相关，比如杯子、水瓶、水桶、浴缸、洗衣机、热水器、饮水机、鱼缸等等；对于具有液体容器的家居用品在使用时，由于液体容器的容积往往是固定的，所以液体的深度是重要指标，否则容易溢出；对于具有稳定形状的液体容器而言，其液体深度往往可以用于液体体积、液体重量的评估。

现有的液体容器的液位的监测技术主要有浮球、电阻式、电容式，这几种方式各有其优缺点。

现有容值检测电路成本较高，存在改进空间。

现有的电容式液位检测电路成本较高，存在改进空间。

电容式液位检测电路主要是以所测得的容值来评估，这种方式虽然精度高，但是检测结果容易受到温飘、元件老化的影响，而人类使用水时不同场合的水温要求是不一样的，这样导致现有的电容式液位检测电路的液位检测结果可能会因不同的使用场合的不同而不同，所以对于智能家居而言现有的电容式液位检测电路的稳定性、通用性存在改进空间。

发明内容

为解决技术背景中叙述的问题，本发明提出了电容测试电路、液位检测电路、液位检测电路的使用方法、杯子、设备。

本发明具有如下技术内容。

1、一种电容测试电路，其特征在于：包括一号电阻（R1）、二号电阻（R2）、三号电阻（R3）、限向二极管（D2）、一号测试点（ca1）、二号测试点（ca2）、电源点（VCC9）、电源地点（GND9）、采样二极管（D1）、采样点（Q）、采样电容（C1）、采样连接点（P1）、单片机（PIC12F510）、测试信号开关（MOS1）、测试信号控制点（P1）；

测试信号开关（MOS1）具有一个开关通道、一个控制端，控制测试信号开关（MOS1）的控制端的电平可以实现开关通道的断开与联通，测试信号开关（MOS1）的控制端与测试信号控制点（P1）相连；

测试信号控制点（P1）与单片机（PIC12F510）的一个IO脚相连；

一号电阻（R1）的一端与一号测试点（ca1）相连，一号电阻（R1）的另一端经由测试信号开关（MOS1）的开关通道连接到电源点（VCC9）；

二号电阻（R2）的一端与一号测试点（CA1）相连；

三号电阻（R3）的一端与二号测试点（CA2）相连；

限向二极管（D2）的正极与二号测试点（CA2）相连，限向二极管（D2）的负极与电源地点（GND9）相连；

三号电阻（R3）不与二号测试点（CA2）相连的端和二号电阻（R2）不与一号测试点（ca1）相连的端相连；

三号电阻（R3）、二号电阻（R2）的公共连接点与采样二极管（D1）的正极相连；

采样二极管（D1）的负极与采样点（Q）相连；

采样电容（C1）的一端与采样点（Q）相连，采样电容（C1）的另一端与电源地点（GND9）相连；

采样连接点（P1）与采样点（Q）相连；

采样连接点（P1）与单片机（PIC12F510）的一个可设置为AD采样模式的引脚相连，以使单片机（PIC12F510）可以采集采样点（Q）即采用电容（C1）的充电端的电压值；

采样连接点（P1）与单片机（PIC12F510）的一个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚相连，单片机（PIC12F510）可以具有排泄采样点（Q）的电荷为新的测试做准备的能力；当单片机（PIC12F510）的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为高阻模式时，单片机（PIC12F510）的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚不会影响采样点（Q）的电压值；当单片机（PIC12F510）的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为IO输出模式且输出低电平时，单片机（PIC12F510）可以起到排泄采样点（Q）的电荷降低采样点（Q）电压值的作用以为新的测试做准备；

单片机（PIC12F510）的电源脚（VDD）与电源点（VCC9）相连，单片机（PIC12F510）的接地脚（VSS）与电源地点（GND9）相连；

与测试信号控制点（P1）相连的单片机（PIC12F510）的IO脚可以输出高电平、低电平，以实现测试信号开关（MOS1）的开关通道的通断控制，并可以形成用于测试电容的PWM测试信号；

本发明的实现对待测电容（CS）的容值的测试原理是：本发明的在测试本发明的应用对象待测电容（CS）时，待测电容（CS）的两端分别与一号测试点（ca1）、二号测试点（ca2）相连，由于测试信号为PWM信号,待测电容对于PWM信号而言具有有效阻抗可以视为等效电阻，对于同一的测试信号而言不同容值的待测电容的等效电阻不同，不同容值的待测电容（CS）会导致一号测试点（ca1）、二号测试点（ca2）之间的压降不同，从而导致同等的单位时间内采样电容（C1）所充的电压值不同，本领域普通技术人员可根据待测电容值（CS）与单位时间内采样电容（C1）所充电压值的对应关系、单位时间内采用电容（C1）所充电压值来计算待测电容（CS）的容值，本发明应用时应恰当控制测试时间尽量避免采样电容（C1）被完全充满；限向二极管（D2）可以起到防止待测电容（CS）在脉冲间隙经由二号电阻（R2）、三号电阻（R3）放电时对采样电容（C1）充电的作用。

2、如技术内容1所述的一种电容测试电路，其特征在于：还包括单片机程序；单片机程序烧录在单片机（PIC12F510）中。

3、如技术内容1所述的一种电容测试电路，其特征在于：所述的单片机（PIC12F510）的部分引脚既可设置为AD采样模式的引脚也能够设置为IO输入模式也能够设置为IO输出模式。

4、一种液位检测电路，其特征在于：具有技术内容1所述的技术方案，还具有一号极板（121）、二号极板（120）；一号极板（121）与电容测试电路的一号测试点（ca1）相连；二号极板（120）与电容测试电路的二号测试点（ca2）相连；一号极板（121）、二号极板（120）均使用电的良导体制成。

5、如技术内容4所述的一种液位检测电路的使用方法，其特征在于：一号极板（121）、二号极板（120）分别贴在绝缘容器（140）的外壁上，一号极板（121）、二号极板（120）在纵向位置上不具有等高的点即一号极板（121）、二号极板（120）为纵向错开的排列。

6、如技术内容4所述的一种液位检测电路的使用方法，其特征在于：将多个如技术内容4所述的液位检测电路的一号极板（121）、二号极板（120）成对的纵向排列在绝缘容器（140）的外壁的不同高度位置上，并将各个液位检测电路的单片机（PIC12F510）结合公知常识合并为同一单片机，根据各组成对极板的容值的大小差异来判断液位(150)位置；位于液位（150）上方的各组成对极板之间的容值很小，单片机（PIC12F510）在采样点（Q）采集到的电压较高；位于液位（150）下方的各组成对极板之间的容值较大，单片机（PIC12F510）在采样点（Q）采集到的电压较低；检测结果不易受到温飘、元件老化的影响，检测结果稳定可靠。

7、一种杯子，其特征在于：具有技术内容1-6中任一技术内容所述的技术方案的全部技术特征，还具有通讯模块能够连接到互联网并能使液位信息在互联网上传送。

8、一种设备，其特征在于：具有技术内容1-7中任一技术内容所述的技术方案的全部技术特征，还具有通讯模块能够连接到互联网并能使液位信息在互联网上传送。

技术内容说明及其有益效果。

本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、稳定可靠。

附图说明

附图1为实施实例1的示意图。

附图2为实施实例2的示意图。

如图3为实施实例3的示意图。

具体实施实例

下面将结合实施实例对本发明进行说明。

实施实例1、如图1所示，一种电容测试电路，其特征在于：包括一号电阻（R1）、二号电阻（R2）、三号电阻（R3）、限向二极管（D2）、一号测试点（ca1）、二号测试点（ca2）、电源点（VCC9）、电源地点（GND9）、采样二极管（D1）、采样点（Q）、采样电容（C1）、采样连接点（P1）、单片机（PIC12F510）、测试信号开关（MOS1）、测试信号控制点（P1）；

测试信号开关（MOS1）具有一个开关通道、一个控制端，控制测试信号开关（MOS1）的控制端的电平可以实现开关通道的断开与联通，测试信号开关（MOS1）的控制端与测试信号控制点（P1）相连；

测试信号控制点（P1）与单片机（PIC12F510）的一个IO脚相连；

一号电阻（R1）的一端与一号测试点（ca1）相连，一号电阻（R1）的另一端经由测试信号开关（MOS1）的开关通道连接到电源点（VCC9）；

二号电阻（R2）的一端与一号测试点（CA1）相连；

三号电阻（R3）的一端与二号测试点（CA2）相连；

限向二极管（D2）的正极与二号测试点（CA2）相连，限向二极管（D2）的负极与电源地点（GND9）相连；

三号电阻（R3）不与二号测试点（CA2）相连的端和二号电阻（R2）不与一号测试点（ca1）相连的端相连；

三号电阻（R3）、二号电阻（R2）的公共连接点与采样二极管（D1）的正极相连；

采样二极管（D1）的负极与采样点（Q）相连；

采样电容（C1）的一端与采样点（Q）相连，采样电容（C1）的另一端与电源地点（GND9）相连；

采样连接点（P1）与采样点（Q）相连；

采样连接点（P1）与单片机（PIC12F510）的一个可设置为AD采样模式的引脚相连，以使单片机（PIC12F510）可以采集采样点（Q）即采用电容（C1）的充电端的电压值；

采样连接点（P1）与单片机（PIC12F510）的一个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚相连，单片机（PIC12F510）可以具有排泄采样点（Q）的电荷为新的测试做准备的能力；当单片机（PIC12F510）的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为高阻模式时，单片机（PIC12F510）的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚不会影响采样点（Q）的电压值；当单片机（PIC12F510）的这个能够设置为高阻模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为IO输出模式且输出低电平时，单片机（PIC12F510）可以起到排泄采样点（Q）的电荷降低采样点（Q）电压值的作用以为新的测试做准备；

单片机（PIC12F510）的电源脚（VDD）与电源点（VCC9）相连，单片机（PIC12F510）的接地脚（VSS）与电源地点（GND9）相连；

与测试信号控制点（P1）相连的单片机（PIC12F510）的IO脚可以输出高电平、低电平，以实现测试信号开关（MOS1）的开关通道的通断控制，并可以形成用于测试电容的PWM测试信号；

本发明的实现对待测电容（CS）的容值的测试原理是：本发明的在测试本发明的应用对象待测电容（CS）时，待测电容（CS）的两端分别与一号测试点（ca1）、二号测试点（ca2）相连，由于测试信号为PWM信号,待测电容对于PWM信号而言具有有效阻抗可以视为等效电阻，对于同一的测试信号而言不同容值的待测电容的等效电阻不同，不同容值的待测电容（CS）会导致一号测试点（ca1）、二号测试点（ca2）之间的压降不同，从而导致同等的单位时间内采样电容（C1）所充的电压值不同，本领域普通技术人员可根据待测电容值（CS）与单位时间内采样电容（C1）所充电压值的对应关系、单位时间内采用电容（C1）所充电压值来计算待测电容（CS）的容值，本发明应用时应恰当控制测试时间尽量避免采样电容（C1）被完全充满；

限向二极管（D2）可以起到防止待测电容（CS）在脉冲间隙经由二号电阻（R2）、三号电阻（R3）放电时对采样电容（C1）充电的作用。

还包括单片机程序；单片机程序烧录在单片机PIC12F510中。

所述的单片机PIC12F510的部分引脚既可设置为AD采样模式的引脚也能够设置为IO输入模式也能够设置为IO输出模式。

实施实例2、如图2所示，一种液位检测电路，其特征在于：具有实施实例1所述的技术方案，还具有一号极板121、二号极板120；一号极板121与电容测试电路的一号测试点ca1相连；二号极板120与电容测试电路的二号测试点ca2相连；一号极板121、二号极板120均使用电的良导体制成。

实施实例3、如图3所示，如实施实例2所述的一种液位检测电路的使用方法，其特征在于：一号极板121、二号极板120分别贴在绝缘容器140的外壁上，一号极板121、二号极板120在纵向位置上不具有等高的点即一号极板121、二号极板120为纵向错开的排列。

实施实例4、如实施实例2所述的一种液位检测电路的使用方法，其特征在于：将多个如实施实例2所述的液位检测电路的一号极板121、二号极板120成对的纵向排列在绝缘容器140的外壁的不同高度位置上，并将各个液位检测电路的单片机PIC12F510结合公知常识合并为同一单片机，根据各组成对极板的容值的大小差异来判断液位150位置；位于液位150上方的各组成对极板之间的容值很小，单片机PIC12F510在采样点Q采集到的电压较高；位于液位150下方的各组成对极板之间的容值较大，单片机PIC12F510在采样点Q采集到的电压较低；检测结果不易受到温飘、元件老化的影响，检测结果稳定可靠。

实施实例5、一种杯子，其特征在于：具有实施实例1-6中任一实施实例所述的技术方案的全部技术特征，还具有通讯模块能够连接到互联网并能使液位信息在互联网上传送。

实施实例6、一种设备，其特征在于：具有实施实例1-6中任一实施实例所述的技术方案的全部技术特征，还具有通讯模块能够连接到互联网并能使液位信息在互联网上传送。

本说明不详处为现有技术或者公知常识，故不赘述。