CN107606738A - 超声波信号接收检测电路及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波信号接收检测电路，包括用于接收超声波信号的金属电极以及与金属电极连接的信号处理电路，所述信号处理电路包括整流滤波电路、信号放大电路、滤波电路和单片机电路，其中金属电极接收的信号经整流滤波电路整流和滤波后进入信号放大电路进行放大，放大后的信号进一步滤波后送入单片机进行处理。该电路应用于超声波雾化片的无水断电保护，所述超声波信号接收检测电路的超声波信号接收采用金属电极。本发明采用金属电极接收超声信号，配合信号处理电路实现对超声波信号的检测和处理，其应用于超声波雾化片的无水检测中，不受液体腐蚀和氧化，寿命长，检测精度高，不易出问题，应用灵活，成本低。
Description
技术领域
本发明属于超声波应用技术领域，具体涉及一种超声波信号接收检测电路及应用。
背景技术
目前加湿器通常采用微孔压电陶瓷超声波雾化片对水进行雾化，其工作原理是利用超声雾化片的高频振荡对水产生空化作用，将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾。
超声波雾化片是加湿器的关键部件，如果缺水会造成其干烧而损坏，因此，加湿器中基本上都设有无水断电保护装置，目前常用的一种是用干簧管配合漂浮磁环的检测方式。另一种是水面探针检测方式。干簧管配合漂浮磁环检测方式和水面探针的检测方式都是直接与液面接触，其中对材质的耐腐蚀性和抗氧化性要求严格，即便如此因为长期接触液面，在产品应用一段时间后也会不可避免的出现腐蚀氧化等现象，造成检测失灵，从而造成干烧损坏雾化片。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种成本低廉的超声波信号接收检测电路以及该电路的应用。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种超声波信号接收检测电路，包括用于接收超声波信号的金属电极以及与金属电极连接的信号处理电路，所述信号处理电路包括整流滤波电路、信号放大电路、滤波电路和单片机电路，其中金属电极接收的信号经整流滤波电路整流和滤波后进入信号放大电路进行放大，放大后的信号进一步滤波后送入单片机进行处理。
进一步的，所述单片机为具有模数转换功能的单片机。
更进一步的，所述整流滤波电路包括电容C151、C152、二极管D8、D81、电阻R25、R261，其中电容C152的一端连接金属电极，电容C152的另一端经二极管D81连接信号放大电路的输入端，二极管D8正极接地，二极管D8负极连接电容C152另一端，电阻R261并联在二极管两端，电容C151和电阻R25并联后的一端接地，电容C151和电阻R25并联后的另一端连接信号放大电路输入端；金属电极接收的信号经过电容C152和电阻R261滤波,二极管D8、D81整流，电容C151和电阻R25滤波后送入信号放大电路。
再进一步的，所述信号放大电路包括放大器U1、电阻R31、R32以及电容C15，其中放大器U1正输入端连接整流滤波电路的输出端，放大器U1的负输入端经电阻R31接地，放大器U1的负输入和输出端之间连接反馈电阻R32，放大器U1的电源正端经电容C15接地，放大器U1的电源负端接地。
一种超声波信号接收检测电路的应用，超声波信号接收检测电路应用于超声波雾化片的无水断电保护，所述超声波信号接收检测电路的超声波信号接收采用金属电极。
进一步的，在超声波信号接收检测电路应用于超声波雾化片的无水断电保护时，用于接收超声波信号的金属电极设置在水箱或者水杯外侧面，金属电极与超声波雾化片之间有一定的距离，并且金属电极和超声波雾化片的直线距离之间是水箱或者水杯的内腔。
更进一步的，金属电极的面积S与金属电极和雾化片之间的距离L成正比例关系。
再进一步的，所述金属电极与超声波雾化片表面相对。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用金属电极接收超声信号，配合信号处理电路实现对超声波信号的检测和处理，其应用于超声波雾化片的无水检测中，不受液体腐蚀和氧化，寿命长，检测精度高，不易出问题，应用灵活，成本低。
附图说明
图1为本发明电路原理图；
具体实施方式
下面结合附图对发明做进一步详细描述：
本发明是一种超声波信号的接收检测电路以及应用，市场上常见的超声波信号接收一般会应用超声波传感器，但是超声波传感器价格昂贵。本发明基于超声波在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性的特性，采用金属电极来接收并处理超声信号。同时，由于超声波在空气中和在水中相比，在空气中的能量衰减明显大于在水中的衰减，因此，可以通过超声波检测电路来实现超声波雾化片的无水检测。
一种超声波信号接收检测电路，包括用于接收超声波信号的金属电极以及与金属电极连接的信号处理电路，所述信号处理电路包括整流滤波电路、信号放大电路、滤波电路和单片机电路，其中金属电极接收的信号经整流滤波电路整流和滤波后进入信号放大电路进行放大，放大后的信号进一步滤波后送入单片机进行处理。为了简化电路，降低成本，所述单片机为具有模数转换功能的单片机。
如图1所示，所述整流滤波电路包括电容C151、C152、二极管D8、D81、电阻R25、R261，其中电容C152的一端连接金属电极，电容C152的另一端经二极管D81连接信号放大电路的输入端，二极管D8正极接地，二极管D8负极连接电容C152另一端，电阻R261并联在二极管两端，电容C151和电阻R25并联后的一端接地，电容C151和电阻R25并联后的另一端连接信号放大电路输入端；金属电极接收的信号经过电容C152和电阻R261滤波,二极管D8、D81整流，电容C151和电阻R25滤波后送入信号放大电路。
所述信号放大电路包括放大器U1、电阻R31、R32以及电容C15，其中放大器U1正输入端连接整流滤波电路的输出端，放大器U1的负输入端经电阻R31接地，放大器U1的负输入和输出端之间连接反馈电阻R32，放大器U1的电源正端经电容C15接地，放大器U1的电源负端接地。
所述滤波电路包括电阻R24、电容C16，电容C16和电阻R24并联后的一端接地，电容C16和电阻R24并联后的另一端连接信号放大电路输出端。
一种超声波信号接收检测电路的应用，超声波信号接收检测电路应用于超声波雾化片的无水断电保护，所述超声波信号接收检测电路的超声波信号接收采用金属电极。
在超声波信号接收检测电路应用于超声波雾化片的无水断电保护时，用于接收超声波信号的金属电极设置在水箱或者水杯外侧面，这样金属电极不与水接触，可防止金属电极腐蚀和氧化，保证其检测的精确度和灵敏性，防止由于金属电极氧化和腐蚀引起的检测故障，进而避免由于水位的检测电路出现故障而造成超声波雾化片干烧损坏。金属电极设置于水箱或者水杯外侧面时，金属电极与超声波雾化片之间就会有一定的距离，并且金属电极和超声波雾化片的直线距离之间是水箱或者水杯的内腔，从而可以用于检测水位并在无水时断电防止干烧。
为了保证金属电极能够在无水时也能接收并检测超声波雾化片发出的震荡信号，要对金属电极的大小以及金属电极和雾化片之间的距离进行精确的设计，在检测有水情况下，金属电极与超声波雾化片之间的距离越小或金属电极面积越大，所接收的信号越强。金属电极的面积S与金属电极和雾化片之间的距离L成正比例关系：即S＝k*L，k为比例系数。
由于容器(水箱)的材质、厚度在设计时存在差异，衰减系数也存在不同，因此比例系数k值也就不同。以PVC材质的容器为例，当L＝1cm时，选用0.5cm*0.5cm的电极可接收到微孔雾化片的信号，因此推算出k值为0.25，当L＝10cm时，金属电极面积S＝2.5平方厘米，经实际检测，发现面积S＝2.5平方厘米的金属电极(1cm*2.5cm)可接收到微孔雾化片的信号。
为了保证检测的精确性和准确度，所述金属电极与超声波雾化片表面相对。这样不仅可以保证信号的强度，也便于金属电极与超声波雾化片之间距离的调整。
该电路应用时的工作原理：
金属电极接收的信号经整流滤波电路整流和滤波后进入信号放大电路进行放大，经信号放大电路放大后的信号，进入单片机进行模数(AD)转换处理，在有水和无水的两种状态下判断信号电压幅值的大小，实现无水断电的保护功能。
Claims (8)
1.一种超声波信号接收检测电路，其特征在于：包括用于接收超声波信号的金属电极以及与金属电极连接的信号处理电路，所述信号处理电路包括整流滤波电路、信号放大电路、滤波电路和单片机电路，其中金属电极接收的信号经整流滤波电路整流和滤波后进入信号放大电路进行放大，放大后的信号进一步滤波后送入单片机进行处理。
2.根据权利要求1所述的超声波信号接收检测电路，其特征在于：所述单片机为具有模数转换功能的单片机。
3.根据权利要求2所述的超声波信号接收检测电路，其特征在于：所述整流滤波电路包括电容C151、C152、二极管D8、D81、电阻R25、R261，其中电容C152的一端连接金属电极，电容C152的另一端经二极管D81连接信号放大电路的输入端，二极管D8正极接地，二极管D8负极连接电容C152另一端，电阻R261并联在二极管两端，电容C151和电阻R25并联后的一端接地，电容C151和电阻R25并联后的另一端连接信号放大电路输入端；金属电极接收的信号经过电容C152和电阻R261滤波,二极管D8、D81整流，电容C151和电阻R25滤波后送入信号放大电路。
4.根据权利要求2或3所述的超声波信号接收检测电路，其特征在于：所述信号放大电路包括放大器U1、电阻R31、R32以及电容C15，其中放大器U1正输入端连接整流滤波电路的输出端，放大器U1的负输入端经电阻R31接地，放大器U1的负输入和输出端之间连接反馈电阻R32，放大器U1的电源正端经电容C15接地，放大器U1的电源负端接地。
5.一种超声波信号接收检测电路的应用，其特征在于：超声波信号接收检测电路应用于超声波雾化片的无水断电保护，所述超声波信号接收检测电路的超声波信号接收采用金属电极。
6.根据权利要求4所述的超声波信号接收检测电路的应用，其特征在于：在超声波信号接收检测电路应用于超声波雾化片的无水断电保护时，用于接收超声波信号的金属电极设置在水箱或者水杯外侧面，金属电极与超声波雾化片之间有一定的距离，并且金属电极和超声波雾化片的直线距离之间是水箱或者水杯的内腔。
7.根据权利要求5所述的超声波信号接收检测电路的应用，其特征在于：金属电极的面积S与金属电极和雾化片之间的距离L成正比例关系。
8.根据权利要求5或6所述的超声波信号接收检测电路的应用，其特征在于：所述金属电极与超声波雾化片表面相对。
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