冷门硬件设计问题：液面探测，求助大神

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各位好，在工作中遇到这个电路，具体如下图：
简述功能如下：
& }! y, M. W4 R0 }. ^) i7 G容器中装有少量液体，先需要用吸液探针将容器内液体抽走，设计硬件电路来检测液体是否被抽完。
金属探测棒和探针被固定在一个机械升降装置中。金属棒被接地。
当机械装置下降，将金属棒和探针下降接触到液面后，金属棒通过液体与探针接触。
; Q4 J( ]  Z" W5 f- {经过试验发现放大器LMC6462的输出信号A，当金属棒没有碰触到液面时，输出+5V。在接触到液面时，A点输出0，但是很快又回到+5V。
6 d& d, R; E* G0 b# r, r, B3 \不太理解放大器在这里实现什么作用以及这个电路的工作原理，希望有相关经验的高手给与解释，谢谢！

Locwis

在这里放大器是作为一个比较器来使用，当同向输入端的电压大于反向输入端的电压时，A点输出电压为5V；当同向输入端的电压小于反向输入端的电压时，A点输出电压为0V。阈值电平由反向输入端的33K和15K电阻对5V分压提供，而在同向输入端33K电阻和金属棒+探针（此时金属棒和探针也等同于一个电阻，电阻的阻值和探入液面的深度有关系）也构成的一个分压电阻，放大器就用来比较这两个输入端的电压

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Locwis 发表于 2020-4-22 16:17
* \/ x9 B1 M; H" ~+ E在这里放大器是作为一个比较器来使用，当同向输入端的电压大于反向输入端的电压时，A点输出电压为5V；当同 ...

; B' I5 [& n1 m0 d9 `, i非常感谢你的解答，我基本明白工作原理了。没有想到放大器可以直接这样当做比较器使用。
. F0 p. L$ h& D( n: L6 C还想继续请教几个问题：
' z8 n, C" S5 o% A1. 是否大多数运放都可以像图中那样直接当做比较器去使用？
2. 不是很清楚电路设计者为何用+5V给放大器供电，因为这款运放是可以工作在+3V电压下的，如果直接用+3.3V给运放供电，那运放输出的高电平就是+3.3V，不是可以直接连接MCU的GPIO了吗？可以省去电平转换电路，节省BOM成本了啊。不知道你是如何理解这部分的。
4 N: h) e1 k* p2 |' ^6 v3. 我在试验中发现当容器里的液体是酸液或碱液时，电路工作很正常，即A点信号很正确。但当液体换成普通的自来水时，A点信号不是很稳定。比如有时候，即使金属棒和探针都接触到液面以下，A点信号也为高电平。请问液体的性质有这么大影响吗？
; a: H6 f) _6 `& T: A

Locwis

101016 发表于 2020-4-22 17:09
非常感谢你的解答，我基本明白工作原理了。没有想到放大器可以直接这样当做比较器使用。
还想继续请教几 ...

1、大部分的运放是可以直接用做比较器使用的
2、如果运放可以工作在3.3V，那么直接用3.3V供电也是没问题的，不过不建议输出直接接MCU的I/O口，如果运放的输出电流比较大的话会损坏I/O口，中间最好加限流电阻
+ |1 }* `0 m) _8 s8 Y3、这个要看你用的检测模块的性能参数

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Locwis 发表于 2020-4-22 17:20
1、大部分的运放是可以直接用做比较器使用的
8 N  r  t6 X1 L- g( K% g3 @2、如果运放可以工作在3.3V，那么直接用3.3V供电也是没问题 ...

% B, r  h: t$ `7 n感谢回复、解答！我再去试验和思考下。