CN100486812C - 检测电路及墨盒 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种检测电路及墨盒，此检测电路包括电极对，信号交换电极，交流信号源，至少一与所述电极对串联连接的电容元件。本发明的检测电路结构简单，使用元件较少，因此，具有制造工艺简单，生产成本低，不易损坏，并很好模仿压电元件工作特性的优点。

Description

检测电路及墨盒
技术领域
本发明涉及一种检测电路及墨盒，该检测电路可检测容器中导电液体的存在或缺失，尤其是一种可检测墨盒中墨水存在或缺失的检测电路及采用该检测电路的墨盒。
背景技术
墨盒是一种常用的喷墨打印耗材，一般的墨盒都设置有墨水存在或缺失的检测装置，以检测墨盒中墨水的有无状况。一种现有的墨盒是使用压电元件或压电传感器对墨盒中墨水有无状况进行检测，如申请号为200480001120.8的中国专利申请就公开了一种使用压电元件对墨水有无状况进行检测的装置，该装置包括检测信号生成电路，用于进行压电元件的充电和放电，并且生成包含表示周期的信息的检测信号，其中所述周期是从放电结束起经过了预定的待机时间之后残留在压电元件上的残留振动的周期；和控制部，生成时钟信号，并且控制压电元件的充电和放电。周期可用于确定容纳的消耗品的剩余量是否比预定量多。控制部通过对时钟信号的脉冲数进行计数来确定预定的待机时间。该方案由于压电元件或压电式传感器的制造工艺比较复杂，而且成本较高，批量生产时压电元件参数的一致性较差，对检测结果的稳定性有不良影响。同时，由于压电元件或压电式传感器是微电元件或微电传感器，厚度一般较小，容易损坏，因此，人们在寻找一种能代替压电元件或压电式传感器的检测电路。
中国发明专利ZL03124980.9和中国发明申请200610093869.0公开了一种具有替代部件的检测装置及方法，该替代部件由算术逻辑运算电路构成。由于算术逻辑运算电路一般由多个放大器、与非门等组成，使用的元件较多，对减少墨水检测装置的复杂性和降低墨盒生产的成本的意义不是很大。中国发明专利ZL03158018.1则公开了一种液体检测电路，其由电极、电源阻抗、交流信号源和确定装置组成，该检测电路虽然比较简单，但其只有电源阻抗和交流信号源等组成，并没有很好的模仿压电元件或压电传感器的工作特性，在检测过程中，与压电元件或压电传感器有一定的差异，影响打印机对墨盒的识别。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种能够较好地替代压电元件或压电传感器且结构简单的墨水检测电路；
本发明的另一目的是提供一种采用该检测电路的墨盒。
为实现上述目的，本发明提供的检测电路包括
一对相间布置的电极对，当电极对间充满墨水时，该电极对电连通；
用于与打印机交换信息的信号交换电极，其与电极对构成串联电路；
产生周期性信号的交流信号源；
至少一与所述电极对串联连接的电容元件。
本发明还提供墨盒，包括
容纳墨水的供墨腔；
把墨水排出供墨腔外的供墨口；
检测电路，包括
一对相间布置的电极对，当电极对间充满墨水时，该电极对电连通；
用于与打印机交换信息的信号交换电极，其与电极对构成串联电路；
产生周期性信号的交流信号源；
至少一与所述电极对串联连接的电容元件。
本发明提供的检测电路简单，能减少生产墨水检测装置的复杂性，并能降低墨盒生产成本，同时检测电路又能很好的模仿压电元件或压电传感器的工作特性，能让打印机正确判断墨盒中墨水余量是否足够。
附图说明
图1是本发明第一实施例的电路示意图；
图2是本发明第二实施例的电路示意图；
图3是本发明第三实施例的电路示意图；
图4是本发明第四实施例的电路示意图；
图5是本发明第五实施例的电路示意图；
图6是本发明第六实施例的电路示意图；
图7是本发明第一实施例的第一工作状态的等效电路示意图；
图8是本发明第一实施例的第二工作状态的等效电路示意图。
以下结合图示及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
图1是本发明所述检测电路的第一实施例的电路示意图。
在本第一实施例中，墨水余量检测电路应用在墨盒(图未示)中，其由探针式电极对1、信号交换电极2、交流信号源8和电容20串联组成。本实施例中，探针式电极对1是设置在墨盒中的供墨口中或供墨腔中，当探针式电极对1间充满墨水时，探针式电极对1的两个电极之间电连通。信号交换电极2与设置在墨盒上的芯片(图未示)保持信号连接，当墨盒安装到打印机上时，墨盒芯片与打印机中的芯片保持信号连接，检测电路检测到的信息通过信号交换电极2传送给墨盒芯片，然后由墨盒芯片传送到打印机上，并由打印机判断墨盒中墨水的存在或缺失。交流信号源8向检测电路加载一个周期性变化的信号，交流信号源8可以是无源信号源，如晶体振荡器、无源信号发生器等；也可以是有源信号源，如有源信号发生器、周期性振荡电路或微控制器(MCU)，例如单片机等。电容20的作用是模仿压电元件或压电传感器的工作特性，让打印机检测到墨盒中有检测装置的存在。
在介绍本发明所述检测电路的工作原理之前，有必要先介绍现有的打印机通过墨盒中的压电元件或压电传感器检测装置来检测墨水余量的过程，一般而言，此过程分为以下两个步骤：
(1)检测是否存在压电元件或压电传感器；
(2)判断该压电元件或压电传感器的振荡频率是否与打印机的设定频率一致。
由于压电元件或压电传感器的主要组成部分是压电晶体，故检测压电元件或压电传感器的存在实际上是检测压电晶体的存在。而压电晶体具有与电容相似的充放电特性，而打印机是通过检测压电晶体的充放电特性来判断是否存在压电晶体，因此，在上述的步骤(1)中，若检测电路中有类似压电晶体充放电特性的元件存在，则打印机就会认为检测电路中有压电元件或压电传感器存在。
在上述步骤(2)中，打印机需要判断检测装置中的压电元件或压电传感器的振动频率是否与打印机的设定值一致时，打印机判断检测电路中是否有周期性信号，如果有周期性信号，则打印机判断此周期性信号的振荡频率是否与打印机设定的频率一致，并以此判断检测装置的正确与否。
经过上述两步检测和判断后，若打印机认为检测电路有压电元件或压电传感器的存在，并且其振荡频率与打印机设定的频率一致时，打印机就会认为墨盒中的检测装置正确，然后判断墨盒中墨水量是否足够。
根据上述原理，在本实施例所述的检测电路安装到墨盒上后，若墨盒中存在有足够的墨水，探针式电极对1的两个电极之间会电连通，其等效电路图如图7所示。检测电路处于导通状态，打印机通过相应的电极与信号交换电极2信号连接，并检测此电路是否有压电元件或压电传感器的存在。此时，由于检测电路已经导通，在交流信号源8产生的周期性信号的作用下，电容20会反复的充放电，打印机会检测到检测电路中有具有一与压电晶体类似的充放电特性的元件存在，认为此检测电路中有压电元件或压电传感器的存在，进入下一步的检测。此时，由交流信号源8产生的周期性信号通过信号交换电极2传送给打印机，打印机判断此周期性信号的振荡频率是否与设定频率一致。由于交流信号源8产生的周期性信号的振荡频率可以设置在10k-200kHz范围内变化，并且可以根据打印机设定的频率进行调整，故可以根据实际情况使打印机能检测到与其设定值一致的振荡频率，因此，打印机会认为此检测电路中有压电元件或压电传感器的存在，并且其振荡频率与打印机设定的频率一致，故认为墨盒中的检测装置正确并能正确检测出墨盒中墨水的存在或缺失。此时，打印机就会通过墨盒中的检测装置对墨盒中的墨水余量是否足够进行检测。
当墨盒中有足够的墨水时，探针式电极对1电连通，检测电路也同时导通，信号交换电极2有电压信号输出，打印机通过对应的电极检测到此输出电压信号，认为墨盒中有墨水，打印机可以正常使用。随着墨盒中的墨水被消耗，探针式电极对1之间的墨水被耗尽，探针式电极对1的两个电极之间失去电连接，其等效电路图如图8所示，检测电路断开，信号交换电极2没有电压输出，打印机不能检测到检测电路输出的电压信号，认为墨盒中的墨水即将用尽，向用户发出一个警告信号，告知用户墨盒中的墨水余量不多，需要更换新的墨盒。
图2揭示了本发明的第二实施例。与图1中所示的第一实施例相比，图2中使用回路电感4和耦合电感5组成耦合元件，耦合元件将交流信号源8产生的周期性信号耦合到检测电路中去，减少了交流信号源8直接串联到检测电路时对检测电路的造成的影响。同时，由于不同种类的墨水的电阻会有一定的差异，为了使检测电路具有更广的适用性，第二实施例中在检测电路中串联一阻值可调的电阻10，此可调电阻可根据不同墨水电阻不同而调整。
本实施例中，检测电路由谐振回路和交流信号输入回路组成，其中谐振回路由探针式电极对1、信号交换电极2、回路电感4、电阻10和电容20串联组成，交流信号输入回路由交流信号源8与耦合电感5串联组成。如上所述，耦合电感5和回路电感4组成了本实施例的耦合部分。与第一实施例相比，本实施例是通过耦合元件将交流信号源8产生的周期性信号耦合到谐振回路中去。同时，在谐振回路上，串联了一个阻值可调的电阻10。本实施例中，探针式电极对1也是设置在墨盒中的供墨口中或墨盒中的供墨腔中，当探针式电极对1两个电极之间充满墨水时，电极对就会电连通。信号交换电极2与打印机信号连接，并与打印机进行信息交换。交流信号源8可以是有源信号源或无源信号源，其产生的周期性信号加载到耦合电感5上，设置在谐振回路中的回路电感4通过与耦合电感5的电感耦合作用接收交流信号源8产生的周期性信号。电阻10与电容20共同作用并模仿压电传感器的工作特性，让打印机检测到有检测装置的存在，此过程与上述第一实施例相同，在此不做赘述。电阻10的阻值变化范围在0～10MΩ，可根据不同墨水的性质而进行设定，当墨水电阻较大时，可以选择使用阻值较小的电阻10，若墨水的电阻较小时，可以选择阻止较大的电阻10，以适应对不同种类的墨水的检测。
在本实施例的检测电路安装到墨盒上后，若墨盒中存在有足够的墨水，探针式电极对1的两个电极之间电连通，谐振回路导通，打印机通过相应的电极与信号交换电极2电连接，并检测此电路是否有压电元件或压电传感器的存在。此时，由于电容20的存在，打印机会检测到谐振回路中有一具有充放电特性的元件存在，认为此检测电路中有压电元件或压电传感器的存在，进入下一步的检测。当打印机判断检测电路中压电元件或压电传感器的振动频率是否与打印机设定的频率是否一致时，由交流信号源8产生的周期性信号会通过耦合电感5耦合到回路电感4上，回路电感4接收此周期性信号后，使整个谐振回路形成一与该周期性信号相同的振荡频率，此频率也会在信号交换电极2上形成，打印机检测到此周期性信号后，即判断其振荡频率是否与设定频率一致。由于信号源产生的周期性信号的振动频率可调，打印机能检测到与其设定值一致的振荡频率，打印机会认为其振荡频率与打印机设定的频率一致，故认为墨盒中的检测装置正确并能正确检测出墨盒中墨水的存在或缺失。
综上所述，若墨盒中有足够的墨水，探针式电极对1电连通并使谐振回路导通，信号交换电极2有电压信号输出，打印机认为墨盒中有墨水；若探针式电极对1之间的墨水耗尽，探针式电极对1的电极之间失去电连接，谐振回路断开，信号交换电极2没有电压输出，打印机认为墨盒中的墨水即将用尽，向用户发出一个警告信号。
在本实施例中，探针式电极对1设置在信号交换电极2与回路电感4的中间，在实际的应用中，探针式电极对1也可以设置在电阻10与电容20的中间，还可以设置在电容20与回路电感4的中间，或者把本实施例中的电容20与探针式电极对1互换位置，探针式电极对1位于电阻10与回路电感4的中间，电容20则位于靠近信号输出端口2的一侧。
当然，在本发明实际应该过程中，耦合部分不限于本实施例中使用的电感耦合元件，图3为本实施例第三实施方式，其使用的耦合部分为光电耦合元件。
如图3所示，本实施例中的耦合部分由发光部件和光接收部件组成，发光部件为发光二极管6，光接收部件为光电三极管7。本实施例中，除了耦合部分使用光电耦合元件替代电感耦合元件外，其它部件与第二实施例相同，在此不作赘述。
当交流信号源8向耦合部分的发光二极管6传送周期性信号时，发光二极管6会随着此周期性信号电压的有无而发光或熄灭。此时，光电三极管7会因接收到发光二极管6发出的光产生电流。由于发光二极管6是随着周期性信号变化而发光或熄灭，光电三极管7产生出的电流也会周期性的断续的。当该周期性信号为正弦波等连续变化信号时，发光二极管6的发光强度还会随着信号绝对值的大小而增强或减弱。此时，光电三极管7就会随着光强的强弱而产生出周期性变化的电流，电流值的大小会根据发光二级光6发出的光强变化而变化，也就是说光电三极管7产生的电流是根据连续变化周期性信号绝对值的大小变化而变化，其变化频率可基本保持一致。由光电三极管7产生的电流信号在流经电阻10时形成一电压信号，此电压信号也是一周期性变化的信号，并与交流信号源8产生的周期性信号保持一致的变化频率。同时，此周期性变化的电压信号可以经过信号交换电极2及对应的电极向打印机传送，打印机会检测谐振回路的振荡频率并判断墨盒中的检测装置是否正确。
当装设有本实施例的检测电路的墨盒安装到打印机后，打印机会通过与上述第一、第二实施例相同的方式和过程检测和判断墨盒中的检测装置是否正确，并在确认该检测装置正确后，判断墨盒中的墨水余量是否足够。
在本发明实际应该过程中，耦合部分除了可以是电感耦合、光电耦合外，还可以是电容耦合，其工作原理与上述两实施例基本一致，只是在耦合部分使用电容耦合元件，交流信号源8向耦合电容发送周期性信号，耦合电容将该信号耦合到回路电容中，使谐振回路导通，并判断墨盒中墨水的存在或缺失。
当然，本发明耦合部分不限于电感耦合、光电耦合或电容耦合这三种耦合方式，其他的耦合方式也应包含在本发明的保护范围内。
参照图4所示，图4揭示了本发明的第四实施例。应用本发明的检测电路对墨盒中墨水余量进行检测时，为了在检测电路中得到更好的交流信号，可以在电阻10与电容20的支路上并联一电容元件，把回路中的直流信号分量过滤掉。在图4所示的实施例中，其与第二实施例不同的地方在于在电阻10与电容20组成的支路上并联一滤波电容21，滤波电容21可以为1pF-800pF，其作用就在于可以过滤谐振回路中的直流信号分量，采用滤波电容21的理由如下：在检测电路判断墨盒中墨水存在或缺失的过程中，由于受到打印机输送过来的检测信号和耦合元件等影响，谐振回路中可能会带有一定的直流信号分量。此直流信号分量会对打印机检测墨盒中压电元件或压电传感器的振荡频率是否与其设定频率一致时造成一定的影响，打印机有可能会误认为压电元件或压电传感器的振荡频率与其设定频率不一致，便不能正常的对墨水余量进行检测。采用滤波电容21之后，若谐振回路中有直流信号分量存在时，当其流经电阻10、电容20与滤波电容21组成的并联支路时，直流信号分量会被滤波电容21过滤。这是因为直流信号在经过滤波电容21时，由于直流信号没有方向的变化，其形成的电量只会停留在电容21的一个极板上，不能到达滤波电容21的另外一个极板上，也就是说直流信号不能通过滤波电容21，从而滤波电容21就能把回路中的直流信号分量过滤，避免其混入到谐振回路中的交流信号分量中，避免打印机误以为检测装置不正确情况的发生。
同时，应用本发明对墨盒中墨水余量进行检测时，为了更好的模仿压电晶体的充放电特性，检测电路中可以设置多个由电阻和电容串联组成的支路。如图5所示，为本发明的第五实施例。本实施例中，与第二实施例不同的是，在电阻10与电容20组成的支路上并联了一由电阻12和电容22组成的支路，图5中所示电路的特性更接近压电晶体充放电特性。当打印机检测压电元件或压电传感器的存在时，检测电路可以表现出更接近于压电晶体的充放电特性，更容易让打印机认为检测电路中有压电元件或压电传感器的存在，从而进入下一步的判断。另外，有电阻12和电容22组成的并联支路，除了可以使检测电路表现出更接近压电晶体的充放电特性外，电容22还可有过滤回路中直流信号分量的作用，使检测电路表现出更接近压电晶体的充放电特性外，还得到更纯的交流信号。
本实施例中并联有电阻和电容组成的支路数量有两条，在实际应用中，并联的数量可以更多。如图6所示的第六实施例，由电阻和电容组成的支路共有3条，分别是电阻10、电容20组成的第一支路、电阻13a、电容23a组成的第二支路和电阻13b、电容23b组成的第三支路。
在第四到第六实施例中，耦合部分均为电感耦合，但在本发明实际应用过程中，还可以使用光电耦合元件、电容耦合元件等作为耦合部分。在实际应用中，其他的耦合方式也应该包括在本发明的保护范围内。
需要强调的是，本发明所述的检测电路均可以应用到墨盒中。
当然，本发明的电路组成不限于上述的实施方式，诸如耦合方式改变、电阻和电容连接方式改变等微小改变以及等效变换均应包括在权利要求所述的范围之内。

Claims (10)

1.检测电路，包括
一对相间布置的电极对，当电极对间充满墨水时，该电极对电连通；
用于与打印机交换信息的信号交换电极，其与电极对构成串联电路；
产生周期性信号的交流信号源；
其特征在于：
至少一与所述电极对串联连接的电容元件。
2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于：
所述交流信号源通过耦合元件加载到所述串联电路中。
3.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于：
所述耦合元件为电感耦合元件或光电耦合元件或电容耦合元件。
4.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于：
所述交流信号源是信号发生器或微控制器。
5.墨盒，包括
容纳墨水的供墨腔；
把墨水排出供墨腔外的供墨口；
检测电路，包括
一对相间布置的电极对，当电极对间充满墨水时，该电极对电连通；
用于与打印机交换信息的信号交换电极，其与电极对构成串联电路；
产生周期性信号的交流信号源；
其特征在于：
至少一与所述电极对串联连接的电容元件。
6.根据权利要求5所述的墨盒，其特征在于：
所述交流信号源通过耦合元件加载到所述串联电路中。
7.根据权利要求6所述的墨盒，其特征在于：
所述耦合元件为电感耦合元件或光电耦合元件或电容耦合元件。
8.根据权利要求7所述的墨盒，其特征在于：
所述的电极对设置在所述供墨腔中或者设置在所述供墨口中。
9.根据权利要求6所述的墨盒，其特征在于：
所述交流信号源是信号发生器或微控制器。
10.根据权利要求9所述的墨盒，其特征在于：
所述的电极对设置在所述供墨腔中或者设置在所述供墨口中。
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