CN101819055A - 液位检测装置 - Google Patents
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Abstract
液位检测装置，包括用于盛装液体的容器、伸入容器且与容器底部具有一定间隙的探针和电子控制单元，其特征在于：所述探针表面覆有阻值单向变化的碳质膜，碳质膜上端连接直流电源，容器底部接地，所述电子控制单元与探针上的碳质膜电气连接，通过检测碳质膜电参数检测液位。本发明液位检测装置结构简单控制精度高，成本降低，可根据需要方便地设定待煮量的多少，节约资源和能源，精确测定液位，调节直观，烹饪更人性化。
Description
技术领域
本发明属于厨房家电用液位检测装置技术领域，尤其是用于厨房家用电器的液位检测装置。
背景技术
现有的用于烹煮液体的厨房家电如豆浆机等，一般通过设置一温度传感器进行最低液位检测，即在温度传感器和发热管的法兰上各连接一导线到电子控制单元上，以判断最低水位状态防止发热管干烧，但无法判断高液位，无法作出高液位的报警提示，容易造成机头进水或液体飞溅现象。为解决同时判断高液位和低液位的问题，通常采用一根防干烧探针和一根防溢探针，防干烧探针一般采用设置有温敏电阻等感温元件的金属棒，其与液体接触后构成回路而判断出液体是否达到额定的工作范围内，防溢探针用于判断待煮液是否过量，两根探针的设置导致整体结构复杂，控制可靠性降低。另外，带有温敏电阻的金属探针，需要通过机床多次加工成形，加工工序复杂繁琐，材料成本和加工成本较高。
通常豆浆机杯体上刻有最高水位和最低水位，这两个水位差是很小的，容量的调节范围较窄，所以用户难以根据饮用人数确定待煮液添加量，且不能根据液位高度设定相应的加热时间或加热功率，造成了烹煮时间过长、能源浪费的现象，不能满足不同的用户群体需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种液位检测装置，结构简单、加工成本低，可以自动检测液体的高度从而对烹煮家电给予相应的程序控制。
为解决上述技术问题，本发明所采用技术方案是：液位检测装置，包括用于盛装液体的容器、伸入容器且与容器底部具有一定间隙的探针和电子控制单元，所述探针表面覆有阻值单向变化的碳质膜，碳质膜上端连接直流电源，容器底部接地，所述电子控制单元与探针上的碳质膜电气连接，通过检测碳质膜电参数检测液位。
所述碳质膜采用碳墨材料，所述碳墨材料优选为可调电阻碳膜。碳膜材料相对金属材料成本节省，可调电阻碳膜则根据不同的制作需要，如豆浆、米糊、果汁等不同浆液进行调节。
所述探针用非金属材料制成，表面印有碳质膜。非金属材质的探针生产成本低，加工方便。
作为不用的方式，所述探针用金属材料制成且其表面覆盖有绝缘层，所述绝缘层上设置有碳质膜。金属材质的探针使用寿命长。
所述碳质膜上印有液位刻度。使得探针同时具有水位尺的作用，便于精确添加待煮液体，节约资源和能源。
所述碳质膜通过丝印的方法获得，加工方便。
所述电子控制单元包括微处理器、显示电路和按键电路，按键电路输出端与微处理器输入端相连，显示电路输入端与微处理器输出端相连，所述微处理器包括探针碳质膜电参数检测模块和探针回路阻值处理模块。
所述电子控制单元还包括马达驱动电路，其输入端与微处理器输出端相连，用于驱动打浆机构。
所述电子控制单元还包括温度检测电路，其输入端与微处理器输出端相连。
所述微处理器具有可与控制终端网络连接的通讯接口。
本发明的液位检测装置，其可应用于豆浆机或料理机或电水壶或电饭煲或电压力锅上。本发明的液位检测装置实现检测的原理和过程为：探针插入水中的深度不同，其整体回路的电阻不同，根据回路阻值精确计算出液位高度。根据基本原理可知：当液体处于最低点，没有达到探针时，整个回路的电阻为无穷大；当液位到探针的最底端时，回路电阻等于水阻加整条探针的阻值；另外，探针设置不同高度的几个判断区域。划分的其他几个区域水位检测原理相同；微处理器根据碳棒回路阻值的变化，来判断计算液位，并设定相应的烹煮时间或加热功率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、结构简单，控制精度高；2、节省材料、降低成本；3、可根据需要方便地设定待煮量的多少，节约资源和能源；4、精确测定液位，看得到的调节，烹饪更人性化。
附图说明
图1为本发明液位检测装置实施于豆浆机时水位检测示意图。
图2为本发明液位检测装置实施于豆浆机时阻值检测示意图。
图3为本发明液位检测装置碳墨丝印成形后的结构示意图。
图4为本发明液位检测装置的电路结构方框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：如图1至图4所示，本发明所述的一种液位检测装置，包括用于盛装液体的容器1、伸入容器1且与容器底部具有一定间隙的探针2和电子控制单元，探针2表面覆有阻值单向变化的碳质膜，碳质膜上端连接直流电源VCC，本实施例中，碳质膜与VCC之间连有限流电阻R，容器1底部接地，电子控制单元与探针2上的碳质膜电气连接，通过检测碳质膜电压或电流等电参数检测液位。电子控制单元与碳质膜电气连接以实现对容器1内待煮液体3液位的自动检测，通过检测探针阻值计算液位进而允许开启加热体(如发热管)并设定加热时间。可在探针上加工出常用的阻值随长度线性变化或非线性变化的碳质膜，对于阻值线性变化的碳质膜，随着液位的升高或下降，阻值呈线性变化，可以对液位进行连续检测，控制精度高；对于阻值非线性变化的碳质膜，例如一台豆浆机分为多个段位，探针在特定的液位出现一个与其他点相差较大的阻值，通过检测该数个特定液位设定加热时间或加热功率，亦能满足需要。
碳质膜的加工方法一般是通过有机粘合剂将碳墨、石墨和填充料配成悬浮液涂覆于绝缘基体上，经加热聚合而成。改变碳膜厚度和/或用刻槽的方法改变碳质膜的长度，可以得到不同的阻值。本实施例中，碳质膜通过丝印的方法获得。本实施例的碳质膜采用碳墨材料，碳墨材料优选为可调电阻碳膜。碳膜材料相对金属材料成本节省，阻值变化范围大。不同的浆液其自身阻值有差异，如盐水的阻值偏小，淡水的阻值偏大，故可调电阻碳膜可根据不同的烹煮需要(如豆浆、米糊、果汁等不同浆液)进行调节。探针可以用非金属绝缘材料制成，如塑料、橡胶或木质等材料，便于节省加工成本。也可以是金属材料包覆绝缘层制成，结实耐用、使用寿命长。
碳质膜上印有液位刻度。通过观察液位刻度可定量添加待煮液，达到厨房多元化的烹饪条件，节约资源和能源。
具体在豆浆机实施时，可以根据饮用者的个数和饮用量，煮制适量的浆液，突破了传统豆浆机不能煮制特大量或特小量浆液的瓶颈，由于精确测定液位，磨浆次数和煮浆时间可以精确控制，煮制的豆浆不论量大量小，豆浆口感一致，不会因量少出现煮太熟甚至糊管，量大而没煮熟的情况。在电水壶实施时，用户可以在加水的时候通过水位尺(即碳质膜上的液位刻度)看到添加的液体，以便控制适当的水量，这样可以节约水源，同时也不会烧出多余的水，从而达到节约水源的目的。再如电饭煲、电压力锅的实施，可以测定水位与饭量，电控程序可以模糊控制煮饭温度与时间，煮出的米饭更符合米饭曲线。
如图1所示，本发明的液位检测装置实现检测的过程和原理为：A为容器底部电极，该电极接地，如图2所示，R0为待煮液体3的阻值(基本不随液位变化)，而碳质膜阻值Vr随液位高度变化而变化，那么可知从VCC到GND的整个直流回路总阻值为：Rw＝Vr+R0。当水位没有达到B点时(液位低于探针最底端)，从VCC到GND的整个直流回路断路，电阻为无穷大，可以默认为干烧或缺水，电子控制单元检测碳质膜上的电流值或电压值为零，禁止发热体工作；当液位达到F点时，碳质膜完全浸入液体内，VCC通过液阻与GND接通，可以默认为溢出，禁止发热体工作；当水位到B点时回路电阻等于水阻加整条磁棒的阻值，水位到达C时是C到F这段碳质膜阻值和A到C这段液阻的和，水位到D、E时原理相同。在此允许加热的范围内，电子控制单元根据碳质膜回路阻值的变化，来判断计算液位，并作出相应的操作(如根据液位设定加热时间或加热功率)。
电子控制单元包括微处理器4、按键电路5和显示电路6，按键电路5输出端与微处理器5输入端相连，显示电路6输入端与微处理器4输出端相连，微处理器5包括探针碳质膜电参数检测模块和探针回路阻值处理模块，探针碳质膜电参数检测模块用于检测碳质膜上的电流和/或电压信号，探针回路阻值处理模块通过检测探针回路电流和/或电压信号计算阻值进而计算液位。按键电路5用于向电子控制单元的微处理器4输入如打浆，加热等信号，显示电路6用于显示缺水、溢出、加热状态或温度等信息。
电子控制单元还包括马达驱动电路7，其输入端与微处理器4输出端相连，用于驱动打浆机构8，电子控制单元微处理器4通过液位检测输出允许/禁止打浆、打浆机构输出功率、打浆时间等信号。电子控制单元还包括温度检测电路9，其输入端与微处理器4输出端相连，向微处理器4发送液体温度信号以供微处理器4综合控制，如根据控制电路检测到的温度设定加热时间或关闭加热体。
微处理器4还具有可与控制终端网络连接的通讯接口，为智能家用电器实现网络化工作预留功能。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于本实施例的描述，在本发明的技术构思基础上，还可作形式和细节上的各种变化，如将该探针与杯体(容器)一体成型，或将探针与机头电气连接、机头再与电子控制单元电气连接等，诸如此等组合或变换均落入本发明保护范围。
Claims (10)
1.液位检测装置，包括用于盛装液体的容器、伸入容器且与容器底部具有一定间隙的探针和电子控制单元，其特征在于：所述探针表面覆有阻值单向变化的碳质膜，碳质膜上端连接直流电源，容器底部接地，所述电子控制单元与探针上的碳质膜电气连接，通过检测碳质膜电参数检测液位。
2.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于：所述碳质膜采用可调电阻碳膜。
3.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于：所述探针用非金属材料制成，表面印有碳质膜。
4.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于：所述探针用金属材料制成且其表面覆盖有绝缘层，所述绝缘层上印有碳质膜。
5.根据权利要求1至4任一项所述的液位检测装置，其特征在于：所述碳质膜上印有液位刻度。
6.根据权利要求1至4任一项所述的液位检测装置，其特征在于：所述碳质膜通过丝印的方法获得。
7.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于：所述电子控制单元包括微处理器、显示电路和按键电路，按键电路输出端与微处理器输入端相连，显示电路输入端与微处理器输出端相连，所述微处理器包括探针碳质膜电参数检测模块和探针回路阻值处理模块。
8.根据权利要求7所述的液位检测装置，其特征在于：所述电子控制单元还包括马达驱动电路，其输入端与微处理器输出端相连。
9.根据权利要求8所述的液位检测装置，其特征在于：所述电子控制单元还包括温度检测电路，其输入端与微处理器输出端相连。
10.根据权利要求7所述的液位检测装置，其特征在于：所述微处理器具有可与控制终端网络连接的通讯接口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100901 |