CN101896805A - 用于家用电器的改进的压力传感器及相关方法 - Google Patents

Abstract

一种压力传感器包括主体(2)，可与连接到家用电器(5)的水箱的管相关联的压力接收装置(3)，家用电器的水箱在使用中收集有液体，欲测量该液体的液位，以及发射与接收装置接收到的压力成比例的电频率信号的装置(8)；传感器进一步包括在主体上的可读存储装置，在可读存储装置中记录有由发射装置(8)发射的多个响应频率值，其与每次存在于压力接收装置中的相应压力值相关；传感器在使用中与压力读取系统关联，并且包括用于记录在可读存储装置中的压力和频率值的第一读取装置，用于存在于发射装置中的电频率信号的第二读取装置，以及处理装置，其基于第一读取装置读取的值，对与第二读取装置每次读取的信号相关的压力值插值。

Description

用于家用电器的改进的压力传感器及相关方法

技术领域

本发明涉及一种在使用中连接于家用电器的池子或水收集箱的压力传感器，特别是洗碗机或洗衣机，用于探测水箱或池子中的水位。本发明还涉及一种用于在使用中校准该传感器和准确测量施加于传感器的压力的相关方法。

背景技术

从意大利专利申请No.2002A000245中可知一种电动式传感器，其可以用作家用电器中的压力传感器，并且包括在其中容纳有可变形膜的刚性主体，在使用中该可变形膜对其所连接到的一侧上的水压敏感，例如，膜连接到包含液体的家用电器的水箱，目的是要测量液体的液位；膜具有可操作地连接到电感的铁磁芯，并且它的运动因此引起电感的共振频率的变化，该变化通过通常位于家用电器上的特定的处理器可被探测和处理。

上面描述的类型的传感器需要首先根据它们的转换特性被校准，并且随后核验遵循保持在预定的公差范围内的曲线的特性，从而限制在使用中的测量误差。因此，尽管进行了相对长、复杂的校准步骤，已知的模拟压力传感器仍会产生不准确的测量，即使该这种不准确性是限制在预定的容许公差内。

为了避免或者至少限制这样的现象，根据前面所述的意大利专利申请的传感器具有包含非易失性存储单元的附加电子电路，该非易失性存储单元用于将一系列校正值施加到传感器所具有的值，并且非易失性存储单可能提供于微处理器中。

类似地，US-A-5051937将装配具有采样电容的复杂电子电路提供到传感器上，其能够基于传感器的简单频率响应校正该具有的值。

显然上面简要描述的已知解决方案在所提出的技术问题方面不令人满意，因为它们复杂、昂贵并且具有大的体积。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种压力传感器来解决上文所述的缺点，该传感器易于装配，操作可靠，具有锁销的体积和较低的花费，同时提供非常准确的读取。

本发明因此涉及一种用于家用电器的，例如洗碗机或洗衣机的，压力传感器，如权利要求1中所描述的。

发明进一步涉及一种用于准确测量压力的系统，并且特别涉及使用前述传感器来测量家用电器水箱中的相关液位，如权利要求7中所描述的。

最后，发明进一步涉及与前述传感器相关的一种方法，特别是用于准确测量压力的一种方法，如权利要求9中所描述的。

根据发明的主要方面，所述传感器包括主体，可与所述家用电器的管相关联的压力接收装置，例如连接到水箱，在使用时所述水箱中收集有液体，欲测量该液体的液位，以及发射与接收装置接收的压力成比例的电频率信号的装置；并且进一步包括位于主体上且与之一体的可读存储装置，在将所述传感器应用到家用电器中之前，该可读存储装置记录有发射装置发射的多个响应频率值，每个所述值与每次存在于压力接收装置并且预先已知的相应的压力值相关。

根据优选实施例，可读存储装置包括从外部固定到主体的至少一标签，并且在其暴露面上承载由被雕刻或印刷的一维或二维条形码，从而再现(reproducing)所提到的压力以及与之相关的频率响应值。

使用中，传感器与上文所述的传感器所属的读取系统相关联，并且由家用电器所承载，该传感器包括用于读取记录在可读存储装置中的压力和频率值的第一装置，用于读取存在于发射装置的电频率信号的第二装置，以及处理装置，其基于第一读取装置读取的值，对与由第二读取装置每次读取的信号相关的压力值插值。

在这种方式中，代替了进行完全的传感器的校准，因此无论如何在使用中都将具有不准确的压力读取，即使在最大的允许公差内，在校准中的校验，仅零点需要校准并且它对于，对传感器发射的相应的频率响应值和特定传感器的特性的探测是合格的，例如仅通过适当探测站(testing station)的方式，该探测用于施加到传感器的离散数目的已知压力值，其并且然后引入(quote)这样的压力和频率响应值对，例如以印刷在标签上的条形码的形式，并且该标签被随后施加到传感器主体外部。

代替提供具有确保位于预定公差曲线范围内的频率响应曲线的传感器，该传感器实质上始终具有它的特性频率响应曲线。因此，这可能甚至超出允许的公差范围，而不会对传感器所确保的读取的准确性产生结果。

通过放置于家用电器上、且连接于电子控制单元的光学传感器，标签被确实地读取，并且该电子控制单元应该被提供以处理由压力传感器所发射的频率信号；相应地，对控制单元进行编程以考虑在使用中光学传感器读取的值和传感器接收的值，从而基于接收到的数据，例如基于压力传感器的读取和光学传感器的读取，通过对存在于传感器的压力值插值来计算实际上存在于传感器的压力值。

根据不同实施例，对于标签来说是可替换地或附加地，相同的压力和频率响应数据可被存储于简单芯片中，例如闪存中，并且家用电器将被装配读取这样的存储器的装置以取代光学传感器。

附图的简要描述

本发明进一步的特点和优点将会很显然地通过对非限定的实施例的接下来的描述体现出来，参考附图中的图形，在其中：

-图1示出根据发明的压力传感器的正视图和根据发明的压力测量系统的第一实施例的概略图；

-图2示出图1中传感器的俯视图和根据发明的压力测量系统的第二实施例的概略图；和

-图3示出了响应施加到图1中所示的传感器的压力的频率响应曲线，其通过用于再现描绘在一条所示出的图解曲线中的相同数据的条形码的侧面来显示。

发明的最佳实施方式

参考图1至3，数字1表示整个压力传感器，其包括主体2；用于接收被测压力的装置3，其由主体2所承载的龙头(nipple)组成，并且在使用中连接于家用电器5的管4，在示例中家用电器为洗衣机，例如，该装置3连接于其中收集有家用电器5的使用液体的水箱6，目的是测量该液体的液位；以及发射与接收装置3接收的压力成比例的电频率信号的装置8，在示例中其由主体2一体承载的塞子(plug)构成。

传感器1是模拟传感器；因此，膜以已知方式容纳在主体2内部(为了简化而没有被示出)，这样膜暴露于在装置3处以及与连接到塞子8的电磁装置(同样已知并且为了简化没有被示出)相关的压力，并且其产生与存在于接收装置3处的压力成比例的频率电信号，并且该信号达到装置3。

根据发明，迄今描述的并且本质上已知的传感器1，进一步包括一体地承载于主体2上的可读存储装置20，在传感器1耦合到家用电器5之前，多个频率响应值被记录到可读存储装置20上，该频率响应由发射装置8发射且与每次存在于压力接收装置3的相应压力值相关。

可读存储装置20包括从外部固定到主体2的至少一个标签20b或20c并且具有被雕刻或被印刷，在其外露的面21上的，一维(标签20b)或二维(标签20c)条形码，其再现压力和与之相关的频率响应值，该频率相应值先前被施加到装置3且被装置8所探测。

根据优选实施例，同样的传感器1具有两个从外部施加到主体2的标签，即从外部固定到主体2上的标签20b和20c，并且两者都具有在主体2的外露面21上雕刻或印刷的条形码(22和23，分别地)，该条形码再现多个离散数量的相同压力值和与之相关的频率响应。

标签20b承载一维形式的条形码22，而标签20c固定到主体2上远离支撑第一标签20b的不同部分，并且标签20c具有二维形式的条形码23。特别地，主体2具有基本为圆柱形的形状，第二标签20c被支撑在主体2平坦的上端面30上，并且第一标签20b被支撑在主体2的圆柱形侧面34上。

根据说明的实施例，可读存储装置20进一步包括至少一个存储芯片40，例如，从外部或从内部固定在主体2上的闪存；在所示示例中，芯片40被支撑在主体2外部，并且其具有印(impressed)在其上的条形码22，条形码具有与标签20b的码相同的信息。

除了存储器40外，装置20进一步包括接口装置41，其同样被支撑在主体2上(例如集成到塞子8中)，从而将使用中的存储芯片40连接到位于主体2外部且与主体独立的电子控制单元50上，在示例中，其属于家用电器5。

上述传感器1在使用中属于压力读取系统100(图1)或200(图2)，特别地用于探测家用电器5(图1和2)的水箱6(图1)中的液位；除了传感器1外，系统100包括：用于读取记录在可读存储装置20上的压力和频率值的第一装置101，在这种情况下由本质上已知的传感器/光学条形码读取器组成；用于读取存在于发射装置8的电频率信号的第二装置102，其由可插入塞子8中的多极连接器组成，以及由控制单元组成的处理装置50，例如微处理器，其基于第一读取装置101读取的值，对与第二读取装置102每次读取的信号相关的压力值插值。

在图2中的系统200的示例中，第一和第二读取装置集成在连接到塞子8的单独多极连接器205里，其同样被制作成多极连接器的形式并且集成接口装置41，因此使得存储在芯片40中的值和由该传感器1基于存在于接收装置3的压力而产生的当前值可用于塞子8，并且因此可用于连接器205。连接器205按照顺序连接于家用电器5的微处理器控制单元50。

根据实施例100和200，第一和第二读取装置(100和102或205)以及处理装置50与家用电器5永久地关联，与此同时压力传感器1可移除地与家用电器相关联，并且在使用中通过与压力接收装置3相关联的管4连接到水箱6。

参考图3，用于准确压力读取的方法，特别是为了探测家用电器5的水箱6中的液体的液位的方法，是通过用于测量压力的模拟传感器1和系统100或200来实施的；这样的方法包括以下步骤。

将多个已知压力值P(例如在校准站，没有示出)施加到传感器1，在接收装置3，并且对于每个施加的压力值测量传感器1的频率响应值F；图3中由虚曲线300示出了该类型的曲线图，其由离散点A、B、C、D、E所划分，其通常但不必要地被包含于两条曲线301和302之间，其表示传感器1类型的一般模拟传感器的公差限制曲线。

所有被施加的压力值P和对于它们中每一个相应的被测量的频率响应值F，即构建曲线301的数据，以条形码的形式被记录在可读存储装置20上；图3所示的标签20和曲线301因此提供相同的信息。

可读存储装置20于是被固定在传感器1上，特别是位于传感器1的主体2上，然后在使用中，即一旦传感器1被装配在家用电器5中，因此形成系统100或200，通过管4将需要被测压力施加到传感器1，并且通过塞子8和连接器102(或205)的装置探测传感器产生的频率响应值F。

与此同时，先前被记录在可读存储装置20上的频率响应值F的离散压力值P也被读取，并且对于每个被探测的频率响应值，基于存储在装置20中的先前记录的压力和相应的频率响应值，通过将压力值插值来计算存在于接收装置3的相应压力值(通过控制单元50)。

通过这样的方式，本质上没有必要在它的整个特性曲线内校准传感器1，也没有必要校验整个特性曲线允许的公差，即使获取完全准确和可靠的读取。

Claims (9)

1.一种压力传感器包括

主体，

可与家用电器的管相关联的压力接收装置，该管例如连接到储液箱，在使用时所述储液箱中收集有液体，且欲测量该液体的液位，以及

发射与所述接收装置所接收的压力成比例的电频率信号的装置；其特征在于

进一步包括位于所述主体上且与之一体的可读存储装置，其中记录有多个由所述发射装置发射的响应频率值，该响应频率值与每次存在于所述压力接收装置的相应压力值相关。

2.根据权利要求1的传感器，其特征在于：所述可读存储装置包括至少一个标签，该标签从外部固定到所述主体上，并且在该标签的暴露表面上承载有被雕刻或被印刷的一维或二维条形码，该条形码再现所述压力值和与之相关的所述频率响应值。

3.根据权利要求2的传感器，其特征在于：所述可读存储装置包括两个从外部固定到所述主体上的标签，并且该标签在其暴露表面上都具有被雕刻或被印刷的条形码，该条形码再现所述压力值和与之相关的所述频率响应值；第一个所述标签以一维形式承载所述条形码，以及第二个标签，其固定到所述主体的不同部分并且远离所述第一标签所在的部分，并且其以二维形式承载所述条形码。

4.根据权利要求3的传感器，其特征在于：所述主体实质上是圆柱形，所述第二标签位于所述主体平坦的上端面上，并且所述第一标签位于所述主体的圆柱形侧面上。

5.根据前面任一项权利要求所述的传感器，其特征在于：所述可读存储装置包括至少一个存储芯片，例如闪存，其从外部或从内部固定到所述主体上；以及接口装置，其同样位于所述主体上，用于将所述存储芯片连接到位于所述主体外侧且独立于主体的电子控制单元。

6.根据前面任一项权利要求所述的传感器，其特征在于其是模拟传感器。

7.一种压力读取系统，特别用于探测家用电器储液箱中液体的液位，其包括：根据前面任何一个权利要求所述的压力传感器，被记录在所述可读存储装置中的所述压力和频率值的第一读取装置，存在于所述发射装置的电频率信号的第二读取装置，以及处理装置，其基于由所述第一读取装置读取的值，对与由所述第二读取装置每次读取的信号相关的所述压力值插值。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述第一和第二读取装置以及所述处理装置永久地与所述家用电器相关联，而所述压力传感器可移除地与所述家用电器相关联，并且通过与所述压力接收装置相关联的管在使用中连接到所述储液箱。

9.一种用于压力准确读取的方法，特别用于通过模拟传感器来探测家用电器的储液箱中液体液位的方法，包括以下步骤：

-对所述传感器施加多个已知压力值，并且对于每个被施加的压力值测量所述传感器的频率响应值；

-记录所有的被施加的压力值和，对于它们每一个，相应的被测量的频率响应值到可读存储装置；

-将所述可读存储装置固定到传感器上，特别是固定到所述传感器的主体上；

-在使用中，将欲测量的压力施加到所述传感器，探测由所述传感器产生的所述频率响应值，读取先前记录在所述可读存储装置中的所述压力和频率响应值，以及

-基于先前记录的压力值以及所述传感器的相应频率响应值，对于每一个被探测到的频率响应值，通过对压力值插值以计算相应的压力值。

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