CN104802517A - 数码喷印设备的墨水液位检测装置、方法和数码喷印设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数码喷印设备的墨水液位检测装置、方法和数码喷印设备，利用负温度系数热敏电阻的阻值通电加热后在不同介质中阻值不同的特性，实现能够连续检测墨水液位变化的技术效果。装置包括墨盒和液位检测装置，液位检测装置包括导热外壳和置于导热外壳内部的负温度系数热敏电阻；负温度系数的热敏电阻连接有导线，导线伸出导热外壳外部之后连接有分压电阻；导线上设置有测试点。基于负温度系数热敏电阻自热后，在不同介质中阻值不同的特性，在测试点采样负温度系数热敏电阻的分压电压值，通过分压电压值的变化能够判断出墨水液位的连续变化。

Description

数码喷印设备的墨水液位检测装置、方法和数码喷印设备

技术领域

本发明属数码喷印技术领域，具体地说，涉及一种数码喷印设备的墨水液位检测装置、方法和数码喷印设备。

背景技术

如图1所示，为现有的数码喷印设备的架构图，包括一级墨盒1、墨水过滤器2、供墨泵3、二级墨盒4、喷头5、空气过滤器6、气管7和墨管8。工作时，供墨泵3从一级墨盒1中泵取墨水，墨水经墨水过滤器2过滤后经由墨管8进入二级墨盒4中，并最终从喷头5中喷出。

二级墨盒4安装在打印头支架上，打印过程中随打印头在X轴往复扫描运动，具体的结构如图2所示，包括墨水输出通道9、连接气管7的气压通道11、墨水输入通道10和浮子开关12。工作时，墨水从墨水输入通道10进入二级墨盒4中，并从墨水输出通道9进入喷头。

通常，数码喷印设备中的二级墨盒总液位高度小于10cm，浮子开关12用于检测二级墨盒4中的墨水液位。但二级墨盒内部空间狭小，浮子开关在盒内安装不方便，制作难度大；并且，浮子开关输出的是布尔型开关量，只有通和断两种状态，无法对液位进行连续性检测，因而不能对二级墨盒液位到达极限值进行提前预测。另外，在采用打印头往复扫描进行打印时，二级墨盒在喷印过程中随打印头扫描往复运动，引起墨盒内液面频繁波动，会导致浮子开关检测的不稳定性。

发明内容

本发明提供了一种数码喷印设备的墨水液位检测装置、方法和数码喷印设备，利用负温度系数热敏电阻的阻值通电加热后在不同介质中阻值不同的特性，实现能够连续检测墨水液位变化的技术效果。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

提出一种数码喷印设备的墨水液位检测装置，包括墨盒和液位检测装置，所述液位检测装置包括导热外壳和置于所述导热外壳内部的负温度系数热敏电阻；所述负温度系数的热敏电阻连接有导线，所述导线伸出所述导热外壳外部之后连接有分压电阻；所述分压电阻与所述负温度系数热敏电阻之间连接的所述导线上设置有测试点。

进一步的，其特征在于，所述导热外壳内部填充有导热硅胶。

进一步的，所述导热外壳外侧开设有螺纹。

进一步的，所述数码喷印设备包括有固定打印头的打印头支架，所述墨盒安装于所述打印头支架上。

进一步的，所述分压电阻采用精密电阻。

提出一种数码喷印设备的墨水液位检测方法，用于数码喷印设备的墨水液位检测装置中，所述数码喷印设备的墨水液位检测装置，包括墨盒和液位检测装置，所述液位检测装置包括导热外壳和置于所述导热外壳内部的负温度系数热敏电阻；所述负温度系数的热敏电阻连接有导线，所述导线伸出所述导热外壳外部之后连接有分压电阻；所述分压电阻与所述负温度系数热敏电阻之间连接的所述导线上设置有测试点；所述方法包括以下步骤：获取所述测试点处的电压值；判断所述电压值是否发生变化；若是，则发出液位预警信号。

提出一种数码喷印设备，包括数码喷印设备的墨水液位检测装置；所述数码喷印设备的墨水液位检测装置，包括墨盒和液位检测装置，所述液位检测装置包括导热外壳和置于所述导热外壳内部的负温度系数热敏电阻；所述负温度系数的热敏电阻连接有导线，所述导线伸出所述导热外壳外部之后连接有分压电阻；所述分压电阻与所述负温度系数热敏电阻之间连接的所述导线上设置有测试点。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明实施例提出的数码喷印设备的墨水液位检测装置、方法和数码喷印设备中，在墨盒，尤其是二级墨盒中增加液位检测装置，该液位检测装置包括有负温度系数热敏电阻和分压电阻组成分压电路，对该分压电路通电后，负温度热敏电阻流过电流，自身产生热量，自热会导致阻值下降；由于负温度系数热敏电阻在不同介质中的耗散系数不同，则当墨盒中液位较高使得负温度系数热敏电阻完全处于墨水中时，和随着墨水液位的下降使得负温度系数热敏电阻从墨水中出来进入空气部分时，自身因为自热产生的阻值是不同的，则在测试点检测时，能检测出动态的变化；因此，能够通过对测试点的检测得到连续的电压变化值，从而能够判断出液位的高低变化；相比于浮子开关，该液位检测装置体积小便于安装，检测可靠，实现连续液位检测，便于对墨盒液位的跟随控制，同时解决了墨盒液位波动干扰检测结果的问题。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为现有数码喷印设备的结构图；

图2为现有数码喷印设备的二级墨盒的结构图；

图3为本申请实施例提出的数码喷印设备的墨水液位检测装置的结构图；

图4为本申请实施例提出的墨盒以及液位检测装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提出的负温度系数热敏电阻的电路结构图；

图6为本申请实施例提出的负温度系数热敏电阻自热后电压变化曲线图；

图7为本申请实施例提出的数码喷印设备的墨水液位检测方法的流程图。

        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地说明。

热敏电阻是一种随温度的变化其电阻值呈显著变化的热敏感半导体元件；温度升高时阻值下降的热敏电阻，成为负温度热敏电阻（NTC）。本申请实施例提出的数码喷印设备的墨水液位检测装置中，采用负温度系数热敏电阻（NTC）置于墨盒内，通电自热，由于空气与墨水的导热系数不同，热敏电阻在这两种不同介质中自热达到热平衡时自身的温度不同，其阻值随温度变化，因此，可以依据热敏电阻的阻值的变化来判断液位的高低。这种方法探测灵敏，实现方式简单，代替常用的浮子开关，提高了检测的灵活性、可靠性，降低制作成本，同时解决了由于现有技术中二级墨盒空间狭小导致浮子开关不便安装以及页面波动干扰的问题。

如图3所示，为本申请实施例提出的数码喷印设备的墨水液位检测装置的结构示意图，包括墨盒5和液位检测装置13；如图4所示，液位检测装置13包括导热外壳133和置于导热外壳133内部的负温度系数热敏电阻131；负温度系数热敏电阻131连接有导线135，导线135伸出导热外壳133外部之后连接有分压电阻；分压电阻与负温度系数热敏电阻之间连接的导线135上设置有测试点。这里的墨盒尤其对应现有技术中的二级墨盒。

数码喷印设备工作时，设备通电，使得由负温度系数热敏电阻和分压电阻组成的分压电路通电，则负温度系数热敏电阻上通过电流，电流使NTC自身产生热量，NTC的自热会导致其自身电阻阻值下降。当NTC处于自热状态时，在不同介质中的耗散系数不同，因此，当NTC被置于不同介质时，相同电气条件下会出现不同的电性能反应，由此形成基于负温度系数热敏电阻测试液位的基本依据。

墨盒中的墨水属于液体，液体和气体是明显不同的两种介质，因此，负温度系数热敏电阻自热时，在墨水和空气中的阻值不同，则表现出的分压电压也不同，由此，在测试点连接测试设备后，采集测试点的电压变化，根据对电压值的变化分析即可判断墨盒内的液位变化。

该液位检测装置元件少，体积小，便于安装，相比于现有技术的浮子开关，检测可靠，实现连续液位检测，便于对墨盒液位的跟随控制，同时解决了墨盒液位波动干扰检测结果的问题。

以相同温度的墨水和空气为例，水的热容量是空气的2.5倍，则NTC在水中的自热温度要达到与空气中一样的自热温度需要耗费2.5倍的功率。在同一电气条件下，例如给NTC提供一个恒定电流，使其在空气中产生自热，热平衡之后NTC两端电压相对稳定，接着将其置入墨水中，温度下降，导致阻值上升，则两端电压升高。

本申请实施例中使用的负温度系数热敏电阻作为测温元件时，为了提高测量精度，电阻自身功率越小越好，俗称“零功率”，在对其通电自加热时，由于空气与墨水的导热系数不同，则在两种介质中热平衡的温度不同，致使热敏电阻的阻值不同，则根据阻值变化可以判断墨水液位的高低。

如图4所示，本申请实施例提出的液位检测装置还包括导热外壳133内部填充的导热硅胶132，导热硅胶132填充导热外壳133内部空隙，能增强导热性，保证负温度系数热敏电阻测量的准确性。

导热外壳133要具有良好的导热性能与机械强度，向周围介质传到热敏电阻产生的热量，放置热敏电阻机械损伤，在其外侧，尤其是端部开设有螺纹，便于使用螺母134将液位检测装置锁紧安装。

如图3所示，墨盒5具有墨水输入通道10和墨水输出通道9；将该墨盒5安装在安装数码喷印设备的打印头支架上，其墨水输出通道9与数码喷印设备的喷头的进墨接口连接。

如图5所示，为负温度系数热敏电阻和分压电阻组成的分压电路，包括负温度系数热敏电阻131和分压电阻14；分压电阻14采用精密电阻，温漂小，功率不能大，阻值不能超过1K。

图5中，分压电阻14的一端连接供电电源VCC，另一端连接负温度系数热敏电阻131，负温度系数热敏电阻另一端接地，测试点15位于二者之间；对应图4中，测试点位于导线135上，可以使用一根新导线连接出来便于测试。若负温度系数热敏电阻处于墨水液面以下时，供电电源供电，负温度系数热敏电阻自热升温，在测试点15处产生分压V1，随着墨水的减少液位降低，使得负温度系数热敏电阻浸入墨水中的部分越来越少，并逐渐进入液面之上的空气中，由于在墨水中的自热阻值大，而在空气中自热阻值小，则在测试点15处产生的分压逐渐减少，当负温度系数热敏电阻最终全部进入空气中之后，在测试点15处产生分压V2；由此，在连续检测测试点15后，能通过电压采样值的变化判断出墨盒内墨水液位的变化是否到达极限值。

基于上述的数码喷印设备的墨水液位检测装置，本申请实施例还提出一种数码喷印设备的墨水液位检测方法，如图7所示，该方法包括以下步骤：

步骤S71：获取测试点处的电压值；

步骤S72：判断电压值是否发生变化；若是，

步骤S73：发出液位预警信号。

结合图5分压电路连接，判断电压值是否变化具体为：判断在测试点检测到的电压值是否减小；连续检测测试点时，表现为图6所示的电压曲线，当液位下降到负温度系数热敏电阻开始部分露出墨水液面时，检测电压值开始减小，表示液位下降至开始临近极限值，当负温度系数热敏电阻全部进入空气中时，电压值下降到最小值，表示液位下降到极限值，由此实现对墨盒液位的连续检测，在电压开始出现变化时，即达到对墨盒液位进行提前预测的效果；结合现有的声音、显示以及灯光等方式发出预警信号，能够起到提醒液位变化的作用。

基于上述的数码喷印设备的墨水液位检测装置，本申请实施例还提出一种数码喷印设备，该数码喷印设备包括上述的数码喷印设备的墨水液位检测装置。

本申请实施例提出的数码喷印设备的墨水液位检测装置、方法和数码喷印设备中，基于负温度系数热敏电阻在不同介质中自热阻值不同的特性，由于墨水的导热性能比空气的导热性能好，则墨盒，尤其是二级墨盒中液位越低，液位检测装置，也即负温度系数热敏电阻浸入液体的部分就越少，热敏电阻通电自热达到热平衡时的温度就越高，则自热的阻值就越小，使得在测试点采样到的电压信号的幅值与墨盒中液位高低存在一一对应关系，从而实现了对墨盒墨水液位的连续检测，当电压信号幅值开始发生变化时，就意味着液位检测装置开始露出液面，也即液位下降至开始临近极限值，因而能实现对墨盒液位达到极限值进行提前预测；且这种液位检测装置元器件少，体积小，在狭小的墨盒空间中更方便和容易安装，减小了制作难度；在采用打印头往复扫描进行打印时，虽然二级墨盒在喷印过程中随打印头扫描往复运动，引起墨盒内液面频繁波动，但不会影响到电压值的变化趋势，因此能够避免现有技术中浮子开关检测不稳定的技术问题。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.数码喷印设备的墨水液位检测装置，包括墨盒和液位检测装置，其特征在于，所述液位检测装置包括导热外壳和置于所述导热外壳内部的负温度系数热敏电阻；所述负温度系数的热敏电阻连接有导线，所述导线伸出所述导热外壳外部之后连接有分压电阻；所述分压电阻与所述负温度系数热敏电阻之间连接的所述导线上设置有测试点。

2.根据权利要求1所述的数码喷印设备的墨水液位检测装置，其特征在于，所述导热外壳内部填充有导热硅胶。

3.根据权利要求1所述的数码喷印设备的墨水液位检测装置，其特征在于，所述导热外壳外侧开设有螺纹。

4.根据权利要求1所述的数码喷印设备的墨水液位检测装置，其特征在于，所述数码喷印设备包括有固定打印头的打印头支架，所述墨盒安装于所述打印头支架上。

5.根据权利要求1所述的数码喷印设备的墨水液位检测装置，其特征在于，所述分压电阻采用精密电阻。

6.数码喷印设备的墨水液位检测方法，用于权利要求1所述的数码喷印设备的墨水液位检测装置中，其特征在于，包括以下步骤：

获取所述测试点处的电压值；

判断所述电压值是否发生变化；

若是，则发出液位预警信号。

7.数码喷印设备，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的数码喷印设备的墨水液位检测装置。