CN106235888A

CN106235888A - 水位检测装置与检测方法

Info

Publication number: CN106235888A
Application number: CN201610867050.9A
Authority: CN
Inventors: 郭焕生; 陈梓杭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2016-12-21

Abstract

本发明公开了一种水位检测装置，包括壶体(1)，所述壶体(1)内设置有第一水位探头L1和第二水位探头L2，所述第一水位探头L1与电阻R1的一端相连，第二水位探头L2与电阻R2的一端相连，电阻R1的另一端与电阻R2的另一端均与公共母线(2)相连，所述母线(2)与控制模块的水位检测信号输入端连接，所述信号输入端通过电阻R0与电源Vcc相连。本发明仅需要占用控制模块的一个输入端口和一个电极便可检测多个水位。

Description

水位检测装置与检测方法

技术领域

总的而言本发明涉及检测技术，特别涉及一种水位检测装置与检测方法。

背景技术

智能泡茶机/智能电热水壶已广泛应用。申请人在先专利申请CN201610087588.8公开了一种泡茶机和控制方法，泡茶机由壶体和壶座构成，壶座内安装有电极连接器，电极连接器由多个同心金属圆环构成，标准的电极连接器为5极连接器(由5个金属圆环构成)或6级连接器(由6个金属圆环构成)，该申请中在壶内设置了NTC热敏电阻，NTC金属外壳与电极连接器中的其中一极相连，在将壶体放于壶座上之后，NTC金属外壳通过连接器与壶体内的主控模块相连，在水壶内水位接触到NTC金属外壳后,主控模块检测到低电平,水壶内水位低于NTC金属外壳所在位置的水位时,主控模块检测到高电平,主控模块根据电平的高低来判断壶内是否有水，当壶内有水时，启动加热功能。但上述水位检测电路中，NTC热敏电阻只能安装于壶内某一固定位置，通过该NTC热敏电阻来检测水位也只能检测到水位是否达到这一固定位置，不能检测水位的高低。为了检测水位高低，现有技术中通过在水壶内设置多个水位检测器来检测水位高低，每个水位检测器均与电极连接器中的一个电极相连，这种设置方式需要在水壶内设置多个水位检测器，同时需要占用壶座上的多个电极，这样增加了制造成本，而壶座之上的电极数目是有限的，这样就导致不能在壶内设置过多的水位检测器，对于5极连接器而言，最多只能设置3个水位检测器(高、中、低)，占用三个电极，另两个电极连接电源线。由于每个检测器均需要占用控制模块上的一个检测输入端，这样就要求控制模块设置多个检测输入端，控制模块(例如可以为单片机)成本增加。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种水位检测装置与检测方法。

一种水位检测装置，包括壶体1，所述壶体1内设置有第一水位探头L1和第二水位探头L2，所述第一水位探头L1与电阻R1的一端相连，第二水位探头L2与电阻R2的一端相连，电阻R1的另一端与电阻R2的另一端均与公共母线2相连，所述母线2与控制模块的水位检测信号输入端连接，所述信号输入端通过电阻R0与电源Vcc相连。

可选的，所述壶体1采用金属壶壁，壶壁接地。所述壶体1采用非金属壶壁，壶底设置有接地端子M。所述母线2通过隔离二极管D0与控制模块相连。还包括壶座4，在所述壶体1的底部设置有第一电极连接器3，所述公共母线2与第一电极连接器3相连，在所述壶座4上设置有与第一电极连接器3相配合的第二电极连接器5，第二电极连接器5连接所述控制模块的水位检测信号输入端。所述电阻R0的阻值、电阻R1的阻值、和电阻R2的阻值相等。所述壶体1内从上至下依次设置有第一水位探头L1、第二水位探头L2、……、第N水位探头LN，所述第一水位探头L1与电阻R1的一端相连，所述第二水位探头L2与电阻R2的一端相连，所述第N水位探头LN与电阻RN相连，其中N为大于2的自然数。电阻R1的阻值、电阻R2的阻值、……、电阻RN的阻值和电阻R0的阻值相等。

一种水位检测方法，包括以下步骤：S100：预存储至少第一水位电平值和第二水位电平值；S200：获取由所述第一水位探头L1和第二水位探头L2检测到的第一水位电平检测信号和第二水位电平检测信号；S300：当获取到的第一水位电平检测信号与预存储第一水位电平值相等时，判定当前水位为高水位；S400：当获取到的第二水位电平检测信号与预存储第二水位电平值相等时，判定当前水位为低水位。所述步骤S100包括：预存储与N个水位探头相对应的水位电平值，所述N为大于2的自然数。

本发明的有益效果是：本发明的水位检测装置仅需要占用控制模块的一个输入端口即可，由此便可以采用成本较低的控制模块即可，检测装置结构简单，成本低；通过在壶底设置了接地端子M，由此便可以检测非金属材质水壶内的水位；通过一根公共母线2连接电极连接器，这样仅需要占用连接器上的1个电极便可以实现水位的检测，减少了电极占用数目，降低了制造成本；通过设置多个水位探头便可以检测多个水位值，在这一检测过程中，各检测探头均与母线相连，这样仅需要占用一个电极和一个控制模块接口，大大降低了制造成本。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图；

图3为本发明实施例3的结构示意图；

图4为本发明实施例4的结构示意图；

图5为本发明水位检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

实施例1

如图1所示，本发明的水位检测装置包括有壶体1，壶体1内设置有第一水位探头L1和第二水位探头L2，第一水位探头L1与电阻R1的一端相连，第二水位探头L2与电阻R2的一端相连，电阻R1的另一端与电阻R2的另一端均与公共母线2相连，母线2与控制模块的水位检测信号输入端连接，这一信号输入端还通过电阻R0与电源Vcc相连。

本发明中第一水位探头L1和第二水位探头L2均为金属探头，可以由铜、银、铝等制成，第一水位探头L1和第二水位探头L2穿过壶体1的外壁伸入至壶体1内部，第一水位探头L1和第二水位探头L2与壶体1的外壁间绝缘，例如可以通过在第一水位探头L1和第二水位探头L2与壶体1的外壁间设置绝缘陶瓷套管或者绝缘胶来实现绝缘密封。壶体1的外壁接地，在该实施例中壶体1的外壁由金属制成，例如为不锈钢外壁。

第一水位探头L1和第二水位探头L2分别设置于壶体1的上部和下部，第一水位探头L1用于检测高水位，第二水位探头L2用于检测低水位。本发明中，控制模块内设置有必要的信号处理电路，例如可以包含CPU、A/D转换器(模/数转换)等，检测信号输入端通过A/D转换器与CPU相连，这样CPU便可以读取到当前信号输入端的电平信号。为了分析简便起见，该实施例中电阻R0的阻值与电阻R1的阻值和电阻R2的阻值相等，即R0＝R1＝R2＝R，当然本领域技术人员应当明了，这些阻值可以不相等，本领域技术人员可以合理选用不同阻值的电阻。下面详细介绍水位检测过程。

在壶体1内没有加水时，电源Vcc通过电阻R0与控制模块的检测信号输入端相连，此时该端的电平为空电平信号V0，空电平等于电源电压Vcc，CPU在检测到这一空电平信号时判定壶体内无水。在将水倒入壶体1内后，在水没过第二水位探头L2时，第二水位探头L2通过水与金属壶壁形成导电通路，壶壁接地，电源Vcc-电阻R0-电阻R2-第二水位探头L2-水-金属壶壁-接地，由此形成一回路，此时检测信号输入端的电平为第一电平V1，根据电路原理可知：

V 1 = V c c \times \frac{R 2}{R 0 + R 2} = \frac{1}{2} V c c

在检测到该电平后，控制模块判定，壶内水位达到了低水位高度。继续加水，在水位没过第一水位探头L1时，电源Vcc-电阻R0-电阻R1-第一水位探头L1-水-金属壶壁-接地，由此又形成另一回路，此时检测信号输入端的电平为第二电平V2，根据电路原理可知：

V 2 = V c c \times \frac{\frac{R 1 R 2}{R 1 + R 2}}{R 0 + \frac{R 1 R 2}{R 1 + R 2}} = \frac{1}{3} V c c

在检测到该电平后，控制模块判定，壶内水位达到了高水位。这样本发明通过水位检测信号输入端的输入电平的不同便可以判断出当前壶体1内的水位。进一步的，母线2还通过隔离二极管D0与控制模块相连，隔离二极管D0可以防止L1、L2端的干扰信号进入检测信号输入端。

在检测到水位后，在低水位时控制模块停止加热，防止干烧，在检测到高水位时，控制模块控制抽水泵停止加水，从而可以防止溢出。本发明的水位检测装置仅需要占用控制模块的一个输入端口即可，由此便可以采用成本较低的控制模块即可，检测装置结构简单，成本低。

实施例2

该实施例重点介绍与实施例1的不同之处，相同之处不再赘述。请参阅图2，与实施例1不同，该实施例中壶壁采用非金属壶壁，例如陶瓷壶，此时本发明中在壶底设置了接地端子M，在加水后通过接地端子M形成导通回路，由此便可以检测非金属材质水壶内的水位。

实施例3

请参阅图3，该实施例中水位检测装置包括有壶体1和壶座4。在壶体1的底部设置有第一电极连接器3，公共母线2与第一电极连接器3相连，在壶座4上设置有与第一电极连接器3相配合的第二电极连接器5，第二电极连接器5连接控制模块的水位检测信号输入端。在将壶体1放置于壶座4上之后，第一电极连接器3与第二电极连接器5相连，第一水位探头L1和第二水位探头L2便经母线2通过第一电极连接器3和第二电极连接器5与控制模块的水位检测信号输入端相连。这种分体连接设置的方式可以在不烧水时将壶体1从壶座4上取下，将水位检测电路(由L1、L2、R1和R2构成)与电源Vcc完全隔断，避免了电源通过水位检测电路放电。该实施例中，通过一根公共母线2连接电极连接器，这样仅需要占用连接器上的1个电极便可以实现水位的检测，减少了电极占用数目，降低了制造成本。

实施例4

与实施例1-3不同，本实施例中设置了多个水位探头。如图4所示，壶体1内从上至下依次设置有第一水位探头L1、第二水位探头L2、……第N水位探头LN，第一水位探头L1与电阻R1的一端相连，第二水位探头L2与电阻R2的一端相连，第N水位探头LN与电阻RN相连，其中N为大于2的自然数。电阻R1、R2……RN均与公共母线2相连，母线2与控制模块的水位检测信号输入端连接。各水位探头所述检测的水位电平如表1所示。控制模块内预存储该表1，控制模块根据水位探头检测到的电平值与预存储的水位电平相比较，当二者相等时，则判定当前水位等于相应水位探头所在的水位。

表1

水位探头	水位电平
		空(壶内无水)	Vcc
L1	1/N+1
		L2	1/N-1
……
		LN-1	1/3
LN	1/2

这样通过设置多个水位探头便可以检测多个水位值，在这一检测过程中，各检测探头均与母线相连，这样仅需要占用一个电极和一个控制模块接口，大大降低了制造成本。同时，通过设置多个水位探头可以控制壶内水量，用户可以通过输入模块输入想要添加的水量，控制模块控制水泵加水，在水位达到设定水位后，控制模块检测到该水位电平，之后停止加水，由此便可以控制添加的水量，避免了每次均要向水壶内加满水之后再加热，节约了水资源。

实施例5

相应的，如图5所示，本发明还提供了一种水位检测方法，包括以下步骤：S100：预存储至少第一水位电平值和第二水位电平值；S200：获取由所述第一水位探头L1和第二水位探头L2检测到的第一水位电平检测信号和第二水位电平检测信号；S300：当获取到的第一水位电平检测信号与预存储第一水位电平值相等时，判定当前水位为高水位；S400：当获取到的第二水位电平检测信号与预存储第二水位电平值相等时，判定当前水位为低水位。所述步骤S100包括：预存储与N个水位探头相对应的水位电平值，所述N为大于2的自然数。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于本申请的方法实施例而言，由于其与装置实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种水位检测装置，其特征在于，包括壶体(1)，所述壶体(1)内设置有第一水位探头L1和第二水位探头L2，所述第一水位探头L1与电阻R1的一端相连，第二水位探头L2与电阻R2的一端相连，电阻R1的另一端与电阻R2的另一端均与公共母线(2)相连，所述母线(2)与控制模块的水位检测信号输入端连接，所述信号输入端通过电阻R0与电源Vcc相连。

2.根据权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，所述壶体(1)采用金属壶壁，壶壁接地。

3.根据权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，所述壶体(1)采用非金属壶壁，壶底设置有接地端子M。

4.根据权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，所述母线(2)通过隔离二极管D0与控制模块相连。

5.根据权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，还包括壶座(4)，在所述壶体(1)的底部设置有第一电极连接器(3)，所述公共母线(2)与第一电极连接器(3)相连，在所述壶座(4)上设置有与第一电极连接器(3)相配合的第二电极连接器(5)，第二电极连接器(5)连接所述控制模块的水位检测信号输入端。

6.根据权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，所述电阻R0的阻值、电阻R1的阻值、和电阻R2的阻值相等。

7.根据权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，所述壶体(1)内从上至下依次设置有第一水位探头L1、第二水位探头L2、……、第N水位探头LN，所述第一水位探头L1与电阻R1的一端相连，所述第二水位探头L2与电阻R2的一端相连，所述第N水位探头LN与电阻RN相连，其中N为大于2的自然数。

8.根据权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，电阻R1的阻值、电阻R2的阻值、……、电阻RN的阻值和电阻R0的阻值相等。

9.一种采用权利要求1-8任一所述水位检测装置的水位检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：预存储至少第一水位电平值和第二水位电平值；

S200：获取由所述第一水位探头L1和第二水位探头L2检测到的第一水位电平检测信号和第二水位电平检测信号；

S300：当获取到的第一水位电平检测信号与预存储第一水位电平值相等时，判定当前水位为高水位；

S400：当获取到的第二水位电平检测信号与预存储第二水位电平值相等时，判定当前水位为低水位。

10.根据权利要求10所述的水位检测方法，其特征在于，所述步骤S100包括：预存储与N个水位探头相对应的水位电平值，所述N为大于2的自然数。