CN107063386A - 一种被动式液位测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种被动式液位测量装置，包括至少一感应传感器和解码电路模块，所述感应传感器是压力传感器或者重力传感器，所述感应传感器设置在液体容器上用于实时获取液体容器中的重力变化参数或者压力变化参数，将所述压力变化参数或者所述重力变化参数传输到所述解码电路模块，所述解码电路模块根据预先存储的液体容器截面积、液体密度获得所述液体容器中液位变化参数；所述解码电路模块通过一数据接口与外部主机连接。本发明的被动式液位测量装置，可以灵活地安装在家电产品中，实时动态得获取容器内的液位变化参数。
Description
技术领域
本发明涉及液位检测技术领域，特别涉及一种被动式液位测量装置。
背景技术
对于液体管道内的液体量可以通过流量测量设备来获得，而在容器内的水量一般是通过水位传感器来获得，例如一些自动化的智能热水器，容器内的水位传感器将检测到的水位信号传送到控制器，控制器内的处理器单元将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向给水电动阀发出"开""关"的指令，保证容器达到设定水位。进水完成后，温度控制单元向供给热媒的电动阀发出"开"的指令，开始对容器内的水进行加热。达到设定温度时，控制器才发出关阀的命令、切断热源，进入保温状态。水位传感器一般分为两类：一类为接触式，包括单法兰静压/双法兰差压液位变送器，浮球式液位变送器，磁性液位变送器，投入式液位变送器，电动内浮球液位变送器，电动浮筒液位变送器，电容式液位变送器，磁致伸缩液位变送器，伺服液位变送器等。第二类为非接触式，分为超声波液位变送器，雷达液位变送器等。
随之电子技术的发展越来越迅速，商用或者家用的消费类电子产品越来越多样化，越来越高精度化，而日常生活中不可缺少的饮水机、咖啡机、炒菜机等家电产品越来越强调高精度，对于现有的水位传感器已经不能够适应高精度的要求，并且现有的水位传感器需要接触液体或者浸泡在液体里面，生产安装过程中无法全面清洁，并且现有的水位传感器原理大多数是利用磁性装置漂浮在水中,或者红外线穿透或反射的原理，或者是用电容放电原理进行检测，上述现有的水位传感器精度方面已经不能达到要求，并且个体之间存在公差差异。在使用中会受到条件或者寿命问题的限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种被动式液位测量装置，可以灵活地安装在家电产品中，实时动态得获取容器内的液位变化参数。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种被动式液位测量装置，包括至少一感应传感器和解码电路模块，所述感应传感器是压力传感器或者重力传感器，所述感应传感器设置在液体容器上用于实时获取液体容器中的重力变化参数或者压力变化参数，将所述压力变化参数或者所述重力变化参数传输到所述解码电路模块，所述解码电路模块根据预先存储的液体容器截面积、液体密度获得所述液体容器中液位变化参数；所述解码电路模块通过一数据接口与产品主机连接。
进一步的，所述被动式液位测量装置包括两个所述重力传感器，其中一个所述重力传感器设置在水箱下方，另一所述重力传感器设置在出水口下方的托盘上，所述重力传感器分别与所述解码电路模块连接。
进一步的，所述被动式液位测量装置包括一个所述重力传感器和一个所述压力传感器，所述重力传感器设置在出水口下方的托盘上，所述压力传感器设置在水箱底部的管路中或者所述水箱的进水口；所述重力传感器和所述压力传感器与所述解码电路模块连接。
进一步的，所述解码电路模块包括微处理器、温度补偿单元、气压补偿单元、数据存储单元、零位校正单元、参数设置单元，所述温度补偿单元、所述气压补偿单元、所述数据存储单元、所述零位校正单元和所述参数设置单元与所述微处理器电性连接；所述温度补偿单元和所述气压补偿单元用于所述重力变化参数或者所述压力变化参数的温度、气压补偿，所述零位校正单元用于在液体容器内无液体时，校正所述重力传感器或者所述压力传感器的零位，所述数据存储单元用于预先存储所述液体容器截面积、液体密度数据，所述参数设置单元用于设置所述重力传感器和所述压力传感器的数值范围、所述液体容器截面积、所述液体密度。
进一步的，所述重力传感器是是电阻式或者晶体管式重力感应探头，根据机械形变使得感应电路输出所述重力变化参数，经所述解码电路模块进行解码匹配后得到所述液位变化参数。
进一步的，所述压力传感器是电容压电、电感压电或电阻压电式气压感应探头，根据大气压压力形成形变，使得感应电路输出所述压力变化参数，经所述解码电路模块进行解码匹配后得到所述液位变化参数。
进一步的，所述重力传感器或者所述压力传感器与所述解码电路模块通过信号线连接，所述信号线之间连接有防干扰保护电容，所述信号线上分别连接一信号滤波电容，所述信号滤波电容接地。
进一步的，所述出水口位置设置有液体密度计，所述液体密度计用于获得所述液体容器内的液体密度数据，将所述液体密度数据传输到所述解码电路模块。
采用上述技术方案，由于采用了重力传感器或者压力传感器，获得出水口位置的液体容器或者产品内部水箱的重力变化参数或者压力变化参数，然后通过解码电路模块对重力变化参数或者压力变化参数进行信号处理，然后结合液体容器的截面积、液体密度等数据，计算获得液位变化参数，本技术方案采用双传感器配合工作，能够同时感知水箱内液位下降和出水口的液体容器内的液位上升。采用高精度传感器，非直接接触液体，安装方便，可以动态检测液体质量的传感产品是当前的趋势，感应传感器可以裸露在产品外面，也可以固定在产品内部，再或者并联在产品的管路中来检测液体的变化。可以应用于跟液体有关的所有电子家电产品中，比如冲奶机，料理机，炒菜机，咖啡机，饮水机，加湿器，抽湿机等。
附图说明
图1为本发明的被动式液位测量装置的电路原理图；
图2为本发明的解码电路模块系统结构框图；
图3为本发明的一种被动式液位测量装置安装结构示意图；
图中，10-产品主机，20-第一感应传感器，30-第二感应传感器，40-水箱，50-液体容器，60-出水口。
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说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种被动式液位测量装置，包括至少一感应传感器和解码电路模块，所述感应传感器是压力传感器或者重力传感器，所述感应传感器设置在液体容器上用于实时获取液体容器中的重力变化参数或者压力变化参数，将所述压力变化参数或者所述重力变化参数传输到所述解码电路模块，所述解码电路模块根据预先存储的液体容器截面积、液体密度获得所述液体容器中液位变化参数；所述解码电路模块通过一数据接口与产品主机连接。
另外，压力传感器或者重力传感器也可以单独使用，获得重力变化参数或者压力变化参数后直接传输到外部主机，通过外部主机进行信号处理获得液位变化参数。
其中，所述被动式液位测量装置包括两个所述重力传感器，其中一个所述重力传感器设置在水箱下方，另一所述重力传感器设置在出水口下方的托盘上，所述重力传感器分别与所述解码电路模块连接。
其中，所述被动式液位测量装置包括一个所述重力传感器和一个所述压力传感器，所述重力传感器设置在出水口下方的托盘上，所述压力传感器设置在水箱底部的管路中或者所述水箱的进水口；所述重力传感器和所述压力传感器与所述解码电路模块连接。
另外，第一感应传感器和第二感应传感器可以分别连接一解码电路模块，解码电路模块分别与外部主机连接。第一感应传感器和第二感应传感器是压力传感器或者重力传感器。
如图2所示，所述解码电路模块包括微处理器、温度补偿单元、气压补偿单元、数据存储单元、零位校正单元、参数设置单元，所述温度补偿单元、所述气压补偿单元、所述数据存储单元、所述零位校正单元和所述参数设置单元与所述微处理器电性连接；所述温度补偿单元和所述气压补偿单元用于所述重力变化参数或者所述压力变化参数的温度、气压补偿，所述零位校正单元用于在液体容器内无液体时，校正所述重力传感器或者所述压力传感器的零位，所述数据存储单元用于预先存储所述液体容器截面积、液体密度数据，所述参数设置单元用于设置所述重力传感器和所述压力传感器的数值范围、所述液体容器截面积、所述液体密度。
其中，所述重力传感器是是电阻式或者晶体管式重力感应探头，根据机械形变使得感应电路输出所述重力变化参数，经所述解码电路模块进行解码匹配后得到所述液位变化参数。
其中，所述压力传感器是电容压电、电感压电或电阻压电式气压感应探头，根据大气压压力形成形变，使得感应电路输出所述压力变化参数，经所述解码电路模块进行解码匹配后得到所述液位变化参数。
其中，所述重力传感器或者所述压力传感器与所述解码电路模块通过信号线连接，所述信号线之间连接有防干扰保护电容，所述信号线上分别连接一信号滤波电容，所述信号滤波电容接地。
如图1所示，C11、C12是第一感应传感器输出给解码电路模块的信号滤波电容,起到输出信号的稳定性，防止交流电压输出到解码电路模块，造成解码信号波动过大，影响指令输出错误。C13是用于保护第一感应传感器信号线之间的干扰，还可有效应对信号线上面突然的大电压波动冲击。
C21、C22是第二感应传感器输出给解码电路模块的信号滤波电容,起到输出信号的稳定性，防止交流电压输出到解码电路模块，造成解码信号波动过大，影响指令输出错误。C23是用于保护第二感应传感器信号线之间的干扰，还可有效应对信号线上面突然的大电压波动冲击。
其中，所述出水口位置设置有液体密度计，所述液体密度计用于获得所述液体容器内的液体密度数据，将所述液体密度数据传输到所述解码电路模块。
如图3所示，产品主机10一侧设置有水箱40，另一侧设置有出水口60，液体容器50放置在出水口60下方的托盘上，第一感应传感器20安装在液体容器50下面，第二感应传感器30安装在水箱40下面。其中，第一感应传感器20是重力传感器，第二感应传感器30是压力传感器。
当水箱没有水时，压力传感器没有受到液体压力，只有来自空气和管路中的压力，这个状态下解码电路模块会记录当前的一个稳定压力值并将这个值换算成单位重量指令传给产品主机，由产品主机保存并判断工作状态；
水箱开始注水，水位从低到高变化，压力传感器会从水位的低到高而感知压力逐步增大，加水到最大位置时，压力传感器根据事先设定的压力范围，提示用户停止加水，以防止加水过多而溢出水形成安全事故；
重力传感器有初始值侦测到容器放置到上面，因受容器重力下压，重力传感器探头形成重力形变，导致重力传感器开始输出容器对应的重力值给解码电路模块，解码电路模块将电压转化成代码指令发给产品主机，产品主机记录并判断是否进行下一动作。
无论是重力传感器还是压力传感器，都是根据当前的重力或者压力的变化动态反馈当前状态，所以无论是重力或者压力变大变小的瞬间，这个值可以即可反馈到解码电路模块,由解码电路模块提供给产品主机判断操作。
当产品主机开始抽水到液体容器时，水箱水位开始下降，压力传感器会因为水位下降而受到的压力减小，解码电路模块也会根据压力传感器发出来的数据判定液体减少的程度并提示产品主机；产品主机将水抽出到液体容器时，液体容器会因为水的增加而质量加重，重力传感器会因为重力的变化而输出对应的信号给解码电路模块，解码电路模块将接收到的信号经过转换传给产品主机。
单位质量跟液体高度以及体积有固定等值的比例关系，通过这个比例关系可以将质量单位或者压力单位换算成体积单位，从而得到液位的位置高度。
采用上述技术方案，由于采用了重力传感器或者压力传感器，获得出水口位置的液体容器或者产品内部水箱的重力变化参数或者压力变化参数，然后通过解码电路模块对重力变化参数或者压力变化参数进行信号处理，然后结合液体容器的截面积、液体密度等数据，计算获得液位变化参数，本技术方案采用双传感器配合工作，能够同时感知水箱内液位下降和出水口的液体容器内的液位上升。采用高精度传感器，非直接接触液体，安装方便，可以动态检测液体质量的传感产品是当前的趋势，感应传感器可以裸露在产品外面，也可以固定在产品内部，再或者并联在产品的管路中来检测液体的变化。可以应用于跟液体有关的所有电子家电产品中，比如冲奶机，料理机，炒菜机，咖啡机，饮水机，加湿器，抽湿机等。
在本发明专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“排”、“列”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明专利的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在发明专利中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固连”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。
在本发明专利中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种被动式液位测量装置，其特征在于，包括至少一感应传感器和解码电路模块，所述感应传感器是压力传感器或者重力传感器，所述感应传感器设置在液体容器上用于实时获取液体容器中的重力变化参数或者压力变化参数，将所述压力变化参数或者所述重力变化参数传输到所述解码电路模块，所述解码电路模块根据预先存储的液体容器截面积、液体密度获得所述液体容器中液位变化参数；所述解码电路模块通过一数据接口与产品主机连接。
2.根据权利要求1所述的一种被动式液位测量装置，其特征在于，所述被动式液位测量装置包括两个所述重力传感器，其中一个所述重力传感器设置在水箱下方，另一所述重力传感器设置在出水口下方的托盘上，所述重力传感器分别与所述解码电路模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种被动式液位测量装置，其特征在于，所述被动式液位测量装置包括一个所述重力传感器和一个所述压力传感器，所述重力传感器设置在出水口下方的托盘上，所述压力传感器设置在水箱底部的管路中或者所述水箱的进水口；所述重力传感器和所述压力传感器与所述解码电路模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种被动式液位测量装置，其特征在于，所述解码电路模块包括微处理器、温度补偿单元、气压补偿单元、数据存储单元、零位校正单元、参数设置单元，所述温度补偿单元、所述气压补偿单元、所述数据存储单元、所述零位校正单元和所述参数设置单元与所述微处理器电性连接；所述温度补偿单元和所述气压补偿单元用于所述重力变化参数或者所述压力变化参数的温度、气压补偿，所述零位校正单元用于在液体容器内无液体时，校正所述重力传感器或者所述压力传感器的零位，所述数据存储单元用于预先存储所述液体容器截面积、液体密度数据，所述参数设置单元用于设置所述重力传感器和所述压力传感器的数值范围、所述液体容器截面积、所述液体密度。
5.根据权利要求1所述的一种被动式液位测量装置，其特征在于，所述重力传感器是是电阻式或者晶体管式重力感应探头，根据机械形变使得感应电路输出所述重力变化参数，经所述解码电路模块进行解码匹配后得到所述液位变化参数。
6.根据权利要求1所述的一种被动式液位测量装置，其特征在于，所述压力传感器是电容压电、电感压电或电阻压电式气压感应探头，根据大气压压力形成形变，使得感应电路输出所述压力变化参数，经所述解码电路模块进行解码匹配后得到所述液位变化参数。
7.根据权利要求1所述的一种被动式液位测量装置，其特征在于，所述重力传感器或者所述压力传感器与所述解码电路模块通过信号线连接，所述信号线之间连接有防干扰保护电容，所述信号线上分别连接一信号滤波电容，所述信号滤波电容接地。
8.根据权利要求2或3所述的一种被动式液位测量装置，其特征在于，所述出水口位置设置有液体密度计，所述液体密度计用于获得所述液体容器内的液体密度数据，将所述液体密度数据传输到所述解码电路模块。
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