CN112461338B - 一种液位检测异常判定装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液位检测异常判定装置及方法，其中判定方法包括检测步骤：向热罐内加水，并通过液位检测电路检测液位没过探针时的实时液位电压值；判定步骤：当实时液位电压值小于等于水满液位阈值时，判定热罐加满水；实时液位电压值大于水满液位阈值，判定液位探针检测异常。本发明所述的异常判定方法，当检测到实时液位电压值处于中间区间时，对检测到的中间区间再进行具体划分，分成轻度问题、中度问题以及严重问题三个等级，并根据异常严重程度进行相应的提示。
Description
技术领域
本发明涉及净饮机技术领域，尤其涉及一种液位检测异常判定装置及方法。
背景技术
随着社会经济发展和人们生活水平提高，越来越多的商用净饮机出现在人们日常生活、工作场所中。而商用净饮系统中为满足大通量饮水需求，水路系统中都会有一个加热储水罐，因此对水罐水位检测的可靠性变得尤为重要，直接影响商用净水系统控制可靠性以及整机用户体验好坏。
目前热罐水位检测方式多为浮子开关检测，但该检测方式不耐高温、成本高。在不影响液位检测可靠性的前提下，为提高产品性价比，通常采用液位探针检测方式。液位探针由于长期泡在水中通电等因素，因此有一定寿命使用要求。目前市面上大部分商用净水机采取的方式都是人为定期的更换。在不同水质下或者工况下，探针使用寿命有很大的区别，为液位探针的更换或热罐的维护带来很大不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液位检测异常判定装置及方法，以解决现有液位探针在不同水质或不同工况下，液位探针的寿命区别大，更换时机不易确定的技术问题。
为实现上述目的，本发明的一种液位检测异常判定装置及方法的具体技术方案如下：
一种液位检测异常判定方法，主要包括以下步骤：
检测步骤：向热罐内加水，并通过液位检测电路检测液位没过探针时的实时液位电压值；
判定步骤：当实时液位电压值小于等于水满液位阈值时，判定热罐加满水；实时液位电压值大于水满液位阈值，判定液位探针检测异常。
进一步的，液位检测异常的区间根据液位探针氧化程度不同划分为若干异常子区间，异常子区间包括轻度问题异常区间、中度问题异常区间和严重问题异常区间，轻度问题异常区间为(水满液位阈值，水满液位阈值+γ]，中度问题异常区间为(水满液位阈值+γ，水满液位阈值+2γ]，严重问题异常区间为(水满液位阈值+2γ，未满液位保护阈值]，其中γ为液位探针氧化系数。
进一步的，当液位没过液位探针后，连续检测到的实时液位电压值处于轻度问题区间时，控制器提示维护，整机正常运行；
当液位没过液位探针后，连续检测到的实时液位电压值处于中度问题区间时，控制器发出警告提示，液位检测电路停止工作；
当液位没过液位探针后，连续检测到的实时液位电压值处于严重问题区间时，控制器发出整机故障提醒。
进一步的，在首次上电时，同步采集液体的电导率并存储，通过液体的电导率判定液位探针表面结垢的程度，当检测到电导率大于50MΩ/cm时，在检测到液位检测电路导通时，若采集到的实时液位电压值处于液位检测异常区间时，液位探针表面结垢严重。
进一步的，当液位探针表面结垢严重时，还包括冲洗步骤，开启超声波清洗装置对液位探针进行冲洗，当冲洗完成后，当连续冲洗一定次数后检测到液位探针能正常检测到导通时，则冲洗次数清零；当累计冲洗次数达到冲洗次数阈值后，实时液位电压值仍处于液位检测异常区间，则控制器提示更换液位探针。
进一步的，还包括水满液位阈值调整步骤，在更换探针后或定时设置水满液位阈值调整步骤，包括以下步骤：
首次上电时，水满液位阈值Vb默认为2.5V，当检测到液位检测电路在连续一段时间内导通时，采集实时液位电压值V1并记录；间隔时间T2后再采集一次，连续采集T1时间后，采集实时液位电压值V2并记录，如此循环采集N次后，将V1……Vn进行平均滤波后得到Va，并计算Vb＝Va+ΔV-δ*Temp，其中，δ为补偿系数，取定值，Temp为水的实时温度值；ΔV为预留回差；采集完成后将水满液位阈值调整为Vb。
一种液位检测异常判定装置，包括液位探针、液位检测电路和控制器，其中：
液位探针置于热罐内，液位探针顶端和热罐的壳体分别与液位检测电路连接；
控制器，与液位检测电路连接，控制器内预设水满液位阈值，当液位检测电路输出的实时液位电压值小于等于水满液位阈值时，判定热罐加满水；当液位检测电路输出的实时液位电压值大于水满液位阈值时，判定液位探针检测异常。
进一步的，液位检测电路具有插接端子，插接端子具有多个插接口，液位探针的顶部、热罐的外壳分别与插接端子的不同插接口连接，以使得液位探针通过热罐内的水、与液位检测电路、热罐外壳一起构成闭合回路，液位检测电路的输出端与控制器连接。
进一步的，还包括提示器，提示器与控制器电连接，控制器根据实时液位电压值所处的异常区间，向提示器发出相应的提示信号。
进一步的，热罐内设有温度传感器，用于实时检测热罐内水的温度，温度传感器与控制器电连接。
进一步的，还包括超声波清洗装置，用于当液位探针表面结垢严重时，清洗液位探针。
本发明的一种液位检测异常判定装置及方法具有以下优点：
本发明所述的液位检测异常判定方法，当检测到实时液位电压值处于中间区间时，对检测到的中间区间再进行具体划分，分成轻度问题、中度问题以及严重问题三个等级，当连续检测到轻度问题时整机提示需进行维护，整机可正常工作运行，整机有预警提示，以及将该数据上传云端服务器再推送给用户，提示用户或售后维护人员及时维护排查；当检测到中度问题时，整机有警告提示，整机液位检测停止工作，相关控制负载关闭；当检测到严重问题时，整机故障提醒，整机强制停机，无法正常使用，强制提示更换或推送到后台进行更换。
附图说明
图1为本发明异常判定方法的流程图；
图2为本发明水满液位阈值调整的流程图；
图3为本发明异常判定装置的结构示意图；
图4为本发明液位检测电路的电路图。
图中标号说明：1、液位探针；2、液位检测电路；3、控制器；4、提示器。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种液位检测异常判定装置及方法做进一步详细的描述。
如图1所示，本发明的液位检测异常判定方法，主要包括以下步骤：
检测步骤：向热罐内加水，并通过液位检测电路2检测液位没过探针时的实时液位电压值；
判定步骤：当实时液位电压值小于等于水满液位阈值时，判定热罐加满水；实时液位电压值大于水满液位阈值，判定液位探针1检测异常。
为了根据检测的实时液位电压值判定液位探针1具体因表面结垢或腐蚀造成检测异常，故将液位检测异常的区间根据液位探针1氧化程度不同划分为若干异常子区间，异常子区间包括轻度问题异常区间、中度问题异常区间和严重问题异常区间，实时液位电压值越偏离水满液位阈值，液位探针1的异常越严重。
优选的，轻度问题异常区间为(水满液位阈值，水满液位阈值+γ]，中度问题异常区间为(水满液位阈值+γ，水满液位阈值+2γ]，严重问题异常区间为(水满液位阈值+2γ，未满液位保护阈值]，其中γ为液位探针1氧化系数，该系数根据液位探针1长期腐蚀的相关试验数据去划分，腐蚀程度或氧化程度也严重，液位探针1的阻值越大，实时液位电压值的检测精度越差，通过Matlab仿真得到γ的取值范围在0.21V到0.45V之间。
当液位没过液位探针1后，连续检测到的实时液位电压值处于轻度问题区间时，控制器3提示维护，整机正常运行，控制器3将维护信息上传至云端服务器，进而推送给用户，提示用户及时维护排查。
当液位没过液位探针1后，连续检测到的实时液位电压值处于中度问题区间时，控制器3发出警告提示，液位检测电路2停止工作，控制器3控制整机负载关闭。
当液位没过液位探针1后，连续检测到的实时液位电压值处于严重问题区间时，控制器3发出整机故障提醒，强制停机，无法使用，更换后方可使用。
为了保证液位探针1更换的准确性和可靠性，还包括在首次上电时，同步采集液体的电导率并存储，当检测到电导率小于等于50MΩ/cm时，则认为当前热罐内的水为纯水，在检测到液位没过液位探针1时，若采集到的实时液位电压值处于中间区间时，控制器3发出液位探针1更换提示。其中，在检测到液位导通时，通过采集实时液位电压值和当前水温值，再通过查表方式获取当前水的电导率值。除此之外还可通过TDS传感器获取水的电导率值。
当检测到电导率大于50MΩ/cm时，则认为当前热管内的水硬化离子多，在检测到液位没过液位探针1时，若采集到的实时液位电压值处于液位检测异常区间时，液位探针1表面结垢严重。
为了消除水电导率对液位探针1检测精度的影响，还包括冲洗步骤，开启超声波清洗装置对液位探针1进行冲洗，当冲洗完成后，若采集到的实时液位电压值仍处于中间区间时，则重复再进行一次冲洗，并累计冲洗次数M，当连续冲洗一定次数后检测到液位探针1能正常检测到导通时，则冲洗次数清零，如此循环检测，当累计冲洗次数M达到冲洗次数阈值后，实时液位电压值仍处于液位检测异常区间，则控制器3提示更换液位探针1。
如图2所示，还包括水满液位阈值调整步骤，在更换探针后或定时设置水满液位阈值调整步骤。
首次上电时，水满液位阈值Vb默认为2.5V，当检测到液位检测电路2在连续一段时间T1(如连续3s)内导通时，采集实时液位电压值V1并记录；间隔时间T2(如5min-30min)后再采集一次，连续采集T1时间后，采集实时液位电压值V2并记录，如此循环采集N次后，将V1……Vn进行平均滤波后得到Va，并计算Vb＝Va+ΔV-δ*Temp，其中，δ为补偿系数，取定值，Temp为水的实时温度值；ΔV为预留回差；采集完成后将水满液位阈值调整为Vb。此外在更换探针后可对下限值进行复位操作或进行定时设置重启检测时间间隔，重启后会自动检测并更新采样下限值。
如图3所示，本申请还提供了一种液位检测异常判定装置，包括液位探针1、液位检测电路2和控制器3，其中：
液位探针1置于热罐内，液位探针1顶端和热罐的壳体分别与液位检测电路2连接；
控制器3，与液位检测电路2连接，控制器3内预设水满液位阈值，当液位检测电路2输出的实时液位电压值小于等于水满液位阈值时，判定热罐加满水；当液位检测电路2输出的实时液位电压值大于水满液位阈值时，判定液位探针1检测异常。
如图4所示，液位检测电路2具有插接端子CN17，插接端子CN17具有多个插接口，液位探针1的顶部、热罐的外壳分别与插接端子CN17的不同插接口连接，以使得液位探针1通过热罐内的水、与液位检测电路2、热罐外壳一起构成闭合回路，液位检测电路2的输出端与控制器3连接。
液位检测电路2包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2和第二电阻R2，其中R1、C1、C2、R2串联连接，C1、C2并联连接，C1、C2用于滤波，R5用于限流，还包括接地端，C1、C2的汇合交点连接。
液位探针1为导体，液位探针1的顶端、热罐的外壳底部或侧壁通过导线与液位检测电路2，液位探针1的顶部与热罐的顶部持平，使测量的液位范围足够大。当热罐内的液位在液位探针1下方时，液位检测电路2处于断路，输出的电压值为液位检测电路2的驱动电压，可确定热罐内缺水，可提醒用户向热罐加水，避免造成干烧。
还包括提示器4，提示器4与控制器3电连接，控制器3根据实时液位电压值所处的异常区间，向提示器4发出相应的提示信号。
热罐内设有温度传感器，用于实时检测热罐内水的温度，温度传感器与控制器3电连接，通过液位检测电路2导通时的实时液位电压值与当前温度值确定水的电导率值。
还包括超声波清洗装置，用于当液位探针1表面结垢严重时，清洗液位探针1。
商用净饮机中的液位探针1采用的是AD检测的方式，当液位探针1在使用寿命内，在向热罐注水时，液位在液位探针1下方时，液位检测电路2断路，液位检测电路2输出的实时液位电压值趋于5V，该电压值定为未满液位保护阈值，随着液位上升，水面没过液位探针1，液位检测电路2导通，其输出的实时液位电压值趋于0V。在液位探针1使用过程中，由于液位探针1表面腐蚀、结垢或使用寿命到期时，液位检测电路2两端的导通阻值会发生变化，导致液位探针1检测的实时液位电压值会介于水满液位阈值和未满液位保护阈值之间，当控制器3检测到液位实时电压值处于上述区间时则判定液位探针1检测异常。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种液位检测异常判定方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测步骤：向热罐内加水，并通过液位检测电路(2)检测液位没过探针时的实时液位电压值；
判定步骤：当实时液位电压值小于等于水满液位阈值时，判定热罐加满水；实时液位电压值大于水满液位阈值，判定液位探针(1)检测异常，其中，液位检测异常的区间根据液位探针(1)氧化程度不同划分为若干异常子区间，异常子区间包括轻度问题异常区间、中度问题异常区间和严重问题异常区间，轻度问题异常区间为(水满液位阈值，水满液位阈值+γ]，中度问题异常区间为(水满液位阈值+γ，水满液位阈值+2γ]，严重问题异常区间为(水满液位阈值+2γ，未满液位保护阈值]，其中γ为液位探针(1)氧化系数。
2.根据权利要求1所述的液位检测异常判定方法，其特征在于，当液位没过液位探针(1)后，连续检测到的实时液位电压值处于轻度问题区间时，控制器(3)提示维护，整机正常运行；
当液位没过液位探针(1)后，连续检测到的实时液位电压值处于中度问题区间时，控制器(3)发出警告提示，液位检测电路(2)停止工作；
当液位没过液位探针(1)后，连续检测到的实时液位电压值处于严重问题区间时，控制器(3)发出整机故障提醒。
3.根据权利要求1所述的液位检测异常判定方法，其特征在于，在首次上电时，同步采集液体的电导率并存储，通过液体的电导率判定液位探针(1)表面结垢的程度，当检测到电导率大于50MΩ/cm时，在检测到液位检测电路(2)导通时，若采集到的实时液位电压值处于液位检测异常区间时，液位探针(1)表面结垢严重。
4.根据权利要求3所述的液位检测异常判定方法，其特征在于，当液位探针(1)表面结垢严重时，还包括冲洗步骤，开启超声波清洗装置对液位探针(1)进行冲洗，当冲洗完成后，当连续冲洗一定次数后检测到液位探针(1)能正常检测到导通时，则冲洗次数清零；当累计冲洗次数达到冲洗次数阈值后，实时液位电压值仍处于液位检测异常区间，则控制器(3)提示更换液位探针(1)。
5.根据权利要求1所述的液位检测异常判定方法，其特征在于，还包括水满液位阈值调整步骤，在更换探针后或定时设置水满液位阈值调整步骤，包括以下步骤：
首次上电时，水满液位阈值Vb默认为2.5V，当检测到液位检测电路(2)在连续一段时间内导通时，采集实时液位电压值V1并记录；间隔时间T2后再采集一次，连续采集T1时间后，采集实时液位电压值V2并记录，如此循环采集N次后，将V1……Vn进行平均滤波后得到Va，并计算Vb＝Va+ΔV-δ*Temp，其中，δ为补偿系数，取定值，Temp为水的实时温度值；ΔV为预留回差；采集完成后将水满液位阈值调整为Vb。
6.一种液位检测异常判定装置，其特征在于，包括液位探针(1)、液位检测电路(2)和控制器(3)，其中：
液位探针(1)置于热罐内，液位探针(1)顶端和热罐的壳体分别与液位检测电路(2)连接；
控制器(3)，与液位检测电路(2)连接，控制器(3)内预设水满液位阈值，当液位检测电路(2)输出的实时液位电压值小于等于水满液位阈值时，判定热罐加满水；当液位检测电路(2)输出的实时液位电压值大于水满液位阈值时，判定液位探针(1)检测异常，其中，液位检测异常的区间根据液位探针(1)氧化程度不同划分为若干异常子区间，异常子区间包括轻度问题异常区间、中度问题异常区间和严重问题异常区间，轻度问题异常区间为(水满液位阈值，水满液位阈值+γ]，中度问题异常区间为(水满液位阈值+γ，水满液位阈值+2γ]，严重问题异常区间为(水满液位阈值+2γ，未满液位保护阈值]，其中γ为液位探针(1)氧化系数。
7.根据权利要求6所述的液位检测异常判定装置，其特征在于，液位检测电路(2)具有插接端子，插接端子具有多个插接口，液位探针(1)的顶部、热罐的外壳分别与插接端子的不同插接口连接，以使得液位探针(1)通过热罐内的水、与液位检测电路(2)、热罐外壳一起构成闭合回路，液位检测电路(2)的输出端与控制器(3)连接。
8.根据权利要求6所述的液位检测异常判定装置，其特征在于，还包括提示器(4)，提示器(4)与控制器(3)电连接，控制器(3)根据实时液位电压值所处的异常区间，向提示器(4)发出相应的提示信号。
9.根据权利要求7所述的液位检测异常判定装置，其特征在于，热罐内设有温度传感器，用于实时检测热罐内水的温度，温度传感器与控制器(3)电连接。
10.根据权利要求9所述的液位检测异常判定装置，其特征在于，还包括超声波清洗装置，用于当液位探针(1)表面结垢严重时，清洗液位探针(1)。
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