CN113295237A - 用于电容传感器的方法和装置 - Google Patents

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CN113295237A CN202110154762.7A CN202110154762A CN113295237A CN 113295237 A CN113295237 A CN 113295237A CN 202110154762 A CN202110154762 A CN 202110154762A CN 113295237 A CN113295237 A CN 113295237A
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太田垣贵康
石川和义
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Abstract

本发明题为“用于电容传感器的方法和装置”。本发明涉及用于检测容器内物质的水平的电容传感器以及用于使用电容传感器检测容器内物质的水平的方法。该方法和装置可提供沿着容器的至少一个平面形成的一对电容传感器以产生双感测场。该电容传感器提供附连到容器并且从容器的下部部分延伸到容器的上部部分的第一电极、附连到容器的上部部分的第二电极、以及附连到容器的下部部分并且与第二电极间分开预定距离的第三电极。

Description

用于电容传感器的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于检测容器内物质的水平的电容传感器以及用于使用电容传感器检测容器内物质的水平的方法。
背景技术
电容传感器通过检测两个电极(通常称为发送电极和感测电极)之间形成的电容的变化来进行操作。感测电路可以识别物体，并且可以被配置为在物体接近和/或接触电容传感器时确定物体的位置、压力、方向、速度和加速度。
电容传感器还可用于检测容器内的物质诸如流体或粉末的体积和/或水平。在本专利申请中，当容器中的物质的水平变化时，感测电路检测电容传感器的电容变化。用于这类应用的电容传感器可提供更加准确的测量值，并且可比常规指示器更加可靠且更便宜。容器内物质的类型可影响电容传感器准确检测容器内物质的水平的能力。例如，液体物质可能附着到容器的内表面并且导致不准确的读数或生成的电容。
发明内容
本发明涉及用于检测容器内物质的水平的电容传感器以及用于使用电容传感器检测容器内物质的水平的方法。
本发明解决的技术问题是，如果物质粘附到容器的内表面，则用于检测容器内物质的水平的常规电容感测系统可能无法提供准确的读数。
本技术的各种实施方案可提供用于电容传感器的方法和装置。该方法和装置可提供沿着容器的至少一个平面形成的一对电容传感器以产生双感测场。该电容传感器提供附连到容器并且从容器的下部部分延伸到容器的上部部分的第一电极、附连到容器的上部部分的第二电极、以及附连到容器的下部部分并且与第二电极间分开预定距离的第三电极。
根据第一方面，用于检测容器内物质的水平的电容传感器包括：第一电极，该第一电极沿着容器的第一竖直侧壁在容器的底部与容器的顶部之间向上延伸；第二电极，该第二电极沿着该容器的上部部分设置；以及第三电极，该第三电极沿着容器的下部部分设置，其中：第二电极和第三电极彼此分开预定竖直距离；在该第一电极和该第二电极之间形成第一电容；并且在第一电极和第三电极之间形成第二电容。
在一个实施方案中，当容器中的物质的水平下降到低于第二电极的最低边缘时，出现第一电容和第二电容的变化率的拐点。
在一个实施方案中，第一电极沿着第一竖直侧壁的中间部分延伸；第二电极包括两个电极区段，其中每个区段：定位在第一竖直壁的相对的上侧边缘部分中；并且通过第一间隙与第一电极分开；第三电极包括两个电极区段，其中每个区段：定位在第一竖直壁的相对的下侧边缘部分中；并且通过第二间隙与第一电极分开。
在一个实施方案中，第二电极的每个区段包括延伸节段，该延伸节段在形成于第一电极和第三电极之间的第二间隙中从区段的底部边缘向下延伸至第一竖直壁的底部。
在一个实施方案中，第三电极的每个区段包括延伸节段，该延伸节段在形成于第一电极和第二电极之间的第一间隙中从区段的顶部边缘向上延伸至第一竖直壁的顶部。
根据第二方面，一种使用电容传感器检测容器中物质的水平的方法，包括：沿着容器的第一竖直侧壁定位第一电极，其中第一电极在容器的底部与容器的顶部之间向上延伸；沿着该容器的上部部分定位第二电极；定位沿着该容器的下部部分设置的第三电极，其中该第二电极和该第三电极彼此分开预定竖直距离；在该第一电极和该第二电极之间形成第一电容；在该第一电极和该第三电极之间形成第二电容；以及根据该物质的表面高度检测该第一电容和该第二电容的变化率的拐点。
在一个实施方案中，该第一电极在该容器的底部与该容器的顶部之间具有恒定宽度。
在一个实施方案中，该第三电极垂直于该第一电极沿着该容器的整个底表面设置。
在一个实施方案中，该第二电极沿着该容器的至少两个竖直侧壁设置；该第一电极沿着该第一竖直侧壁的中间部分延伸；并且该第二电极沿着该第一竖直壁的相对的上侧边缘部分延伸。
在一个实施方案中，当该容器中的物质的水平下降到低于该第二电极的最低边缘时，出现拐点。
通过本发明实现的技术效果是提供电容传感器，该电容传感器准确地检测容器中的物质，即使该物质粘附到容器的内表面。
附图说明
当结合以下示例性附图考虑时，可参照具体实施方式更全面地了解本技术。在以下附图中，通篇以类似附图标记指代各附图中的类似元件和步骤。
图1示出了根据本技术的示例性实施方案的与电容传感器系统结合使用的容器的透视图；
图2示出了根据本技术的示例性实施方案的图1的容器的剖视图；
图3A示出了根据本技术的示例性实施方案的图1的容器的透视图，其中物质水平等于电极的下边缘；
图3B示出了根据本技术的示例性实施方案的图1的容器的透视图，其中物质水平低于电极的下边缘；
图4是根据本技术的示例性实施方案的检测到的电容变化的图形表示，该电容变化对应于保持在容器中的物质的量的变化；
图5A示出了根据本技术的示例性实施方案的另选电极布置的透视图，其中物质水平低于电极的下边缘；
图5B示出了根据本技术的示例性实施方案的图5A的容器的透视图，其中物质水平等于电极的下边缘；
图6A示出了根据本技术的示例性实施方案的另选电极布置的透视图，其中物质水平低于电极的下边缘；
图6B示出了根据本技术的示例性实施方案的图6A的容器的透视图，其中物质水平等于电极的下边缘；
图7示出了根据本技术的示例性实施方案的另选电极布置的透视图，其中物质水平低于电极的下边缘；并且
图8示出了根据本技术的示例性实施方案的另选电极布置的透视图，其中物质水平低于电极的下边缘。
具体实施方式
本发明技术可按照功能块组件和电路图进行描述。这样的功能块和电路图可以通过被配置为执行指定功能并且实现各种结果的任何数量的部件实现。例如，本发明技术可采用各种类型的电容器、放大器、信号转换器、切换设备、功率源等，它们可执行各种各样的功能。根据本技术的各个方面的用于电容传感器的方法和装置可以结合任何合适的系统(诸如打印机系统或监测容器中的物质的量的任何其他系统)一起操作。
参见图1和图2，在本技术的各种实施方案中，电容传感器系统100可检测存储或以其他方式保持在容器110内的物质108(诸如液体或粉末)的量(或水平)。这可通过将一个或多个电极永久地或临时地定位到容器110以形成一对电容传感器来实现，从而随着物质108在容器110中的量变化，测量电容传感器系统100的电容和/或输出电压(Vout)的变化。在各种实施方案中，电容传感器系统100可包括至少一个电容传感器和检测电路(未示出)，其彼此结合操作以测量电容传感器的电容的变化。
容器110用于保持物质108，并且可包括任何合适的结构或设备。例如，容器1110可包括至少一个侧壁202，该侧壁从底部向上延伸以形成用于保持物质108的内部区域。容器110可包括封盖或覆盖件以密封内部区域。容器110还可包括定位在底部或顶部附近的一个或多个入口/出口端口(未示出)，该入口/出口端口允许物质108受控地流入或流出容器110。
容器110可形成为任何合适的尺寸或形状，并且可具有根据所需应用选择的尺寸。例如，就矩形或正方形容器而言，可选择高度、宽度和长度以允许容器110定位在较大的设备诸如打印机、复印机或其它类似的机器内。这样，容器110可具有等于所形成的内部区域的高度、宽度和长度的乘积的最大体积(即体积＝高度×宽度×长度)。容器110内可填充有物质108，诸如具有预定介电常数的液体或粉末。因此，可基于容器尺寸、电容数据、介电常数和/或其他相关数据来计算物质108的体积。
可根据期望的灵敏度、功能或应用调整电容传感器的具体布置。例如，电极的尺寸和/或形状可适于附连到各种形状和尺寸的容器，诸如具有单个侧壁的圆柱形容器、球形容器、具有多个侧壁的多维容器等。电极可通过任何合适的方法定位在容器110上，诸如通过以粘结方式附连、机械耦接、嵌入或以其他方式集成到容器110的表面中。在一个实施方案中，电极可附连到容器110的一个或多个侧壁202的内表面。另选地，电极可沿容器110的外表面定位和/或集成在容器110的一个或多个侧壁202内。在另一个实施方案中，电极可邻近容器110定位，例如邻近但不直接接触容器110的外表面。
继续参考图1和图2，在一个实施方案中，第一电极102可沿第一竖直侧壁202定位并且从容器110的底部向上延伸到容器110的顶部。第二电极104可沿着容器110的上部部分定位，并且完全沿着三个竖直侧壁202并且沿着第一电极102所在的侧壁202的一部分延伸。第二电极104可覆盖第一电极102的任一侧上的边缘部分，使得在第一电极102和第二电极104的侧边缘之间存在距离。
第三电极106可沿着容器110的下部部分设置，并且通过间隙与第二电极的下边缘分开。间隙可由距离X限定。X的值可根据任何合适的标准来确定，诸如：期望的灵敏度、物质的类型、容器110内的物质108的期望触发水平等。
电极可以使得在第一电极102和第二电极104之间生成第一电容并且在第一电极102和第三电极106之间生成第二电容的方式耦接。该连接在电容传感器系统100内形成一对电容传感器。检测电路(未示出)可电耦接到每个电容传感器，该电容传感器被配置为测量每个电容传感器的所生成的电容随着物质108的量的变化而发生的变化。
每个电容传感器可被定位成在容器110的给定区域内生成电场，并且用作接近传感器以基于容器110中的物质108的量来检测和/或测量电场的变化。例如，现在参见图1-图4，当物质108在容器中并且在第二电极104的区域内的水平处(容器110的上部部分；区域R1)，第一生成电容和第二生成电容可指示容器110已满。当物质108被使用并且容器110内的水平下降时，第一生成电容和第二生成电容可减小，表明留在容器110中的物质108的量减少。
当物质108的水平下降到等于第二电极(图2)的下边缘的水平时，可在所生成的电容中产生拐点，因为物质108的水平下降到低于第二电极104，这被识别为区域R2。与拐点和区域R2相关联的物质108水平对应于分隔第二电极104和第三电极106的X的值。这是由于缺乏与第二电极相关联的电容传感器来感测物质108，这是由于其不接近第二电极104所致。随着容器内物质108的量进一步减小，由检测电路检测到的所生成的电容可开始增大，被识别为区域R3。
在一些情况下，所生成的电容中的拐点在从R2到R3的过渡处可能不会明显地出现。例如，如果物质108包括粘滞液体，诸如油墨，则物质108可“附着”到容器110的内侧壁，从而在R3中产生一些残余电容。这可导致拐点出现在从R2到R3的过渡附近的位置处，诸如在低于X的高度的点处。如图4所示，当相对于物质的体积绘制所生成的电容时，拐点的实际位置可与理想化位置不同。在这种情况下，R2处的实际拐点和X处的理想化拐点可能彼此不匹配或相等。通过选择X的所需高度，可以根据填充容器110的物质108的性质改变或以其他方式调整实际拐点和理想化拐点。
第一电极102可被配置为作为传输电极操作。第二电极104和第三电极106可被配置为作为驱动电极或接地电极操作。例如，电容传感器系统100可包括连接在每个电容传感器与检测电路之间的多个开关。每个开关可选择性地操作以将第一电极102连接到输入端子Cin，并且将第二电极104和第三电极106连接到驱动端子Cdrv或接地端子GND。电极可在绝缘衬底(未示出)诸如PCB衬底或柔性塑料衬底(未示出)内形成。
第二电极104和第三电极106可根据任何期望的功能或应用以各种结构图案布置在容器上。例如，特定容器110可要求第一电极102、第二电极104和第三电极106沿着单个层或侧壁202布置。另选地，第一电极102、第二电极104和第三电极106可被定位成使得每个电极位于不与另一个电极共享的单个侧壁202上。电极的任何布置的特征在于保持第二电极104和第三电极106之间的间隙X。
现在参见图5A和图5B，第二电极104可沿侧壁202的上部部分定位，该侧壁与第一电极102定位在其上的侧壁202相对。第三电极106可沿着容器的整个下表面设置，使得第二电极104的下边缘在所有点处与第三电极等距距离X。当容器110中的物质108的水平等于第二电极104的下边缘时，这种布置保持电容传感器系统100检测区域R2处的拐点的能力。与上述实施方案一样，当物质108的水平下降到低于第二电极104的下边缘并且在区域R3内(物质的水平小于X)时，所生成的电容的变化率改变。
现在参见图6A和图6B，在另一个实施方案中，电极可被配置在容器110的单个竖直侧壁202或平面上。例如，第二电极104可沿着与第一电极102定位在其上的相同侧壁202的上侧边缘部分定位。第二电极104可包括两个区段，其中每个区段定位在竖直侧壁202的相对的上侧边缘部分中，并且每个区段通过间隙与第一电极分开。第三电极106也可包括两个区段，其中每个区段定位在竖直侧壁202的相对的下侧边缘部分中，并且每个区段通过第二间隙与第一电极分开。每个上部第二电极区段的下边缘通过间隙X与每个下部第三电极区段的上边缘分开。如上所述，当容器110中的物质108的水平等于每个第二电极区段的下边缘时，间隙X的存在有助于保持电容传感器系统100检测区域R2处的拐点的能力。该布置方式保持三个区域R1、R2、R3，以识别物质108的水平何时下降到低于第二电极104的下边缘以及所生成的电容的变化率何时变化。
现在参见图7，在单个竖直侧壁电极布置的另选实施方案中，第二电极104的每个区段可包括向下延伸至容器110的下边缘的延伸节段702。例如，第二电极104可沿着与第一电极102定位在其上的相同侧壁202的上侧边缘部分定位。第二电极104可包括两个区段，其中每个区段定位在竖直侧壁202的相对的上侧边缘部分中，并且每个区段通过第一间隙与第一电极分开。每个延伸节段702可邻近第一电极102向下延伸。
第三电极106也可包括两个区段，其中每个区段定位在竖直侧壁202的相对的下侧边缘部分中，并且每个区段通过第二间隙与第一电极分开，其中一个延伸节段702定位在第三电极106和第一电极102之间的第二间隙内。每个上部第二电极区段的下边缘通过间隙X与每个下部第三电极区段的上边缘分开，并且通过另一个间隙与延伸节段702分开。现在参见图8，在单个竖直侧壁电极布置的又一个实施方案中，第三电极104的每个区段可包括延伸节段802，该延伸节段向上延伸至第一电极102和第二电极104之间的间隙中的容器110的上边缘。
根据各种实施方案，第二电极104和第三电极106由间隙X分开，该间隙表示第二电极104的下边缘和第三电极106的上边缘之间的恒定距离。由X表示的距离可包括任何合适的量，并且可根据所使用的容器110的特定类型、物质108、电极布置或所需的检测水平或灵敏度来确定。例如，间隙X可由几毫米至多达约五十毫米之间的距离限定。间隙X相对于容器110的位置或高度可变化。换句话讲，第一电极130和第二电极125可被定位成使得间隙X从容器110的下边缘向上延伸或定位在容器110的中间节段内。另选地，如果第二电极仅沿容器110的顶表面定位，则间隙X可从容器110的上边缘向下延伸。
在各种实施方案中，第一电极102、第二电极104和第三电极106中的每个可以包括单个连续的导电元件或具有相同极性的多个导电元件(并且统称为电极)。例如，每个电极可以使用任何合适的金属和/或其他导电材料形成。
在各种实施方案中，电场的强度(密度)可基于电极的位置和/或形状的变化而变化。例如，并且参见图1、图5A、图6A、图7和图8，当间隙X的位置改变并且对应区域R1、R2、R3改变时，电容变化率(即，每个区域中的斜率)也由于电场的变化而改变。
检测电路可耦接到电容传感器系统100并且被配置为测量和/或检测电容传感器的电容变化。检测电路可包括用于感测电容变化的任何合适的系统或方法。例如，检测电路可包括放大器、模数转换器(ADC)和逻辑电路。
根据各种实施方案，检测电路可经由开关直接或间接地在输入端子Cin(第一电极)以及驱动端子Cdrv和接地GND端子(第二电极和第三电极)处连接到电容传感器系统100。
检测电路可被配置为具有预设内部电容或可变内部电容。例如，检测电路可包括具有可调电容的可变电容器。检测电路还可包括连接在电源和电容传感器之间的逆变器。电源可经由驱动端子Cdrv连接到电容传感器。
放大器可被配置为将输入端子Cin处的电容转换为电压和/或向电压施加增益。例如，放大器电路可包括差分放大器，该差分放大器包括连接到输入端子Cin的反相端子(-)和连接到(诸如由电压源提供的)参考电压的非反相端子(+)。放大器可被配置为测量反相端子和非反相端子之间的电压差。放大器还可以被配置为通过向电压差施加增益来放大信号，并根据电压差和/或施加的增益来生成输出电压Vout。
ADC可以连接到放大器的输出端子，并且被配置为将输出电压Vout转换为数字值(即，AD值)。根据各种实施方案，随着电容元件的电容减小，对应的数字值增大，反之亦然。ADC可包括适用于将模拟信号转换成数字信号的任何信号转换器。
检测电路还可包括第一反馈电容器Cf1和第二反馈电容器Cf2。第一反馈电容器Cf1可电连接在放大器的第一输出端子和反相输入端子(-)之间，并且第二反馈电容器Cf2可电连接在放大器的第二输出端子和非反相输入端子(+)之间。第一反馈电容器Cf1和第二反馈电容器Cf2可具有相同的电容。第一反馈电容器Cf1和第二反馈电容器Cf2可分别与第一开关和第二开关结合操作，以有利于放大器的各种操作和增益控制。
逻辑电路可从ADC接收数字值，解释这些值，并且根据数字值执行适当的响应和/或产生适当的输出信号。根据各种实施方案，逻辑电路可以被配置为执行各种计算，诸如加法、减法、乘法等。例如，逻辑电路可包括逻辑门和/或其他电路以执行期望的计算。逻辑电路可利用所测量的电容和/或所测量的电容的变化来确定电容的拐点是否已出现。
在操作中，可利用电容传感器系统100执行多种检测方案。例如，电容传感器系统100可以检测三维空间内物体的存在或不存在、容器中物质的水平和/或容器中物质的体积。
在各种操作中，电容传感器系统100通过测量和/或检测由每个电容传感器生成的电场变化引起的每个电容传感器的电容和对应输出电压的变化来检测物质108。一般来讲，物质108破坏每个电场，使得容器110中物质108的量或水平的变化将导致每个电容传感器的电容的变化。随着电容变化，输出电压Vout也变化。随着输出电压Vout变化，可以更准确地量化或以其他方式估计容器110中的物质108的量和/或水平。
根据一个应用，电容传感器系统100可用于主机设备(未示出)，诸如打印机，并且用于监测墨盒(未示出)中的油墨水平。例如，电容传感器系统100可连接到用于控制主机设备的操作的控制器(未示出)并与其通信，诸如微处理器或其他合适的处理电路。控制器可利用来自电容传感器系统100的信息来确定墨盒中的水平。当油墨的水平达到拐点R2时，则控制器可提供油墨可能需要在短时间范围内补充的指示，诸如在主机设备上显示消息或提供声音指示(哔声)。类似地，当补充油墨时，当油墨达到第一区域R1内的特定电容时，控制器可提供油墨盒已满的指示，诸如显示消息或提供声音指示。
根据本专利申请，电容传感器系统100监测电容和/或每个电容传感器的电容变化，并确定所生成的电容中何时出现拐点。当拐点出现时，电容传感器系统100可以将该事件报告给控制器。
在另选的应用中，电容传感器系统100可用于主机设备中，以基于容器的已知尺寸(例如，高度、宽度、长度)、物质108的介电常数和所测量的电容和/或电容的变化来测量容器中的物质的体积，并相应地提供期望的反馈。
所示和所述特定具体实施方式用于展示所述技术及其最佳模式，而不旨在以任何方式另外限制本技术的范围。实际上，为简洁起见，系统的常规制造、连接、制备和其他功能方面可能未详细描述。此外，多张图中示出的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或步骤。在实际系统中可能存在多个替代的或另外的功能关系或物理连接。
在上述描述中，已结合具体示例性实施方案描述了所述技术。然而，可在不脱离所述的本发明技术的范围的情况下作出各种修改和改变。以示例性而非限制性方式考虑说明和附图，并且所有此类修改旨在包括在本技术的范围内。因此，应通过所述的一般实施方案及其在法律意义上的等同形式，而不是仅通过上述具体示例确定所述技术的范围。例如，可以任何适当的顺序执行任何方法或过程实施方案中列举的步骤，并且不限于具体示例中提供的明确顺序。另外，任何系统实施方案中列举的组件和/或元件可以多种排列方式组合，以产生与本发明技术基本上相同的结果，并且因此不限于具体示例中阐述的具体配置。
上文已经针对具体实施方案描述了有益效果、其它优点和问题解决方案。然而，任何有益效果、优点、问题解决方案或者可使任何具体有益效果、优点或解决方案出现或变得更明显的任何要素都不应被解释为关键、所需或必要特征或组成部分。
术语“包含”、“包括”或其任何变型形式旨在提及非排它性的包括，使得包括一系列要素的过程、方法、制品、组合物或装置不仅仅包括这些列举的要素，而且还可包括未明确列出的或此类过程、方法、制品、组合物或装置固有的其它要素。除了未具体引用的那些，本技术的实施所用的上述结构、布置、应用、比例、元件、材料或部件的其它组合和/或修改可在不脱离其一般原理的情况下变化或以其它方式特别适于具体环境、制造规范、设计参数或其它操作要求。
上文已结合示例性实施方案描述了本技术。然而，可在不脱离本技术的范围的情况下对示例性实施方案作出改变和修改。这些和其他改变或修改旨在包括在本发明技术的范围内。
根据第一方面，用于检测容器内物质的水平的电容传感器包括：第一电极，该第一电极沿着容器的第一竖直侧壁在容器的底部与容器的顶部之间向上延伸；第二电极，该第二电极沿着该容器的上部部分设置；以及第三电极，该第三电极沿着容器的下部部分设置，其中：第二电极和第三电极彼此分开预定竖直距离；在该第一电极和该第二电极之间形成第一电容；并且在第一电极和第三电极之间形成第二电容。
在一个实施方案中，当容器中的物质的水平下降到低于第二电极的最低边缘时，出现第一电容和第二电容的变化率的拐点。
在一个实施方案中，该第一电极在该容器的底部与该容器的顶部之间具有恒定宽度。
在一个实施方案中，该第三电极垂直于该第一电极沿着该容器的整个底表面设置。
在一个实施方案中，该第二电极沿着该容器的至少两个竖直侧壁设置。
在一个实施方案中，第一电极沿着第一竖直侧壁的中间部分延伸；并且该第二电极沿着该第一竖直壁的相对的上侧边缘部分延伸。
在一个实施方案中，第二电极沿着容器的与第一竖直侧壁相对的第二竖直侧壁设置。
在一个实施方案中，第一电极沿着第一竖直侧壁的中间部分延伸；第二电极包括两个电极区段，其中每个区段：定位在第一竖直壁的相对的上侧边缘部分中；并且通过第一间隙与第一电极分开；第三电极包括两个电极区段，其中每个区段：定位在第一竖直壁的相对的下侧边缘部分中；并且通过第二间隙与第一电极分开。
在一个实施方案中，第二电极的每个区段包括延伸节段，该延伸节段在形成于第一电极和第三电极之间的第二间隙中从区段的底部边缘向下延伸至第一竖直壁的底部。
在一个实施方案中，第三电极的每个区段包括延伸节段，该延伸节段在形成于第一电极和第二电极之间的第一间隙中从区段的顶部边缘向上延伸至第一竖直壁的顶部。
根据第二方面，一种使用电容传感器检测容器中物质的水平的方法，包括：沿着容器的第一竖直侧壁定位第一电极，其中第一电极在容器的底部与容器的顶部之间向上延伸；沿着该容器的上部部分定位第二电极；定位沿着该容器的下部部分设置的第三电极，其中该第二电极和该第三电极彼此分开预定竖直距离；在该第一电极和该第二电极之间形成第一电容；在该第一电极和该第三电极之间形成第二电容；并且根据该物质的表面高度检测该第一电容和该第二电容的变化率的拐点。
在一个实施方案中，该第一电极在该容器的底部与该容器的顶部之间具有恒定宽度。
在一个实施方案中，该第三电极垂直于该第一电极沿着该容器的整个底表面设置。
在一个实施方案中，该第二电极沿着该容器的至少两个竖直侧壁设置。
在一个实施方案中，第一电极沿着第一竖直侧壁的中间部分延伸；并且该第二电极沿着该第一竖直壁的相对的上侧边缘部分延伸。
在一个实施方案中，第二电极沿着容器的与第一竖直侧壁相对的第二竖直侧壁设置。
在一个实施方案中，第一电极沿着第一竖直侧壁的中间部分延伸；第二电极包括两个电极区段，其中每个区段：定位在第一竖直壁的相对的上侧边缘部分中；并且通过第一间隙与第一电极分开；第三电极包括两个电极区段，其中每个区段：定位在第一竖直壁的相对的下侧边缘部分中；并且通过第二间隙与第一电极分开。
在一个实施方案中，第二电极的每个区段包括延伸节段，该延伸节段在形成于第一电极和第三电极之间的第二间隙中从区段的底部边缘向下延伸至第一竖直壁的底部。
在一个实施方案中，第三电极的每个区段包括延伸节段，该延伸节段在形成于第一电极和第二电极之间的第一间隙中从区段的顶部边缘向上延伸至第一竖直壁的顶部。
在一个实施方案中，当该容器中的物质的水平下降到低于该第二电极的最低边缘时，出现拐点。

Claims (10)

1.一种用于检测容器内物质的水平的电容传感器，其特征在于包括：
第一电极，所述第一电极沿着所述容器的第一竖直侧壁在所述容器的底部与所述容器的顶部之间向上延伸；
第二电极，所述第二电极沿着所述容器的上部部分设置；和
第三电极，所述第三电极沿着所述容器的下部部分设置，其中：
所述第二电极和所述第三电极彼此分开预定竖直距离；
在所述第一电极和所述第二电极之间形成第一电容；并且
在所述第一电极和所述第三电极之间形成第二电容。
2.根据权利要求1所述的电容传感器，其特征在于当所述容器中的所述物质的水平下降到低于所述第二电极的最低边缘时，出现所述第一电容和所述第二电容的变化率的拐点。
3.根据权利要求1所述的电容传感器，其特征在于：
所述第一电极沿着所述第一竖直侧壁的中间部分延伸；
所述第二电极包括两个电极区段，其中每个区段：
定位在所述第一竖直壁的相对的上侧边缘部分中；以及
通过第一间隙与所述第一电极分开；
所述第三电极包括两个电极区段，其中每个区段：
定位在所述第一竖直壁的相对的下侧边缘部分中；以及
通过第二间隙与所述第一电极分开。
4.根据权利要求3所述的电容传感器，其特征在于所述第二电极的每个区段包括延伸节段，所述延伸节段在形成于所述第一电极和所述第三电极之间的所述第二间隙中从所述区段的底部边缘向下延伸至所述第一竖直壁的底部。
5.根据权利要求3所述的电容传感器，其特征在于所述第三电极的每个区段包括延伸节段，所述延伸节段在形成于所述第一电极和所述第二电极之间的所述第一间隙中从所述区段的顶部边缘向上延伸至所述第一竖直壁的顶部。
6.一种用于使用电容传感器检测容器中物质的水平的方法，其特征在于包括：
沿着所述容器的第一竖直侧壁定位第一电极，其中所述第一电极在所述容器的底部与所述容器的顶部之间向上延伸；
沿着所述容器的上部部分定位第二电极；
定位沿着所述容器的下部部分设置的第三电极，其中所述第二电极和所述第三电极彼此分开预定竖直距离；
在所述第一电极和所述第二电极之间形成第一电容；
在所述第一电极和所述第三电极之间形成第二电容；以及
根据所述物质的表面的高度检测所述第一电容和所述第二电容的变化率的拐点。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述第一电极在所述容器的所述底部与所述容器的所述顶部之间具有恒定宽度。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述第三电极垂直于所述第一电极沿着所述容器的整个底表面设置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述第二电极沿着所述容器的至少两个竖直侧壁设置；
所述第一电极沿着所述第一竖直侧壁的中间部分延伸；并且
所述第二电极沿着所述第一竖直壁的相对的上侧边缘部分延伸。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于当所述容器中的所述物质的水平下降到低于所述第二电极的最低边缘时，出现所述拐点。
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