CN113567008B - 一种水箱状态检测装置、方法及其洗拖一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水箱状态检测装置、方法及其洗拖一体机，该装置包括：微处理器，用于进行温度检测控制，获取有无水检测传感器模块检测的温度数据，根据检测获得的温度数据实现有无水检测判别；有无水检测传感器模块，用于利用一发热元件在加热电路的控制下产生热量通过一导热装置传递给一温度传感器，并使该导热装置在传递热量过程中受水箱内的水流影响，利用该温度传感器采集经导热装置传导过来的温度数据；加热电路，用于在微处理器的控制下输出电流和电压至发热元件，以使发热元件进行发热；温度检测电路，用于在微处理器的控制下启动温度传感器进行温度检测并将所述温度传感器采集的温度数据传输至所述微处理器。
Description
技术领域
本发明涉及洗地机技术领域，特别是涉及一种水箱状态检测装置、方法及其洗拖一体机。
背景技术
洗拖地一体机是生活中常见的清洁产品，主要用于代替传统的吸尘器、扫帚和拖把，利用电能转换机械能，实现洗地、吸尘、拖地的功能。其工作原理是通过设置一清洁辊轴，清洁辊轴上设置有柔性材质制成的清洁层，再对该清洁层进行润湿，从而吸附待清洁地面的灰尘等小颗粒异物。因此为了润湿该清洁层，需要设置水箱，水箱一般包括洁净水箱和污水箱，其中，洁净水箱中的水用于润湿该清洁层；污水箱用于回收污水或垃圾物。
因此，为使洗拖地一体机能够正常工作，洁净水箱中必须保证有水，因此在洗拖地一体机工作时，就需要实时对其洁净水箱进行有无水检测。现有的洗拖一体机常用的水箱有无水检测的方式通常采用如下两种方式：
方式一：使用两根电极的方式检测水箱的水位。这种方式结构复杂，而且需要电极直接探入水中，长期使用电极易脏污且腐蚀，影响水箱水位的检测；
方式二：通过使用电容式传感器检测出水管道的水来判断水箱是否有水，这种方式虽然结构简单，但调试困难，检测的灵敏度受环境影响，不同地区的水质也会影响检测精度，长期使用，传感器上有凝露后，影响水位的检测准确性，容易出现误报警。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种水箱状态检测装置、方法及其洗拖一体机，以对洗拖地一体机的水箱实现有无水检测的目的。
为达上述目的，本发明提出一种水箱状态检测装置，包括：
微处理器，用于通过控制加热电路及温度检测电路对有无水检测传感器模块进行温度检测控制，获取有无水检测传感器模块检测的温度数据，根据检测获得的温度数据实现有无水检测判别；
有无水检测传感器模块，用于利用一发热元件在加热电路的控制下产生热量通过一导热装置传递给一温度传感器，并使该导热装置在传递热量过程中受水箱内的水流影响，利用该温度传感器采集导热装置传递过来的温度数据；
加热电路，用于在所述微处理器的控制下输出电流和电压至所述有无水检测传感器模块的发热元件，以使发热元件进行发热；
温度检测电路，用于在所述微处理器的控制下启动有无水检测传感器模块的温度传感器进行温度检测并将所述温度传感器采集的温度数据传输至所述微处理器。
优选地，所述微处理器通过将连续采集到的温度数据转换为温度对时间的变化率，通过将转换后的温度对时间的变化率与预设的阈值进行判断，从而判断水箱中有无水。
优选地，所述有无水检测传感器模块包括导热装置(21)、发热元件(22)、温度传感器(23)、PCB板(24)以及非导热外壳(25)，所述导热装置(21)与所述非导热外壳(25)粘结合在一起形成可储水的腔体且所述导热装置(21)朝向腔体内部的一侧至少有部分可与腔体内的水接触，所述导热装置(21)的另一侧与所述PCB板(24)粘接，所述发热元件(22)与温度传感器(23)焊接在所述PCB板(24)上。
优选地，所述导热装置(21)采用易导热的金属板，所述非导热外壳(25)采用塑胶外壳。
优选地，所述易导热的金属板通过镶嵌注塑工艺与所述塑胶外壳粘结合在一起形成可储水的腔体。
优选地，所述PCB板(24)通过导热粘结剂与所述金属板粘接。
优选地，所述PCB板(24)及其上的元器件利用密封材料密封以隔离热辐射并形成保护结构。
为达到上述目的，本发明还提供一种洗拖一体机，所述洗拖一体机装配有上述水箱状态检测装置。
为达到上述目的，本发明还提供一种水箱状态检测方法，包括如下步骤：
步骤S1，控制加热电路输出电流和电压至有无水检测传感器模块的发热元件，以使发热元件进行发热；
步骤S2，控制温度检测电路启动温度传感器进行温度检测，获取温度传感器采集的温度数据；
步骤S3，根据检测获得的温度数据得到温度对时间的变化率，根据获得的温度对时间的变化率进行有无水检测判别。
优选地，于步骤S3中，当得到的温度对时间的变化率大于第一阈值，判断当前水箱处于无水状态；当得到的温度对时间的变化率小于第二阈值，则判断当前水箱处于有水状态。
与现有技术相比，本发明一种水箱状态检测装置、方法及其洗拖一体机通过由有无水检测传感器模块利用一发热元件在加热电路的控制下产生热量通过一导热装置传递给一温度传感器，并使该导热装置在传递热量过程中受水箱内的水流影响，利用该温度传感器采集导热装置传递过来的温度数据，由微处理器通过将连续采集到的温度数据转换为温度对时间的变化率，根据得到的温度对时间的变化率判断水箱中有无水，实现对洗拖地一体机的水箱有无水检测的目的，相比现有技术，本发明具有控制简单、对环境温湿度的变化不敏感、制作成本低、制作工艺简单、适用面广等优点。
附图说明
图1为本发明一种水箱状态检测装置的结构示意图；
图2及图3为本发明具体实施例中发热元件、温度传感器焊接于PCB板的俯视图及正视图；
图4及图5为本发明具体实施例中有无水检测传感器模块20的俯视图及正视图；
图6为本发明一种水箱状态检测方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种水箱状态检测装置的结构示意图。如图1所示，本发明一种水箱状态检测装置，包括：微处理器10、有无水检测传感器模块20、加热电路30和温度检测电路40。
其中，微处理器10，用于控制其他模块协调工作，包括但不限于控制加热电路30的发热时间和发热功率以及控制温度检测电路40进行温度检测，获取有无水检测传感器模块20检测的温度数据，根据检测获得的温度数据进行有无水检测判别。
有无水检测传感器模块20，用于利用一发热元件在加热电路30的控制下产生热量通过一导热装置传递给一温度传感器，并使该导热装置在传递热量过程中受水箱内的水流影响，利用该温度传感器采集导热装置传递过来的温度数据。
加热电路30，用于在微处理器10的控制下输出电流和电压至有无水检测传感器模块20的发热元件，以使发热元件进行发热。在本发明具体实施例中，当进行水箱状态检测时，微处理器10在指定时间以指定功率控制加热电路30输出电流和电压至有无水检测传感器模块20的发热元件，以使发热元件进行发热。
温度检测电路40，用于在微处理器10的控制下启动有无水检测传感器模块20的温度传感器进行温度检测并将温度传感器采集的温度数据传输至微处理器10。在本发明具体实施例中，温度检测电路40在微处理器10的控制下在指定时间窗口启动NTC温度传感器进行温度检测并将数据传输至微处理器10。
具体地，微处理器10的第一控制输出连接至加热电路30的控制端，加热电路30的输出连接至有无水检测传感器模块20的发热元件输入端，有无水检测传感器模块20的温度传感器的输出端连接至温度检测电路40的输入端，温度检测电路40的控制端和输出端分别连接至微处理器模块10的第二控制输出端和温度输入端。
当通过加热电路30给发热元件持续通一定恒定电流/电压电后使发热元件发热，通过导热装置，温度传感器则会感应到温度的变化，同时温度传感器在温度检测电路40的控制下按照固定周期采集温度信号，传递给微处理器10处理，当水箱内无水时，通过温度传感器会感应到温度的变化比较迅速且会逐渐升高，而当水箱内有水时，由于水流会带走导热装置上的热量，此时温度传感器的采集的温度数据的变化是缓慢且和水温相当，由此微处理器10可通过将采集到的温度点的变化转换为温度/时间斜率，通过将采集到的温度点的变化与预设的阈值进行判断，从而判断水箱中有无水。
图2及图3为本发明具体实施例中发热元件、温度传感器焊接于PCB板的俯视图及正视图，图4及图5为本发明具体实施例中有无水检测传感器模块20的俯视图及正视图。在本发明具体实施例中，有无水检测传感器模块20包括导热装置21、发热元件22、温度传感器23、PCB板24以及非导热外壳25，导热装置21与该非导热外壳25粘结合在一起形成可储水的腔体且导热装置21朝向腔体内部的一侧至少有部分可与腔体内的水接触，形成的腔体一端连接水箱出水口，另一端连接高压喷嘴，导热装置21的另一侧与PCB板24粘接，发热元件22与温度传感器23焊接在PCB板24上，具体地，导热装置21采用易导热的金属板，包括但不限于银、铜、铝等金属材料，该非导热外壳25可以为塑胶外壳，易导热的金属板通过镶嵌注塑工艺与塑胶外壳粘结合在一起形成可储水的腔体且金属板朝向腔体内部的大部分可与腔体内的水接触，该易导热的金属板可以是长方体形状，也可以采用其他形状，其尺寸取决于发热元件22的功率、温度传感器23的灵敏度以及腔体的尺寸，较佳地，金属板的体积可选择3mm*10mm.*20mm(厚度*宽度*长度)，发热元件22包括但不局限于PTC、发热丝、功率电阻，用于在加热电路30的控制下产生热量，其发热功率最好在0.5W～3W左右，温度传感器23，采用NTC温度传感器，用于检测安装位置处的温度以便微处理器可通过检测的温度变化从而间接获得水箱内的水量情况，PCB板24，用于承载PTC发热元件、NTC温度传感器并提供输入和输出接口以分别连接加热电路30和温度检测电路40，具体地，PTC发热元件22和NTC温度传感器23的底部可通过过孔或其他方式与PCB板24的底部覆铜形成良好的热接触，图中PCB板24的缺口用作方向标识。优选地，PCB板24的材质包括但不限于FR-4、陶瓷、铝基板，安装有发热元件22和温度传感器23的PCB板24及其上的元器件利用密封胶密封以隔离热辐射并形成保护结构。
在本发明具体实施例中，装配时，PTC发热元件22和NTC温度传感器23以及连接加热电路30和温度检测电路40的接插件通过锡膏焊接在PCB板24上，易导热的金属板21通过镶嵌注塑工艺与塑胶外壳25粘结合在一起形成储水的腔体，腔体入水口连接水箱出水口，出水口连接高压喷嘴，安装有PTC发热元件22和NTC温度传感器23的PCB板24通过导热粘结剂例如导热硅脂与镶嵌在塑胶外壳25内的用于形成腔体的金属板21粘接，并且安装有PTC发热元件22和NTC温度传感器23的PCB板24的外部用密封胶覆盖。
使用时，给PTC发热元件22在指定时间通过加热电路30连通指定幅度的电流/电压电使PTC发热元件发热，发热功率约在2W左右，NTC温度传感器23会感应到温度的变化，微处理器10则控制温度检测电路40按照固定周期采集温度信号，温度信号传递给微处理器10(主控MCU单元)处理。当由易导热的金属板21和塑胶外壳25组成的腔体内有水流过时，水流会带走金属板21的热量，NTC温度传感器23感受的温度变化是缓慢且和水温相当，将采集到的温度时间点的变化转换为温度/时间斜率；当塑胶外壳腔体内无水时，NTC温度传感器23感应到的温度变化比较迅速且绝对温度会逐渐升高，微处理器10将采集到的温度时间点的变化转换为温度/时间斜率，并根据获得的温度/时间斜率与预设阈值进行比较，从而判断出是否有水流流过该塑胶外壳腔体。
基于上述水箱状态检测装置，本发明还提供一种洗拖一体机，该洗拖一体机装配有上述水箱状态检测装置，该水箱状态检测装置的导热装置21与非导热外壳25粘结合在一起形成的腔体入水口连接水箱出水口，腔体出水口则连接高压喷嘴。
基于上述水箱状态检测装置，本发明还提供一种水箱状态检测方法，图6为本发明一种水箱检测状态检测方法的步骤流程图。如图6所示，一种水箱状态检测方法，包括如下步骤：
步骤S1，控制加热电路输出电流和电压至有无水检测传感器模块的发热元件，以使发热元件进行发热。
在本发明具体实施例中，当进行水箱状态检测时，由微处理器在指定时间以指定功率输出电流和电压至有无水检测传感器模块的PTC发热元件，以使无水检测传感器模块的PTC发热元件进行发热。
步骤S2，控制温度检测电路启动温度传感器进行温度检测，获取温度传感器采集的温度数据。在本发明具体实施例中，温度检测电路在微处理器的控制下在指定时间窗口启动NTC温度传感器进行温度检测并将数据传输至微处理器。
步骤S3，根据检测获得的温度数据得到温度对时间的变化率，根据获得的温度对时间的变化率进行有无水检测判别
具体地，NTC温度传感器在温度检测电路的控制下按照固定周期采集温度信号，传递给微处理器处理，微处理器根据得到的温度信号获得温度对时间的变化率，当得到的温度对时间的变化率大于第一阈值(无水阈值)，则判断当前水箱处于无水状态；当得到的温度对时间的变化率小于第二阈值(有水阈值)，则判断当前水箱处于有水状态；若得到的温度对时间的变化率处于两个阈值之间，则维持之间的状态判断。
也就是说，当水箱内无水时，微处理器通过温度传感器会感应到温度的变化比较迅速且会逐渐升高，而当水箱内有水时，由于水流会带走导热装置上的热量，此时温度传感器的采集的温度数据的变化是缓慢且和水温相当，由此可通过将采集到的温度点的变化转换为温度/时间斜率，通过将采集到的温度点的变化与相应的阈值进行判断，从而判断水箱中有无水。
综上所述，本发明一种水箱状态检测装置、方法及其洗拖一体机通过由有无水检测传感器模块利用一发热元件在加热电路的控制下产生热量通过一导热装置传递给一温度传感器，并使该导热装置在传递热量过程中受水箱内的水流影响，利用该温度传感器采集导热装置传递过来的温度数据，由微处理器通过将连续采集到的温度数据转换为温度对时间的变化率，根据得到的温度对时间的变化率判断水箱中有无水，实现对洗拖地一体机的水箱有无水检测的目的，相比现有技术，本发明具有控制简单、对环境温湿度的变化不敏感、制作成本低、制作工艺简单、适用面广等优点。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (8)
1.一种水箱状态检测装置，包括：
微处理器，用于通过控制加热电路及温度检测电路对有无水检测传感器模块进行温度检测控制，获取有无水检测传感器模块检测的温度数据，根据检测获得的温度数据实现有无水检测判别；
有无水检测传感器模块，用于利用一发热元件在加热电路的控制下产生热量通过一导热装置传递给一温度传感器，并使该导热装置在传递热量过程中受水箱内的水流影响，利用该温度传感器采集经导热装置传导过来的温度数据；
加热电路，用于在所述微处理器的控制下输出电流和电压至所述有无水检测传感器模块的发热元件，以使发热元件进行发热；
温度检测电路，用于在所述微处理器的控制下启动有无水检测传感器模块的温度传感器进行温度检测并将所述温度传感器采集的温度数据传输至所述微处理器；
所述微处理器通过将连续采集到的温度数据转换为温度对时间的变化率，通过将转换后的温度对时间的变化率与预设的阈值进行判断，从而确定水箱中有无水；
所述有无水检测传感器模块包括导热装置(21)、发热元件(22)、温度传感器(23)、PCB板(24)以及非导热外壳(25)，所述导热装置(21)与所述非导热外壳(25)粘结合在一起形成可储水的腔体且所述导热装置(21)朝向腔体内部的一侧至少有部分可与腔体内的水接触，所述导热装置(21)的另一侧通过导热材料与所述PCB板(24)粘接，所述发热元件(22)与温度传感器(23)焊接在所述PCB板(24)上。
2.如权利要求1所述的一种水箱状态检测装置，其特征在于：所述导热装置(21)采用易导热的金属板，所述非导热外壳(25)采用塑胶外壳。
3.如权利要求2所述的一种水箱状态检测装置，其特征在于：所述易导热的金属板通过镶嵌注塑工艺与所述塑胶外壳粘结合在一起形成可储水的腔体。
4.如权利要求2所述的一种水箱状态检测装置，其特征在于：所述PCB板(24)通过导热粘结剂与所述金属板粘接。
5.如权利要求1所述的一种水箱状态检测装置，其特征在于：所述PCB板(24)及其上的元器件利用密封材料密封以隔离热辐射并形成保护结构。
6.一种洗拖一体机，其特征在于：所述洗拖一体机装配有权利要求1-5中任意一项权利要求所述的水箱状态检测装置。
7.一种水箱状态检测方法，利用权利要求1-5中任一项所述的水箱状态检测装置实现，包括如下步骤：
步骤S1，控制加热电路输出电流和电压至有无水检测传感器模块的发热元件，以使发热元件进行发热；
步骤S2，控制温度检测电路启动温度传感器进行温度检测，获取温度传感器采集的温度数据；
步骤S3，根据检测获得的温度数据得到温度对时间的变化率，根据获得的温度对时间的变化率进行有无水检测判别。
8.如权利要求7所述的一种水箱状态检测方法，其特征在于：于步骤S3中，当得到的温度对时间的变化率大于第一阈值，判断当前水箱处于无水状态；当得到的温度对时间的变化率小于第二阈值，则判断当前水箱处于有水状态。
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- 2021-07-22 CN CN202110828837.5A patent/CN113567008B/zh active Active
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Denomination of invention: A water tank status detection device, method and its washing and dragging integrated machine Granted publication date: 20240301 Pledgee: Bank of Communications Ltd. Shanghai Fengxian branch Pledgor: Shanghai Paizhi Energy Co.,Ltd. Registration number: Y2024980019015 |