CN115717312A - 一种液位检测装置及其洗衣机、检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液位检测装置，其包括：第一力敏检测组件和第二力敏检测组件，第一力敏检测组件包括：第一检测容器以及设置于液位检测装置第一检测容器的容腔底部的第一力敏检测机构；第二力敏检测组件包括：第二检测容器，设置于液位检测装置第二检测容器的容腔底部的第二力敏检测机构以及设置于液位检测装置第二检测容器的容腔内的若干纵向分布的配重块，若干配重块位于第二力敏检测机构上方。该液位检测装置的第一力敏检测组件和第二力敏检测组件结构较为简单，组装生产快速高效，能够满足洗衣机的液位检测需求。本发明还提供了一种具有液位检测装置的洗衣机及其液位检测方法。

Description

一种液位检测装置及其洗衣机、检测方法

技术领域

本发明涉及液位检测设备技术领域，尤其涉及一种液位检测装置及其洗衣机、检测方法。

背景技术

洗衣机是一种使用频率很高的生活电器，其可以大大降低手工洗衣带来的繁重体力劳动。随着电器节能及智能化的发展，洗衣机一般需要根据衣物多少来决定输入用水量，不仅能够节约用水，同时也能够实现洗衣效率最大化。现有技术中，用于检测洗衣机的洗涤腔内液位的检测装置有很多种，不同液位检测装置都有其优缺点。例如，中国专利CN113005719A公开了一种水位检测装置以及波轮洗衣机，该检测装置包括悬浮通道、悬浮磁球、磁球刻度尺以及信号采集结构，悬浮通道设置在洗涤筒上且与洗涤筒的内部相连通，悬浮通道内设置有悬浮磁球且悬浮磁球能漂浮在悬浮通道的水面上；洗涤筒外侧的外筒上设置有磁球刻度尺，磁球刻度尺上分布有若干磁球，当悬浮磁球的高度随着悬浮通道内的液面高度发生变化时，悬浮磁球能吸附对应位置的磁球以使该磁球的位置发生变化，信号采集结构能采集磁球刻度尺上发生位置变化的磁球的信息。但是，上述结构的水位检测装置由于采用磁球刻度尺与悬浮磁球跟随水位变化来检测水位高度，其磁球刻度尺结构复杂，且在组装生产时较为不便，影响生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种液位检测装置及其洗衣机、检测方法，以解决现有液位检测装置结构复杂、影响组装生产效率的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种液位检测装置，其包括：

第一力敏检测组件，所述第一力敏检测组件包括：第一检测容器以及设置于所述第一检测容器的容腔底部的第一力敏检测机构；

第二力敏检测组件，所述第二力敏检测组件包括：第二检测容器，设置于所述第二检测容器的容腔底部的第二力敏检测机构以及设置于所述第二检测容器的容腔内的若干纵向分布的配重块，若干所述配重块位于所述第二力敏检测机构上方；

其中，所述第一检测容器和所述第二检测容器的底部相互连通，所述第一检测容器的容腔与所述第二检测容器的容腔结构相同，所述配重块的密度小于被检测液位的液体密度，且二者密度差值处于设定范围内。

其中，所述配重块的密度与被检测液位的液体密度差值范围为：0.05-0.1。

其中，所述配重块为球体或圆柱体。

其中，所述第一检测容器和所述第二检测容器的容腔为圆柱腔。

其中，所述第一力敏检测机构和所述第二力敏检测机构等高设置。

其中，所述第一检测容器和所述第二检测容器均竖直方向延伸且底部等高设置。

其中，所述第一力敏检测机构和所述第二力敏检测机构均为力敏电阻检测器。

第二方面，本发明的实施例还提供了一种洗衣机，其包括如上任意一项所述的液位检测装置，所述第一检测容器和/或第二检测容器的底部连通于所述洗衣机的洗涤腔。

其中，所述第一检测容器或所述第二检测容器的底部还连接有排液管。

第三方面，本发明的实施例还提供了一种液位检测方法，其包括以下步骤：

将洗衣机的洗涤腔的底部采用连通管连通于所述第一检测容器和/或所述第二检测容器的底部；

启动所述第一力敏检测机构检测进入第一检测容器的容腔内的液体压力值F1,F1为第一检测容器内的液体重力值；

启动所述第二力敏检测机构检测进入第二检测容器的容腔内的液体以及配重块的压力值F2，F2＝F3+F4-F5，其中，F3为进入第二检测容器内液体与浸入液体中的配重块的重力总和，F4为未浸入液体中的配重块重力总和，F5为浸入液体中的配重块所受液体浮力值；

将F1与F3做近似等值处理，计算得到浸入液体中的配重块数量，以得到液位高度值。

本发明的液位检测装置及其洗衣机、检测方法，其通过设置两组力敏检测组件，分别检测底部连通的第一检测容器和第二检测容器内受力值，利用略小于液体密度的若干配重块计算获得液位高度值，其中第一力敏检测组件和第二力敏检测组件结构较为简单，组装生产快速高效，能够满足洗衣机的液位检测需求。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例的具有液位检测装置的洗衣机示意性结构简图。

图2为本发明实施例的液位检测装置三种状态结构示意图。

图3为本发明实施例的液位检测方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，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”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，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。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

请参阅图1至图2，本发明的实施例提供了一种液位检测装置100，其包括：

第一力敏检测组件10，所述第一力敏检测组件10包括：第一检测容器14以及设置于所述第一检测容器14的容腔底部的第一力敏检测机构8；

第二力敏检测组件20，所述第二力敏检测组件20包括：第二检测容器13，设置于所述第二检测容器13的容腔底部的第二力敏检测机构7以及设置于所述第二检测容器13的容腔内的若干纵向分布的配重块12，若干所述配重块12位于所述第二力敏检测机构7上方；

其中，所述第一检测容器14和所述第二检测容器13的底部相互连通，该第一检测容器14和第二检测容器13的底部设有连通口9，所述第一检测容器14的容腔与所述第二检测容器13的容腔结构相同，所述配重块12的密度小于被检测液位的液体密度，且二者密度差值处于设定范围内，以致若干所述配重块12无论第二检测容器13内是否充入液体，最底部的配重块始终与第二力敏检测机构7处于接触状态，也即若干所述配重块12始终处于相对静止状态，不会跟随充入液体的多少而发生漂浮上升，由于配重块12是用于标定计算液位高度的，因此该全部配重块12需要保持相对静止状态。

在本实施例中，用于定位测量水位高度值的配重块12纵向排列设置于第二检测容器13的容腔内，其组装简单、快速，大大提高了生产效率。

在本实施例中，所述配重块12的密度与被检测液位的液体密度差值范围为：0.05-0.1。例如，当用于检测水位高度时，水的密度为1g/cm³,对应的，配重块12的密度适合采用0.9-0.95g/cm³之间的材料。采用该密度差范围之内材料的配重块12，在液位检测时，既能保持与第二力敏检测机构7接触，且不会因注入液体发生较大幅度的漂浮，导致配重块上升移位，无法准确标定液位高度。

在本实施例中，所述配重块12为球体或圆柱体。该球体或圆柱体的直径略小于第二检测容器13的容腔腔体大小，以致配重块12可以在容腔内自由活动。采用规则形状的球体或圆柱体，有利于准确检测水位高度，简化计算过程，水位检测结果是通过配重块浸入液体内的数量与单个配重块的纵向高度之积得到的。可以理解的是，于其他实施例中，配重块12可以采用任意形状的规则部件代替，其只需要满足在液体的浮力作用下能够始终保持自身固定姿态即可。

其中，所述第一检测容器14和所述第二检测容器13的容腔为圆柱腔。采用圆柱腔加工方便，组装容易，检测误差也较小。

进一步的，所述第一力敏检测机构8和所述第二力敏检测机构7等高设置。准确的，所述第一力敏检测机构8和第二力敏检测机构7的检测面11等高设置，在检测液位高度时，进入第一检测容器14和第二检测容器13内的液体高度始终相同，对应的检测其压力值时，忽略配重块12与液体重力误差，二者可以做等值替换处理。

其中，所述第一检测容器14和所述第二检测容器13均竖直方向延伸且底部等高设置。具体的，第一检测容器14和第二检测容器13可以是一体成型结构，内部设有两个平行且竖直延伸的容腔，或者为两个独立的容器并排竖直设置。

在本实施例中，所述第一力敏检测机构8和所述第二力敏检测机构7均为力敏电阻检测器，该力敏电阻检测器为采用力敏电阻制成的传感器，力敏电阻可以将外部机械力转换为电信号，利用其特性制成的压力传感器，在本实施例中，力敏电阻检测器用于分别检测第一检测容器14内液体对其产生的压力值，以及第二检测容器13内液体以及配重块对其产生的压力值。

请再次参阅图1，附图1为本实施例的具有液位检测装置的洗衣机200示意性结构简图，该洗衣机包括上述液位检测装置100，所述第一检测容器14和/或第二检测容器13的底部连通于所述洗衣机200的洗涤腔。该洗衣机200包括外筒1以及同轴设置于所述外筒1内的内筒2，内筒2内底部同轴设有波轮3。外筒1的底部设有出水口4，第一检测容器14或第二检测容器13的底部设有进水口6，所述进水口6与出水口4之间通过管件5连通，因此，洗衣机200的洗涤腔内液面高度始终与第一检测容器14和第二检测容器13内的液面高度一致，通过检测第二检测容器13内的液面高度即可计算洗衣机200的洗涤腔内液位高度。

其中，所述第一检测容器14或所述第二检测容器13的底部还连接有排液管15，该排液管15的出液端连通于洗衣机200的排水口，当洗衣机需要排水时，暂存于液位检测装置100内的液体也随之排出洗衣机200外。

请再次参阅图2，以下按照三种状态描述该洗衣机200的水位检测过程：

状态一(a)，空载状态时：洗衣机中不含洗涤水，第二力敏检测机构7受到n个配重块12的重力，即F0＝n×m×g，F0’＝0,故二者之差为当前水量下所受的力，即F＝F0-F0’；依此受力差，可判断水位为0。其中，n为配重块12的总数，m为单个配重块12的重量，g为重力加速度，F0为第二力敏检测机构7检测到的压力值，F0’为第一力敏检测机构8检测到的压力值。

状态二(b)，部分水位状态时：洗衣机中有部分洗涤水，水位高度为h i，此时部分配重块12浸入水中，且浸入水中的配重块12受到水的浮力影响，即F i＝F(水的重力)+F(未浸入水的配重块重力)-F(水对浸入配重块的浮力)＝(ρ_水×g×v_水)+(n’×m×g)-(ρ_配重块×g×v_排)，Fi’＝F(水的重力)＝(ρ_水×g×v_排)，其中，Fi’为第二力敏检测机构7检测到的压力值，F i为第一力敏检测机构8检测到的压力值，ρ_水为液体密度，v_水为进入第一检测容器14内的液体体积，第一检测容器14的容腔为预先设计好的，可以准确计算其体积，例如，圆柱腔时对应的v_水为圆柱底面积与水柱高度值之积，ρ_配重块为配重块12的密度，v_排为进入液体中的配重块的体积总和，故二者之差为当前水量下所受的压力，即F＝Fi-Fi’,由于配重块12的密度与液体密度差值较小，此时可忽略不计，因此F(水的重力)＝ρ_水×g×v_水数值约等于Fi’，将Fi’检测值带入F i＝(ρ_水×g×v_水)+(n’×m×g)-(ρ_配重块×g×v_排)算式中，可以先计算出浸入水中配重块总体积v_排，单个配重块12的体积是已知的，因此可得出浸入液体中的配重块12的数量，再乘以单个配重块的直径或纵向高度，即可以得到液位值。

状态三(c),满载状态时：洗衣机中的洗涤水为满载状态，水位高度为hm，此时配重块12浸入水中，且配重块12受到水的浮力影响，即Fm＝F(水的重力)-F(水对配重块的浮力)＝(ρ_水×g×v_水)-(ρ_配重块×g×v_排)，Fm’＝F(水的重力)＝(ρ_水×g×v_排)，Fm’为第二力敏检测机构7检测到的压力值，Fm为第一力敏检测机构8检测到的压力值，故二者之差为当前水量下因球的密度小而小于同体积水的重力的差值，即F＝Fm-Fm’，因球的密度接近于水，二者的差值不大，通常可以忽略不计。

本发明的实施例还提供了一种液位检测方法，其包括以下步骤：

步骤S100、将洗衣机200的洗涤腔的底部采用连通管连通于所述第一检测容器14和/或所述第二检测容器13的底部；其中，第一检测容器14和第二检测容器13可以相对洗衣机主体单独设置，也可以是与洗衣机主体一体成型结构设置。

步骤S200、启动所述第一力敏检测机构8检测进入第一检测容器14的容腔内的液体压力值F1,F1为第一检测容器14内的液体重力值；

步骤S300、启动所述第二力敏检测机构7检测进入第二检测容器13的容腔内的液体以及配重块对其产生的向下压力值F2，F2＝F3+F4-F5；其中，F3为进入第二检测容器13内液体与浸入液体中的配重块的重力总和，F4为未浸入液体中的配重块重力总和，F5为浸入液体中的配重块所受液体浮力值，配重块12的总数量是已知的；

步骤S400、将F1与F3做近似等值处理，计算得到浸入液体中的配重块数量，以得到液位高度值。

如附图2所示，在状态一(a)和状态三(c)情况下，为空载和满载状态，此时液位高度值容易测得，以下以其中状态二(b)描述该液位检测方法的液位值获取过程：

此时，洗衣机中有部分洗涤水，水位高度设为h i，部分配重块12浸入水中，且浸入水中的配重块12受到水的浮力影响，即

F i＝F(水的重力)+F(未浸入水的配重块重力)-F(水对浸入配重块的浮力)＝(ρ_水×g×v_水)+(n’×m×g)-(ρ_配重块×g×v_排)；

F i’＝F(水的重力)＝(ρ_水×g×v_排)；

其中，Fi’为第二力敏检测机构7检测到的压力值，F i为第一力敏检测机构8检测到的压力值，ρ_水为液体密度，v_水为进入第一检测容器14内的液体体积，第一检测容器14的容腔为预先设计好的，可以准确计算其体积，或者实现进行体积标定，例如，圆柱腔时对应的v_水为圆柱底面积与水柱高度值之积，ρ_配重块为配重块12的密度，v_排为进入液体中的配重块的体积总和，故二者之差为当前水量下所受的压力，即F＝Fi-Fi’。

由于配重块12的密度与液体密度差值较小，此时可忽略不计，因此ρ_水×g×v_水数值约等于F i’，将F i’检测值带入Fi算式中，可以先计算出浸入水中配重块总体积v_排，单个配重块12的体积是已知的，因此可得出浸入液体中的配重块12的数量，再乘以单个配重块的直径或纵向高度，即可以得到液位值。

本实施例的液位检测装置及其洗衣机、检测方法，其通过设置两组力敏检测组件，分别检测底部连通的第一检测容器和第二检测容器内受力值，利用略小于液体密度的若干配重块计算获得液位高度值。其中，第一力敏检测组件和第二力敏检测组件结构较为简单，组装生产快速高效，能够满足洗衣机的液位检测需求。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种液位检测装置，其特征在于，包括：

第一力敏检测组件，所述第一力敏检测组件包括：第一检测容器以及设置于所述第一检测容器的容腔底部的第一力敏检测机构；

第二力敏检测组件，所述第二力敏检测组件包括：第二检测容器，设置于所述第二检测容器的容腔底部的第二力敏检测机构以及设置于所述第二检测容器的容腔内的若干纵向分布的配重块，若干所述配重块位于所述第二力敏检测机构上方；

其中，所述第一检测容器和所述第二检测容器的底部相互连通，所述第一检测容器的容腔与所述第二检测容器的容腔结构相同，所述配重块的密度小于被检测液位的液体密度，且二者密度差值处于设定范围内。

2.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，所述配重块的密度与被检测液位的液体密度差值范围为：0.05-0.1。

3.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，所述配重块为球体或圆柱体。

4.根据权利要求3所述的液位检测装置，其特征在于，所述第一检测容器和所述第二检测容器的容腔为圆柱腔。

5.根据权利要求4所述的液位检测装置，其特征在于，所述第一力敏检测机构和所述第二力敏检测机构等高设置。

6.根据权利要求5所述的液位检测装置，其特征在于，所述第一检测容器和所述第二检测容器均沿竖直方向且底部等高设置。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的液位检测装置，其特征在于，所述第一力敏检测机构和所述第二力敏检测机构均为力敏电阻检测器。

8.一种洗衣机，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的液位检测装置，所述第一检测容器和/或第二检测容器的底部连通于所述洗衣机的洗涤腔。

9.根据权利要求8所述的洗衣机，其特征在于，所述第一检测容器或所述第二检测容器的底部还连接有排液管。

10.一种基于如权利要求8或9所述洗衣机的液位检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将洗衣机的洗涤腔的底部采用连通管连通于所述第一检测容器和/或所述第二检测容器的底部；

启动所述第一力敏检测机构检测进入第一检测容器的容腔内的液体压力值F1,F1为第一检测容器内的液体重力值；

启动所述第二力敏检测机构检测进入第二检测容器的容腔内的液体以及配重块的压力值F2，F2＝F3+F4-F5，其中，F3为进入第二检测容器内液体与浸入液体中的配重块的重力总和，F4为未浸入液体中的配重块重力总和，F5为浸入液体中的配重块所受液体浮力值；

将F1与F3做近似等值处理，计算得到浸入液体中的配重块数量，以得到液位高度值。

Images