CN205861162U - 水位检测装置、水箱和水处理设备 - Google Patents

水位检测装置、水箱和水处理设备 Download PDF

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房振
冯威潮
王新元
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Abstract

本实用新型公开一种水位检测装置、水箱和水处理设备，其中，水位检测装置包括液位测量电容、液位参考电容，以及用于测量所述液位测量电容和所述液位参考电容的电容值的电容检测器；所述液位测量电容沿被测容器的高度方向设置，所述液位参考电容用于检测被测液体作为电介质时的电容；所述液位测量电容设置于所述容器的外侧壁上或者与所述容器的外侧壁间隔设置；所述液位参考电容设置于所述容器的外侧壁上或者与所述容器的外侧壁间隔设置。本实用新型中，通过将液位检测电容和液位参考电容设置在容器的外部，使得电容和容器内的液体不接触，从而避免了电容被腐蚀、液体被污染等现象的发生，有利于液位检测装置更好的检测液位。

Description

水位检测装置、水箱和水处理设备
技术领域
本实用新型涉及家用电器技术领域，特别涉及一种水位检测装置、水箱和水处理设备。
背景技术
带有水箱或其它水容器的家电通常需要检测水位，现有的水位检测装置与被测液体接触，使得被测液体被污染，或者水位检测装置被腐蚀，不利于对液位的检测。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种水位检测装置，旨在提供一种非接触式检测水位的方法。
为实现上述目的，本实用新型提出的水位检测装置，包括液位测量电容、液位参考电容，以及用于测量所述液位测量电容和所述液位参考电容的电容值的电容检测器；
所述液位测量电容沿被测容器的高度方向设置，所述液位参考电容用于检测被测液体作为电介质时的电容；
所述液位测量电容设置于所述容器的外侧壁上或者与所述容器的外侧壁间隔设置；所述液位参考电容设置于所述容器的外侧壁上或者与所述容器的外侧壁间隔设置。
优选地，所述液位测量电容和所述液位参考电容距所述容器外侧壁的距离相等。
优选地，所述水位检测装置还包括环境参考电容，所述环境参考电容设置于被测液体的液位以上；所述环境参考电容与所述电容检测器电连接。
优选地，所述液位测量电容和所述环境参考电容距所述容器外侧壁的距离相等。
优选地，所述液位测量电容的底端与所述液位参考电容的底端平齐。
优选地，所述液位测量电容的长度方向与所述容器的高度方向相同。
优选地，所述水位检测装置还包括底板，所述液位测量电容和所述液位参考电容均设置于所述底板朝向所述容器外侧壁的板面上。
本实用新型进一步提供一种水箱，包括箱体和水位检测装置；
所述水位检测装置贴合所述箱体的外壁设置，或者与所述箱体的外壁间距设置；
其中，所述水位检测装置，包括液位测量电容、液位参考电容，以及用于测量所述液位测量电容和所述液位参考电容的电容值的电容检测器；
所述液位测量电容沿被测容器的高度方向设置，所述液位参考电容用于检测被测液体作为电介质时的电容；
所述液位测量电容设置于所述容器的外侧壁上或者与所述容器的外侧壁间隔设置；所述液位参考电容设置于所述容器的外侧壁上或者与所述容器的外侧壁间隔设置。
优选地，所述水位检测装置的液位测量电容的底端与所述箱体的底部平齐。
本实用新型还提出一种水处理设备，包括水箱；
其中，所述水箱包括箱体和水位检测装置；
所述水位检测装置贴合所述箱体的外壁设置，或者与所述箱体的外壁间距设置；
其中，所述水位检测装置，包括液位测量电容、液位参考电容，以及用于测量所述液位测量电容和所述液位参考电容的电容值的电容检测器；
所述液位测量电容沿被测容器的高度方向设置，所述液位参考电容设置于被测液体的液位以下；
所述液位测量电容设置于所述容器的外侧壁上或者与所述容器的外侧壁间隔设置；所述液位参考电容设置于所述容器的外侧壁上或者与所述容器的外侧壁间隔设置。
本实用新型中，当容器中液位发生变化时，液位检测电容检测到的电容值会发生变化，当然，在一些情况下，如随着液位的变化容器中液体的浓度发生变化时，液位参考电容的容值也将发生变化，此时，通过液位参考电容的补偿使得基于上述水位检测装置所检测的液位更加准确；同时，通过将液位检测电容和液位参考电容设置在容器的外部，使得电容和容器内的液体不接触，从而避免了电容被腐蚀、液体被污染等现象的发生，有利于液位检测装置更好的检测液位。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型水箱一实施例的结构示意图；
图2为图1的简化模型结构示意图；
图3本实用新型水箱另一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 液位测量电容 200 液位参考电容
300 环境参考电容 400 底板
500 箱体 600 液体
700 空气
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型主要提出一种水位检测装置，主要应用于水处理设备中，以检测水处理设备的水箱中的水位。该水处理设备是指，具有水箱或其它水容器的设备，如电热水瓶、热水器、饮水机、挂烫机、除湿机、加湿器、空气净化器、咖啡机、智能水杯或空调器。水处理设备一般包括壳体，水箱和水位检测装置，水位检测装置设置于水箱内，以检测水箱内的水位，水箱设置于壳体内。水位检测装置的形式有很多，如接触式水位检测装置和非接触式水位检测装置等。
参照图1至图3，在本实用新型实施例中，该水位检测装置包括液位测量电容100、液位参考电容200，以及用于测量所述液位测量电容100和所述液位参考电容200的电容值的电容检测器。所述液位测量电容100沿被测液位的容器的高度方向设置，所述液位参考电容200设置于被测液体600的液位以下。所述液位测量电容100设置于所述容器的外侧壁上或者与所述容器的外侧壁间隔设置。所述液位参考电容200设置于所述容器的外侧壁上或者与所述容器的外侧壁间隔设置。
本实施例中，水位检测装置由液位测量电容100CLev、液位参考电容200Crl和电容检测器构成。其中，被测容器的侧壁为非金属材质，液位测量电容100和液位参考电容200的材质以铜为例。液位测量电容100CLev和液位参考电容200Crl的相对位置可以很多，在此不做具体的限定，以两个电容可以获取相应的电容值为准，如可以平行，也可以不平行，可以位于同一平面内，也可以不位于同一平面内。当然，应该说明的是，液位测量电容100CLev和/或液位参考电容200Crl距离被测容器外侧壁的距离受到电容宽度的影响，电容片越宽，所产生的信号强度则越强，那么电容距离容器外侧壁的距离则可以越大。当然，这个距离存在上限值。可以理解的是，当液位测量电容100和/或液位参考电容200与容器侧壁存在间隙时，间隙内不能放置金属对信号进行干扰或屏蔽。
设液体600的介电常数为ε1，空气700的介电常数为ε2，液位测量电容100CLev的高度h3，液位高度和，液位测量电容100CLev的容值与ε1、h2、ε2、h3-h2等参数成正比关系，即：
CLev∝ε1*h2+ε2*(h3-h2)；
设置液位参考电容200Crl的高度h1，液位参考电容200CRl的容值与ε1和h1成正比关系，即：
Cr1∝ε1*h1。
为了尽量去除参数，尽量使用所测电容值，以提高检测的准确度，最后的液位计算公式为：
H＝H0*(C-C0)/(Crl-C0)；
其中，H为测定的液位高度；H0是被测液位的设计高度，即需要测量液位的高度；C为液位检测电容检测到的电容值；C0为容器中无液体600时，液位检测电容的容值；Crl为液位参考电容200的容值，被测液体600液位需盖住液位参考电容200。
值得说明的是，我们在检测容器内的液位时，不一定将容器的底部计为最低液位，例如，将距离容器底部10cm的位置设为最低液位，将液位测量电容100的底端与该位置平齐，那么距离容器底部10cm的位置至以上才是被测液位的设计高度。一般情况下，被测液位的设计高度H0小于或等于赖于液位测量电容100CLev的高度h3。
当容器中液位发生变化时，液位检测电容检测到的电容值会发生变化，当然，在一些情况下，如随着液位的变化容器中液体600的浓度发生变化时，液位参考电容200的容值也将发生变化，此时，通过液位参考电容200的补偿使得基于上述水位检测装置所检测的液位更加准确；同时，通过将液位检测电容和液位参考电容200设置在容器的外部，使得电容和容器内的液体600不接触，从而避免了电容被腐蚀、液体600被污染等现象的发生，有利于液位检测装置更好的检测液位。
为了提高液位检测装置测量液位的精确度，所述液位测量电容100和所述液位参考电容200距所述容器外侧壁的距离相等。通过将液位测量电容100距容器外侧壁的距离设置为，与液位参考电容200距容器外侧壁的距离相等，使得液位测量电容100检测补偿电容的环境，与液位测量电容100所检测液位电容的环境相同，以使液位测量电容100和液位参考电容200具有相同的检测外部条件，以提高液位检测装置测量液位的精确度。
为了提高液位检测装置测量液位的精确度，所述水位检测装置还包括环境参考电容300，所述环境参考电容300设置于被测液体600的液位以上。所述环境参考电容300与所述电容检测器电连接。
设环境参考电容300Cre的高度h4，环境参考电容300Cre的容值与ε2和h4成正比关系，即：
Cre∝ε2*h4。
其中，Cre为环境参考电容300的容值，环境参考电容300不能被被测液体600盖住。为了尽量去除参数，尽量使用所测电容值，以提高检测的准确度，最后的液位计算公式为：
H＝H0*(C-C0)/(Crl-Cre)；
为了提高环境补偿和液位补偿的一致性，可以将h4设置为与h1相当，即环境参考电容300的高度与液面参考电容的高度相当。
为了提高液位检测装置测量液位的精确度，所述液位测量电容100和所述环境参考电容300距所述容器外侧壁的距离相等。通过将液位测量电容100距容器外侧壁的距离设置为，与环境参考电容300距容器外侧壁的距离相等，使得液位测量电容100检测补偿电容的环境，与液位测量电容100所检测液位电容的环境相同，以使液位测量电容100和环境参考电容300具有相同的检测外部条件，以提高液位检测装置测量液位的精确度。
为了提高液位检测装置测量液位的精确度，所述液位测量电容100的底端与所述液位参考电容200的底端平齐。通过将液位测量电容100的底端与液位参考电容200的底端平齐，使得液位参考电容200所测液体600的位置与液位测量电容100所测液体600的位置对应(同一水平面等)，可减少由于检测液体600的位置不对应而造成的检测误差。
同理，所述液位测量电容100的顶端与所述环境参考电容300的顶端平齐。通过将液位测量电容100的底端与环境参考电容300的底端平齐，使得环境参考电容300所测液体600的位置与液位测量电容100所测液体600的位置对应(同一水平面等)，可减少由于检测液体600的位置不对应而造成的检测误差。
为了减少检测误差，便于高度的计算，所述液位测量电容100的长度方向与所述容器的高度方向相同。即将液位检测电容竖直设置与容器外部，使得液位检测电容的高度方向与容器的高度方向相同。在计算液位检测电容的电容时，液位检测电容的长度即为液位检测电容的有效高度。避免由于液位检测电容倾斜设置，而导致电容的检测值不准确的现象出现，有利于提高水位检测装置的检测精度。
为了便于安装，所述水位检测装置还包括底板400，所述液位测量电容100和所述液位参考电容200均设置于所述底板400朝向所述容器外侧壁的板面上。底板400的材质为非金属材质，当然，如果一定要为金属材质时，在环境参考电容300、液位测量电容100和液位参考电容200的背部贴附屏蔽层，以阻止底板400对电容的检测产生影响。底板400的材质以柔性或刚性的PCB板为例。
本实用新型还提出一种水箱，该水箱包括箱体500和水位检测装置，该水位检测装置的具体结构参照上述实施例，由于本水箱采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述水位检测装置贴合所述箱体500的外壁设置，或者与所述箱体500的外壁间距设置。
为了提高检测全面性，所述水位检测装置的液位测量电容100的底端与所述箱体500的底部平齐，顶端与箱体500的开口边缘平齐。通过将液位测量电容100的下端与容器的底部平齐，使得水位检测装置可以检测箱体500底部及以上的水位。使得水位检测装置可以检测的水位更加全面。
本实用新型还提出一种水处理设备，该水处理设备包括水箱，该水箱的具体结构参照上述实施例，由于本水处理设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述水处理设备可以为电热水瓶、热水器、饮水机、挂烫机、除湿机、咖啡机或空调器等设备。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种水位检测装置，其特征在于，包括液位测量电容、液位参考电容，以及用于测量所述液位测量电容和所述液位参考电容的电容值的电容检测器；
所述液位测量电容沿被测容器的高度方向设置，所述液位参考电容用于检测被测液体作为电介质时的电容；
所述液位测量电容设置于所述容器的外侧壁上或者与所述容器的外侧壁间隔设置；所述液位参考电容设置于所述容器的外侧壁上或者与所述容器的外侧壁间隔设置。
2.如权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，所述液位测量电容和所述液位参考电容距所述容器外侧壁的距离相等。
3.如权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，所述水位检测装置还包括环境参考电容，所述环境参考电容设置于被测液体的液位以上；所述环境参考电容与所述电容检测器电连接。
4.如权利要求3所述的水位检测装置，其特征在于，所述液位测量电容和所述环境参考电容距所述容器外侧壁的距离相等。
5.如权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，所述液位测量电容的底端与所述液位参考电容的底端平齐。
6.如权利要求1所述的水位检测装置，其特征在于，所述液位测量电容的长度方向与所述容器的高度方向相同。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的水位检测装置，其特征在于，所述水位检测装置还包括底板，所述液位测量电容和所述液位参考电容均设置于所述底板朝向所述容器外侧壁的板面上。
8.一种水箱，其特征在于，包括箱体和如权利要求1至7中任意一项所述的水位检测装置；
所述水位检测装置贴合所述箱体的外壁设置，或者与所述箱体的外壁间距设置。
9.如权利要求8所述的水箱，其特征在于，所述水位检测装置的液位测量电容的底端与所述箱体的底部平齐。
10.一种水处理设备，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的水箱。
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