CN210005080U - 一种多档位固态物质储量检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多档位固态物质储量检测装置，包括：红外发射单元和红外接收单元，以及与红外发射单元和红外接收单元连接的控制单元；红外发射单元包括驱动单元及与驱动单元相连接的、纵向间隔第一预设距离设置的多个红外发光源，红外接收单元包括与多个红外发光源水平高度一一对应、并在横向与对应的红外发光源相隔第二预设距离设置的多个红外接收组件。实施本实用新型能够快速检测出固态物质储量，结构简单易操作。

Description

一种多档位固态物质储量检测装置

技术领域

本实用新型涉及储量检测技术领域，更具体地说，涉及一种多档位固态物质储量检测装置。

背景技术

在当前的家电如软水机、厨师机等，机器中需要储备一些固态原料，如软水机中的软水盐，厨师机中的颗粒状烹饪调料，在机器工作过程中，这些原料会被逐渐消耗，在实际使用过程中，人们能及时的获知机器当前的原料储量是非常有必要的。正常情况下，上述原料一般情况下是置于机器内部的容器内的，人们无法直接观察原料储量情况，因此，需要通过一种装置来自动检测上述原料的储量，并把检测值反馈出来，这将给人们及时获取机器的工作状态，及时补充原料带来很大便利，以保证机器正常运作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述的使用场景，提供一种多档位固态物质储量检测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多档位固态物质储量检测装置，包括：红外发射单元和红外接收单元，以及与所述红外发射单元和所述红外接收单元连接的控制单元；

所述红外发射单元包括驱动单元及与所述驱动单元相连接的、纵向间隔第一预设距离设置的多个红外发光源，所述红外接收单元包括与所述多个红外发光源水平高度一一对应、并在横向与对应的所述红外发光源相隔第二预设距离设置的多个红外接收组件。

优选地，所述第一预设距离与所述第二预设距离的比值大于所述红外发光源的二分之一光束角的正切值。

优选地，所述驱动单元包括三极管Q1，电阻R6和电阻R1，所述三极管Q1的基极经所述电阻R6连接所述控制单元，所述三极管Q1的基极与所述电阻R6和所述电阻R1依次串联连接后接地，所述三极管Q1的集电极分别连接所述多个红外发光源，所述三极管Q1的发射极接地。

优选地，所述多个红外发光源包括四个红外发光源，所述多个红外接收组件包括四个红外接收组件。

优选地，所述红外发光源包括红外发光二极管和限流电阻，所述红外发光二极管的正极经所述限流电阻连接外接电源，所述红外发光二极管的负极连接所述三极管Q1的集电极；和/或

所述红外接收组件包括红外接收管、驱动三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述红外接收管的K端经所述第一电阻连接所述驱动三极管的发射极，所述红外接收管K端经所述第二电阻连接所述驱动三极管的基极，所述红外接收管的A端连接外接电源，所述驱动三极管的集电极经所述第三电阻连接所述外接电源，所述驱动三极管的集电极连接所述控制单元。

所述红外发射单元还包括ESD二极管D1和/或滤波电容C1，所述ESD二极管的第一端连接所述外接电源，所述ESD二极管的第二端连接所述三极管Q1的集电极，所述滤波电容C1的一端连接所述三极管Q1的集电极，所述滤波电容C1的另一端接地。

优选地，

所述红外发射单元包括第一连接器P1，和/或所述红外接收单元包括第二连接器P2；

所述控制单元包括与所述第一连接P1可拆卸连接的第三连接器P4，与所述第二连机器P2可拆卸连接的第四连接器P3。

优选地，还包括与所述控制单元连接的显示单元。

优选地，所述控制单元包括MCU芯片U2。

优选地，还包括与所述MCU芯片U2连接的调试端口。

实施本实用新型的一种多档位固态物质储量检测装置，具有以下有益效果：能够快速检测出固态物质储量，结构简单易操作。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种多档位固态物质储量检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种多档位固态物质储量检测装置一实施例的局部电路原理图；

图3是本实用新型一种多档位固态物质储量检测装置一实施例的局部电路原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、图2所示，在本实用新型的一种多档位固态物质储量检测装置第一实施例中，包括：红外发射单元110和红外接收单元120，以及与红外发射单元110和红外接收单元120连接的控制单元；红外发射单元110包括驱动单元112及与驱动单元112相连接的、纵向间隔第一预设距离D1设置的多个红外发光源111，红外接收单元120包括与多个红外发光源111水平高度一一对应、并在横向与对应的红外发光源111相隔第二预设距离D2设置的多个红外接收组件121。具体的，为了检测容器200内固态物质储量，例如盐粒的存贮量，设置红外发射单元110和红外接收单元120，这里红外发射单元110中的多个红外发光源111和红外接收单元120中的多个红外接收组件121可以分别设置在用来盛装盐粒的透明容器的相对的两个侧壁210上或者侧壁附近。多个红外发光源111和多个红外接收组件121的水平高度一一对应，并且其在横向上即水平面上为第二预设距离D2，多个红外发光源111之间在纵向上即水平高度间距为第一预设距离D1，同时多个红外接收组件121在纵向即高度间距也为第一预设距离D1。在使用过程中，驱动单元112驱动多个红外发光源111发射特定的红外光，多个红外接收组件121分别去接收该特定红外光，由于红外接收组件121与红外发光源111为一一对应设置，正常情况下，在没有遮挡时，红外接收组件121能够接收到对应的红外发光源111发出的特定红外光，当出现固态物质遮挡时，会出现部分红外接收组件121不能接收到对应的红外发光源111发出的特定红外光，此时，通过能够接收到特定红外光的红外接收组件121和没有接收到特定红外光的红外接收组件121的位置关系，即可判断出当前透明容器内固态物质的储量。在这里将每个红外发光源111和与其对应的红外接收组件121定义为一个收发组，即可以对应为测量过程中的一个档位。例如在出现某一个红外接收组件121被遮挡，而其上方的红外接收组件121没有被遮挡，那么此时固态物质的储量根据该两个红外接收组件121的位置进行确认。即此时固态物质的储量在该两个红外接收组件121的高度之间。即可以理解，通过相邻的、能够接收到特定红外光信号和不能接收到特定红外光信号两个收发组，即可判定固态物质的储量，这里为了储量的测量精度可以通过设置的红外发光源111之间的第一预设距离决定，通常的理解，该距离越小，则测量的精度越高，同时需要配置的相互对应的红外发光源111和红外接收组件121的数量也越多。还可以理解，红外发光源111和红外接收组件121可以依附于容器侧壁，也可以通过单独的支撑架进行固定设置，测量中只需要将容器置于该装置对应的位置即可。

进一步的，第一预设距离D1与第二预设距离D2的比值大于红外发光源111的二分之一光束角的正切值。具体的，在提高测量精度的时候，也需要尽量减少相邻的红外发光源111之间也可以理解为相邻的收发组之间的相互影响。即在设计的时候根据光线的发射原理，设计的第一预设距离和第二预设距离之间的关系要满足，其中一个红外发光源111发出的红外光在传播过程中，其只能被对应的红外接收组件121所接收，而不会被相邻的红外接收组件121所接收，此时来准确地对应红外发光源111和其对应的红外接收组件121，以保证测量的储量位置为准确的位置。依照光学传播原理，其红外发光源111使用一旦确定，其红外发光源111的光束角也为确定值，大小为2*θ，D2为第二预设距离，D1为第一预设距离，D3为红外线在红外接收组件121位置的辐射距离，由数学关系可知θ、D3、D2满足的关系为tanθ＝D3/D2，在实际应用中，为了使两个档位即两个收发组之间不相互干扰，D1大于D3，即可以理解D1/D2＞tanθ，因此，在红外发射管选型以及结构设计时，D1和D2满足上述条件，则可以避免两个相邻档位即相邻的收发组之间的收发干扰。

进一步的，如图2所示，驱动单元112包括三极管Q1，电阻R6和电阻R1，三极管Q1的基极经电阻R6连接控制单元，三极管Q1的基极与电阻R6和电阻R1依次串联连接后接地，三极管Q1的集电极分别连接多个红外发光源111，三极管Q1的发射极接地。具体的，通过三极管Q1及其外围电路形成的驱动单元112生成驱动信号，驱动红外发光源111发光，这里可以理解，多个红外发光源111可以共用同一个驱动信号。

进一步的，多个红外发光源111包括四个红外发光源111，多个红外接收组件121包括四个红外接收组件121。具体的，可以根据实际需要设置红外发光源111和红外接收组件121的数量，例如在图2所示的实施例中，设置四组红外发光源111和红外接收组件121。

进一步的，红外发光源111包括红外发光二极管和限流电阻，红外发光二极管的正极经限流电阻连接外接电源，红外发光二极管的负极连接三极管Q1的集电极；具体的，这里每一个红外发光源111均包括一个红外发光二极管以及连接红外发光二极管的限流电阻。例如在上面的实施例中，红外发光二极管分别为IR1、IR2、IR3和IR4，IR1连接限流电阻R5组成第一个红外发光源111，IR2连接限流电阻R2组成第二个红外发光源111，IR3连接限流电阻R3组成第三个红外发光源111，IR4连接限流电阻R4组成第四个红外发光源111。红外发光二极管IR1、IR2、IR3和IR4随着驱动单元112输出的方波信号开始导通工作，产生一定周期和占空比的红外信号。

进一步的，红外接收组件121包括红外接收管、驱动三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；红外接收管的K端经第一电阻连接驱动三极管的发射极，红外接收管K端经第二电阻连接驱动三极管的基极，红外接收管的A端连接外接电源，驱动三极管的集电极经第三电阻连接外接电源，驱动三极管的集电极连接控制单元。具体的，每个红外接收组件121均包含红外接收管、驱动三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻。例如在上面的实施例中，红外接收管分别为REQ1、REQ2、REQ3和REQ4，驱动三极管分别为Q2、Q3、Q4和Q5，第一电阻分别为R11、R12、R13和R14，第二电阻分别为R7、R8、R9和R10，第三电阻分别为R15、R16、R17和R18，以其中一举例，其中REQ1的K端经电阻R11连接三极管Q2的发射极，REQ1的K端同时经电阻R7连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极经过电阻R15连接5V电源，REQ1的A端连接5V电源。在没有信号的情况下，驱动三极管的集电极由于第三电源即上拉电阻的存在，处于高电平，当红外接收管接收到红外信号之后，红外接收管导通，驱动三极管开始工作，其集电极的先后被拉成低电平，例如，REQ1接收到红外信号，则REQ1导通，从而使得Q2的基极和发射极之间存在大于0.7V的压差，使得Q2导通，Q2一导通，使得Q2的集电极由原来的高电平状态变为低电平状态。

进一步的，红外发射单元110还包括ESD二极管D1和/或滤波电容C1，ESD二极管的第一端连接外接电源，ESD二极管的第二端连接三极管Q1的集电极，滤波电容C1的一端连接三极管Q1的集电极，滤波电容C1的另一端接地。具体的，在红外发射单元110设置静电防护电路，也可以设置滤波电路以对红外发光源111进行保护。

进一步的，如图2和如图3所示，红外发射单元110包括第一连接器P1，和/或红外接收单元120包括第二连接器P2；控制单元包括与第一连接P1可拆卸连接的第三连接器P4，与第二连机器P2可拆卸连接的第四连接器P3。具体的，可以通过连接器实现红外发射单元110和红外接收单元120与控制单元的可拆卸连接，

进一步的，本实用新型的一种多档位固态物质储量检测装置还包括与控制单元连接的显示单元。具体的，控制单元根据收发组的收发信号确认的固态物质储量的档位信息后，该档位信息可以通过显示单元DS1显示。

可选的，如图3所示，控制单元包括MCU芯片U2。具体的，MCU芯片U2可以采用STM32F103R8T6，MCU芯片U2通过IR_CTR端口可以发出PWM波，从而驱动红外发送单元发射红外信号；MCU芯片U2通过REC1～REC4可以捕获到端口上的PWM波，在MCU芯片U2程序内部可以得出PWM波的周期和占空比。

进一步的，本实用新型的一种多档位固态物质储量检测装置还包括与MCU芯片U2连接的调试端口。具体的，可以通过调试端口P6进行MCU芯片的程序调试和录入。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种多档位固态物质储量检测装置，其特征在于，包括：红外发射单元和红外接收单元，以及与所述红外发射单元和所述红外接收单元连接的控制单元；

所述红外发射单元包括驱动单元及与所述驱动单元相连接的、纵向间隔第一预设距离设置的多个红外发光源，所述红外接收单元包括与所述多个红外发光源水平高度一一对应、并在横向与对应的所述红外发光源相隔第二预设距离设置的多个红外接收组件。

2.根据权利要求1所述的多档位固态物质储量检测装置，其特征在于，所述第一预设距离与所述第二预设距离的比值大于所述红外发光源的二分之一光束角的正切值。

3.根据权利要求1所述的多档位固态物质储量检测装置，其特征在于，所述驱动单元包括三极管Q1，电阻R6和电阻R1，所述三极管Q1的基极经所述电阻R6连接所述控制单元，所述三极管Q1的基极与所述电阻R6和所述电阻R1依次串联连接后接地，所述三极管Q1的集电极分别连接所述多个红外发光源，所述三极管Q1的发射极接地。

4.根据权利要求3所述的多档位固态物质储量检测装置，其特征在于，所述多个红外发光源包括四个红外发光源，所述多个红外接收组件包括四个红外接收组件。

5.根据权利要求3所述的多档位固态物质储量检测装置，其特征在于，所述红外发光源包括红外发光二极管和限流电阻，所述红外发光二极管的正极经所述限流电阻连接外接电源，所述红外发光二极管的负极连接所述三极管Q1的集电极；和/或

所述红外接收组件包括红外接收管、驱动三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述红外接收管的K端经所述第一电阻连接所述驱动三极管的发射极，所述红外接收管K端经所述第二电阻连接所述驱动三极管的基极，所述红外接收管的A端连接外接电源，所述驱动三极管的集电极经所述第三电阻连接所述外接电源，所述驱动三极管的集电极连接所述控制单元。

6.根据权利要求5所述的多档位固态物质储量检测装置，其特征在于，所述红外发射单元还包括ESD二极管D1和/或滤波电容C1，所述ESD二极管的第一端连接所述外接电源，所述ESD二极管的第二端连接所述三极管Q1的集电极，所述滤波电容C1的一端连接所述三极管Q1的集电极，所述滤波电容C1的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的多档位固态物质储量检测装置，其特征在于，

所述红外发射单元包括第一连接器P1，和/或所述红外接收单元包括第二连接器P2；

所述控制单元包括与所述第一连接P1可拆卸连接的第三连接器P4，与所述第二连机器P2可拆卸连接的第四连接器P3。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的多档位固态物质储量检测装置，其特征在于，还包括与所述控制单元连接的显示单元。

9.根据权利要求8所述的多档位固态物质储量检测装置，其特征在于，所述控制单元包括MCU芯片U2。

10.根据权利要求9所述的多档位固态物质储量检测装置，其特征在于，还包括与所述MCU芯片U2连接的调试端口。

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