TWI730579B - 液位偵測器及液位偵測方法 - Google Patents

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Abstract

一種液位偵測器及液位偵測方法，適用於一液體儲存容器。液位偵測器包括多個感測電極及一液位判斷電路。這些感測電極配置於液體儲存容器的一側壁上，並且對應不同的液位。液位判斷電路耦接這些感測電極，並且於工廠校正時反應於自一主機接收的一調整命令而儲存多個電容基準值及多個電容臨界值。這些電容基準值於工廠校正後即鎖死。在工廠校正後，液位判斷電路掃描這些感測電極的電容值，以依據這些感測電極的當下電容值判斷液體儲存容器中一液體的液位。

Description

液位偵測器及液位偵測方法
本發明是有關於一種偵測器，且特別是有關於一種液位偵測器及液位偵測方法。
在家電產品中，如有需要液位顯示的功能(例如洗衣機、飲水器、抽水馬達等)，一般都使用浮球、或是玻璃管標注刻度，以達到顯示內部水位的功能。當家電產品利用上述結構進行液位量測時，由於上述結構的體積縮小的程度有限，進而整體體積無法輕薄化。因此，如何輕薄化液位量測裝置，則成為現代化家電的一個課題。
本發明提供一種液位偵測器及液位偵測方法，具有體積較小的量測結構，以使液位偵測器可以輕薄化。
本發明的液位偵測器，適用於一液體儲存容器，並且包括多個感測電極及一液位判斷電路。這些感測電極配置於液體儲 存容器的一側壁上，並且對應不同的液位。液位判斷電路耦接這些感測電極，並且掃描這些感測電極的電容值，以依據這些感測電極的當下電容值判斷液體儲存容器中一液體的液位。液位判斷電路於工廠校正時反應於自主機接收的調整命令而儲存多個電容基準值及多個電容臨界值，這些電容基準值與這些電容臨界值分別對應這些感測電極，並且這些電容基準值於工廠校正後即鎖死。在工廠校正後，液位判斷電路依據這些感測電極的當下電容值及這些電容基準值計算這些感測電極的電容變化值，當各個感測電極的電容變化值大於等於對應的電容臨界值時，則表示液體的液位大於等於各個感測電極對應的液位。
本發明的液位偵測方法，包括下列步驟。提供多個感測電極，並且配置於一液體儲存容器的一側壁上，其中這些感測電極對應不同的液位。透過一液位判斷電路於工廠校正時反應於自一主機接收的一調整命令而儲存多個電容基準值及多個電容臨界值，這些電容基準值與這些電容臨界值分別對應這些感測電極，並且這些電容基準值於工廠校正後即鎖死。以及，在工廠校正後，透過液位判斷電路掃描這些感測電極的電容值，以依據這些感測電極的當下電容值判斷液體儲存容器中一液體的液位。
基於上述，本發明實施例的液位偵測器及液位偵測方法，是透過感測電極偵測液體的液位，因此可在佔用較低的空間時仍可確認液體的液位。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉 實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10:液體儲存容器
100:液位偵測器
10A:側壁
110_1~110_6:感測電極
120:液位判斷電路
IQL:液位資訊
L1:液體的液位
PC:中間點
PH:最高點
PL:最低點
S310、S320、S330:步驟
圖1為依據本發明一實施例的液位偵測器的系統示意圖。
圖2為依據本發明的一實施例的液位與感測電極的相對關係圖。
圖3為依據本發明的一實施例的液位偵測方法的流程圖。
圖1為依據本發明一實施例的液位偵測器的系統示意圖。請參照圖1，在本實施例中，液位偵測器100適用於液體儲存容器10，並且包括多個感測電極110_1~110_6及液位判斷電路120。感測電極110_1~110_6配置於液體儲存容器10的側壁10A上，並且對應不同的液位，其中感測電極110_1~110_6可配置側壁10A的內表面或外表面，此可依據電路設計而定。以圖式來說，感測電極110_1~110_6所對應的液位例如是由低至高，並且液位的解析度是視感測電極110_1~110_6的數量及圖案而定，在此感測電極110_1~110_6的數量及圖案為舉例來說明。
液位判斷電路120耦接感測電極110_1~110_6，並且掃描感測電極110_1~110_6的電容值，以依據感測電極110_1~110_6的當下電容值判斷液體儲存容器10中液體的液位(如L1所示)， 並且依據液體的液位(如L1所示)提供液位資訊IQL。
進一步來說，跟同電容觸控模組一樣，液體儲存容器10中的液體會影響各個感測電極110_1~110_6的電容值，當液體的液位(如L1所示)上升至接觸到各個感測電極110_1~110_6時，各個感測電極110_1~110_6的電容值會對應被淹沒的比例而上升。當各個感測電極110_1~110_6的電容值上升一定幅度時，則表示液體的液位(如L1所示)大於等於各個感測電極110_1~110_6對應的液位。
換言之，液位判斷電路120於工廠校正時會儲存多個電容基準值及多個電容臨界值，並且各個感測電極110_1~110_6會對應一個電容基準值及一個電容臨界值，亦即各個感測電極110_1~110_6會有一個起始的電容值。接著，在工廠校正後，液位判斷電路120會依據感測電極110_1~110_6的當下電容值及上述電容基準值計算各個感測電極110_1~110_6的電容變化值。當各個感測電極110_1~110_6的電容變化值大於等於對應的電容臨界值時，則表示液體的液位(如L1所示)大於等於各個感測電極110_1~110_6對應的液位。
相較於傳統的電容偵測方式，為了適應環境的變化，傳統的電容偵測方式會在掃描觸碰點時，會一併校正感測電極(如110_1~110_6)的電容基準值。然而，當感測電極的電容基準值隨時校正時，液位判斷電路120可能會無法判斷液體的液位(如L1所示)。
在本實施例中，為了避免感測電極的電容基準值隨時校正所造成的問題，液位判斷電路120的電容基準值是在工廠進行校正時設定，並且在設定完成後即鎖死，亦即使用者無法變更，也不會在工廠外再次校正，也就是說液位判斷電路120的工作方式實際上是不同於傳統的電容觸控模組。藉此，在液體儲存容器10中無液體的條件下上電且之後注入液體至液體儲存容器10時，液位偵測器100可以正常偵測液體的液位高低；或者，在液體儲存容器10中有液體的條件下上電時，液位偵測器100可以判斷目前的液體的液位高度，並可以持續正常工作。
詳細來說，液位偵測器100的校正操作是屬於液位偵測器100於工廠中進行出廠前的校正與設定工作。上述校正操作進行的步驟由組裝完成後透過主機(例如工作站)下調整命令給液位偵測器100的液位判斷電路120，以進行出廠前的環境校正(空場)，接著液位判斷電路120反應於調整命令而記錄當下的環境參數設定(例如多個電容基準值等)，最後將環境參數設定回填到液位偵測器100中的液位判斷電路120內(例如液位判斷電路120內的儲存裝置)。因為每一個液位偵測器100的組裝都有差異存在，所以上述環境參數設定都屬於各自的環境變數差異。完成環境校正後，可以透過工具軟體針對液位偵測器100中每一個液位高度的感測電極110_1~110_6進行個別設定，以設定感測電極110_1~110_6個別對應的電容臨界值。其中，液位偵測器100的校正操作只會在工廠端執行，不會在一般使用環境下執行，亦即感 測電極110_1~110_6個別對應的電容基準值及電容臨界值會在工廠校正時進行設定及調整，並且於工廠校正後即鎖死。
在本發明的實施例中，液位判斷電路120反應於調整命令而執行自動調整功能，自動調整功能驅動液位判斷電路120掃描感測電極110_1~110_6，以取得感測電極110_1~110_6個別對應的電容基準值，並且在取得電容基準值後，液位判斷電路120會停止自動調整功能。接著，在自動調整功能停止後，液位判斷電路120儲存感測電極110_1~110_6個別對應的電容基準值。並且，在儲存電容基準值後，液位判斷電路120可通知主機，以自主機接收多個電容位移值，並且將各個電容基準值與電容位移值的對應一者的總和作為感測電極110_1~110_6個別對應的電容臨界值。
在本發明的實施例中，液位判斷電路120可在持續將所有感測電極110_1~110_6的電容變化值與對應的電容臨界值比較；或者，液位判斷電路120可在一掃描期間中將所有感測電極110_1~110_6的電容變化值與對應的電容臨界值比較完成後停止掃描動作；或者，在一掃描期間，液位判斷電路120由低液位高度至高液位高度將感測電極110_1~110_6的電容變化值與對應的電容臨界值進行比較，並且當感測電極110_1~110_6的電容變化值的其中之一小於對應的電容臨界值時，液位判斷電路120可停止掃描動作；或者，在一掃描期間，液位判斷電路120由高液位高度至低液位高度將感測電極110_1~110_6的電容變化值與對應的電容臨界值進行比較，並且當感測電極110_1~110_6的電容變 化值的其中之一大於等於對應的電容臨界值時，液位判斷電路120可停止掃描動作。其中，掃描期間在時序上可以相鄰或不相鄰，此依據電路設計而定，本發明實施例不以此為限。
依據上述，本實施例透過感測電極110_1~110_6偵測液體的液位，亦即在佔用較低的空間時仍可確認液體的液位，並將偵測的訊息反饋，以配合相關程式設定動作進行判讀。並且，可將所有相關功能整合於同一晶片內，以完全取代傳統的液位偵測方式，並且不會有電容偵測方式應用於液位偵測上所造成的問題，進而可以達到多個液位偵測的要求。
圖2為依據本發明的一實施例的液位與感測電極的相對關係圖。請參照圖1及圖2，在本發明實施例中，感測電極110_1~110_6個別對應的電容位移值反應液位(如L1)與對應的感測電極110_1~110_6的接觸狀態。舉例來說，接觸狀態包括液位(如L1)接觸對應的感測電極(如110_4)的最低點(如PL)、液位(如L1)接觸對應的感測電極(如110_4)的中間點(如PC)、以及液位(如L1)接觸對應的感測電極(如110_4)的最高點(如PH)。
在本發明的實施例中，各個感測電極110_1~110_6可對應多個電容位移值(亦即對應多個電容臨界值)，以判斷液位(如L1)是接觸(或靠近)對應的感測電極(如110_4)的最低點(如PL)、中間點(如PC)或最高點(如PH)。藉此，可提高液位偵測的解析度。
圖3為依據本發明的一實施例的液位偵測方法的流程圖。請參照圖3，在本實施例中，液位偵測方法包括下列步驟。在步驟S310中，提供多個感測電極，並且配置於一液體儲存容器的一側壁上，其中這些感測電極對應不同的液位。在步驟S320中，透過一液位判斷電路於工廠校正時反應於自一主機接收的一調整命令而儲存多個電容基準值及多個電容臨界值，這些電容基準值與這些電容臨界值分別對應這些感測電極，並且這些電容基準值及這些電容臨界值於工廠校正後即鎖死。在步驟S330中，透過液位判斷電路掃描這些感測電極的電容值，以依據這些感測電極的當下電容值判斷液體儲存容器中一液體的液位。其中，步驟S310、S320及S330的順序為用以說明，本發明實施例不以此為限。並且，步驟S310、S320及S330的細節可參照圖1及圖2實施例所示，在此則不再贅述。
綜上所述，本發明實施例的液位偵測器及液位偵測方法，是透過感測電極偵測液體的液位，因此可在佔用較低的空間時仍可確認液體的液位。並且，液位判斷電路的電容基準值是在工廠進行設定後即鎖死，以避免傳統的電容偵測方式應用於液位感測所造成的問題。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:液體儲存容器
100:液位偵測器
10A:側壁
110_1~110_6:感測電極
120:液位判斷電路
IQL:液位資訊
L1:液體的液位

Claims (15)

  1. 一種液位偵測器，適用於一液體儲存容器，包括：多個感測電極，配置於該液體儲存容器的一側壁上，並且對應不同的液位；以及一液位判斷電路，耦接該些感測電極，並且掃描該些感測電極的電容值，以依據該些感測電極的當下電容值判斷該液體儲存容器中一液體的液位；其中，該液位判斷電路於工廠校正時反應於自一主機接收的一調整命令而儲存多個電容基準值及多個電容臨界值，該些電容基準值與該些電容臨界值分別對應該些感測電極，並且該些電容基準值及該些電容臨界值於工廠校正後即鎖死，在工廠校正後，該液位判斷電路依據該些感測電極的當下電容值及該些電容基準值計算該些感測電極的電容變化值，當各該些感測電極的電容變化值大於等於對應的電容臨界值時，則表示該液體的液位大於等於各該些感測電極對應的液位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液位偵測器，其中該液位判斷電路反應於該調整命令而執行一自動調整功能，該自動調整功能驅動該液位判斷電路掃描該些感測電極，以取得該些電容基準值，在取得該些電容基準值後，停止該自動調整功能，在該自動調整功能停止後，該液位判斷電路儲存該些電容基準值，自該主機接收多個電容位移值，並且將各該些電容基準值與該些電容位移值的對應一者的總和作為對應的感測電極的電容 臨界值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的液位偵測器，其中該些電容位移值個別反應該液位與對應的感測電極的一接觸狀態。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的液位偵測器，其中該接觸狀態包括該液位接觸對應的感測電極的最低點、該液位接觸對應的感測電極的中間點、以及該液位接觸對應的感測電極的最高點。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的液位偵測器，其中該液位判斷電路在一掃描期間將該些感測電極的電容變化值與對應的電容臨界值比較。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的液位偵測器，其中該液位判斷電路在該掃描期間是由低液位至高液位將該些感測電極的電容變化值與對應的電容臨界值進行比較。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的液位偵測器，其中該液位判斷電路在該掃描期間是由高液位至低液位將該些感測電極的電容變化值與對應的電容臨界值進行比較。
  8. 一種液位偵測方法，包括：提供多個感測電極，並且配置於一液體儲存容器的一側壁上，其中該些感測電極對應不同的液位；透過一液位判斷電路於工廠校正時反應於自一主機接收的一調整命令而儲存多個電容基準值及多個電容臨界值，該些電容基準值與該些電容臨界值分別對應該些感測電極，並且該些電容基準值及該些電容臨界值於工廠校正後即鎖死；以及 在工廠校正後，透過該液位判斷電路掃描該些感測電極的電容值，以依據該些感測電極的當下電容值判斷該液體儲存容器中一液體的液位。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的液位偵測方法，其中透過該液位判斷電路於工廠校正時反應於自該主機接收的該調整命令而儲存多個電容基準值及多個電容臨界值的步驟包括：透過該液位判斷電路反應於該調整命令而執行一自動調整功能，該自動調整功能驅動該液位判斷電路掃描該些感測電極，以取得該些電容基準值，在取得該些電容基準值後，停止該自動調整功能；以及在該自動調整功能停止後，透過該液位判斷電路儲存該些電容基準值，自該主機接收多個電容位移值，並且將各該些電容基準值與該些電容位移值的對應一者的總和作為對應的感測電極的電容臨界值。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的液位偵測方法，其中該些電容位移值個別反應該液位與對應的感測電極的一接觸狀態。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的液位偵測方法，其中該接觸狀態包括該液位接觸對應的感測電極的最低點、該液位接觸對應的感測電極的中間點、以及該液位接觸對應的感測電極的最高點。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的液位偵測方法，其中透過該液位判斷電路儲存該些感測電極對應的多個電容基準值及多個 電容臨界值，以依據該些感測電極的當下電容值判斷該液體儲存容器中該液體的液位的步驟包括：依據該些感測電極的當下電容值及該些電容基準值計算該些感測電極的電容變化值；比較該些感測電極的電容變化值與對應的電容臨界值；當各該些感測電極的電容變化值大於等於對應的電容臨界值時，則表示該液體的液位大於等於各該些感測電極對應的液位；以及當各該些感測電極的電容變化值小於對應的電容臨界值時，則表示該液體的液位小於各該些感測電極對應的液位。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的液位偵測方法，更包括：在一掃描期間，將該些感測電極的電容變化值與對應的電容臨界值比較完成後停止掃描動作。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的液位偵測方法，其中在該掃描期間是由低液位至高液位將該些感測電極的電容變化值與對應的電容臨界值進行比較。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的液位偵測方法，其中在該掃描期間是由高液位至低液位將該些感測電極的電容變化值與對應的電容臨界值進行比較。
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