專利名稱：滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水位檢測方法及檢測裝置，尤其是涉及一種滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置。
背景技術：
目前在小家電中，如咖啡機、飲水機等，一般均設有水位檢測裝置。在小家電領域中，由于對成本要求，普遍采用阻容降壓對小家電進行供電，而采用阻容降壓供電對后級是沒有隔離的。而當后級沒有隔離時，如果直接檢測水位對人體會產生漏電危險。現有的水位檢測裝置，大多使用一些機械式磁磺開關，通過在水箱內部安裝一個浮標，非常麻煩。浮標內部嵌入一個電磁鐵感應干簧管進行檢測有水和無水，不能精確檢測 通過一個機械開關來檢測無水狀態，而此機械開關由于壽命短(大約兩年)，容易產生故障，造成誤判，而造成無水干燒，如果產品由于安全保護做得不到位，產品干燒而產生高溫可能造成著火的危險，傷及人身及財產安全。還有另一種方式是運用探針直接接觸到水箱內部，直接接觸水，且需要帶電去檢測兩個探針之間是否存在電阻，如果存在說明有水；此種方式探針需要帶電，當探針帶電與水接觸容易產生電觸，使探針容易損壞；也易污染水；且本身還要帶線帶電，水箱不容易清洗和換水拆解。
發明內容
本發明的目的是提供一種滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置。以解決現有技術所存在的結構復雜、成本較高、容易產生故障、存在安全隱患等技術問題。為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置，包括感應面板和電路結構，其中感應面板包括絕緣外殼、PCB軟板、TOUCH芯片、水位水量電容感應盤；所述絕緣外殼豎向上設置，其中PCB軟板緊貼絕緣外殼內壁；T0UCH芯片設置在絕緣外殼內壁；所述PCB軟板上覆蓋有N塊銅，該覆銅從上到下依次設置在絕緣外殼內；所述水位水量電容感應盤密封與絕緣外殼內，其中TOUCH芯片通過連接線向水位水量電容感應盤不斷的發射交流脈沖信號以此來測量感應盤上的電容變化，監測是否有水接近到水位水量電容感應盤；當水與手接觸或接近該水位水量電容感應盤時，TOUCH IC內的高精度數字電容轉換器(CDC)透過絕緣外殼檢測到水位水量電容感應盤上的電容變化，以此來識別水的有效接觸，水位水量電容感應盤接到IC信號，精確水位水量監測，同時可以在不同的水位水量通過MCU控制實現自動加水；所述電路結構包括電源電路、電容感應處理集成電路、負載驅動電路、水位水量電容感應盤電路。作為優選，所述PCB軟板上覆銅總塊數的高度以水箱水位高度確定，該覆銅總數為水箱最高水位的高度；所述覆銅間隔為O. 2 O. 5mm,且每塊覆銅一端與TOUCH芯片相應的輸入口相連，作為水位水量電容感應盤，該覆銅的另一端接地。作為優選，所述TOUCH芯片通過檢測有水和無水時水位水量電容感應盤上的電容的充放電情況，當水位水量電容感應盤感應到有水區域時，其充放電時間會變長；當水位水量電容感應盤感應到無水區域時，充放電時間會很短；當與水接觸或接近水位水量電容感應盤時，TOUCH IC透過絕緣外殼檢測到水位水量電容感應盤上的電容變化，以此來識別水的有效接觸。作為優選，所述水位水量電容感應盤為金屬彈簧擠壓并貼近絕緣外殼內壁感應，該金屬彈簧從上到下依次放置在絕緣外殼內，金屬彈簧的總數為水箱最高水位的高度；所述多個金屬彈簧通過導線串聯匹配電阻與TOUCH IC相連線，以此來感應水位。作為優選，所述水位水量電容感應盤通過導電橡膠緊貼絕緣外殼內壁感應，該導電橡膠從上到下依設置在絕緣外殼內，其高度為水箱最高水位的高度；所述導電橡膠通過導線串聯匹配電阻與TOUCH IC相連線，以此來感應水位。作為優選，所述水位水量電容感應盤通過導電油墨緊貼絕緣外殼內壁的方式來感 應，該導電油墨從上到下依設置在絕緣外殼內，其高度為水箱最高水位的高度；所述導電油墨通過導線串聯匹配電阻與TOUCH IC相連線，以此來感應水位。作為優選，所述水位水量電容感應盤通過ITO導電金屬鍍層緊貼絕緣外殼內壁的方式來感應，該ITO導電金屬鍍層從上到下依設置在絕緣外殼內，其高度為水箱最高水位的高度；所述ITO導電金屬鍍層通過導線串聯匹配電阻與TOUCH IC相連線，以此來感應水位。作為優選，所述絕緣外殼為有機玻璃、普通玻璃、鋼化玻璃、大理石、木材、紙張、塑膠等不同介電常數的材質；其中介電常數越大，水位感應靈敏度越高，介電常數越小感應靈敏度度越低；靈敏度可以通過調節TOUCH IC發射出來的脈沖頻和通過軟件更改檢測電容感應盤的次數調節。本發明具有結構簡單、成本低、故障率低、安全系數高等優點，通過水位水量電容感應盤檢測到相應的水位水量的變化，單片機再驅動顯示，指示出當前水位水量的狀態；達到讓消費者在使用類似帶有加水水箱產品過程中能清楚知道當前水箱的水位和水量。本發明的優點包括1、不存在機械壽命和機械故障等問題，壽命長，裝配方便，不用在水箱內部加裝任何其它檢測試部件，使用面板無機械損耗，而且時尚美觀，大大提升產品的附加值；
2、不需要安排機械性的部件，直接通過電子感應；
3、精確檢測水位水量，使用者可以直接通過顯示清楚地知道當前水位水量，及時給產品加水；
4、增加了安全性能；避免了由于一些機械壽命或故障而造成產品可能干燒而出現高溫和火災的危險；
5、避免了因使用探針直接帶電，產生的電解，探針氧化，污染水源等問題；
6、通過顯示界面消費者可以清楚地知道當前的水位水量情況。
圖I是本發明的水位水量電容感應盤的結構示意圖。圖2是本發明水位水量檢測方法的流程框圖。圖3是本發明的電路結構示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體說明。圖I是本發明的水位水量電容感應盤的結構示意圖；圖2是本發明水位水量檢測裝置的結構示意圖；圖3是本發明的電路結構示意圖。由圖I結合圖2、圖3可知，滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置，主要由感應面板和電路結構等組成，其中感應面板包括絕緣外殼I、PCB軟板3、TOUCH芯片4、水位水量電容感應盤2 ;所述絕緣外殼I豎向上設置，其中PCB軟板3緊貼絕緣外殼I內壁；T0UCH芯片4設置在絕緣外殼I內壁；絕緣外殼I為有機玻璃、普通玻璃、鋼化玻璃、大理石、木材、紙張、塑膠等不同介電常數的材質；各種不同材質的面板，其介電常數不同，一定厚度的不同材質的面板，介電常數越大，水位感應靈敏度越高，介電常數越小感應靈敏度度越低。對于同一材質，材質越厚，靈敏度會降低；材質越薄，靈敏越高。靈敏度可以通過調節TOUCH IC發射出來的脈沖頻，和通過軟件更改檢測感應盤的次數；可根據實際情況調節來達到產品要求。TOUCH芯片4通過檢測
有水和無水時水位水量電容感應盤上的電容的充放電情況，當水位水量電容感應盤感應到有水區域時，其充放電時間會變長；當水位水量電容感應盤感應到無水區域時，充放電時間會很短；當與水接觸或接近水位水量電容感應盤時，TOUCH IC透過絕緣外殼檢測到水位水量電容感應盤上的電容變化，以此來識別水的有效接觸。所述電路結構包括電源電路、電容感應處理集成電路、負載驅動電路、水位水量電容感應盤電路。本發明中的TOUCH芯片通過EMC設計方案該TOUCH芯片需要在感應盤通道上加交流脈沖信號來測量感應盤上的電容變化，所以感應盤通道會身外發射電磁波。如果產品需要通過嚴格的FCC，CE - EMC測試時。從以下幾個方面減少TOUCH IC對外的輻射1、使用退耦電容TOUCH IC的供電加退耦電容，這樣可以減小TOUCH IC對電源的干擾，一般VDD和GND加一個104電容，就可以起到退耦和旁路的作用，且電容應盡量靠近TOUCH IC電源腳兩端。2、適當加大串聯在傳感器與TOUCH IC之間的匹配電阻適當加大串接在傳感器之間的電阻值，這樣可以降低交流脈沖邊沿的陡峭程度，減小高次諧波。匹配電阻加大會降低靈敏度，但可以通過加大感應度，調節電容CSEL的值來調整。3、使用較低的工作電壓使用較低的工作電壓可以降低TOUCH IC發射出來的幅度，大大降低了輻射干擾的強度。4、正確鋪地無論是單面PCB和雙層PCB，PCB的空白處都應該鋪地，并用地將感應盤到TOUCH IC的輸入引腳之間的連線包起來，可以吸收電磁磁波輻射，提高EMC指標。實施例I
PCB軟板上覆蓋有N塊銅，該覆銅從上到下依次設置在絕緣外殼內；PCB軟板上覆銅總塊數的高度以水箱水位高度確定，該覆銅總數為水箱最高水位的高度；所述覆銅間隔為
0.2 0. 5mm ;所述每塊覆銅一端與TOUCH芯片相應的輸入口相連，作為水位水量電容感應盤，該覆銅的另一端接地。水位水量電容感應盤密封與絕緣外殼內，其中TOUCH芯片通過連接線向水位水量電容感應盤不斷的發射交流脈沖信號以此來測量感應盤上的電容變化，監測是否有水接近到水位水量電容感應盤；當水與手接觸或接近該水位水量電容感應盤時，TOUCH IC內的高精度數字電容轉換器(CDC)透過絕緣外殼檢測到水位水量電容感應盤上的電容變化，以此來識別水的有效接觸，水位水量電容感應盤接到IC信號，精確水位水量監測，同時可以在不同的水位水量通過MCU控制實現自動加水。實施例2 水位水量電容感應盤為金屬彈簧擠壓并貼近絕緣外殼內壁感應，該金屬彈簧從上到下依次放置在絕緣外殼內，金屬彈簧的總數為水箱最高水位的高度；所述多個金屬彈簧通過導線串聯匹配電阻與TOUCH IC相連線，以此來感應水位。水位水量電容感應盤密封與絕緣外殼內，其中TOUCH芯片通過連接線向水位水量電容感應盤不斷的發射交流脈沖信號以此來測量感應盤上的電容變化，監測是否有水接近到水位水量電容感應盤；當水與手接觸或接近該水位水量電容感應盤時，TOUCH IC內的高精度數字電容轉換器(CDC)透過絕緣外殼檢測到水位水量電容感應盤上的電容變化，以此來識別水的有效接觸，水位水量電容感應盤接到IC信號，精確水位水量監測，同時可以在不同的水位水量通過MCU控制實現自動加水。實施例3
水位水量電容感應盤通過導電橡膠緊貼絕緣外殼內壁感應，該導電橡膠從上到下依設置在絕緣外殼內，其高度為水箱最高水位的高度；所述導電橡膠通過導線串聯匹配電阻與TOUCH IC相連線，以此來感應水位。水位水量電容感應盤密封與絕緣外殼內，其中TOUCH芯片通過連接線向水位水量電容感應盤不斷的發射交流脈沖信號以此來測量感應盤上的電容變化，監測是否有水接近到水位水量電容感應盤；當水與手接觸或接近該水位水量電容感應盤時，TOUCH IC內的高精度數字電容轉換器(CDC)透過絕緣外殼檢測到水位水量電容感應盤上的電容變化，以此來識別水的有效接觸，水位水量電容感應盤接到IC信號，精確水位水量監測，同時可以在不同的水位水量通過MCU控制實現自動加水。實施例4
水位水量電容感應盤通過導電油墨緊貼絕緣外殼內壁的方式來感應，該導電油墨從上到下依設置在絕緣外殼內，其高度為水箱最高水位的高度；所述導電油墨通過導線串聯匹配電阻與TOUCH IC相連線，以此來感應水位。水位水量電容感應盤密封與絕緣外殼內，其中TOUCH芯片通過連接線向水位水量電容感應盤不斷的發射交流脈沖信號以此來測量感應盤上的電容變化，監測是否有水接近到水位水量電容感應盤；當水與手接觸或接近該水位水量電容感應盤時，TOUCH IC內的高精度數字電容轉換器(CDC)透過絕緣外殼檢測到水位水量電容感應盤上的電容變化，以此來識別水的有效接觸，水位水量電容感應盤接到IC信號，精確水位水量監測，同時可以在不同的水位水量通過MCU控制實現自動加水。實施例5
水位水量電容感應盤通過ITO導電金屬鍍層緊貼絕緣外殼內壁的方式來感應，該ITO導電金屬鍍層從上到下依設置在絕緣外殼內，其高度為水箱最高水位的高度；所述ITO導電金屬鍍層通過導線串聯匹配電阻與TOUCH IC相連線，以此來感應水位。水位水量電容感應盤密封與絕緣外殼內，其中TOUCH芯片通過連接線向水位水量電容感應盤不斷的發射交流脈沖信號以此來測量感應盤上的電容變化，監測是否有水接近到水位水量電容感應盤；當水與手接觸或接近該水位水量電容感應盤時，TOUCH IC內的高精度數字電容轉換器(CDC)透過絕緣外殼檢測到水位水量電容感應盤上的電容變化，以此來識別水的有效接觸，水位水量電容感應盤接到IC信號，精確水位水量監測，同時可以在不同的水位水量通過MCU控制實現自動加水。本發明創造技術可以精確做到監測產品水箱當前的水位水量；(MCU微控制單元)通過此技術檢測到相應的水位水量，單片機再驅動顯示，指示出當前水位水量的狀態；達到讓消費者在使用類似帶有加水水箱產品過程中能清楚知道當前水箱的水位和水量。以上僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的范圍，凡是利用本發明說 明書及附圖內容所作的等效結構或等流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均包括在本發明的專利保護范圍內。
權利要求
1.滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置，包括感應面板和電路結構，其特征是，所述感應面板包括絕緣外殼、PCB軟板、TOUCH芯片、水位水量電容感應盤；所述絕緣外殼豎向上設置，其中PCB軟板緊貼絕緣外殼內壁；T0UCH芯片設置在絕緣外殼內壁；所述PCB軟板上覆蓋有N塊銅，該覆銅從上到下依次設置在絕緣外殼內；所述水位水量電容感應盤密封與絕緣外殼內，其中TOUCH芯片通過連接線向水位水量電容感應盤不斷的發射交流脈沖信號以此來測量感應盤上的電容變化，監測是否有水接近到水位水量電容感應盤；當水與手接觸或接近該水位水量電容感應盤時，TOUCH IC內的高精度數字電容轉換器(CDC)透過絕緣外殼檢測到水位水量電容感應盤上的電容變化，以此來識別水的有效接觸，水位水量電容感應盤接到IC信號，精確水位水量監測，同時可以在不同的水位水量通過MCU控制實現自動加水；所述電路結構包括電源電路、電容感應處理集成電路、負載驅動電路、水位水量電容感應盤電路。
2.根據權利要求I所述的滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置，其特征是，所述PCB軟板上覆銅總塊數的高度以水箱水位高度確定，該覆銅總數為水箱最高水位的高度；所述覆銅間隔為O. 2 O. 5mm ;所述每塊覆銅一端與TOUCH芯片相應的輸入口相連，作為水位水量電容感應盤，該覆銅的另一端接地。
3.根據權利要求I或2所述的滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置，其特征是，所述TOUCH芯片通過檢測有水和無水時水位水量電容感應盤上的電容的充放電情況，當水位水量電容感應盤感應到有水區域時，其充放電時間會變長；當水位水量電容感應盤感應到無水區域時，充放電時間會很短；當與水接觸或接近水位水量電容感應盤時，TOUCH IC透過絕緣外殼檢測到水位水量電容感應盤上的電容變化，以此來識別水的有效接觸。
4.根據權利要求I所述的滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置，其特征是，所述絕緣外殼為有機玻璃、普通玻璃、鋼化玻璃、大理石、木材、紙張、塑膠等不同介電常數的材質；其中介電常數越大，水位感應靈敏度越高，介電常數越小感應靈敏度度越低 ’靈敏度可以通過調節TOUCH IC發射出來的脈沖頻和通過軟件更改檢測電容感應盤的次數調節。
5.根據權利要求I所述的滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置，其特征是，所述水位水量電容感應盤為金屬彈簧擠壓并貼近絕緣外殼內壁感應，該金屬彈簧從上到下依次放置在絕緣外殼內，金屬彈簧的總數為水箱最高水位的高度；所述多個金屬彈簧通過導線串聯匹配電阻與TOUCH IC相連線，以此來感應水位。
6.根據權利要求I所述的滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置，其特征是，所述水位水量電容感應盤通過導電橡膠緊貼絕緣外殼內壁感應，該導電橡膠從上到下依設置在絕緣外殼內，其高度為水箱最高水位的高度；所述導電橡膠通過導線串聯匹配電阻與TOUCH IC相連線，以此來感應水位。
7.根據權利要求I所述的滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置，其特征是，所述水位水量電容感應盤通過導電油墨緊貼絕緣外殼內壁的方式來感應，該導電油墨從上到下依設置在絕緣外殼內，其高度為水箱最高水位的高度；所述導電油墨通過導線串聯匹配電阻與TOUCH IC相連線，以此來感應水位。
8.根據權利要求I所述的滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置，其特征是，所述水位水量電容感應盤通過ITO導電金屬鍍層緊貼絕緣外殼內壁的方式來感應，該ITO導電金屬鍍 層從上到下依設置在絕緣外殼內，其高度為水箱最高水位的高度；所述ITO導電金屬鍍層通過導線串聯匹配電阻與TOUCH IC相連線，以此來感應水位。
全文摘要
滑動式電容感應水位水量精確檢測方法及檢測裝置，包括感應面板和電路結構，其中感應面板包括絕緣外殼、PCB軟板、TOUCH芯片、水位水量電容感應盤；所述絕緣外殼豎向上設置，其中PCB軟板緊貼絕緣外殼內壁；TOUCH芯片設置在絕緣外殼內壁；所述水位水量電容感應盤密封與絕緣外殼內，其中TOUCH芯片不斷的發射交流脈沖信號以此來測量感應盤上的電容變化，監測是否有水接近到水位水量電容感應盤。本發明具有結構簡單、成本低、故障率低、安全系數高等優點，通過水位水量電容感應盤檢測到相應的水位水量的變化，單片機再驅動顯示，指示出當前水位水量的狀態；達到讓消費者在使用類似帶有加水水箱產品過程中能清楚知道當前水箱的水位和水量。
文檔編號G01F23/26GK102865901SQ201210323909
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月5日 優先權日2012年9月5日
發明者陳章謨, 劉永聰, 孔祥耀 申請人:深圳市朗特電子有限公司