水位检测装置、方法及家电设备

文档序号:1887075 发布日期:2021-11-26 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 水位检测装置、方法及家电设备 (Water level detection device and method and household appliance ) 是由 俞杨 高利敏 于 2021-09-03 设计创作,主要内容包括:本申请涉及一种水位检测装置、方法及家电设备,所述水位检测装置包括:采集模块、整形放大模块和预存有水位与频率的对应关系表的控制模块;所述采集模块,用于根据当前水压输出振荡信号至所述整形放大模块;所述整形放大模块,用于对所述振荡信号进行差分放大,并通过电阻、电容、稳压二极管和NPN型三极管组成的回路将波形转换为方波;所述控制模块,用于检测所述整形放大模块输出的方波的频率,并根据所述水位与频率的对应关系表获得实际的水位。本发明使用稳压二极管和NPN型三极管的组合取代4069芯片及其外围电路的复杂设计实现水位检测,从而简化了水位检测装置的设计,节省成本。(The application relates to a water level detection device, a method and household electrical appliances, wherein the water level detection device comprises: the device comprises an acquisition module, a shaping amplification module and a control module, wherein the control module is pre-stored with a corresponding relation table of water level and frequency; the acquisition module is used for outputting an oscillation signal to the shaping amplification module according to the current water pressure; the shaping amplification module is used for carrying out differential amplification on the oscillation signals and converting the waveform into a square wave through a loop consisting of a resistor, a capacitor, a voltage stabilizing diode and an NPN type triode; and the control module is used for detecting the frequency of the square wave output by the shaping and amplifying module and obtaining the actual water level according to the corresponding relation table of the water level and the frequency. The invention uses the combination of the voltage stabilizing diode and the NPN type triode to replace the complex design of the 4069 chip and the peripheral circuit thereof to realize the water level detection, thereby simplifying the design of the water level detection device and saving the cost.)

水位检测装置、方法及家电设备

技术领域

本申请涉及水位检测技术领域,特别是涉及一种水位检测装置、方法及家电设备。

背景技术

随着智能化的不断发展,家电业的智能化普及也越来越高。家用电器的功能也越来越强大,给人们的生活带来更大的方便与快捷。部分家电比如洗衣机、洗碗机,都带有注水、存水,排水功能,水位检测及其准确性就显得尤为基础和重要。

在实现过程中,发明人发现传统技术中多数家用电器水位检测电路使用4069芯片及外围电路对采集信号进行放大、整形,然后通过软件滤波的方法得到一个较稳定的脉冲个数(频率),进而变换得到实际水位值。如此,至少存在如下问题:

1.电路结构复杂,导致成本较高;

2.对于波形电平不正常或波形缺失的情况,不能有效检测脉冲个数(频率),导致水位检测结果不准确。

发明内容

本申请实施例提供一种水位检测装置、方法及家电设备,以解决现有的水位检测电路结构复杂,设计难度大成本高,且水位检测结果不准确的问题,简化水位检测装置的设计降低成本,同时提高水位检测的稳定性和可靠性。

为了实现上述目的,一方面,本申请实施例提供了一种水位检测装置,包括:采集模块、整形放大模块和预存有水位与频率的对应关系表的控制模块;

所述采集模块,用于根据当前水压输出振荡信号至所述整形放大模块;

所述整形放大模块,用于对所述振荡信号进行差分放大并将波形转换为方波;所述整形放大模块,包括差分放大器、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、稳压二极管和NPN型三极管;其中,

所述差分放大器的输入端和输出端分别连接所述采集模块的输出端和所述第一电阻的一端,所述第一电阻的另一端连接所述第一电容的一端,所述第一电容的另一端分别连接所述稳压二极管的负极和所述NPN型三极管的基极,所述NPN型三极管的发射极分别连接所述稳压二极管的正极和所述第二电容的一端并接地,所述NPN型三极管的集电极分别连接所述第二电阻的一端、所述第二电容的另一端和所述控制模块的输入端;

所述控制模块,用于检测所述整形放大模块输出的方波的频率,并根据所述水位与频率的对应关系表获得实际的水位。

在其中一个实施例中,所述控制模块,包括滤波单元、计数单元和查询单元;

所述滤波单元,用于监测方波的电平跳变时间,并将电平跳变时间小于第一预设时间的方波滤除;

所述计数单元,用于在第二预设时间内对所述滤波单元过滤后的方波进行计数,得到方波的频率;

查询单元,用于根据方波的频率查询本地预存的水位与频率的对应关系表,得到实际的水位。

在其中一个实施例中,所述控制模块,还包括延时单元;

所述延时单元,用于对所述整形放大模块输出的方波的频率的检测动作延时预设第三时间。

在其中一个实施例中,所述第一预设时间为方波的1/2周期与滤波系数的乘积。

在其中一个实施例中,所述方波的1/2周期为最大频率的方波的1/2周期,所述滤波系数小于0.5。

在其中一个实施例中,所述采集模块为压力式水位传感器。

另一方面,本申请实施例还提供了一种水位检测方法,包括:

采集当前水压对应的振荡信号;

通过整形放大电路对所述振荡信号进行差分放大并将波形转换为方波;其中,所述整形放大电路,包括差分放大器、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、稳压二极管和NPN型三极管;其中,

所述差分放大器的输出端连接所述第一电阻的一端,所述第一电阻的另一端连接所述第一电容的一端,所述第一电容的另一端分别连接所述稳压二极管的负极和所述NPN型三极管的基极,所述NPN型三极管的发射极分别连接所述稳压二极管的正极和所述第二电容的一端并接地,所述NPN型三极管的集电极分别连接所述第二电阻的一端和所述第二电容的另一端;

检测方波的频率,并根据本地预存的水位与频率的对应关系表获得实际的水位。

在其中一个实施例中,所述检测方波的频率,并根据本地预存的水位与频率的对应关系表获得实际的水位,包括:

监测方波的电平跳变时间,并将电平跳变时间小于第一预设时间的方波滤除;

在第二预设时间内对所述滤波单元过滤后的方波进行计数,得到方波的频率;

根据方波的频率查询本地预存的水位与频率的对应关系表,得到实际的水位。

在其中一个实施例中,所述第一预设时间为方波的1/2周期与滤波系数的乘积。

另一方面,本申请实施例还提供了一种家电设备,包括如上述的水位检测装置。

本发明具有如下优点和有益效果:

针对现有的水位检测电路结构复杂,设计难度大成本高的问题,上述技术方案中的一个技术方案通过第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、稳压二极管和NPN型三极管组成的回路替代4069芯片及其外围电路的复杂设计实现水位检测,从而简化了水位检测装置的设计,节省成本。另一方面,针对水位检测结果不准确的问题,上述技术方案中的一个技术方案通过设定滤波时间的方式对方波计数过程中对于波形电平不正常或波形缺失导致不能有效检测脉冲个数(频率)的情况进行有效规避,提高水位检测的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本申请的一个实施例提供的一种水位检测装置的结构示意图。

图2为本申请的一个实施例提供的一种水位检测装置的结构示意图。

图3为图1或图2中控制模块检测到的方波的示意图。

图4为本申请的一个实施例提供的一种水位检测装置的结构示意图。

图5为本申请的一个实施例提供的一种水位检测装置的结构示意图。

图6为本申请的一个实施例提供的一种水位检测方法的流程示意图。

图7为本申请的一个实施例提供的一种水位检测方法的流程示意图。

图8为本申请的一个实施例提供的一种水位检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是,当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体,或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图和具体实施例,对本发明所提供的相机位姿方法、装置、计算机设备和存储介质做进一步详细的说明。

在一个实施例中,如图1-2所示,提供了一种水位检测装置,包括:采集模块1、整形放大模块2和预存有水位与频率的对应关系表的控制模块3。

所述采集模块1,用于根据当前水压输出振荡信号至所述整形放大模块2。

示例性的,所述采集模块1为压力式水位传感器,包括电感11和第三电容12。压力式水位传感器是通过水位高低产生气压不同,继而影响内部电感11,这样谐振频率也会跟着变化。如此,压力式水位传感器能够准确地根据当前水压输出振荡信号。

所述整形放大模块2,用于对所述振荡信号进行差分放大并将波形转换为方波。所述整形放大模块2,包括差分放大器21、第一电阻22、第二电阻26、第一电容23、第二电容27、稳压二极管24和NPN型三极管25。

其中,所述差分放大器21的输入端和输出端分别连接所述采集模块1的输出端和所述第一电阻22的一端,所述第一电阻22的另一端连接所述第一电容23的一端,所述第一电容23的另一端分别连接所述稳压二极管24的负极和所述NPN型三极管25的基极,所述NPN型三极管25的发射极分别连接所述稳压二极管24的正极和所述第二电容27的一端并接地,所述NPN型三极管25的集电极分别连接所述第二电阻26的一端、所述第二电容27的另一端和所述控制模块3的输入端。

由于现有技术中,通常是使用4069芯片与压力式水位传感器相连。通过水位高低产生气压的不同,从而改变内部电感11量,改变振荡电路的频率。经过4069芯片及外围电路进行倒相,放大,整形,最后输出给控制系统,控制系统进行方波采集,根据频率的变化来判断水位的高低。这种方式导致水位检测装置的结构设计变得复杂,设计成本较大。为此,本实施例中通过第一电阻22、第二电阻26、第一电容23、第二电容27、稳压二极管24和NPN型三极管25组成的回路替代4069芯片及其外围电路的复杂设计实现水位检测,从而简化了水位检测装置的设计,节省成本。

示例性的,硬件电路除了输出可采集信号的压力式水位传感器外,还包括通交阻直的第一电容23、第一电阻22、稳压二极管24以及NPN型三极管25、第二电阻26、第二电容27。压力式水位传感器通过水位不同带来内部电感11量不同,产生频率f、幅值V1的正弦波;经过差分放大器21后变成频率f幅值V1的正弦波。该正弦波通过第一电阻22、第一电容23和稳压二极管24所形成的回路后,当幅值V1大于0且大于稳压二极管24的击穿电压VDR1时,幅值V1被钳位至电压VDR1,当VDR1大于NPN型三极管25的VBE导通电压时,NPN型三极管25导通,控制模块3可检测到低电平;当幅值V1小于0且数值大于稳压二极管24的导通电压VDF1时,NPN型三极管25的基极电压被钳位至-VDF1,NPN型三极管25截止,控制模块3可检测到高电平。这样控制模块3就可以检测到频率为f的方波,其中,方波的波形如图3所示。

所述控制模块3,用于检测所述整形放大模块2输出的方波的频率,并根据所述水位与频率的对应关系表获得实际的水位。

如图4所示,在其中一个实施例中,所述控制模块3,包括滤波单元、计数单元和查询单元;

所述滤波单元,用于监测方波的电平跳变时间,并将电平跳变时间小于第一预设时间的方波滤除;

所述计数单元,用于在第二预设时间内对所述滤波单元过滤后的方波进行计数,得到方波的频率;

查询单元,用于根据方波的频率查询本地预存的水位与频率的对应关系表,得到实际的水位。

如图5所示,在其中一个实施例中,所述控制模块3,还包括延时单元;

所述延时单元,用于对所述整形放大模块2输出的方波的频率的检测动作延时预设第三时间。

示例性的,控制模块3为加载由相关软件算法的MCU(Motor Control Unit,电机控制单元,即电机控制器),在控制模块3就可以检测到频率为f的方波后,控制模块3在上电之后初始化,在初始化之后执行方波的频率的检测动作。因此,控制模块3延时t0,且预先可知水位频率范围f0~f1(根据厂家提供规格书),其中f0<f<f1,可得到方波周期一半的最小值t1

控制模块3对检测到的方波进行记数并对方波的电平跳变时间进行监控。在电平转换时进行监控计时,若电平转换间隔时间小于nt1,其中n为滤波系数,n<0.5,则不进行计数,否则计数加1。控制模块3持续计数,直到持续时间t2,得到水位频率f2。查询水位频率与水位对应关系表,确定实际水位高度,并做后续处理。

上述实施例通过设定滤波时间的方式对方波计数过程中对于波形电平不正常或波形缺失导致不能有效检测脉冲个数(频率)的情况进行有效规避,提高水位检测的稳定性和可靠性。

在其中一个实施例中,所述第一预设时间为方波的1/2周期与滤波系数的乘积。

要根据电路扰动情况调整滤波时间,示例性的,采用这个时间第一预设时间为方波的1/2周期时,本实施的实用性较高,实施成本较低。

在其中一个实施例中,所述方波的1/2周期为最大频率的方波的1/2周期,所述滤波系数小于0.5。

如图3所示,控制模块3可以检测到水位高度转换的方波信号,但是也会有谐振干扰。由控制模块3加载的软件进行下一步的滤波,以保证水位参数的准确性。根据水位传感器供货厂家提供的规格书,得到可测水位频率范围,也就是确定方波的实际频率范围,进而确定最大频率的方波半个周期t1。引入滤波系数n(n<0.5)。从而规避对方波计数过程中对于波形电平不正常或波形缺失导致不能有效检测脉冲个数(频率)的情况,提高了方波计数的稳定性和可靠性。

另一方面,如图6所示,本申请实施例还提供了一种水位检测方法,包括:

S1、采集当前水压对应的振荡信号。

示例性的,所述采集模块1为压力式水位传感器。压力式水位传感器是通过水位高低产生气压不同,继而影响内部电感11,这样谐振频率也会跟着变化。如此,压力式水位传感器能够准确地根据当前水压输出振荡信号。

S2、通过整形放大电路对所述振荡信号进行差分放大并将波形转换为方波;其中,所述整形放大电路,包括差分放大器21、第一电阻22、第二电阻26、第一电容23、第二电容27、稳压二极管24和NPN型三极管25。

其中,所述差分放大器21的输出端连接所述第一电阻22的一端,所述第一电阻22的另一端连接所述第一电容23的一端,所述第一电容23的另一端分别连接所述稳压二极管24的负极和所述NPN型三极管25的基极,所述NPN型三极管25的发射极分别连接所述稳压二极管24的正极和所述第二电容27的一端并接地,所述NPN型三极管25的集电极分别连接所述第二电阻26的一端和所述第二电容27的另一端。

由于现有技术中,通常是使用4069芯片与压力式水位传感器相连。通过水位高低产生气压的不同,从而改变内部电感11量,改变振荡电路的频率。经过4069芯片及外围电路进行倒相,放大,整形,最后输出给控制系统,控制系统进行方波采集,根据频率的变化来判断水位的高低。这种方式导致水位检测装置的结构设计变得复杂,设计成本较大。为此,本实施例中通过第一电阻22、第二电阻26、第一电容23、第二电容27、稳压二极管24和NPN型三极管25组成的回路替代4069芯片及其外围电路的复杂设计实现水位检测,从而简化了水位检测装置的设计,节省成本。

如图2所示,示例性的,硬件电路除了输出可采集信号的压力式水位传感器外,还包括通交阻直的第一电容23、第一电阻22、稳压二极管24以及NPN型三极管25、第二电阻26、第二电容27。压力式水位传感器通过水位不同带来内部电感11量不同,产生频率f、幅值V1的正弦波;经过差分放大器21后变成频率f幅值V1的正弦波。该正弦波通过第一电阻22、第一电容23和稳压二极管24所形成的回路后,当幅值V1大于0且大于稳压二极管24的击穿电压VDR1时,幅值V1被钳位至电压VDR1,当VDR1大于NPN型三极管25的VBE导通电压时,NPN型三极管25导通,控制模块3可检测到低电平;当幅值V1小于0且数值大于稳压二极管24的导通电压VDF1时,NPN型三极管25的基极电压被钳位至-VDF1,NPN型三极管25截止,控制模块3可检测到高电平。这样控制模块3就可以检测到频率为f的方波,其中,方波的波形如图3所示。

S3、检测方波的频率,并根据本地预存的水位与频率的对应关系表获得实际的水位。

如图7所示,在其中一个实施例中,所述检测方波的频率,并根据本地预存的水位与频率的对应关系表获得实际的水位,包括:

S31、监测方波的电平跳变时间,并将电平跳变时间小于第一预设时间的方波滤除;

S32、在第二预设时间内对所述滤波单元过滤后的方波进行计数,得到方波的频率;

S33、根据方波的频率查询本地预存的水位与频率的对应关系表,得到实际的水位。

如图8所示,在其中一个实施例中,所述检测方波的频率,并根据本地预存的水位与频率的对应关系表获得实际的水位,还包括:

S30、对所述整形放大模块2输出的方波的频率的检测动作延时预设第三时间。

示例性的,控制模块3为加载由相关软件算法的MCU(Motor Control Unit,电机控制单元,即电机控制器),在控制模块3就可以检测到频率为f的方波后,控制模块3在上电之后初始化,在初始化之后执行方波的频率的检测动作。因此,控制模块3延时t0,且预先可知水位频率范围f0~f1(根据厂家提供规格书),其中f0<f<f1,可得到方波周期一半的最小值t1

控制模块3对检测到的方波进行记数和并对方波的电平跳变时间进行监控。在电平转换时进行监控计时,若电平转换间隔时间小于nt1,其中n为滤波系数,n<0.5,则不进行计数,否则计数加1。控制模块3持续计数,直到持续时间t2,得到水位频率f2。查询水位频率与水位对应关系表,确定实际水位高度,并做后续处理。

上述实施例通过设定滤波时间的方式对方波计数过程中对于波形电平不正常或波形缺失导致不能有效检测脉冲个数(频率)的情况进行有效规避,提高水位检测的稳定性和可靠性。

在其中一个实施例中,所述第一预设时间为方波的1/2周期与滤波系数的乘积。

要根据电路扰动情况调整滤波时间,示例性的,采用这个时间第一预设时间为方波的1/2周期时,本实施的实用性较高,实施成本较低。

在其中一个实施例中,所述方波的1/2周期为最大频率的方波的1/2周期,所述滤波系数小于0.5。

如图3所示,控制模块3可以检测到水位高度转换的方波信号,但是也会有谐振干扰。由控制模块3加载的软件进行下一步的滤波,以保证水位参数的准确性。根据水位传感器供货厂家提供的规格书,得到可测水位频率范围,也就是确定方波的实际频率范围,进而确定最大频率的方波半个周期t1。引入滤波系数n(n<0.5)。从而规避对方波计数过程中对于波形电平不正常或波形缺失导致不能有效检测脉冲个数(频率)的情况,提高了方波计数的稳定性和可靠性。

另一方面,本申请实施例还提供了一种家电设备,包括如上述的水位检测装置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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