专利名称：利用光强感测的料箱料位探测的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种具有用于接收材料的料箱的组件，例如切碎
机(shredder)。具体地，该设备包括一种用于使用反射辐射确定在料箱中沉积的材料的量的料箱料位探测系统。
背景技术：
切碎机是用于切碎或者破坏例如纸张、CD、 DVD、信用卡等制品的众所周知的装置。可以在例如美国专利7,040,559中发现这种切碎机的一个实例，该专利通过引用而整体并入.
普通类型的切碎机具有切碎机机构，该切碎机机构包括在切碎机外罩内包含的一系列切割器元件，该切碎机外罩被以可移除方式安装在容器的顶部上。已被切碎的制品被供给到输入开口中并且通过排放开口而被向下地排放到容器中。
用于切碎机设备的传统的料箱满位指示器通常包括电子构件从而探测和/或提醒使用者料箱满位。这种装置利用当光束被中断时识别料箱内容物积聚的红外信号。另 一种装置包括当料箱已经达到容量时致动电子开关的机械翼片。
因为通常较小的探测器和发射器/发送器区域，所以具有包括光束的电子构件的料箱满位指示器可能存在问题。例如，使用光束的系统易于发生灰尘和静电故障。灰尘可以在发射器或者发送器头端上聚集并且可以最终使得机器发生故障并且错误地触发关于料箱已被已切碎制品充满的信号。由于可以在切碎机内部积聚的静电荷，杂散的已切碎制品自身还可能贴附到发射器或者探测器并且触发类似的状态。可替代地，机械料箱满位系统可能具有以下问题，即，已被切碎的制品在开关上或者附近积聚，由此使得已切碎材料在切割器下面"结团"。
发明内容
根据本发明一个或者多个实施例的一种感测光强的料箱料位探测系统提供一种成本有效方式，用于当切碎机料箱接近或者已经基本上达到它的用于容纳已切碎颗粒的容量时提醒使用者。
本发明的一个方面提供一种包括用于接收材料的料箱和料箱料位探测系统的组件。该料箱料位探测系统具有至少一个传感器，该传感器被定位成接收从在料箱中沉积的任何材料反射的辐射并且确定反射辐射的强度。利用该至少一个传感器探测到的强度对应于在料箱中沉积的材料的量。
在一个实施例中，该组件包括具有切碎机外罩的切碎机，该切碎机外罩具有在其中安装的切碎机机构。该切碎机外軍被设于料箱上并
且包括用于接收待被切碎的材料的输入开口和用于将已切碎材料沉积到料箱中的输出开口。
本发明的另一个方面提供一种用于操作切碎机的方法。该切碎机
碎机外罩。该切碎机外罩被设于料箱上并且包括用于接收待被切碎的材料的输入开口和用于将已切碎材料沉积到料箱中的输出开口 。料箱料位探测系统还被提供给切碎机并且具有至少 一个传感器，该传感器被定位成接收从在料箱中沉积的任何已切碎材料反射的辐射。该方法
包括利用该传感器探测反射辐射并且确定反射辐射的强度。利用该传感器探测到的强度对应于在料箱中沉积的已切碎材料的量。
本发明的又一个方面提供一种用于切碎机的料箱料位探测系统 该切碎机包括切碎机外罩，该切碎机外軍具有在其中安装的切碎机机构，以及用于接收待被切碎的材料的、在上侧上的输入开口，和用于将已切碎材料沉积到料箱中的、在下侧上的输出开口。该料箱料位探测系统包括多个传感器，该多个传感器位于切碎机外罩的下侧上以发射并且探测辐射，从而所发射的辐射被从在料箱中沉积的任何已切碎材料反射。该多个传感器接收从任何已切碎材料反射的辐射以确定反射辐射的强度。该强度对应于在料箱中沉积的已切碎材料的量。该系统还包括设于切碎机外軍上以向切碎机使用者指示在料箱中沉积的已切碎材料的量的料位指示器系统。
根据以下详细说明、附图和所附权利要求，本发明的其它目的、特征和优点将变得明显。
图1是根据本发明的一个实施例构造的切碎机设备的顶部透视
图2是根据本发明的一个实施例具有用于探测环境光线的料箱料位探测系统的图1的切碎机设备的切碎机外罩的下侧的详细透视图3是根据本发明的一个实施例的料箱料位探测系统的传感器的详细视图4是示意根据本发明的一个实施例的环境光线探测的、图1的切碎机的截面视图5是示意根据本发明的一个实施例使用环境光线在其中探测已切碎颗粒的图1的切碎机的截面视图6示出根据本发明的一个实施例如在图4和5中所示被用于探测环境光线的电路；
图7是根据本发明的一个实施例具有用于探测发射光线的料箱料位探测系统的切碎机设备的切碎机外罩的下侧的详细透视图8是示意根据本发明的一个实施例的发射光线探测的图7的切碎机的截面视图9是示意根据本发明的一个实施例使用发射光线在其中探测已切碎颗粒的图7的切碎机的截面视图10示意根据本发明的一个实施例具有料箱料位探测系统的切碎机设备的顶部透视图，该料箱料位探测系统具有可操作用于对存在待被切碎机切碎的制品(一件或者多件)进行探测的传感器；
图11示出才艮据本发明的一个实施例如在图8和图9中所示可以被用于使用发射器和接收器探测发射光线的电路，以及
图12示出根据本发明的一个实施例可以被用于使用作为发射器和接收器的单一装置探测发射光线的电路。
具体实施例方式
参考附图描述以下实施例，并且不以任何方式对它们的范围加以限制。
图1示出根据本发明的一个实施例构造的切碎机设备10的视图。切碎机10被设计成破坏或者切碎制品，例如纸张、纸制品、CD、 DVD、信用卡和其它物体。在一个实施例中，切碎机10可以包括轮子(未示出)从而有助于移动切碎机10。切碎机10包括例如安放在容器18的顶部上的切碎机外罩12。切碎机外罩12在外罩12的上侧22 (或者上壁或者顶侧或者顶壁)上包括用于接收待^L切碎的材料的至少一个输入开口 14。输入开口 14沿着侧向方向延伸，并且它还经常被称作喉道。输入开口或者喉道14可以基本平行于并且在切碎机机构20 (在下面描述)上方延伸。输入开口或者喉道14可以是比较窄的，从而防止过厚的物品例如大堆文献被供给到其中。然而，喉道14可以具有任何结构。在一个实施例中，另外的或者第二输入开口 14a可以被设于切碎机外軍12中。例如，输入开口 14可以被设置用于接收纸张、纸制品和其它物品，而第二输入开口 14a可以被设置用于接收物体例如CD和DVD。切碎机外軍12还在下侧24 (或者底侧或者底壁或者下侧或者料箱侧)上包括输出开口 16。 一般说来，切碎机10可以具有任何适当的构造或者结构并且在这里提供的所示意实施例并非旨在以任何方式加以限制。另外，在本说明书全文中被互换地使用的术语"切碎机，，或者"切碎机设备，，并非旨在限于照字面意义"切碎，，文献和制品的装置，而是相反旨在涵盖以使得这种文献和制品不可辨认和/或无用的方式破坏文献和制品的任何装置。
切碎机10还在切碎机外軍12中包括切碎机机构20 (大体在图2中示出)。当制品被插入该至少一个输入开口或者喉道14、 14a中时，它们被导向并且进入切碎机机构20中。"切碎机机构"是表示使用至少一个切割器元件破坏制品的装置的一般结构术语。可以以任何特定方式进行破坏。切碎机机构20可以包括具有至少一个电机，例如电动电机的驱动系统(未示出)，和多个切割器元件21。切割器元件21被安装在一对平行安装轴(未示出)上。该电机使用电力操作以通过传统的传动机构(未示出)以可旋转方式驱动切碎机机构20的第一和第二可旋转轴以及它们的相应切割器元件21，从而切割器元件21切碎或者破坏供给到其中的材料或者制品，并且随后，经由输出开口 16将已切碎材料沉积到容器18的开口 19中。切碎机机构20还可以包括用于安装轴、电机和传动机构的下级支架。该驱动系统可以具有任何数目的电机并且可以包括一个或者多个传动机构。而且，该多个切割器元件21被以任何适当的方式安装在第一和第二可旋转、平行轴上。例如，在一个实施例中，切割器元件21被以交错关系旋转从而切碎供给到其中的纸片和其它制品。在一个实施例中，可以以堆叠关系设置切割器元件21。进而，可以在切碎机外罩12上或者其中设置与切碎机机构20配合使用的其它装置，例如用于冷却电机的冷却风扇(未示出)或者用于通过那里释放被加热空气的一个或者多个通气孔36。这种切碎机机构20的操作和构造是众所周知的并且在这里不需要详细地讨论。这样，该至少一个输入开口或者喉道14被配置为接收被插入其中的材料以通过切碎机机构20供给这种材料并且通过输出开口 16沉积或者排出已切碎材料。
切碎机外罩12被配置为安放在容器18上方或者之上。如在图2中所示，切碎机外軍12可以包括可拆卸的纸张切碎机机构。即，在一个实施例中，可以相对于容器18移除切碎机外軍12以便于或者有助于排空容器18中的已切碎材料。在一个实施例中，切碎机外罩12包括在尺寸和形状方面对应于容器18的顶边缘30的唇凸28或者其它结构布置。然而，本发明并不要求互补配合。容器18在它的开口19内接收已被切碎机10切碎的纸张或者制品。更加具体地，在将材料插入输入开口 14中以由切割器元件21切碎之后，已切碎材料或者制品从切碎机外罩12的下侧24上的输出开口 16沉积到容器18的开口 19中。容器18可以是例如垃圾箱。
可替代地，在一个实施例中，切碎机外罩12和料箱18可以是一体构件。例如，可以经由位于容器18和/或切碎机外罩12上的门(未示出)移除已切碎材料。在一个实施例中，容器18可以位于在切碎机外罩12之下的框架中。例如，该框架可以用于支撑切碎机外罩12,以及包含容器容纳空间，从而可以从那里移除容器18。例如，在一个实施例中，容器18可以被设置成相对于该框架象抽屉那样滑动、以铰接方式安装到框架，或者包括台阶或者踏板装置以有助于将其从那里拉出或者移除。容器18可以包括开口或者凹部(未示出)以便使用者能够抓持料箱，并且因此提供用于使用者容易地抓持以将容器18从切碎机外罩12分离的区域，由此提供对于已切碎材料的获取。容器18可以在操作状态中被基本上或者完全地从切碎机外罩12移除从而排空位于其中的已切碎材料，例如碎屑或者条带(即，废物或者杂物)。在一个实施例中，容器或者料箱18可以包括一个或者多个进入口 (未示出)以允许在其中沉积制品。
至少一个窗口 26可以被设于容器18的一个或者多个壁中。在一个实施例中，窗口 26可以是基本上半透明的或者透明的，或者可替代地，包括贯通开口 25。该至少一个窗口 26允许构成辐射的环境光线进入料箱18。窗口 26还可以允许使用者察看容器18内的内容物。如在图1的实施例中所示，开口 25或者窗口 26可以被基本上沿着容器18的一侧的长度设置从而允许光线被导入并且朝向容器的底部19a引导。较大表面面积的开口或者窗口 26允许环境光线从多个方向进入，即便该开口或者窗口的一个部分基本上被例如已切碎材料阻挡。如参考图4和5进一步描述地，通过窗口 26接收到的辐射从在料箱18内沉积的任何已切碎材料或者颗粒反射并且被料箱料位探测系统32探测以确定在其中沉积的已切碎材料的量或者料位。
一般地，应该指出，术语"容器"、"垃圾箱"和"料箱"被定义成用于接收从切碎机机构20的输出开口 16排放的已切碎材料的装置，并且这种术语在本说明书全文中可互换性使用。然而，这种术语不应该
是限制性的。容器或者料箱18可以具有任何适当的构造或者结构。
通常，用于切碎机10的电源将是在它的端部上具有插头(未示出)的标准电源线，该插头插入标准AC插座中。而且，可以提供控制面板以用于切碎机IO。 一般地，在本技术领域中使用控制面板是已知的。如在图l中所示，可以提供电力开关100或者多个开关以控制切碎机10的操作。电力开关100可以例如被设于切碎机外罩12的上侧22上，或者在切碎机10上的任何其它位置处。移动开关100的人工可接合部分在不同状态之间移动切换模块。在本技术领域中开关是大体已知的并且在这里将不予详细描述。开关100包括将电机连接到电源的切换模块(未示出)。这个连接可以是直接的或者间接的，例如经由控制器。术语"控制器，"被用于定义具有中央处理单元(CPU)和输入/输出装置的装置或者微控制器，该输入/输出装置被用于监视来自以可操作方式耦接到控制器的装置的参数。如在本技术领域中通常已知地，控制器可以可选地包括用于监视或者控制被耦接到控制器的传感器的任何数目的存储介质，例如记忆器或者存储器。如在以下图IO的实施例中所述，可以基于通过启动传感器60探测到在喉道14中存在至少一件制品(例如，纸张)和/或在料箱18中已切碎材料的量或者料位而使用该控制器，以选择性地使得切碎机机构20能够进行操作。
通常，开关100和用于控制电机的控制器的构造和操作是众所周知的并且可以使用用于它们的任何构造。例如，可以使用的开关的其它实例有触摸屏开关、薄膜开关或者拨动开关。开关100可以是滑动开关、旋转开关或者摇臂开关。而且，开关IOO可以是按钮型开关，该开关被简单地按下以使得控制器循环通过多种状态。而且，该开关可以具有相应于开/关/空闲/反向的独特位置，并且这些状态可以是利用开关操作而在控制器中选择的状态。还能够在诸如LCD屏幕的显示屏幕上利用灯或者以其它方式用信号通知任何一种状态(例如通电、空闲、断电)。切碎机10还包括料箱料位探测系统32。在一个实施例中，料箱料位探测系统32包括被定位成接收从在料箱中沉积的任何已切碎材料反射的辐射的至少一个传感器34。如在图2中及详细地在图3中所示，传感器34可以被设于切碎机外罩12内。具体地，该至少一个传感器34可以被安装在切碎机外罩12d的下侧26的至少一个开口或者区域内。该至少一个传感器34经由位于外軍12的下侧26中的该至少一个开口或者区域中的传感器窗口 38而被覆盖或者封装。传感器窗口38可以包括半透明或者透明部件，以允许反射辐射透过那里同时仍然防止包含经由输出开口 16而从切碎机机构20排放并且进入邻近传感器34的开口或者区域中的灰尘和颗粒。在一些实施例中，该至少一个传感器34可以被设于切碎机外罩12的下侧26或者底壁上，并且可以从那里稍微地凸出。虽然如此，用于安装传感器34的区域及其安装方法不应该是限制性的。
该至少一个传感器34被配置为确定它所接收的反射辐射的强度。由传感器34接收到的反射辐射的强度对应于在料箱18中沉积的已切碎材料的量。传感器34可以是用于探测反射辐射强度的任何类型的传感器。这种类型的传感器的一个已知实例可以包括但是不应该限于光电探测器或者光电导体。
图2的料箱料位探测系统32被用于探测通过开口 25或者窗口 26接收到的环境光线。图4和图5示意图1的切碎机10的截面视图，示出根据本发明的一个实施例使用料箱料位探测系统32探测进入料箱18的周边辐射或者光线40的方法。如在图4中所示，当切碎机外罩12位于料箱18顶部上并且料箱18空置时，环境光线40可以通过开口 25或者窗口 26进入。环境光线40从容器18的底部19a偏转并且反射辐射40a被传感器34接收到。料箱料位探测系统32然后利用传感器34探测反射辐射40a，并且确定反射辐射40a的强度。
当料箱18变得充满已切碎纸张42和/或其它材料时，内容物将堆积在容器18的底部19a上并且开始填充它。如在图5中所示，环境辐射或者光线40通过开口 25或者窗口 26进入并且基本上从已切碎材料42的顶部偏转。反射辐射40a然后被该至少一个传感器34接收到。再次，料箱料位探测系统32然后使用至少一个传感器34探测反射辐射40a，并且确定反射辐射40a的强度。
如在前指出地，由传感器34接收到的反射辐射的强度对应于在料箱18中沉积的已切碎材料的量。在一些实施例中，切碎机10可以使用任何种类的电路、软件、逻辑及其组合以确定反射辐射的强度读数。例如，在一个实施例中，该控制器包括确定在探测到的环境光线40强度水平中的任何变化的逻辑。因此，如果确定环境光线40的强度降低或者增加，则探测到在料箱18中的已切碎材料的量增加或者降低。例如，当使用光电探测器作为传感器34以接收环境光线40的反射辐射40a时，强度变化与料箱中的已切碎材料的量成反比。具体地，反射辐射的强度降低对应于在料箱中沉积的已切碎材料的量增加。相反，如在图5中所示，反射辐射的强度增加对应于在料箱中沉积的已切碎材料的量降低。
例如，料箱探测系统32可以包括如在图6中所示意的环境光线料位探测电路62。电路62可以包括一个或者多个光敏元件例如用于感测反射辐射40a或者环境光线40的光束的CdS单元64。 CdS单元64被设于连接到在电压供应源Vcc和电路接地之间的电阻器Rl的分压器电路中。电路62还可以包括用于探测跨越在电阻器R1两端的小的电压变化的放大器电路。如在图6中所示，可以利用n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS)和电阻器R2以共用源配置实现放大器电路。CdS单元是一种光敏电阻器；因此，如果探测到环境光线40的反射辐射40a的强度是低的或者正在降低，则与电阻器R1的电阻相比，CdS单元64的电阻将是高的。在CdS单元64和电阻器Rl的接合点处的电压将随着光强增加而增加。在另一方面，如果反射辐射40a的强度增加，则与电阻器Rl的电阻数值值相比，CdS单元64的电阻变得较相对为低，并且在它们的接合点处的电压将随着光强降低而降低。因为CdS单元64和电阻器Rl的接合点位于与NMOS的栅极和电阻器R3与电容器Cl的接合点相同的节点上，所以在所有的前述接合点两端的电压都将是相同的。在弱光线情况下，CdS单元64将具有高的电阻，这将引起在R1两端的电压非常小，不足以打开(导通)NMOS。在瞬时情况下，放大器的输出ANO将处于如由电阻器R2的数值值所确定的高的电压电平下。然而，当反射辐射的强度增加CdS单元64的电阻时，它引起在电阻器R1两端的电压升高，从而打开NMOS。当在NMOS的栅极处的电压增加时，它在对ANO电压上引起造成交互影响。
为了保证光强的突然波动不会触发探测电路62，可以在NMOS的栅极处使用稳定电容器Cl以防止栅极电压快速波动。如在图6中所示，电阻器R3还可以与CdS单元64相结合地在分流器配置中实现以调节在CdS单元64和电阻器Rl之间的分压器的电阻。
另外，该控制器可以使用逻辑和计算来补偿可以影响贯通开口 25或者窗口 26接收到的并且被该至少 一个传感器34反射和/或探测到的环境光线40的量的阴影、照明变化，或者可能发生的其它已知事件。
再次参考图1，料箱料位探测系统32可以包括料位指示器系统54。料位指示器系统54可以包括用于提醒使用者料箱18几乎或者基本上已被已切碎材料充满的任何数目的装置。例如，任何数目的听觉信号、视觉信号或其組合可以被用作指示装置。可以以例如从LED发射的红色警报光线的形式来提供视觉信号的一个实例。料位指示器系统54可以被设于切碎机外罩12的上侧22上以向切碎机10的使用者示意在料箱18中沉积的已切碎材料的量。
在图l所示实施例中，料位指示器系统54是渐进式指示系统，该系统包括对应于在料箱18中的已切碎材料的量的多个灯。例如，该渐进式指示系统可以包括以灯为形式的 一 系列的指示器以指示已切碎材料在料箱18中的积聚或者料位，例如42。系统54可以包括绿灯、多个黄灯和红灯。绿灯可以指示料箱18是基本空置的。黄灯能够提供在料箱18中积聚的已切碎材料的量的渐进式指示。可以在灯序列的最后使用红灯以指示容量料箱18的容量基本充满。在一些实施例中，多个灯(具有任何颜色)能够被用于以渐进方式指示在料箱18中的已切碎材料的量。在一个实施例中，料位指示器系统54可以被设于屏幕，例如数字或者LCD屏幕上。在一些实施例中，可以作为指示器显示字母或者单词例如"BIN FULL (料箱满位)，，。还可以使用其它视觉指示器，例如随着在料箱中的已切碎材料的量增加而增加的条线图，或者"燃料计"，即，具有枢转针的标度盘，该枢转针在零和在料箱中已切碎材料的最大所期望的量之间渐进地移动。可替代地，可以使用得到使用者注意的其它方式，例如闪烁序列中的一个或者多个灯，以指示料箱18基本已满。
在一个实施例中，料位指示器系统54可以使用听觉信号。听觉信号的实例包括但是不限于嘟嘟响、蜂鸣和/或任何其它类型的信号，其以可听见的方式提醒使用者料箱18基本被已切碎材料充满。类似地，该渐进式指示器系统的前述指示器可以具有听觉信号，而非视觉信号或者灯的形式。例如，如上述黄灯，几种类型的听觉信号可以被用于指示在料箱中的材料的量。例如，当使用者将制品插入切碎机IO的喉道14中时，听觉信号可被听到以指示在料箱18中的已切碎材料的料位或者量。料位指示器系统54可以以口语单词，例如"bin full(料箱满位)"的形式提供听觉信号。以上指出的听觉信号中的任何一种均给予使用者从料箱18的内侧19移除已切碎材料或者颗粒的机会。
可以替代性或者与在探测到已被基本上达到或者超过料箱满位时切断到切碎机机构20的电力相结合地使用以上指出的料位指示器系统54的声响和可视提醒特征。另外，如在下面关于图IO描述地，可以与 一个或者多个致动传感器60相配合地使用料位指示器系统54。然而，应该指出，在一些实施例中，料位指示器系统54不需要被设于外軍12上(例如，如在图IO的切碎机示意中所示)，和/或可以被设于切碎机10上任何数目的位置上，或者根本就不被设置。
虽然图1-5中的实施例描述了接收以环境光线40为形式的辐射的该至少一个传感器34，由该至少一个传感器34接收的辐射类型不应该是限制性的。例如，在一个实施例中，由一个或者多个传感器接收的辐射可以包括在可见光谱中的光线、红外辐射和/或紫外辐射。可以例如由容器18中的内部发射器提供这种形式的辐射。
图7示意根据本发明的一个实施例用于探测发射光线的料箱料位探测系统58。如图所示，系统58包括被定位成将辐射向下地发射到料箱18中的至少一个发射器48。系统58还包括用于接收从在料箱中沉积的任何已切碎材料反射的辐射的至少一个接收器44。在一些实施例中，如在图7中所示，多个接收器44和多个发射器48被安装在切碎机外罩12的下侧26的底壁上。该多个接收器44和/或该多个发射器48可以以间隔开的关系布置。由该至少一个发射器48发射的辐射可以包括在可见光镨中的光线、红外辐射和/或紫外辐射。类似地，由该至少一个接收器44接收的辐射可以包括在可见光镨中的光线、红外辐射和/或紫外辐射。
在一些实施例中，如由48a所指示(示意)地，被安装到外罩12的下侧26的该一个或者多个发射器与下側26的底壁齐平。在一些实施例中， 一个或者多个发射器48被设于从底壁或者下侧26向下地延伸的结构46上。在一个实施例中，从底壁向下延伸的结构46包括弹簧或者其它弹性结构。
以与如在图2中所示传感器34类似的方式，该一个或者多个接收器44可以被设于切碎机外軍12内。具体地，在一个实施例中，该一个或者多个接收器44可以被安装在切碎机外軍12的下侧26中的至一个开口或者区域内。该一个或者多个接收器44经由位于用于接纳接收器44的外軍12的下侧26中的该一个或者多个开口或者区域中的传感器窗口 50而被覆盖或者封装。传感器窗口 50可以包括半透明或者透明部件，从而允许反射辐射通过那里同时仍防止包含经由输出开口16而从切碎机机构20排放并且进入邻近传感器44的开口或者区域中的灰尘和颗粒。在一些实施例中，该一个或者多个接收器44可以设于切碎机外罩12的下侧26或者底壁上，并且可以从那里稍微地凸出。而且，在一个实施例中， 一个或者多个接收器44可以设于容器18的一个或者多个侧壁上，例如诸如靠近唇凸30。这种接收器44的一个安装实例在图7中由接收器44a代表。尽管如此，应该指出，用于安装接收器44， 44a的区域及其安装方法不应该是限制性的。
可替代地，虽然未示出，但是发射器48可以被安装在容器18的一个或者多个侧壁上或者以任何其它方式安装，从而将辐射发射到容器18中，如在图7中由传感器48b所代表的。发射器48、 48a和/或48b的安装位置不应该是限制性的。
该一个或者多个接收器44被配置为确定所接收到的、来自一个或者多个发射器48的反射辐射的强度。由接收器44接收到的反射辐射的强度对应于在料箱18中沉积的已切碎材料的量。接收器44可以是用于探测反射辐射的强度的任何类型的传感器。这种类型的传感器的一个已知实例可以包括但是不应该限于光电探测器或者光电导体。
图7的料箱料位探测系统58被用于探测从发射器48发射的光线。图8和9示意切碎机10的截面视图，示出根据本发明的一个实施例使用料箱料位探测系统58探测被向下地引导到料箱18中的发射辐射52的方法。当切碎机外軍12位于料箱18的顶部上并且料箱18空置时，如在图8中所示，从一个或者多个发射器48发射的光线52可以被朝向料箱18的底部19a引导。发射光线52可以^皮从容器18的侧面和/或底部19a偏转并且反射辐射52a被接收器44接收到。料箱料位探测系统58然后利用接收器44探测反射辐射52a，并且确定反射辐射52a的强度。
当料箱18变得已经充满已切碎纸张42和/或其它材料时，内容物将堆积在容器18的底部19a上并且开始填充它。如在图9中所示，发射辐射52或者光线被向下地引导到料箱18中并且基本上从已切碎材料42的顶部偏转。反射辐射52a然后被该至少一个接收器44接收到。再次，料箱料位探测系统58然后使用至少一个接收器44探测反射辐射52a，并且确定反射辐射52a的强度。
如上所指出地，由接收器44接收到的反射辐射的强度对应于在料箱18中沉积的已切碎材料的量。料箱料位探测系统58的接收器44和发射器48可以使用任何种类的电路、软件、逻辑或其组合以与如上所述类似的方式(例如，成反比)确定反射辐射的强度读数。在一些实施例中，系统58的发射器48可以包括LED。
当使用例如发射器48发射的光线时，接收器44能够以与如上所述类似的方式探测在料箱18中存在或者不存在已切碎材料。然而，用于确定发射光线的反射辐射的强度读数的电路和/或逻辑可以在一些实施例中以不同的方式起作用。具体地，发射光线的强度变化可以与在料箱中的已切碎材料的量成正比。即，如果确定强度降低或者增加，则分别地探测到在料箱18中的已切碎材料的量降低或者增加。具体地，当使用发射和接收感测装置48和44时，发射光线52的反射辐射52a的强度降低对应于在料箱中沉积的已切碎材料的量降低。相反，由LED探测到的反射辐射的强度增加对应于在料箱中沉积的已切碎材料的量增加。例如，如在图9中所示，当来自发射器48的发射光线52从已切碎材料42反射时，反射光线52a的强度增加，因此指示在料箱18中的已切碎材料的量增加。然而，如上参考图4和5所述地，发射器48和接收器44可以可替代地关于反射辐射的强度以反比方式确定已切碎材料的量。
例如，料箱探测系统32可以包括如在图11中所示意的发射辐射料位探测电路66。电路66可以包括用作可选光源的LED Dl和D3或者发射器例如发射器48、 48a或者48b。反射光线或者辐射被传感器D2接收到并且产生电流。当辐射强度增加时，电流也会增加。当这个电流流动通过电阻器R2时，产生电压。所产生的电压与电流成正比(因为光线增加，电流增加，因此电压增加)。在这个具体实施例中，在电阻器R2两端产生的电压被放大器U1放大。所示意的放大器部分并不是所需的；然而，电路66的放大器部分可以被用于实现更佳的信号。电阻器R3和R4被用于设定放大器U1的增益。输出信号然后被引导至适当的或者选定的逻辑电路(未示出)，例如微控制器、放大器电路、比较器等。
在一些实施例中，可以作为单一传感器提供发射器48和接收器44。即，用于发射和接收辐射的至少一个传感器可以被设于外罩12的下侧26的底壁上。例如，在一个实施例中，该至少一个传感器包括在以用于发射辐射的正向偏压模式和用于探测辐射的反向偏压模式操作之间交替的单一装置。在一些实施例中，该至少一个传感器包括一
个或者多个LED。在一些实施例中，被安装到底壁的该至少一个传感器与底壁齐平。例如，发射器48a可以用作或者独立发射器或者被用于发射和探测辐射的单一装置。在其中该至少一个传感器是单一装置(例如LED)的一些实施例中，该至少一个传感器被设于切碎机外罩12内，在诸如在图2中所示意的窗口 26的保护性表面后面。以此方式，该单一装置或者LED较不易于例如由于灰尘和颗粒而给出错误读数或者误差。另外地，使用单一装置例如LED提供了另外的益处，例如成本降低(例如，使用仅仅单一装置)、可控输入以及提供多个和/或冗余传感器同时仍然降低成本的可能性。
当使用LED作为感测装置时，LED能够以与如上所述类似的方式探测在料箱18中存在或者不存在已切碎材料。然而，与LED—起使用的用于确定反射辐射的强度读数的电路和/或逻辑可以以不同的方式运行。具体地，强度变化与在料箱中的已切碎材料的量成正比。即，如果确定强度降低或者增加，则探测到在料箱18中的已切碎材料的量降低或者增加。具体地，如在图8中所示，当使用LED作为发射和接收感测装置时，反射辐射的强度降低对应于在料箱中沉积的已切碎材料的量降低。相反，如在图9中所示意地，由LED探测到的反射辐射的强度增加对应于在料箱中沉积的已切碎材料的量增加。
例如，料箱探测系统32可以包括如在图12中所示意的发射辐射料位探测电路68。图12的电路68包括作为用于发射和探测辐射的单一装置的LED70。在微控制器72的插脚两端连接LED70。与LED70一起地示出可选的串联电阻器R1以限制通过LED70的电流。微控制器72负责用于交替LED70的偏压并且读出所产生的模拟电压。微控制器72首先正向偏压LED70以将灯打开。在预定时间量之后，微控制器72接着可以反向偏压LED70以用作光电二极管。在另一预定的时间量之后，微控制器读出在该装置两端的电压。因为在构件中存在固有电阻和电容，所以该装置的RC时间常数允许单一构件探测被朝向它反射的、由它产生的光线。
在这里描述的料箱料位探测系统32或者58为探测装置提供了 一种成本有效方式，用于当料箱18接近或者基本上达到它的已切碎材料
容量(即，已满)时提醒使用者。所述系统有助于相对于以前的方法以提高的精度指示在料箱18中的已切碎材料的量。而且，料箱料位探测系统32或者58向使用者提供示出料箱18中的切碎物测得料位的反馈。由传感器34、 44和/或48接收的以环境光线或者发射光线为形式的反射辐射允许监视在料箱18内的辐射强度并且经由料位指示器系统54指示已切碎材料的量或者料箱满位。使用在这里描述的、受到窗口 38和50保护的传感器感测反射辐射有助于降低通常与现有技术相关联的、料箱料位探测系统的敏感性，例如能够产生故障或者错误信号的灰尘和杂散切碎物聚集。根据本发明各种实施例描述的系统32和58还改进了现有机械料箱满位系统，因为不存在任何凸出的机械部件，因此防止了已切碎材料在开关上积聚和/或在切割器元件21或者输出开口 16下面"结团"。
在这里描述的料箱料位探测系统32或者58可以用于与切碎机10相关的、在本技术领域中已知的任何数目的系统或者装置。如在前指出地，另外地或者可替代以上讨论的指示器54，还可以将致动传感器60设于切碎机10上。传感器60可以经由控制器与电机18通信以便为切碎机机构20供以动力。致动传感器60可操作用于探测是否存在将被切碎机10切碎的制品(一件或者多件)。如在图IO中所示意地，可以在喉道14或者14a中、与之相邻地或者与之靠近地安置致动传感器60。致动传感器60可以例如包括红外传感器或者发光二极管(LED)。传感器可以探测在喉道14或者14a中存在制品。当然，可以使用任何的这种传感器。所示意的实施例并非旨在以任何方式加以限制。传感器60向控制器提供信号，该控制器进而可以向电机提供信号。具体地，控制器可以控制是否将电力提供给电机从而轴可以旋转切割器元件21并且切碎被插入喉道14或者14a中的制品( 一件或者多件)。然而，如果料箱料位感测系统32或者58探测到料箱18充满已切碎材料，则电力将不被提供给切碎机机构20,由此使得切碎机IO暂时地不可操作，即使传感器60已经探测到存在要被切碎的制品也如此。这不仅保护了电机18，而且它还提供了另外的特征，用于防止制品在输出开口 16中堵塞或者材料被卡在切碎机机构20的切割器元件21内。
在一些实施例中，料箱料位探测系统32的传感器可以被设置为与近程式传感器相配合地工作。例如，用作探测人或者物的存在而不要求物理接触的开关的近程式或者电容性传感器可以被设于切碎机外罩12上。这种传感器可以有助于防止伤害或者损伤使用者。
在一个实施例中，该控制器可以包括用于通过周期地校准和/或重新校准传感器而补偿发射器48或者传感器48a (例如，诸如LED(一个或者多个)或者红外装置)的强度降低的逻辑。校准发射器48或者传感器48a可以有助于防止错误的正信号从控制器发送到切碎机机构20,并且有助于延长发射器48和/或传感器48a的寿命。另外，控制器56可以被用于在来自环境光线40的假错之间加以辨别。
而且，虽然料箱料位探测系统32和58在这里被描述为与切碎机IO相关联，但是系统32和58可以可替代地用于各种其它组件，所述组件包括用于接收材料的料箱(例如垃圾罐、垃圾桶、回收容器、用于各种商品的存储容器)。例如，在一个实施例中， 一种组件可以包括料箱例如料箱18和如上所述的任何一种料箱料位探测系统，即，包括至少一个传感器，该传感器被定位成接收从在料箱中沉积的任何材料反射的辐射并且确定反射辐射的强度，该强度相应于在料箱中沉积的材料的量。
在各种所示意实施例中，料箱料位探测系统被用于指示在其中料箱的使用使其被材料填充的环境中料箱何时变满。然而，根据本发明的可替代实施例，该料箱料位探测系统被用于指示料箱何时变空，例如在这样一种组件中，其中在料箱中的材料的量随着使用而降低(例如，自动地提供它所存储的材料以便使用的存储料箱；具有存储料箱的糖果或者其它食物分配器；被联结到用于将塑料珠供给到塑料模具中的自动供给组件的塑料珠存储料箱等)。
在一些实施例中，可以在组件或者切碎机10之上或者之中的任何数目的位置中设置传感器34、接收器44、 44a、发射器48、 48a、48b或者窗口26、 38或者50中的任何一种。例如，这种位置可以包括切碎机外罩12的下侧26或者底壁、料箱18的一个或者多个侧壁、邻近唇凸30地在料箱18上，或者允许发射和/或探测从料箱18中的材料反射的辐射的任何其它位置。尽管如此，用于安装所指出的装置的区域及其安装方法不应该是限制性的。
另外，应该指出，接收环境光线或者发射光线的方向不应该限于在图4-5和/或图8-9中所示意的那些。通常，可以沿着任何数目的方向接收和/或发射辐射或者光线。还可以在容器18内以任何数目的方式偏转辐射并且所指出的示意不应该是限制性的。
虽然在以上阐述的示意性实施例中已经阐明了本发明的原理，但
是对于本领域技术人员而言明显的是，可以对于在本发明实践中使用的结构、布置、比例、元件、材料和构件作出各种修改。
因此可以看到，已经完全地并且有效地实现了本发明的目的。然而，可以理解，前述的优选特定实施例已经为了示意本发明的功能和结构原理的目的而被示出和描述，并且可以发生改变而不偏离这种原理。因此，本发明包括涵盖在以下权利要求的精神和范围内的所有修改。
权利要求
1.一种组件，包括用于接收材料的料箱；和料箱料位探测系统，包括至少一个传感器，所述传感器被定位成接收从在所述料箱中沉积的任何材料反射的辐射并且确定反射辐射的强度，所述强度相应于在所述料箱中沉积的材料的量。
2. 根据权利要求1所述的组件，进一步包括切碎机，所述切碎机包括具有在其中安装有切碎机机构的切碎机外罩，所述切碎机外罩被连接到所述料箱并且包括用于接收待被切碎的材料的输入开口和用于将已被切碎的材料沉积到所述料箱中的输出开口 ，其中所述料箱包括用于接收已切碎材料的料箱，并且其中所述至少 一个传感器包括被定位成接收从在所述料箱中沉积的任何已切碎材料反射的辐射的传感器。
3. 根据权利要求2所述的组件，其中所述输入开口被设于所述切碎机外罩的上侧上。
4. 根据权利要求2所述的组件，其中所述输出开口被设于所述切碎机外軍的下侧上。
5. 根据权利要求2所述的组件，其中所述传感器进一步包括至少一个接收器，所述接收器用于接收从在所述料箱中沉积的任何材料反射的辐射。
6. 根据权利要求5所述的组件，其中所述料箱料位探测系统进一步包括至少一个发射器，所述发射器被定位成将辐射发射到所述料一个接收器接收。
7. 根据权利要求6所述的组件，其中所述至少一个发射器包括多个被隔开的发射器。
8. 根据权利要求7所述的组件，其中所述切碎机外罩具有在其上带有所述输出开口的底壁，所述发射器包括被安装到所述底壁的一个或者多个发射器。
9. 根据权利要求8所述的组件，其中被安装到所述底壁的所述一个或者多个发射器与所述底壁齐平。
10. 根据权利要求8所述的组件，其中所述一个或者多个发射器被设于从所述底壁向下地延伸的结构上。
11. 根据权利要求10所述的组件，其中从所述底壁向下地延伸的结构是弹簧。
12. 根据权利要求6所述的组件，其中所述至少一个接收器包括被以隔开的关系布置的多个接收器。
13. 根据权利要求12所述的组件，其中所述切碎机外罩具有在其上带有所述输出开口的底壁，所述至少一个传感器被安装到所述底壁。
14. 根据权利要求13所述的组件，其中被安装到所述底壁的所述至少一个传感器与所述底壁齐平。
15. 根据权利要求6所述的组件，其中被所述至少一个发射器发射的辐射选自由可见光镨中的光线、红外辐射和紫外线辐射构成的组。
16. 根据权利要求l所述的组件，其中所述至少一个传感器包括在以用于发射辐射的正向偏压模式和用于探测辐射的反向偏压模式操作之间交替的单一装置。
17. 根据权利要求l所述的组件，其中所述至少一个传感器包括一个或者多个发光二极管。
18. 根据权利要求l所述的组件，其中所述传感器被构造和布置用于感测选自由可见光镨中的光线、红外辐射和紫外线辐射构成的组的辐射。
19. 根据权利要求2所述的组件，进一步包括用于允许构成辐射的环境光线进入所述料箱并且从在所述料箱中沉积的任何材料反射以由所述至少一个传感器接收的窗口 。
20. 根据权利要求19所述的组件，其中所述开口选自由贯通开口和基本透明的部件构成的组。
21. 根据权利要求19所述的组件，其中所述至少一个传感器包括被以隔开的关系布置的多个接收器。
22. 根据权利要求21所述的组件，其中所述切碎机外軍具有在其上带有所述输出开口的底壁，所述至少一个传感器被安装到所述底壁。
23. 根据权利要求22所述的组件，其中被安装到所述底壁的所述至少一个传感器与所述底壁齐平。
24. 根据权利要求l所述的组件，进一步包括用于向所述组件的使用者指示在所述料箱中沉积的材料的量的料位指示器系统。
25. 根据权利要求24所述的组件，其中所述料位指示器系统是包括对应于在所述料箱中沉积的材料的量的多个灯的渐进式指示器。
26. 根据权利要求24所述的組件，其中所述料位指示器系统包括用于经由选自包括听觉信号、视觉信号或者听觉和视觉信号组合的组的信号提醒使用者的装置。
27. 根据权利要求l所述的组件，其中所述至少一个传感器位于所述料箱的侧壁上。
28. —种用于操作组件的方法，所述组件包括用于接收材料的料箱和料箱料位探测系统，所述料箱料位探测系统包括被定位成接收从在所述料箱中沉积的任何材料反射的辐射的至少一个传感器，所述方法包括利用所述传感器探测反射辐射，和确定所述反射辐射的强度，其中由所述传感器探测到的所述强度对应于在所述料箱中沉积的已切碎材料的量。
29. 根据权利要求28所述的用于操作组件的方法，其中所述反射辐射的强度降低对应于在所述料箱中沉积的材料的量增加。
30. 根据权利要求28所述的用于操作组件的方法，其中所述反射辐射的强度降低对应于在所述料箱中沉积的材料的量降低。
31. 根据权利要求28所述的用于操作组件的方法，其中所述反射辐射的强度增加对应于在所述料箱中沉积的材料的量降低。
32. 根据权利要求28所述的用于操作组件的方法，其中所述反射辐射的强度增加对应于在所述料箱中沉积的材料的量增加。
33. 根据权利要求28所述的用于操作组件的方法，其中所述组件进一步包括切碎机，所述切碎机包括具有在其中安装有切碎机机构的切碎机外軍，所述切碎机外軍被连接到所述料箱并且包括用于接收待被切碎的材料的输入开口和用于将已切碎材料沉积到所述料箱中的输出开口，其中所述料箱接收所述已切碎材料，并且其中所述至少一个传感器接收从在所述料箱中沉积的任何已切碎材料反射的辐射。
34. —种切碎机，包括具有在其中安装有切碎机机构的切碎机外罩，所述切碎机外罩包括用于接收待被切碎的材料的输入开口和用于从那里沉积已切碎材料的输出开口，和料箱料位探测系统，包括至少一个传感器，所述传感器被定位成发射辐射和探测从在所述输出开口下面积聚的任何已切碎材料反射的辐射并且确定反射辐射的强度，所述强度相应于置于所述输出开口下面的已切碎材料的量，和料位指示器系统，所述料位指示器系统被设于所述切碎机外罩上以向所述切碎机的使用者指示置于所述输出开口下面的已切碎材料的量。
35. 根据权利要求34所述的切碎机，其中所述料位指示器系统是包括对应于置于所述下侧下面的已切碎材料的量的多个灯的渐进式指示器。
36. 根据权利要求34所述的切碎机，其中所述料位指示器系统包括用于经由选自包括听觉信号、视觉信号或者听觉和视觉信号组合的组的信号提醒使用者的装置。
37. 根据权利要求34所述的切碎机，其中所述至少一个传感器被安装到所述切碎机外軍的底壁。
38. 根据权利要求34所述的切碎机，其中所述至少一个传感器包括一个或者多个发光二极管。
39. 根据权利要求34所述的切碎机，进一步包括用于接收已切碎材料的料箱，所述切碎机外罩被设于所述料箱上，并且其中置于所述输出开口下面的已切碎材料的量包括在所述料箱内的已切碎材料的
40. 根据权利要求34所述的切碎机，其中所述至少一个传感器被安装到所述切碎机外罩的侧壁。
41. 根据权利要求34所述的组件，其中所述输入开口被设于所述切碎机外罩的上侧上并且所述输出开口净皮设于所述切碎机外軍的下侧上。
全文摘要
本发明涉及一种利用光强感测的料箱料位探测。其中，一种组件具有料箱料位探测系统，该系统具有被定位成接收从在料箱中沉积的任何材料反射的辐射并且确定反射辐射的强度的至少一个传感器。该强度对应于在料箱中沉积的已切碎材料的量或者料位。该系统可以探测来自一个或者多个发射器的辐射，或者可替代地探测经由窗口进入料箱的环境光线。还可以提供料位指示器系统以指示在料箱中沉积的材料的量，包括如果料箱充满时的量。该组件可以包括切碎机和切碎机外罩。
文档编号G01F23/292GK101639375SQ20091015968
公开日2010年2月3日 申请日期2009年7月31日 优先权日2008年8月1日
发明者J·M·克林斯基, M·D·简森, T·H·K·马特林 申请人:斐乐公司