本发明涉及液位检测
技术领域：
，特别涉及一种液位检测电路、液位检测方法和破壁机。
背景技术：
：分段电容式感应液位检测以其无机械磨损、寿命长、防水防污、易清洁的优点，应用在破壁机、电饭煲、豆浆机、电水壶以及咖啡壶等食品料理机中而成为新的卖点。现有的电容式液位检测电路是通过将电极内置于液体内，然后通过测量电容两个电极之间电容量的变化量，实现液位检测。但是，在有些密闭的容器、管道或器皿中，安装另外一个感应电极非常困难或者长时间将感应电极放在溶液中，从而造成感应电极易发生腐蚀。技术实现要素：本发明的主要目的是提出一种液位检测电路，旨在提供一种实现电容感应测量液位的电路，同时该电路结构简单，成本低。为实现上述目的，本发明提出的一种液位检测电路，包括：感应电极，用于感应待测量液位；电容储能单元；充放电电路，所述充放电电路的输入端、所述感应电极和一交变电源互连，所述充放电电路的输出端与所述电容储能单元连接；该充放电电路，用于根据所述交变电源输出的电源信号对所述电容储能单元进行充放电；信号处理电路，所述信号处理电路信号的输入端与所述充放电电路的输出端连接；该信号处理电路，用于检测所述感应电极生成的电容信号引起所述电容储能单元的充放电电压的变化，以识别出液位。优选地，所述充放电电路包括第一负载、第二负载、第一二极管、第二二极管；所述电容储能单元包括第一电容；所述第一负载的第一端为所述充放电电路的输入端，所述第一负载的第二端与所述第二负载的第一端连接；所述第二负载的第二端与所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端接地；所述第一二极管的阴极与所述第一负载的第一端连接，第一二级管的阳极与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与第一电容的第一端连接；所述充放电电路的输出端为所述第一电容的第一端。优选地，所述第一负载和第二负载均为电阻。优选地，所述信号处理电路包括：电压获取模块，用于获取所述电容储能单元的当前充放电电压；计算模块，用于将所述当前充放电电压与预设的电压值进行差值计算；液位识别模块，用于根据所述当前充放电电压与预设的电压值进行差值结果识别出液位。本发明还提出一种液位检测方法，包括：s1，获取电容储能单元的当前充放电电压；s2，将所述当前充放电电压与第一预设电压进行差值计算；s3，根据所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果识别出液位。优选地，执行所述步骤s2之后还包括：s4，将所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果与第二预设电压进行比较；s5，当所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果小于或者等于所述第二预设电压时，返回循环执行所述步骤s1-s2，直至所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果大于所述第二预设电压，执行所述步骤s3。优选地，所述s5包括：s51，当所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果小于或者等于所述第二预设电压时，返回循环执行所述步骤s1-s2；s52，当所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果大于所述第二预设电压时，在当前计数次数n上加1；s53判断所述n达到预设目标次数；是，则执行步骤s54；否，则返回执行所述步骤s1；s54，当所述n达到预设目标次数时，则执行所述步骤s3。本发明还提出一种破壁机，所述破壁机包括杯体及所述的液位检测电路，所述液位检测电路的感应电极设置在所述杯体上。其中所述液位检测电路包括：感应电极，用于感应待测量液位；电容储能单元；充放电电路，所述充放电电路的输入端、所述感应电极和一交变电源互连，所述充放电电路的输出端与所述电容储能单元连接；该充放电电路，用于根据所述交变电源输出的电源信号对所述电容储能单元进行充放电；信号处理电路，所述信号处理电路信号的输入端与所述充放电电路的输出端连接；该信号处理电路，用于检测所述感应电极生成的电容信号引起所述电容储能单元的充放电电压的变化，以识别出液位。优选地，所述液位检测电路的感应电极设置在所述杯体的外表面。优选地，所述液位检测电路有多个，多个所述液位检测电路的感应电极分别设置在所述杯体上不同的高度位置。本发明技术方案通过设置充放电电路和电容储能单元，在液位很低，所述感应电极无法对液体传递能量时，所述交变电源通过所述充放电电路对电容单元进行充电和放电；当液位达到感应电极附近时，所述电容储能单元通过所述充放电电路通过感应电极向液体进行放电，从而引起电容储能单元电量的变化，通过检测所述电容储能单元电压的改变，从而准确地检测出容器内部液位的变化。本发明的液位检测电路采用一个感应电极，体积较小，且不需要与液体直接接触，避免了长久使用后被液体腐蚀；所述液位检测电路通过电容储能单元和充放电电路的配合反映液位变化，电路结构简单，成本低廉，且稳定性高。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明液位检测电路的感应电极对液体放电的原理示意图；图2为本发明液位检测电路的结构示意图；图3为本发明第一电容的充放电电压随时间的变化曲线图；图4为本发明在感应电极感应到液体时，第一电容的充放电电压随时间的变化曲线图；图5为本发明液位检测方法一实施例的流程图；图6为本发明液位检测方法又一实施例的流程图；图7为本发明液位检测方法再一实施例的流程图；图8为本发明液位为感应电极设置在破壁机杯体外表面的结构示意图；图9为本发明破壁机杯体上设置多个感应电极时，液位检测模块的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称1液位检测模块d1第一二极管2液位采样电路d2第二二极管10感应电极c1第一电容20充放电电路40信号处理电路30交变电源41控制器r1第一电阻50非金属部件r2第二电阻51杯体本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提出一种液位检测电路，可用于例如电饭煲、破壁机、豆浆机、电水壶以及咖啡壶等设备中，用于检测设备内液体是否达到或超过了预设的高度。请参阅图1和图2，所述液位检测电路包括感应电极10、电容储能单元、充放电电路20以及信号处理电路40。其中所述感应电极10用于感应待测量液位。本技术方案属于电容式测量液位，所述感应电极10与液体可形成类似平行板电容的结构。平行板电容器具有两个极板，其间隔着一层介质，电容器中的大部分能量直接聚集在两个极板之间，其中一个极板电荷数量的变化将引起另外极板电荷的增减，从而在电容内部形成电流。所述感应电极10即为所述电容器的其中一个电极，且该感应电极10通常经过一非金属材质的部件与液体接触，该非金属材质的部件可以为非金属面板或杯体51等。感应电极10连接交变电源30和充放电电路20的输入端，因而所述感应电极10具有电压，当液位靠近所述感应电极10附近时，电场的能量会穿过该非金属部件50，向液体传播。由于液体组织中充满了电解质，当液位靠近感应电极10时，感应电极10的能量传递给液体，引起能量的损耗，从而只要检测流经感应电极10的电能变化，就可以判断是否有导电物质靠近所述感应电极10。为了方便检测感应电极10上电量的变化，所述液位检测电路包括充放电电路20和电容储能单元。所述充放电电路20的输入端、所述感应电极10和一交变电源30互连，所述充放电电路20的输出端与所述电容储能单元连接；该充放电电路20，用于根据所述交变电源30输出的电源信号对所述电容储能单元进行充放电。当感应电极10与液体未形成电容时，即感应电极10不对液体进行能量传递时，所述交变电源30不断地对电容储能单元进行充放电。当液体上升到感应电极10对应的水位时，所述感应电极10与液体形成电容，此时，电容储能单元通过所述感应电极10对液体放电，使得电容储能单元补充的电荷少于上一放电前的电荷，从而使得所述电容储能单元的电量减小，引起电容储能单元电压的下降。因此可以通过检测所述电容储能单元电压的变化，从而判断是否有导电物质靠近所述感应电极10。为了方便对检测到的电容储能单元电压进行分析处理，所述液位检测电路还包括信号处理电路40。所述信号处理电路40信号的输入端与所述充放电电路20的输出端连接；该信号处理电路40，用于检测所述感应电极10生成的电容信号引起所述电容储能单元的充放电电压的变化，以识别出液位，以便进行后续的处理。本发明技术方案通过设置充放电电路20和电容储能单元，在液位很低，所述感应电极10无法对液体传递能量时，所述感应电极10与所述充放电电路20共同对电容单元进行充电和放电；当液位达到感应电极10附近时，所述电容储能单元通过所述充放电电路20通过感应电极10向液体进行放电，从而引起电容储能单元电量的变化，通过检测所述电容储能单元参数的改变，从而准确地检测出容器内部液位的变化。本发明的液位检测电路采用一个感应电极10，体积较小，且不需要与液体直接接触，避免了长久使用后被液体腐蚀；所述液位检测电路通过电容储能单元和充放电电路20的配合反映液位变化，电路结构简单，成本低廉，且稳定性高。基于上述实施例，所述充放电电路20的形式有多种，可以仅仅包含负载，其中所述负载为消耗电能的部件，例如电阻或灯等。在本实施例中，请参阅图2，所述充放电电路20包括第一负载、第二负载、第一二极管d1、第二二极管d2；所述电容储能单元包括第一电容c1；所述第一负载的第一端为所述充放电电路20的输入端，所述第一负载的第二端与所述第二负载的第一端连接；所述第二负载的第二端与所述第一电容c1的第一端连接；所述第一电容c1的第二端接地。所述第一二极管d1的阴极与所述第一负载的第一端连接，第一二级管的阳极与所述第二二极管d2的阳极连接，所述第二二极管d2的阴极与第一电容c1的第一端连接；所述充放电电路20的输出端为所述第一电容c1的第一端。在该充放电电路20中，第一二极管d1和第二二极管d2的设置，可以方便调整对第一电容c1的充电和放电时间，从而满足不同产品的需求。其中交变电源30的形式有多种，优选为矩形脉冲。下文举例说明通过检测第一电容c1上的电压值，判断是否有液体靠近感应电极10的工作过程。需要说明的是，在本实施例中，所述第一负载为第一电阻r1，所述第二负载为第二电阻r2；且本实施例不对交变电源30、第一负载、第二负载及第一电容c1的值做具体限定，可根据实际应用需求设定，本实施例中例举的实施方式只是为了便于更好的理解本方案的充放电原理。在此设定所述交变电源30频率为300khz，幅值为0～5v，占空比为50％，第一二极管d1，第二二极管d2的正向导通电压为vd，第一负载和第二负载阻值均为1m，第一电容c1值为0.1uf。在脉冲信号跳变为高电平5v时，假定第一电容c1上充电起始电压为u0，随着充放电时间的进行，第一电容c1的电压为uc。充放电电路20根据第一电容c1上电压大小出现如下两种情况：(1)若(5u0)/2>vd，充电时间常数τ＝rc＝106×0.1×10-6＝0.1s，第一电容c1的充电电压为uc＝u0e-t/τ+(5-vd)×(1-e-t/τ)。(2)若(5-u0)/2≤vd，充电时间常数τ＝rc＝106×0.1×10-6×2＝0.2s，电容c1的充电电压为uc＝u0e-t/τ+5(1-e-t/τ)。当u0值较小，满足充电状态下的第(1)中情况时，所述充电电路电流依次经过交变电源30、第一电阻r1、第二二极管d2、第一电容c1；充电速度较快。当u0值较大，满足充电状态下的第(2)种情况时，所述充电电路电流依次经过交变电源30、第一电阻r1、第二电阻r2，第一电容c1；充电速度减小。当在振荡脉冲跳变为低电平时，根据第一电容c1电压大小，出现以下两种放电回路：(1)当u0>2vd时，放电时间常数106×0.1×10-6＝0.1s，其放电时的第一电容c1电压为：uc＝u0e-t/τ。(2)若u0≤2vd时，放电时间常数τ＝rc＝106×0.1×10-6×2＝0.2s，其放电时的第一电容c1电压为：uc＝u0e-t/τ。当u0值较大，满足充电状态下的第(1)中情况时，所述放电电路电流依次经过第一电容c1、第二电阻r2、第一二极管d1、感应电极10；放电速度较快。当u0值较小，满足放电状态下的第(2)种情况时，所述放电电路电流依次经过第一电容c1、第二电阻r2、第一电阻r1，感应电极10；放电速度减小。当所述交变电源30频率很高时，所述第一电容c1随时间变化的关系大致如图3所示；在实际的充放电电路20中，所述第一电容c1通过充放电电路20对感应电极10的充放电始终在进行。当液体靠近感应电极10时，感应电极10处存在的微弱电磁场被传导至液体内电解质中，同时消耗了部分能量，第一电容c1补充的电荷将减少，因此第一电容c1的电压将下降，当第一电容c1电压值变化量达到最小检测精度要求时，所述信号处理电路40即可通过计算识别出是否有液体或其他导电物体靠近感应电极10。此时，所示第一电容c1随时间变化关系如图4所示，图中第一电容c1的电压有明显下降时，即为感应电极10感应到液体的时候。基于上述实施例，所述信号处理电路40包括电压获取模块、计算模块和液位识别模块。其中所述电压获取模块用于获取所述电容储能单元的当前充放电电压；所述计算模块用于将所述当前充放电电压与预设的电压值进行差值计算；所述液位识别模块用于根据所述当前充放电电压与预设的电压值进行差值结果识别出液位。所述电压获取模块包括模数转换电路所述模数转换电路的输入端与所述充放电电路20的输出端连接，即用于检测第一电容c1的电压值，模数转换电路将所述充放电电路20输出的模拟量转换成数字量输出至所述控制器41。所述控制器41优选为mcu(microcontrollerunit)。mcu可通过i2c(inter－integratedcircuit)线路与外围设备进行连接。本发明还提出一种液位检测方法，用于根据电压获取模块采集到的电容储能单元的充放电电压，以识别出液位。请参阅图5，所述液位检测方法包括：s1，获取电容储能单元的当前充放电电压；s2，将所述当前充放电电压与第一预设电压进行差值计算；s3，根据所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果识别出液位。在本实施例中，所述第一预设电压为电容储能电路的初始电压值，即当感应电极10未感应到液体时，电容储能单元的初始值。需要说明的是，根据不同的液体种类和盛装所述液体的设备工作模式的不同，所述电容储能电路的初始值会有不同。进一步地，请参阅图6，由于电容储能单元不断进行充放电，因而其电压值会在一定的区间内变化，为了防止因电容储能单元的充放电电压值正常波动而造成程序执行步骤s3；因而在执行所述步骤s2之后还包括：s4，将所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果与第二预设电压进行比较；s5，当所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果小于或者等于所述第二预设电压时，返回循环执行所述步骤s1-s2，直至所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果大于所述第二预设电压，执行所述步骤s3。这样使得只有当感应电极10感应到液体后，程序才会执行s3，提高了程序检测的准确性。再进一步地，请参阅图7，为了排除液位泡沫或晃动等外界因素，使得感应电极10感应到液位，从而造成电容储能单元上电压变化，使得程序执行s3，从而造成误判。因而将所述s5进一步分成步骤s51、s52、s53和s54。其中s51：当所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果小于或者等于所述第二预设电压时，返回循环执行所述步骤s1-s2；s52，当所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果大于所述第二预设电压时，在当前计数次数n上加1；s53判断所述n达到预设目标次数。若n达到了预设目标次数，则执行步骤s54；若n未达到预设目标次数，则返回执行所述步骤s1；其中所述预设目标次数可以为多次，以提高所述液位检测程序成功检测到实际液位的准确性。在此需说明的是，计数器需要连续检测预设目标次数的所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果大于所述第二预设电压，才会转到液位处理程序。若未到预设目标次数时，检测到所述当前充放电电压与第一预设电压的差值结果小于或等于所述第二预设电压，则n重新进行计数。基于上述实施例，所述步骤s3在识别出液位后，即可启动液位处理程序，所述液位处理的方式有多种。在本实施例中，可以通过发出报警信号，如液位报警指示灯，发出报警声响，自动断开盛装所述液体的设备电源，或减小加热功率等方式。本发明还提出一种破壁机，请参阅图8，该破壁机包括杯体51和所述液位检测电路，该液位检测电路的具体结构参照上述实施例，由于本破壁机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述液位检测电路的感应电极10设置在所述杯体51上；所述杯体51用于容置待搅拌物。所述感应电极10优选为导体，为增强所述感应电极10的导电性能，所述感应电极10优选为金属材质，可以为金属箔片或制成弹簧样式的金属。基于上述实施例，所述液位检测电路的感应电极10设置在所述杯体51的外表面或嵌设于所述杯体51的杯壁中。以实现与杯内液体的分离，防止感应电极10被腐蚀，且避免污染杯内液体。基于上述实施例，所述破壁机还包括与所述杯体51连接的绝缘件，所述绝缘件围成腔体，所述感应电极10放置于所述腔体内；以实现所述感应电极10与所述液体的隔离。基于上述实施例，请参阅图9，所述液位检测电路有多个，多个所述液位检测电路的感应电极10分别设置在所述杯体51上不同的高度位置，以实现对杯内液体高度实现分段监控。在本实施例中，每个感应电极10分别对应一电容储能电路和充放电电路20，为图示方便，将数个感应电极10对应的数个电容储能电路和数个充放电电路20定义为液位采样电路2，且将所述采样电路和控制器41集成在一个电路板上，以形成液位检测模块1。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12