通过压力感测装置的水位检测的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月25日提交的美国临时申请第62/702,952号的权益和优先权，其全部公开内容通过引用的方式并入本文。

背景技术：

本申请总体涉及水位检测系统领域。更具体地，本申请涉及利用压力感测装置对浴缸或含水容器进行连续水位检测。

技术实现要素：

本申请的至少一个实施例涉及一种水位检测系统。该水位检测系统包括含水容器、气密管、压力传感器和水位控制单元。含水容器包括排水管并被配置成接纳一定体积的水。气密管流体联接到含水容器。压力传感器流体联接到气密管。水位控制单元可通信地联接到压力传感器。水位控制单元被配置成基于来自压力传感器的压力数据来控制含水容器内的水的高度或水的温度中的至少一者。

另一实施例涉及一种水位检测系统。该水位检测系统包括浴缸、气密管、压力传感器和水位控制单元。浴缸包括下壁、前壁、后壁和一对侧壁。前壁、后壁和侧壁中的每一者从下壁向上延伸以限定内部容积。气密管流体联接到浴缸。压力传感器流体联接到气密管。水位控制单元可通信地联接到压力传感器。水位控制单元被配置成基于来自压力传感器的压力数据来控制浴缸内的水的高度或水的温度中的至少一者。

又一实施例涉及一种方法。该方法包括由控制器从压力传感器接收第一空气压力。压力传感器流体联接到气密管，气密管流体联接到含水容器。含水容器被配置成接收一定体积的水。该方法进一步包括由控制器从压力传感器接收第二空气压力。该方法还包括由控制器基于第一空气压力和第二空气压力控制含水容器内的水的高度或含水容器内的水的温度中的至少一者。

附图说明

图1是根据示例性实施例的水位检测系统的局部透视图。

图2是图1的水位检测系统的侧视图。

图3是根据示例性实施例的图1的水位检测系统的操作的示意图。

图4是根据示例性实施例的图1的水位检测系统的控制器的示意图。

具体实施方式

在详细说明示例性实施例的附图之前，应当理解的是，本公开不限于说明书中所述或附图中所示的详情或方法。还应当理解的是，本文采用的术语仅用于描述的目的，并且不应视为限制。

水位检测传感器可以用于多种应用中，例如在洗衣机、水池、热水浴缸或浴缸中，以例如提供溢流保护。特别是关于浴缸应用，最常用的检测水位的方法是使用电容式水检测传感器。然而，这种传感器一般仅可用塑料浴缸操作，因其通常只能通过至多4毫米的壁厚来检测。另外，这些传感器一般通过将这种传感器安装到浴缸的壳体来操作，并且传感器可以被配置成简单地检测安装传感器的相应高度处是否存在水。水位检测传感器的另一种方式是超声波距离传感器。这些传感器更昂贵，并且通过安装在浴缸上方并且测量到水面的距离来操作。但是，传感器和水面之间的任何阻碍都可能产生不准确的结果。因此，可以在由各种不同材料制成的浴缸或其他含水容器上使用的水位检测传感器将是有益的(例如，铸铁、铸塑树脂、热成型塑料、frp增强材料、环外等)。另外，能够连续准确地检测水位的传感器将是有益的。

大体参考附图，本文公开的是水位检测系统1，其使用传感器，例如压力传感器、压力转换器或发射器，来连续检测浴缸或其他含水容器(例如，配置成接纳一定体积的水的容器)内的水位，从而能够动态控制水温和水位，以便例如提供溢流保护和实现用户个性化。水位检测系统1被配置成基于来自压力传感器的压力数据来控制含水容器中的水的高度或含水容器中的水的温度中的至少一者。图1和图2示出的水位检测系统1包括具有排水管道20的浴缸10。排水管道20包括用于管的连接件、气密管40、至少一个压力传感器和处理电路(例如，控制器等)。浴缸10被配置成接纳一定体积的水，并且示出为包括具有排水孔21的下壁11，排水孔21将浴缸10的内部15流体联接到排水管道20。排水管道20被配置成允许水从浴缸10的内部15排出。浴缸10还包括竖直延伸的前壁12、后壁13(如图2所示)、一对大致竖直延伸的侧壁14、和上边缘18，它们一起限定了浴缸10的内部容积。如图2所示，前壁12、后壁13和侧壁14中的每一者沿相对于下壁11基本垂直的方向从下壁11向上延伸。浴缸10还可以包括设置在浴缸10的上边缘18上方的水龙头(未示出)，该水龙头被配置成向浴缸10的内部15提供水。

排水管道20可以通过连接器30流体联接到气密管40。连接器30可以是接头或其他连接机构，其将气密管40联接到浴缸10的外表面(即壳体)靠近浴缸10的排水孔21。或者，可选的，如图1和图2所示，连接器30可以沿着与浴缸10的排水孔21间隔开的排水管将排水管道20连接到气密管40。气密管40示出为沿着浴缸10的前壁12的外表面在竖直方向上延伸。气密管40可以与压力传感器60(例如，转换器、发射器等)流体连通，压力传感器60示出为沿着浴缸10的前壁12的外表面联接在气密管40上方。根据另一示例性实施例，压力传感器可以位于远离浴缸10和连接器30的位置，并且可以流体联接到排水管道20的不同部分，例如排水孔21附近的位置23。通过将压力传感器60设置在远离向浴缸10施加水的点(例如，靠近水龙头等)，可以减少或消除传感器上的水温和水锤效应，从而提供更精确的水位检测和控制。孔板50(例如，压力计缓冲器)可沿着气密管40设置在压力传感器60和排水管道20的连接器30之间并与其流体连通。

参见图1-2和图4，水位检测系统1还包括水位控制单元(例如，水位控制电路、控制器等)，如处理电路70所示。处理电路70被示出为通过电线71可通信地联接到压力传感器60。处理电路70可以被配置成接收指示气密管40内的气压的压力数据(例如，测量的压力随时间的值等)。例如，压力传感器60可以向处理电路70指示气密管40内空气的感知的压力测量值(例如，由气密管40内的空气施加在压力传感器60上的压力)，处理电路70可以将预定和计算的压力值存储在处理电路的存储器73中。水位检测系统1还可以包括位于气密管40下游的电控排水管22(例如，柱塞、排水阀等)。如图4所示，电控排水管22可操作地(并且通信地)联接到处理电路70，使得处理器75可以被配置成将信号发送到电控排水管22以打开或关闭排水管，从而控制浴缸10内的水位。以这种方式，处理电路70可以被配置成控制电控排水管22以允许水从浴缸10的内部15排出，或者阻止水从浴缸10的内部15排出。

图1中的浴缸10还显示为包括用于喷嘴的开口17。喷嘴可以设置在每个开口17内，并且可以被配置成当存在水时可操作地将空气注入浴缸10的内部15中，使得可以向用户提供气泡或按摩效果。在一些实施例中，连接器30可以通过用于喷嘴的开口17连接气密管40，而不是连接到排水管道20。应当理解的是，不管气密管40是直接连接到排水管道20，连接到用于喷嘴的开口17，还是连接在浴缸10的其他某位置，水位检测系统1的操作方式将与下面描述的基本相同。

现在参照图3，将大体描述水位检测的操作。在操作中，在水被注入到浴缸10的内部15之前，空气可能存在于将排水管道20连接到压力传感器60的气密管40内。在步骤100中，压力传感器60可以测量使用压力传感器60的气密管40内的空气的感知压力，并且可以将初始压力测量值(例如，压力数据，第一压力等)传送到处理电路70。处理电路70可以将测量值存储在存储器73中作为基线(即，当浴缸10的内部15内不存在水时的初始压力测量值或压力测量值)。存储器73可存储有关于水的重量、浴缸10的内部15的容积和浴缸10的尺寸的预定值，这样，浴缸10的内部15含有的水的高度可以由处理器75确定。在步骤200中，可以通过水龙头开始将水注入浴缸10的内部15。气密管40内的空气被浴缸10的内部15内的水的重量压缩。在步骤300中，压力传感器60可以将施加在压力传感器60上的感知压力从气密管40内的空气传送到处理电路70(即，测量施加在压力传感器60上的第二压力)。在步骤400中，与浴缸10为空时相比，压缩空气相对于压力传感器60的压力差可以被发送到处理器75并进行分析。处理器75可以将初始压力测量值与存储在存储器73中的第二压力测量值进行比较，而且可以通过考虑各种预定参数来分析压力差，例如浴缸10的容积、浴缸10的尺寸、以及与浴缸10内的不同水位对应的水的重量。在步骤500中，可以确定浴缸10的内部15中的水的瞬时高度。以这种方式，水的瞬时高度可用于实现水位的动态控制，以便例如提供溢流保护和实现用户个性化。

水位检测系统1可以间歇地或连续地监测和分析浴缸10的内部15内的水的高度或体积。具体地，当浴缸10内的水位被保持或调节时(即，在浴缸10的内部15注水或排水)，可以重复步骤600-800，以提供瞬时水位。在步骤600中，当浴缸10的内部15内的水位已经被调节(或者可选地，保持)时，可以测量由气密管40内的空气施加在压力传感器60上的第三压力。在步骤700中，可以分析第二压力测量值和第三压力测量值之间的压力差。在步骤800中，基于压力差和预定值(即，水的重量，浴缸10的尺寸和浴缸10的内部15的容积)，水位检测系统1可以确定浴缸10的内部15内的水的瞬时高度。

在一些实施例中，例如图1和图2中所示的水位检测系统1，当存在电控排水管22(例如，排水阀)时，处理电路70可以控制电控排水管22和/或水龙头(其也可以可操作地联接到处理电路70)的操作来调节水位的瞬时高度，以便例如提供溢流保护或实现用户个性化。具体地，在步骤900中，基于在步骤800确定的浴缸10的内部15内的瞬时水位，处理器75可以通过电线72将信号发送到电控排水管22以使其打开或关闭，从而使得水可以保留在浴缸10的内部15内或从浴室10的内部15排出。例如，处理电路70可以包含预定所需水位阈值，并且，如果确定浴缸10的内部15内的瞬时水位超过预定所需水位阈值(例如，如果用户进入浴缸10，导致水在用户身体周围移位，由于浴缸10的内部15内的体积增加从而导致瞬时水位增加)，处理器75可以控制电控排水管22使其打开以允许水从浴缸10的内部15排出。一旦瞬时水位回到所需水位，处理器75就可以操作电控排水管22使其关闭，从而保持瞬时水位大约等于预定所需水位阈值。

另外，在一些实施例中(如图4所示)，通过通信接口76(例如，使用智能手机，平板电脑，计算机等)来利用物联网(iot)应用程序，可以想到水位检测系统1的处理电路70可以用于引导浴缸的水龙头77注入浴缸10一定量的水，并且当压力传感器60向处理电路70传达一定量的水已经被注入后，处理器75可以被配置成关闭浴缸10的水龙头。水位检测系统1可以被配置成防止浴缸10溢水，使得当水位达到预定水位阈值时(例如，恰好低于浴缸10的上边缘18的高度)，处理器75可以被配置成自动关闭水龙头77。

类似地，在一些实施例中(如图4所示)，水位检测系统1可以额外包括温度传感器78，温度传感器78可以可通信地联接到(例如，配置成与之通信)水位检测系统1的处理电路70(也可参见图1和图2)并且被配置成将温度数据传输到处理电路70。如图4所示，水位检测系统1的处理电路70具有单个处理器(例如处理器75等)，该处理器被配置成控制排水管22的打开和关闭、水龙头的操作以及被注入到浴缸10中的水的温度。或者，水位检测系统1的处理电路70可以具有多个处理器，多个处理器被配置成彼此通信并与应用程序(例如，软件应用程序)通信，其中处理器被配置成分别控制排水管22的打开和关闭、水龙头的操作以及被注入到浴缸10中的水的温度中的至少一者(例如，单个操作或操作的组合)。例如，用户可以向软件应用程序输入浴缸10内的所需水温(例如，预定水温)，并且水位检测系统1的处理器可以被配置成控制注入到浴缸10中的水的量和温度，以达到所需水温。又如，如果浴缸10包含一定体积的水，其水温低于用户的所需温度，处理器可打开排水管22以允许一定体积的较冷水从浴缸10排出，然后通过水龙头再向浴缸10注入较热的水，使得浴缸10中留存的水的体积将达到用户指示的所需温度。

此外，在一些实施例中，用户可以在软件应用程序内指定水温和水位保持在所需值。水位检测系统1的处理电路70可以被配置成通过连续监测水位和/或水温来打开排水管22以允许一定量的水从浴缸10排出并替换为一定量的较热的水以维持所需的水位和温度。

在一些实施例中，水位检测系统1可以配置成作为安全机构来操作。例如，水位检测系统1可以被配置成当在浴缸10内检测到一定体积的水时经由通信接口76与软件应用程序通信。例如，处理电路70可以被配置成使得当发生大的瞬时压力变化时(例如，如果儿童要跳入浴缸10)，处理电路70可以经由通信接口76向用户的电子设备(例如，智能手机，平板电脑等)上的软件应用发送警报。

用于实现结合本文公开的实施例描述的各种过程、操作、说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理组件可以用被设计成用于执行本文所描述的功能的通用的单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑设备、离散栅极或晶体管逻辑、离散硬件部件、或其任一组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，或任何传统处理器、处理器、微处理器或状态机。处理器还可以作为计算设备的组合而实现，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、与dsp内核结合的一个或多个微处理器，或者任何其他此类配置。在一些实施例中，特定过程和方法可以由特定功能的电路执行。存储器73(例如，存储器、存储器单元、存储设备)可以包括用于存储数据和/或计算机代码的一个或多个设备(例如，ram、rom、闪存、硬盘存储器)，用于完成或促进本公开中描述的各种过程、层和模块。存储器73可以是或包括易失性存储器或非易失性存储器，并且可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件或用于支持本公开中描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。根据示例性实施例，存储器73通过处理电路70可通信地连接到处理器75，并且包括用于执行(例如，通过处理电路70或处理器75)本文描述的一个或多个程序的计算机代码。

有利地，因为不需要通过浴缸10的壳体检测水位(参见图1和图2)，所以水位检测系统1可以用在由任何材料制成的壳体上。另外，因为可以基于由气密管40内的压力变化确定的水的瞬时压力来进行压力感测计算，所以与目前已知的方法(其偏离实际水位至少+/-1.0”)相比，该装置提供高达实际水位的至少+/-0.5”的精度。尽管水位检测系统1是根据浴缸的使用来描述的，但其也可以用于其他含水容器(例如，水槽、水池、厕所等)。

如本文中所使用的，术语“大约”、“约”、“基本上”和类似术语旨在具有广泛含义，这与本公开的主题所属领域的本领域普通技术人员的普遍接受的用法相一致。本领域那些审查本公开的技术人员应该理解这些术语旨在允许对所描述和要求保护的某些特征的描述，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此，这些术语应被解释为表示所描述和要求保护的主题的非实质或无关紧要的修改或改变被认为是在所附权利要求所述的本发明的范围内。

应当注意，如本文中用于描述各种实施例的术语“示例性”及其变体旨在表明这些实施例是对可能的实施例的可能性示例、表示和/或说明(并且此类术语并不意味着这些实施例必然是特殊或最高级的例子)。

如本文所用的术语“联接”是指两个构件直接或间接地彼此连接。这种连接可以是稳定的(例如，永久的或固定的)或可移动的(例如，可拆卸的或可释放的)。这种连接可以通过以下方式来实现：两个构件彼此联接，两个构件与单独的中间构件以及彼此联接的任何额外中间构件进行联接，或者，两个构件与中间构件联接一起，该中间构件与两个构件中的一个一体地形成为单个整体。这些组件可以机械地、电气地和/或流体地联接。

本文使用的术语“或”用于包含含义(而不是排他性含义)，因此当用于连接一列表的元件时，术语“或”表示所述列表中的一个、一些或所有元件。除非另外特别说明，连接语言，例如短语“x，y和z中的至少一个”，理解为表示元件可以是x，y，z；x和y；x和z；y和z；或x，y和z(即x，y和z的任一组合)。因此，除非另有说明，否则这种连接语言通常不旨在暗示某些实施例需要存在x中的至少一个，y中的至少一个和z中的至少一个。

本文中对元件位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)的引用仅用于描述附图中各种元件的定向。应注意的是，各种元件的定向可根据其他示范性实施例而不同，且此类变化旨在包含在本公开内容中。

重要的是要注意，如各种示例性实施例中所示的连续水位检测系统的构造和布置仅仅是说明性的。尽管仅详细描述了本公开的一些实施例，但是审查本公开的本领域技术人员将容易想到，在实质上不脱离所陈述主题的新颖教导和优点的情况下，许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化，参数值，安装布置，材料的使用，颜色，定向等)。例如，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且离散元件或位置的性质或数量可以改变或变化。在一个实施例中公开的任何元件可以与本文公开的任何其他实施例结合或一起使用。

在不脱离本发明的范围的情况下，也可在各种示例性实施例的设计、操作条件和布置中进行其他替换、修改、改变和省略。例如，根据替代实施例，任何过程或方法步骤的次序或顺序可变化或重新排序。