一种电容式连续液位检测结构及其电热水壶的制作方法

本实用新型涉及一种储水器皿，具体是一种电容式连续液位检测结构及其电热水壶。

背景技术：

市场上现有的茶具水壶中，水位监测方式包括电阻式液位监测、流量式液位监测、超声波液位监测等；其中，电阻式液位监测使用到的电阻液位器一般需要安装在水壶内部与水接触，导致水壶长期烧水使用后，会释放出重金属等其他危害物质，长期使用会对人体有危害；流量式液位监测使用到的流量液位器在人为操作不当的情况下，容易出现不同程度的安全事故，存在极大的安全隐患，导致安全系数较低；超声波液位监测使用到的超声波液位器价格比较昂贵，消费者难以接受；此外，长期高温加热自来水会容易生成水垢，水垢的形成直接影响到水位检测效果的准确性、稳定性，导致液位器失效。

中国专利文献201510318203x公布了一种电容式水位水量检测装置及煮水壶、检测方法，并具体公开了：包括耦合器相互电连接的壶体和底座，壶体内设有导电部分，壶体的内底面上设有一表面覆盖有绝缘材料的导电柱体，导电部分与表面覆盖有绝缘材料的导电柱体共同构成电容器结构，底座上设有控制电路，导电柱体通过耦合器与控制电路电连接。该结构中，导电柱体内置在水壶里面，对于用户的清洗非常不方便；同时，若含有有害材料的绝缘材料长期在高温的环境下工作，长时间使用就会对人体有害。

中国专利文献2017210627901公开了一种电容式水位传感器和水位检测装置，并具体公开了：包括感应电极片、感应电极片、振荡器和单片机。该结构中，一个水位监测点需要用到两个感应电极片，而且还需要用到单片机，所以生产制造成本较高。

因此，需要对现有结构做进一步改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种电容式连续液位检测结构及其电热水壶，电容式连续液位检测结构具有液位感应值准确，性能稳定，使用寿命长，方便清洁的特点。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种电容式连续液位检测结构，其特征在于：包括设置于储液容器上的液位检测体、及用于检测液位检测体产生的电容值变化的芯片模块；所述液位检测体包括一块以上用于检测液位的感应电极片，储液容器上若干液位检测高度落入感应电极片的检测范围；所述液位检测体与储液容器内壁之间有间距，液位检测体与储液容器内的液体不接触；所述液位检测体电连接芯片模块，芯片模块根据占空比的变化实现液位检测。

所述液位检测体包括第一感应电极片和第二感应电极片，第一感应电极片和第二感应电极片分别电连接芯片模块；若干所述液位检测高度同时落入第一感应电极片和第二感应电极片的检测范围。

至少一液位检测高度上，第一感应电极片对应的液体感应面积与第二感应电极片对应的液体感应面积不相等，液位感应面积按照设计规律变化。

所述第一感应电极片和/或第二感应电极片呈具有夹角的形状，一感应电极片上的夹角与另一感应电极片并排排布。

所述储液容器由绝缘材料制成，液位检测体设置于储液容器侧壁内侧或侧壁外侧；或者，所述储液容器由金属材料制成，储液容器上开设有安装通孔，安装通孔上设置有绝缘部件，液位检测体设置于所述绝缘部件上。

所述间距为0mm-2mm。

一种电热水壶，包括壶体和主控板；其特征在于：还包括上述的电容式连续液位检测结构；所述主控板与芯片模块通信连接和供电连接，主控板根据芯片模块反馈的液位信号进入相应的工作模式；所述储液容器为所述壶体。

本实用新型的有益效果如下：

通过在储液容器上设置不与液体接触的液位检测体，且若干液位检测高度同时落入液位检测体的检测范围，实现连续式水位检测。具体是，储液容器内液体从最低位逐渐升到最高位的过程中，液位检测体产生的电容值会随之发生变化，通过液位检测体检测范围内液位占空比的形式来表示实时水位的变化，再由芯片模块对占空比进行分析处理，根据占空比数值的变化可得出液位位置，实现液位检测；可见本电容式连续液位检测结构具有液位感应值准确等特点。此外，液位检测体不与液体接触的设置可避免长时间高温加热导致有害物质的释放，保证用户的饮水健康，储液容器内壁平整使清洁更加方便、效果更佳，结垢现象不会对液位检测体的液位检测效果造成不良影响，所以本结构的性能稳定，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例中电容式连续液位检测结构的示意图。

图2为本实用新型第一实施例中液位检测体设置方案一的局部剖视图。

图3为本实用新型第一实施例中液位检测体设置方案二的局部剖视图。

图4为本实用新型第一实施例中电热水壶的示意图。

图5为本实用新型第一实施例中电热水壶的架构图。

图6为本实用新型第一实施例中芯片模块的电路图。

图7为本实用新型第二实施例中电容式连续液位检测结构的示意图。

图8为本实用新型第三实施例中储液容器的示意图。

图9为本实用新型第四实施例中电热水壶的示意图。

图10为本实用新型第五实施例中电热水壶的示意图。

图11为本实用新型第六实施例中电热水壶的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

第一实施例

参见图1-图3，本电容式连续液位检测结构，包括设置于储液容器a上的液位检测体f、及用于检测液位检测体f产生的电容值变化的芯片模块d；液位检测体包括一块以上用于检测液位的感应电极片，储液容器a上若干液位检测高度落入感应电极片的检测范围，即液位检测体f可多个液位高度进行检测；液位检测体f与储液容器a内壁之间有间距l，液位检测体f与储液容器a内的液体不接触；液位检测体电连接芯片模块d，芯片模块d根据占空比(占空比是指在当前感应电容值c与最低位感应电容值cmin之差相对于最高位感应电容值cmax与最低位感应电容值cmin之差的比例，即占空比＝(c-cmin)/(cmax-cmin))的变化实现液位检测。本电容式连续液位检测结构通过在储液容器a上设置不与液体接触的液位检测体f，且该液位检测体f覆盖若干液位检测高度，实现连续式水位检测。具体是，储液容器a内液体从最低位逐渐升到最高位的过程中，液位检测体f产生的电容值会随之发生变化，通过占空比的形状来表示实时水位的变化，再由芯片模块d对占空比进行分析处理，根据占空比数值的变化可得出液位位置，实现液位检测。本电容式连续液位检测结构及其电热水壶具有液位感应值准确，性能稳定，使用寿命长，方便清洁等特点。

进一步地，液位检测体f包括第一感应电极片f1和第二感应电极片f2，第一感应电极片f1和第二感应电极片f2分别电连接芯片模块d；若干液位检测高度同时落入第一感应电极片f1和第二感应电极片f2的检测范围，第一感应电极片f1与第二感应电极片f2之间重复的液位检测高度为液位检测体f的检测范围。同一高度位置中，芯片模块d通过将第一感应电极片f1的占空比与第二感应电极片f2的占空比通过算法进行比较和分析，进而得到相应的液位检测高度，达到检测液位目的。

进一步地，至少一液位检测高度上，第一感应电极片f1对应的液体感应面积与第二感应电极片f2对应的液体感应面积不相等，以使第一感应电极片f1和第二感应电极片f2产生的占空比数据不同，通过对两者的比较和分析，进而提高液位感应值的准确率和稳定性；各感应电极片液位感应面积按照设计规律变化。

进一步地，第一感应电极片f1和/或第二感应电极片f2呈具有夹角的形状，一感应电极片上的夹角与另一感应电极片并排排布。具体是，第一感应电极片f1和第二感应电极片f2分别呈直角三角形(或其他类型的三角形)，且彼此逆向排布，使液位检测体f整体呈一矩形条并竖向延伸在储液容器a上。

进一步地，储液容器a由绝缘材料制成，液位检测体f的设置方案有以下两种：方案一，(参见图2)液位检测体f内嵌式设置于储液容器a侧壁内侧，设置于储液容器a侧壁内侧的液位检测体f能使储液容器a内外壁保持平整，方便清洁，提高整体性，外形更美观；方案二，(参见图3)液位检测体f通过粘贴等方式设置于储液容器a侧壁外侧，设置于储液容器a侧壁外侧的液位检测体f组装操作方便快捷，而且方便后期进行更换、维护等操作，第一感应电极片f1和第二感应电极片f2分别设置于软pfb板上，且通过软pfb板实现粘贴。

进一步地，间距l为0mm-2mm，间距l以液体到达相应液位检测高度时液位检测体f能产生电容值为宜；本实施例中间距l优选为0.5fm。

参见图4-图6，本实施例涉及的电热水壶包括壶体、主控板b、供电底座e、及上述的电容式连续液位检测结构；主控板b与芯片模块d通信连接和供电连接，主控板b根据芯片模块d反馈的液位信号进入相应的工作模式；储液容器a为壶体，壶体由玻璃制成；储液容器a拆卸式设置于供电底座e顶部，主控板b设置于供电底座e内腔，芯片模块d设置于储液容器a的扶手位置；储液容器a底部设置有上触点14，供电底座e顶部设置有下触点15，储液容器a放置于供电底座e上指定位置时，上触点14与下触点15相互电连接，实现芯片模块d与主控板b的有线通信连接和/或有线供电连接。

工作原理：

在液位检测体f的检测范围内，需要采集的液位临界点的阈值数据有三处，第一处是储液容器a内没有液体时需采集的数值a，第二处是液位到达液位检测体f上零刻度时需采集的数值b，第三处是液位到达液位检测体f上满刻度时需采集的数值d1和d2；液体到达需要采集的液位临界点后，芯片模块d读取相应的阈值数据并记录，这些阈值数据存储在主控板b中；电热水壶每次通电后，可通过主控板b将上述临界点的阈值数据设置到芯片模块d中，或者在芯片模块d出厂时，直接将这些阈值数据烧录到芯片模块d中。

壶体内的液位在变化过程中，根据实际产品的要求，液位不同的高度，芯片模块d会读取不同的占空比数值，主控板b根据不同的占空比数值来作出不同的开关动作；在液位检测体f的液位检测范围内占空比的变化范围为0/256到255/256，不同的占空比代表着不同的液位高度，进而可精准检测液位高度。

第二实施例

参见图7，本实施例涉及的电容式连续液位检测结构不同于第一实施例之处在于：在算法允许的情况下，液位检测体f只需要设置一块感应电极片即可实现上述检测液位的功能。

其他未述部分同第一实施例，这里不再详细分析说明。

第三实施例

参见图8，本实施例涉及的电容式连续液位检测结构不同于第一实施例之处在于：储液容器a由金属材料制成，为了避免金属材料对感应电极片的检测效果造成影响，储液容器a侧部开设一连通内腔的安装通孔a1，安装通孔a1内设置有绝缘部件6，感应电极片设置于绝缘部件6上。

其他未述部分同第一实施例，这里不再详细分析说明。

第四实施例

参见图9，本实施例涉及的电容式连续液位检测结构不同于第一实施例之处在于：主控板b和芯片模块d分别设置于供电底座e内腔；储液容器储液容器a底部设置有两分别与第一感应电极片f1和第二感应电极片f2一一对应的上接触件11，各感应电极片电连接相应的上接触件11；供电底座e顶部设置有两分别与上接触件11一一对应的下接触件12，下接触件12与芯片模块d电连接；储液容器储液容器a放置于供电底座e上指定位置时，上接触件11与对应的下接触件12电连接，实现感应电极片与芯片模块d的连接。具体地，为保证上接触件11与下接触件12相互电连接，上接触件11和/或下接触件12呈环形设置。

其他未述部分同第一实施例，这里不再详细分析说明。

第五实施例

参见图10，本实施例涉及的电容式连续液位检测结构不同于第一实施例之处在于：芯片模块d上设置有信息发射电路，主控板b上设置有用于与信息发射电路沟通互联的信息接收电路，实现芯片模块d与主控板b的无线通信连接；另外，芯片模块d与主控板b之间的供电连接可采用实施例一的上下触点结构，或者采用无线充电结构对芯片模块d实现供电。

其他未述部分同第一实施例，这里不再详细分析说明。

第六实施例

参见图11，本实施例涉及的电容式连续液位检测结构不同于第一实施例之处在于：在取消供电底座e的情况下，储液容器a底部可设有电气腔7，主控板b和芯片模块d分别设置于电气腔7中。

其他未述部分同第一实施例，这里不再详细分析说明。

上述为本实用新型的优选方案，显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。