一种不锈钢烧水壶电容式水位检测装置及不锈钢烧水壶的制作方法

1.本实用新型属于电烧水壶领域，具体地涉及一种不锈钢烧水壶电容式水位检测装置。


背景技术：

2.现有的不锈钢烧水壶，一般由电热底座或电磁炉底座和不锈钢壶体组成，其中电热壶体设有发热单元，电磁炉不锈钢烧水壶是通过电磁感应加热，通常底座都设有控制电路，电热水壶的发热单元通过耦合器与控制电路连接，控制信号可以通过耦合器电连接，也可以通过无线通信模块通信传输，而不锈钢壶体还设有温度传感器。使用时，只需将不锈钢烧水壶放在底座上，就可以将底座和不锈钢壶体的发热单元连接，按动底座上的控制按键，即可使发热单元工作，从而对不锈钢壶体内的水进行加热，而壶体上的温度传感器可以将壶内的水温传输给底座，从而在水沸腾时自动切断电源，使用安全方便。
3.然而，现有不锈钢水壶的水位显示，仅仅在不锈钢壶体上标示了最高水位线和最低水位线，以供用户通过人工肉眼识别的方式判断水位的高低，使用者有时因为疏忽没有实时关注不锈钢水壶水位，就有可能发生缺水干烧或在加水时满出来的危险，这样就存在安全隐患。
4.目前，部分不锈钢烧水壶的水位检测是在壶内安装与水直接接触的电极，利用水的导电性进行电极式水位检测，给电极通上一定的低压电，再通过具有等效一定电阻的水，通过分压电路，检测出电压的变化，从而判断是否有水。但是，这种方法会因为水质的不同、导电率不一样，等效为不同的电阻值，从而检测到分压电压不同，比如，因为纯净水的等效电阻较大，因而通过电极的电流很小；而日常含有很多矿物质的自来水的电阻率较低，因而通过电极的电流会比较大。因此，同等的水量会因为水质的导电率的不同而产生不同的电流，从分压电路检测到的电压差异较大，经常发生误判。而且，水位探针是安装壶内与水直接接触，使用时间长了，会被水垢包裹，不导电或导电率下降，这样更容易发生误判。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在提供一种不锈钢烧水壶电容式水位检测装置，以解决上述问题。为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：
6.一种不锈钢烧水壶电容式水位检测装置，其可包括玻璃片、两个感应盘和电路板，不锈钢烧水壶的壶体上开设有高水位窗口和低水位窗口，所述玻璃片安装在所述壶体上并密封所述高水位窗口和所述低水位窗口，两个所述感应盘分别贴附在所述玻璃片的对应于所述高水位窗口和所述低水位窗口的位置上并与所述电路板电连接，所述电路板用于检测所述感应盘的电容值。
7.进一步地，所述壶体外侧冲压有一长条形凹槽，所述高水位窗口和所述低水位窗口位于所述凹槽内。
8.进一步地，所述玻璃片与所述凹槽形状一致并具有嵌入所述高水位窗口和所述低
水位窗口的凸起。
9.进一步地，所述高水位窗口和所述低水位窗口为圆孔或圆角矩形孔。
10.进一步地，所述感应盘为金属薄片或导电硅橡胶。
11.进一步地，所述电路板的触点与所述感应盘之间通过金属弹簧导电连接。
12.进一步地，所述金属弹簧一端固定焊接在所述电路板的触点上，另一端抵接所述感应盘。
13.进一步地，所述玻璃片外侧覆盖安装有防水密封用的硅胶片，所述硅胶片在对应于所述感应盘的位置成型有带中心通孔的柱状凸起，所述金属弹簧定位穿设在所述中心通孔中。
14.进一步地，所述电路板具有触摸感应芯片，所述触摸感应芯片用于检测所述感应盘感应到的电容值。
15.根据本实用新型的另一方面，提供了一种不锈钢烧水壶，其中，所述不锈钢烧水壶具有如上所述的不锈钢烧水壶电容式水位检测装置。
16.本实用新型采用上述技术方案，具有的有益效果是：检测是无接触式检测，可靠性高，安全系数更高，不会受水垢的影响，也不会发生在烧水的过程中有其他物质挥发到水里面污染饮用水的情形，保持水的洁净，用水更健康。
附图说明
17.为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
18.图1是本实用新型的不锈钢烧水壶的立体图；
19.图2是图1所示的不锈钢烧水壶的局部分解图；
20.图3是图1所示的不锈钢烧水壶的俯视图；
21.图4是沿图3的a-a线截取的剖视图。
具体实施方式
22.现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
23.如图1-4所示，一种不锈钢烧水壶包括壶体1和安装在壶体1上的壶柄2 及电容式水位检测装置3。其中，电容式水位检测装置3可包括玻璃片31、两个感应盘32、电路板33和硅胶片34等。在壶柄2所在的壶体1外侧冲压出一长条形的平面凹槽11，该凹槽11为平面以利于粘贴平面的耐高温的玻璃片31。在该凹槽11的上下两头对应高低水位的位置冲出两个圆孔，即，高水位窗口13 和低水位窗口12。优选地，高水位窗口13和低水位窗口12为圆角矩形孔。本实施案例，高水位窗口13和低水位窗口12的尺寸为15*15mm的圆角矩形孔，大小适中。当然，高水位窗口13和低水位窗口12的尺寸也可以是10*10mm到 15*15mm方形或直径在10mm至15mm的圆孔。应该理解，凹槽11也可以没有，即可以直接在壶体1上冲压出高水位窗口13和低水位窗口12。
24.玻璃片31与凹槽11尺寸吻合，其厚度较薄(优选，0.33-2mm)。玻璃片 31可通过防
水密封胶(优选食品接触用耐高温玻璃胶)粘贴在凹槽11的外侧上。在本实施例中，玻璃片31是一整条长方形的玻璃片，以便于安装。应该理解，玻璃片31也可以是分别密封高水位窗口13和低水位窗口12的两片玻璃片。为了方便玻璃片31安装，玻璃片31具有嵌入高水位窗口13和低水位窗口12的凸起311。
25.两个感应盘32分别贴附在玻璃片31的对应于高水位窗口13和低水位窗口 12的位置上。感应盘32的大小小于高水位窗口13和低水位窗口12的大小。感应盘32可以是金属薄片或导电硅橡胶等。本实施例中，感应盘32为10*10mm 的圆角矩形铝铂片。
26.电路板33安装在壶柄2中，其通过金属弹簧35与感应盘32导电连接。电路板33具有触摸感应芯片，该触摸感应芯片具有两个感应输入端口，金属弹簧 35一端焊接在感应输入端口，另一端抵接(或顶压)在感应盘32上。通过触摸感应芯片，可以精确检测出高低水位处感应盘32感应到的电容值。由于不锈钢水壶内有水与无水的时候为介电常数值变化较大，这样当不锈钢壶内无水和有水的时候在高低水位窗口玻璃外侧的两个感应盘32的电容值将发生显著变化。将检测到的电容值与不锈钢烧水壶的控制单元的单片机中预设的无水的电容值区间和有水的电容值区间作对比，就可以判断不锈钢水壶水位是否达到高低水位窗口位置。
27.本实施案中，触摸感应芯片采用的是赛元触摸芯片sc91f831，但具体实施不限于使用此型号的触摸芯片，也可以使用别的型号的触摸芯片来实现。 sc91f831是一颗内置电容型触摸按键功能的加强型超快速1t 8051工业级flash 微控制器，指令系统完全兼容传统8051产品系列。sc91f831内部集成有最多 10路触摸按键电路，其它资源还包括：8kb flash rom(内部256byte可作为 eeprom)、512b sram、最多17个gp i/o(包含11个大电流驱动)、2个16位定时器、1路类iic的串行通讯接口sif、最多3路10位高精度adc、最多3路外部中断口(其中1路是双沿中断)、2路8位pwm、内部1％高精度16m hz振荡器、软件uart等资源。
28.硅胶片34覆盖安装在玻璃片31外侧，以起到防水密封作用。在本实施例中，硅胶片34对应感应盘32的位置成型有带中心通孔的柱状凸起331，金属弹簧35穿过柱状凸起331的中心通孔顶压在感应盘32上。柱状凸起331兼具有导向定位金属弹簧35的作用。
29.下面简要说明一下本电容式水位检测装置3的工作原理：
30.当不锈钢壶内无水时，感应盘32、玻璃片31和壶体1内的介质(空气)，构成电容模型，此时，电容检测电路测得的电容值在无水的电容值区间，这个无水电容值区间是事先通过没有装水的多个不锈钢水壶，多次测试记录然后在单片机预设一定的电容值区间为无水电容值区间；
31.检测到的电容值与无水电容值区间作对比，如果电容值在无水的电容值区间，就判断壶内缺水；
32.当对不锈钢壶内加水且水位达到低水位窗口12时，但未达到高水位窗口13，这时低水位窗口内侧的介质为水，此时，电容检测电路的触摸感应芯片通过低水位窗口的导电薄片检测到的电容值增大，当达到预设的有水电容值区间，就判断低水位有水，高水位缺水，即水位正常；
33.当对不锈钢壶体内部继续加水且水位达到高水位窗口13时，这时高水位窗口13和低水位窗口12内侧介质为水，此时，触摸感应芯片通过高水位窗口上的感应盘32测得电容值增大，当达到预设的满水电容值区间，就判断低水位有水，高水位有水，即水位过高。
34.本实用新型的电容式检测水位装置采用触摸感应芯片检测安装于不锈钢水壶高低水位窗口玻璃外侧的感应盘的电容值变化来判断水位情况，检测实时且准确；并且检测是无接触式检测，可靠性高，安全系数更高，防止高压与水接接触，另外金属弹簧和感应盘是安装在不锈钢壶的密封玻璃的外壁，与水没有直接接触，就不会受水垢的影响，也不会发生在烧水的过程中有其他物质挥发到水里面、污染饮用水的情形，保持水的洁净，用水更健康。
35.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。