一种具有自适应功能的精油计量方法及检测电路与流程

本发明涉及精油香薰领域，更具体地说，涉及一种具有自适应功能的精油计量方法及检测电路。

背景技术：

在精油香薰，特别是复方香薰中，传统的加注精油方式是：精油瓶塞上设有小孔，加注精油时，人工将精油瓶倾倒，使精油自小孔中成滴状滴出，人工对精油滴计数，达到期望滴数后人工将精油瓶恢复正立，停止精油滴出，由此完成对精油用量的定量控制。

这种完全由人工手动操作和目测相结合的传统定量控制方式，不仅不能适于当前日渐智能化的产品性能需求和产品的更新换代，同时在精度的控制上不能做到非常精确，且需要花费大量的人力物力。

随着社会的发展和科技的进步，人们需要精油定量控制做到自动控制、自动计量，制造成本低，产品智能化发展。而在低成本要求的压力下，精确控制精油的用量及配比是一个难题，致使目前的民用中低档香薰机，中，均没有一种低成本、高精度的计量装置。

基于此，需要对现有的精油计量方案及装置进行进一步的改进，使其做到成本低、体积小、精确度高的特点。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种具有自适应功能的精油计量方法及检测电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有自适应功能的精油计量方法，所述方法包括：

第一光接收管接收第一光发射管发射的第一光线，第二光接收管接收第二光发射管发射的第二光线；

在精油流经第一光接收管和第一光发射管位置处时，记录第一光接收管的信号跳变时间点t1；

在精油流经第二光接收管和第二光发射管位置处时，记录第二光接收管的信号跳变时间点t2；

计算t2与t1之间的时间差(t2-t1)，并根据第一光发射管和第二光发射管之间的距离l计算精油流速v＝l/(t2-t1)。

在本发明所述的具有自适应功能的精油计量方法中，在所述第一光接收管接收第一光发射管发射的第一光线，第二光接收管接收第二光发射管发射的第二光线的步骤之前，所述方法还包括：

控制与输油管连通的精油泵将输油管内的精油回吸至精油瓶内。

在本发明所述的具有自适应功能的精油计量方法中，在所述控制与输油管连通的精油泵将输油管内的精油回吸至精油瓶内的步骤之后，所述方法还包括：

控制精油泵将精油瓶内的精油经输油管向外输出。

在本发明所述的具有自适应功能的精油计量方法中，所述根据第一光发射管和第二光发射管之间的距离l计算精油流速v＝l/(t2-t1)的步骤之后，所述方法还包括：

根据输油管内径r计算输出预设体积为v的精油所需时间t，

t＝v/(v·πr²/2)。

在本发明所述的具有自适应功能的精油计量方法中，所述根据第一光发射管和第二光发射管之间的距离l计算精油流速v＝l/(t2-t1)的步骤之后，所述方法还包括：

根据输油管内径r计算在预设时间t内从输油管输出的精油量v，

v＝v·t·πr²/2。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种具有自适应功能的精油计量检测电路，所述检测电路包括mcu，所述mcu通过串行数据引脚与下级装置的连接器连接，所述mcu的led引脚与两个串联的光发射管连接；所述mcu具有多个adc引脚，任意一个adc引脚通过一个运算放大器与一个光接收管连接并对所述光接收管进行信号采集。

在本发明所述的具有自适应功能的精油计量检测电路中，所述检测电路还包括电源电路，所述电源电路分别与mcu及连接器连接，直接给所述mcu及连接器并间接为与mcu连接的电子器件供电。

在本发明所述的具有自适应功能的精油计量检测电路中，所述电源电路包括串联连接的稳压器u2与电容c2，所述稳压器u2与mcu的vcc引脚连接，所述c2的另一端与连接器的v+引脚连接。

在本发明所述的具有自适应功能的精油计量检测电路中，所述mcu的串行数据引脚包括1个串行数据输出引脚do1以及一个串行数据输出引脚di1，所述mcu的do1和di1引脚分别与连接器的do1di1引脚对应连接；或，所述mcu的串行数据引脚包括两个串行数据输出引脚do1、do2以及一个串行数据输出引脚di1，所述mcu的do1、do2和di1引脚分别与连接器的do1、do2和di1引脚对应连接；

所述adc引脚有两个，两个引脚分别为adc1和adc2，所述adc1引脚通过运算放大器u3与光接收管ld1连接，所述adc2引脚通过运算放大器u4与光接收管ld2连接；

所述led引脚与两个串联的光发射管之间连接有一个限流电阻r1。

在本发明所述的具有自适应功能的精油计量检测电路中，所述mcu的芯片型号为ht48r005。

实施本发明的自适应功能的精油计量方法及检测电路，具有以下有益效果：通过实施本发明的自适应功能的精油计量方法及检测电路，在精油流经第一光接收管和第一光发射管位置处时，第一光接收管发生信号跳变，记录该跳变时间t1，在精油流经第二光接收管和第二光发射管位置处时，第二光接收管发生信号跳变，记录该跳变时间t2，根据t2与t1之间的时间差，以及第一光接收管与第二光接收管之间的距离，计算精油的流速，实现自动计量精油流量的目的，便于用户对精油输出量进行准确控制。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明自适应功能的精油计量方法的流程示意图；

图2是本发明自适应功能的精油计量检测电路的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，在本发明的自适应功能的精油计量方法第一实施例中，该自适应功能的精油计量方法包括：

步骤s101，第一光接收管接收第一光发射管发射的第一光线，第二光接收管接收第二光发射管发射的第二光线；

步骤s102，在精油流经第一光接收管和第一光发射管位置处时，记录第一光接收管的信号跳变时间点t1；

步骤s103，在精油流经第二光接收管和第二光发射管位置处时，记录第二光接收管的信号跳变时间点t2；

步骤s104，计算t2与t1之间的时间差(t2-t1)，并根据第一光发射管和第二光发射管之间的距离l计算精油流速v＝l/(t2-t1)。

其中，第一光接收管、第一光发射管分布于输油管两侧，第二光接收管、第二光发射管分布于输油管两侧，第一光发射管和第二光发射管发出的光线经输油管壁→管内的精油或空气→输油管另一侧的壁，最终射到第一光接收管和第二光接收管。在光发射管发出光强恒定的前提下，当输油管内没有精油时，到达第一关接收管和第二光接收管的光线强度也恒定；当输油管内有精油流过时，精油遮挡和散射了一部分光线，致使到达第一光接收管和第二光接收管的光线强度下降。

在精油流经第一光接收管和第一光发射管位置处时，记录第一光接收管的信号跳变时间点t1，在精油流经第二光接收管和第二光发射管位置处时，记录第二光接收管的信号跳变时间点t2，计算t2与t1之间的时间差(t2-t1)，并根据第一光发射管和第二光发射管之间的距离l计算精油流速v＝l/(t2-t1)。

进一步的，根据输油管内径r计算输出预设体积为v的精油所需时间t，t＝v/(v·πr²/2)。具体的，用户可根据需要预设体积v，然后精油控制装置根据预设体积v及输油管的内径r计算输油时间t，在预设时间t达到后，即可控制输油截止，完成预设体积v的精油输送。

进一步的，还可根据输油管内径r计算在预设时间t内从输油管输出的精油量v，v＝v·t·πr²/2。具体的，用户可预设时间t，在预设时间t之后，计算该预设时间t内所输送的精油量v。

为本实施方式中，为防止残留于输油管内的精油造成光线干扰，或造成输油管老化，在步骤s101之前，该方法还包括：

控制与输油管连通的精油泵将输油管内的精油回吸至精油瓶内。

在将输油管内的精油回吸至精油瓶内之后，该方法还包括：

控制精油泵将精油瓶内的精油经输油管向外输出。

通过实施本发明的自适应功能的精油计量方法，在精油流经第一光接收管和第一光发射管位置处时，第一光接收管发生信号跳变，记录该跳变时间t1，在精油流经第二光接收管和第二光发射管位置处时，第二光接收管发生信号跳变，记录该跳变时间t2，根据t2与t1之间的时间差，以及第一光接收管与第二光接收管之间的距离，计算精油的流速，实现自动计量精油流量的目的，便于用户对精油输出量进行准确控制。

如图2所示，在本发明的自适应功能的精油计量检测电路的第一实施例中，该检测电路包括mcu，该mcu通过串行数据引脚与下级装置的连接器连接，该mcu的led引脚与两个串联的光发射管连接；该mcu具有多个adc引脚，任意一个adc引脚通过一个运算放大器与一个光接收管连接并对该光接收管进行信号采集。

第一光发射管、第二光发射管和第一光接收管、第二光接收管分布于输油管两侧，第一光发射管、第二光发射管发出的光线经输油管壁→管内的精油或空气→输油管另一侧的壁，最终射到第一光接收管、第二光接收管。在第一光发射管、第二光发射管发出光强恒定的前提下，当输油管内没有精油时，到达第一光接收管、第二光接收管的光线强度也恒定；当输油管内有精油流过时，精油遮挡和散射了一部分光线，致使到达第一光接收管、第二光接收管的光线强度下降。

至少两对光发射管、光接收管焊接在检测电路板上，输油管经约束机构(未予画出)定位在光发射管、光接收管之间，保证对射的光线经过输油管内的精油通路。检测电路板为光发射管提供稳定的电流，使之发射恒定亮度的光线；同时，光接收管接收到光发射管的光线后，其电特性随接收到的光线强度发生变化，输入到检测电路板，经检测电路板上的电路对光接收管的电特性变化情况做放大、滤波后，形成与输油管精油呈负相关的电信号，与检测电路板上的电路预设设定的基准电信号对比之后，输出开关量信号。

如上该，每对光发射-光接收管经检测电路板上的电路解析后，输出一路开关量信号，供下级控制精油用量的装置使用。

下级装置配用本申请的装置来控制和计量精油用量时，通过以下几个步骤可实现对精油的准确计量和控制：

第一步：控制输送精油的泵反吸，将输油管内的精油回抽一个短暂的时间，使输油管内的精油反送回精油瓶，本申请装置的各路输出信号恢复“精油空”的信号状态，作为本申请装置的自适应功能，本申请装置自动将“精油空”状态下光接收管的电特性作为参考，调整作为对比的基准电信号电平，目的是防止因外界光线干扰、输油管老化、输油管内残留精油油膜、光发射管老化、光接收管老化、精油品种不同等因素造成检测结果漂移，使基准电信号实时动态调整，可提高本申请装置的检测准确度、适应能力。

第二步：控制输送精油的泵正向输送精油，当精油途径第一对光发射-接收对管时，将检测到第一路输出的开关量信号发生跳变，记忆跳变时刻点t1。

第三步：继续控制输送精油的泵正向输送精油，当精油途径第二对光发射-接收对管时，将检测到第二路输出的开关量信号发生跳变，记忆跳变时刻点t2。

第三步：计算t2-t1，得出精油途径两对光发射-接收对管的时间差，得出精油在输油管内的流动速度，将其乘以输油管的内腔截面积，即可得到单位时间内流经输油管的精油容积，成为容量速度。根据本次需要输送的目标精油容积，以其除以此容量速度，即可得到输油泵需要继续正向输送的时间t。

第四步：继续控制输送精油的泵正向输送精油，持续时间t后停止。至此，本次定量输油完毕。

第五步：控制输送精油的泵反吸，将输油管内的精油回抽一个短暂的时间，直到两路开关量输出均恢复“精油空”的信号状态。这一步的目的是通过回吸，将输油管内的精油反送回精油瓶，防止输油管内的精油自管路末端沿空气散发，影响香薰精度；二则使精油尽可能脱离输油管，防止输油管长期与精油接触造成腐蚀、老化。

原理上，两对光发射-接收对管即可完成对精油用量的计量和控制功能。增设几对光发射-接收对管及其输出开关量信号，可以供下级装置通过弥补输油泵转速上的波动、输油泵磨损造成的误差等，更精确地分析输油管内的精油输送速度，提供检测和控制精度。

在上述检测电路板上设置有用于对精油进行检测和控制的检测电路。

具体地，如图2所示，该检测电路包括mcu，该mcu通过串行数据引脚与下级装置的连接器连接，mcu通过串行数据引脚与下级装置的连接器进行信号的接收与发送；该mcu的led引脚与两个串联的光发射管l1、l2连接；该mcu具有多个adc引脚，任意一个adc引脚通过一个运算放大器与一个光接收管连接并对该光接收管进行信号采集。有上述可知，光发射管和光接收管分布于输油管两侧，在光发射管发出光强恒定的前提下，当输油管内没有精油时，到达接收管的光线强度也恒定；当输油管内有精油流过时，精油遮挡和散射了一部分光线，致使到达接收管的光线强度下降。这是mcu通过本电路理论的基础。

另外本检测电路还包括电源电路，该电源电路分别与mcu及连接器连接，直接给该mcu及连接器并间接为与mcu连接的电子器件供电。该电源电路包括串联连接的稳压器u2与电容c2，该稳压器u2与mcu的vcc引脚连接，该c2的另一端与连接器的v+引脚连接。

具体地，在本实施例中，该mcu的串行数据引脚包括两个串行数据输出引脚do1、do2以及一个串行数据输出引脚di1，该mcu的do1、do2和di1引脚分别与连接器的do1、do2和di1引脚对应连接。当然可以将do1、do2两条信号线合并使用一条do，稳压器u2检测到第一对光发射-接收对管区域有精油经过时，在do信号线上输出第一个短脉冲，而在检测到第二对光发射-接收对管区域有精油经过时，在do信号线上输出第二个短脉冲。下级装置对do信号线上的先后两个脉冲的时间检各进行计时，同样可以达到计量的目的。省去一条信号线可能允许u2使用更小一级的单片机芯片，有利于进一步降低成本。

该adc引脚有设置有两个，两个引脚分别为adc1和adc2,该adc1引脚通过运算放大器u3与光接收管ld1连接，该adc2引脚通过运算放大器u4与光接收管ld2连接。该led引脚与两个串联的光发射管之间连接有一个电阻r1，r1为l1、l2两光发射管的限流电阻，在电源稳定的条件下，经过该电阻限流，l1、l2上流过的电流基本恒定，其发光强度也基本恒定。

本发明工作时，下级装置首先驱动输油泵反吸一段短暂时间(此时间为设计过程中经过调整确定的固定值，其设定原则是保证此时间略长于将输油管内的精油全部回抽到精油瓶所需的时间)，然后通过di1信号线向本装置输送一个跳变信号。

本申请装置接收到di1信号线上的跳变信号后，u2即置ledo线为高电平，驱动l1、l2两个光发射管发光，同时检测adc1、adc2两输入端的电平幅度，将其作为“精油空”的比较基准。这段确定比较基准的时间由下级装置给出。之后，下级装置驱动输油泵开始正向输送，本申请装置的稳压器u2不断检测adc1、adc2两输入端的电平幅度，发现超过约定幅度的变化后，即认为精油途径对应的光发射-接收对管区域，立即在对应的输出端口do1或do2输出跳变信号，通知下级装置进行计时。

本次精油输送结束后，下级装置恢复di1信号线上的信号，本申请装置即复位ledo线为低电平，熄灭l1、l2两个光发射管，以延缓其老化，保持相对不变的特性，有利于提高检测精度，延长本申请装置的使用寿命。

如果下级装置从di1信号线上发送跳变信号之后，经过数倍于正常工作周期的时间后仍未在do1或do2上检测到预期的电平跳变，即认为精油瓶内的精油已用空，可以根据需要发出提示信号。

作为更进一步智能化的方案，do1、do2信号线分别用于驱动输油泵反吸和正向输送，在由本申请装置内的u2实施对两对光发射-接收对管区域精油经过的时间差进行计时，并计算容积流量。每次接收到di1信号线上的跳变，即由本申请装置通过控制do1、do2信号线的跳变，完成对输油泵的控制，u2计算完成对一个单位容积(比如一滴或1ml等)的精油输送后，即停止正向输送，并进行短时间的回吸，以准备下一次输油。即将上述实施例中由下级装置完成的计量计算和控制工作，集中到本申请装置完成，下级装置每次在di1信号线上发送一个脉冲，本申请装置即完成一个单位的精油输送。下级装置仅需在从di1信号线上发送脉冲后，检测do1、do2的信号状态，检测到正向输送完毕状态，即可认为本次精油输送完毕，延时与反吸时间对应的时间后，即可再次在di1信号线上发送脉冲，以请求下一个单位的精油输送(如果需要)。

本发明在硬件电路和成本基本无需增加的条件下，可大大减轻下级装置的工作量，有利于缩短下级装置的开发周期，或允许下级装置使用低一级的mcu，以降低成本。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。