本發(fā)明涉及茶具技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電容式水位水量檢測裝置及煮水壺、檢測方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的茶具一般由底座和壺體組成，其中壺體設(shè)有發(fā)熱單元，底座設(shè)有控制電路，發(fā)熱單元通過耦合器與控制電路連接，而壺體還設(shè)有控制開關(guān)和溫度傳感器。使用時，只需將壺體放在底座上，就可以將底座和壺體的控制電路連接，按動壺體的控制開關(guān)即可使發(fā)熱單元工作從而對壺體內(nèi)的液體進行加熱，而壺體上的溫度傳感器可以探測壺體內(nèi)水的溫度，從而在水沸騰時自動切斷電源，使用安全方便。

然而，現(xiàn)有茶具的水位顯示，僅僅在壺體上標示了最高水位和最低水位，或最多只是采用在壺體上鑲嵌透明件或在壺體內(nèi)部設(shè)置高度指示，以供使用者通過人工肉眼識別的方式判斷水位的高低，使用者有可能因為疏忽而導(dǎo)致壺體內(nèi)的水位不符合要求，故現(xiàn)有市場上的茶具容易在使用過程中出現(xiàn)故障或造成一定的安全隱患。

目前，有部分煮水壺的水位檢測是利用水的導(dǎo)電性進行電極式水位檢測，電極與水直接接觸，使電極產(chǎn)生電流從而判斷水位。但是，這種方法會因為水質(zhì)的不同而使通過電極的電流不同，從而產(chǎn)生不同的影響，比如，因為純凈水電阻大，因而通過電極的電流很?。欢粘Ｗ詠硭碾娮璞容^小，因而通過電極的電流會比較大。因此，同等的水量會因為水質(zhì)的不同而產(chǎn)生不同的電流，產(chǎn)生的電流甚至?xí)町愝^大，故會發(fā)生檢測判斷的錯誤。而且，這種電極式水位檢測只能是單點檢測，如檢測最大值，而不能實時檢測煮水壺內(nèi)的水位水量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題。

本發(fā)明的首要目的是提供一種電容式水位水量檢測裝置，檢測實時且準確。

本發(fā)明的進一步目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的電容式水位水量檢測煮水壺，在壺體內(nèi)設(shè)置一表面覆蓋有絕緣材料的導(dǎo)電柱體，并直接利用煮水壺壺體內(nèi)設(shè)置的導(dǎo)電部分配合組成一電容器結(jié)構(gòu)，以此基于電容原理實現(xiàn)水位水量的實時檢測，可靠性高。

本發(fā)明的第三個目的是提供一種簡便的電容式水位水量檢測煮水壺的水位水量檢測方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

提供一種電容式水位水量檢測裝置，包括電容器結(jié)構(gòu)以及用于檢測所述電容器結(jié)構(gòu)電容量的控制電路，所述電容器結(jié)構(gòu)包括設(shè)有導(dǎo)電部分的容器和設(shè)置于所述容器內(nèi)的導(dǎo)電柱體，所述導(dǎo)電柱體表面覆蓋有絕緣材料，導(dǎo)電柱體與所述容器相互絕緣，導(dǎo)電柱體以及所述容器的導(dǎo)電部分分別通過耦合器與所述控制電路電連接。

本發(fā)明還提供一種采用如上述電容式水位水量檢測裝置的電容式水位水量檢測煮水壺，其包括通過耦合器相互電連接的壺體和底座，所述壺體內(nèi)設(shè)有導(dǎo)電部分，壺體的內(nèi)底面上設(shè)有一表面覆蓋有絕緣材料的導(dǎo)電柱體，所述導(dǎo)電部分與所述表面覆蓋有絕緣材料的導(dǎo)電柱體共同構(gòu)成電容器結(jié)構(gòu)，所述底座上設(shè)有控制電路，導(dǎo)電柱體通過耦合器與控制電路電連接。

可選地，所述導(dǎo)電部分為壺體的內(nèi)底面或內(nèi)壁面。當(dāng)壺體為玻璃壺等采用本身不導(dǎo)電的材料制作時，可以在壺體的內(nèi)底面設(shè)置為導(dǎo)電部分；當(dāng)壺體為不銹鋼壺等采用本身導(dǎo)電的材料制作時，可以直接用壺體的內(nèi)壁面或內(nèi)底面作為導(dǎo)電部分。

進一步地，所述壺體設(shè)有最高水位線和最低水位線，所述導(dǎo)電柱體表面覆蓋的絕緣材料的最高點接近所述最高水位線或與所述最高水位線平齊。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電柱體垂直于所述壺體的內(nèi)底面設(shè)置。

作為改進，所述導(dǎo)電柱體在遠離所述壺體內(nèi)底面的一端向上延伸一裸露段導(dǎo)電體，所述裸露段導(dǎo)電體的表面未覆蓋絕緣材料，裸露段導(dǎo)電體高于壺體內(nèi)的最高水位線設(shè)置。

本發(fā)明還進一步提供一種如上述電容式水位水量檢測煮水壺的水位水量檢測方法，其壺體的導(dǎo)電部分與導(dǎo)電柱體相互絕緣，二者組成電容器的兩個電極，檢測方法包括以下步驟：

S1. 當(dāng)煮水壺的壺體內(nèi)無水時，所述壺體的導(dǎo)電部分與導(dǎo)電柱體之間的介質(zhì)為絕緣材料和空氣，此時，控制電路測得的電容值為最低水位水量電容值；

S2. 當(dāng)對煮水壺的壺體內(nèi)加水時，所述壺體的導(dǎo)電部分與導(dǎo)電柱體之間的介質(zhì)為水，二者之間的直流電流為零，此時，控制電路測得電容量增大并判斷水位水量信號，通過控制電路內(nèi)單片機轉(zhuǎn)換得到水位水量值；

S3. 當(dāng)煮水壺壺體內(nèi)的水加滿時，所述壺體的導(dǎo)電部分與導(dǎo)電柱體之間的介質(zhì)為水，二者之間的直流電流為零，此時，控制電路判斷最高水位水量信號，通過控制電路內(nèi)單片機轉(zhuǎn)換得到最高水位水量值并發(fā)出停止加水信號。

作為對上述改進結(jié)構(gòu)的進一步改進方法，當(dāng)所述導(dǎo)電柱體在遠離所述壺體內(nèi)底面的一端向上延伸一裸露段導(dǎo)電體時，該檢測方法還包括以下步驟：

S4. 當(dāng)煮水壺壺體內(nèi)的水加滿并超過壺體內(nèi)設(shè)置的最高水位線時，壺體內(nèi)的水與所述裸露段導(dǎo)電體接觸，所述壺體的導(dǎo)電部分與裸露段導(dǎo)電體之間的直流電流不為零，此時，控制電路判斷壺體內(nèi)超出最高水位線的水位水量信號，通過控制電路內(nèi)單片機轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的水位水量值并發(fā)出停止加水信號。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明電容式水位水量檢測裝置通過采用電容器結(jié)構(gòu)設(shè)計基于電容原理實現(xiàn)水位水量的檢測，檢測實時且準確。

本發(fā)明電容式水位水量檢測煮水壺的結(jié)構(gòu)簡單，在壺體內(nèi)設(shè)置一表面覆蓋有絕緣材料的導(dǎo)電柱體，并直接利用煮水壺壺體本身配合組成一電容器結(jié)構(gòu)，以此基于電容原理實現(xiàn)水位水量的實時檢測，對煮水壺進行加水，精確、方便地對煮水壺的水位進行檢測及控制，可靠性高。

本發(fā)明電容式水位水量檢測煮水壺的水位水量檢測方法簡便，檢測實時且準確。

附圖說明

圖1為實施例二電容式水位水量檢測煮水壺的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實施例二電容式水位水量檢測煮水壺的電路圖。

圖3為實施例二電容式水位水量檢測煮水壺的另一基本電路圖。

圖4為實施例三電容式水位水量檢測煮水壺的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為實施例三電容式水位水量檢測煮水壺的電路圖。

圖6為實施例三電容式水位水量檢測煮水壺的第一基本電路圖。

圖7為實施例三電容式水位水量檢測煮水壺的第二基本電路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，若有術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

并且，上述部分術(shù)語除了可以用于表示方位或位置關(guān)系以外，還可能用于表示其他含義，例如術(shù)語“上”在某些情況下也可能用于表示某種依附關(guān)系或連接關(guān)系。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解這些術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

此外，在本發(fā)明中，除非另有規(guī)定或者限定，需要說明的是，若有“安裝”、“連接”、“相連”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機械連接或者電連接或者氣路連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接連接，也可以是通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

實施例一

本發(fā)明電容式水位水量檢測裝置的實施例，其包括電容器結(jié)構(gòu)以及用于檢測電容器結(jié)構(gòu)電容量的控制電路，電容器結(jié)構(gòu)包括設(shè)有導(dǎo)電部分的容器和設(shè)置于容器內(nèi)的導(dǎo)電柱體，導(dǎo)電柱體表面覆蓋有絕緣材料，導(dǎo)電柱體與容器相互絕緣，導(dǎo)電柱體以及容器的導(dǎo)電部分分別通過耦合器與控制電路電連接。

容器的導(dǎo)電部分和導(dǎo)電柱體之間因?qū)щ娭w表面覆蓋有絕緣材料而相互絕緣，二者構(gòu)成電容器的兩個電極。當(dāng)容器內(nèi)逐漸加水水位上升時，水浸沒導(dǎo)電柱體的高度也隨之上升，則容器導(dǎo)電部分和導(dǎo)電柱體之間的電容量也相應(yīng)地上升，通過控制電路檢測電容器的電容值，電容值與水位水量的數(shù)值一一對應(yīng)，從而得到容器內(nèi)水位的高度和水量的大小。

實施例二

如圖1至圖3所示為本發(fā)明電容式水位水量檢測煮水壺的第一實施例。如圖1所示，該煮水壺包括通過耦合器30相互電連接的壺體20和底座10，壺體20內(nèi)設(shè)有導(dǎo)電部分，壺體20的內(nèi)底面21上設(shè)有一表面覆蓋有絕緣材料41的導(dǎo)電柱體40，導(dǎo)電部分與表面覆蓋有絕緣材料41的導(dǎo)電柱體40共同構(gòu)成電容器結(jié)構(gòu)，底座10上設(shè)有控制電路11，導(dǎo)電柱體40通過耦合器30與控制電路11電連接。

本實施例中，壺體20為玻璃壺等采用本身不導(dǎo)電的材料制作，故將壺體20的內(nèi)底面21設(shè)置為導(dǎo)電部分，導(dǎo)電柱體40垂直于壺體20的內(nèi)底面21設(shè)置，則壺體20的內(nèi)底面21和導(dǎo)電柱體40之間因?qū)щ娭w40表面覆蓋有絕緣材料41而相互絕緣，二者構(gòu)成電容器的兩個電極。同時，壺體20設(shè)有最高水位線H和最低水位線（圖未示），導(dǎo)電柱體40表面覆蓋的絕緣材料41的最高點接近最高水位線H或與最高水位線H平齊。

煮水壺內(nèi)未加水時，兩電極之間的介質(zhì)為絕緣材料41和空氣，當(dāng)煮水壺內(nèi)逐漸加水，水浸沒導(dǎo)電柱體40時，水作為介質(zhì)取代了空氣，而水的介電常數(shù)遠遠大于空氣，故當(dāng)煮水壺內(nèi)的水位逐漸上升時，水浸沒導(dǎo)電柱體40的高度也隨之上升，則壺體20的內(nèi)底面21和導(dǎo)電柱體40之間的電容量也相應(yīng)地上升，同時由于控制電路分別與兩電極相電連接，則可以通過控制電路檢測該電容值，電容值與水位水量的數(shù)值一一對應(yīng)，從而得到煮水壺內(nèi)水位的高度和水量的大小。

而當(dāng)導(dǎo)電柱體40表面覆蓋的絕緣材料41的最高點接近最高水位線H或與最高水位線H平齊，當(dāng)電容值與最高水位水量的數(shù)值對應(yīng)時，控制電路應(yīng)控制煮水壺停止加水。

如圖2、圖3所示為該煮水壺的基本電路圖，U_IN為高頻電壓，連接至煮水壺內(nèi)的導(dǎo)電部分B，導(dǎo)電柱體40（A）連接至電流取樣電阻R，再連接至高頻電壓的接地端形成回路。當(dāng)煮水壺內(nèi)的水位升高時，煮水壺內(nèi)的導(dǎo)電部分B與導(dǎo)電柱體40（A）構(gòu)成的電容器的電容量增大，則通過回路的高頻電流也增大，取樣電阻R上的電壓便增大，通過整流濾波后得到輸出電壓U_OUT增大，U_OUT通過單片機轉(zhuǎn)換得到煮水壺內(nèi)水位的高度和水量的大小。

實施例三

如圖4至圖7所示為本發(fā)明電容式水位水量檢測煮水壺的第二實施例。與實施例二不同的是，壺體20為不銹鋼壺等采用本身導(dǎo)電的材料制作，故可以直接用壺體20的內(nèi)壁面或內(nèi)底面作為導(dǎo)電部分。可以理解的是，考慮到使用的安全性，即使將壺體20直接作為導(dǎo)電部分，實際設(shè)計時也會設(shè)置保護結(jié)構(gòu)以避免使用者使用時發(fā)生危險。

本實施例還作為對實施例二的改進，如圖4所示，本實施例在導(dǎo)電柱體40遠離壺體20的內(nèi)底面21的一端向上延伸一裸露段導(dǎo)電體42，裸露段導(dǎo)電體42的表面未覆蓋絕緣材料，裸露段導(dǎo)電體42高于壺體20內(nèi)的最高水位線H設(shè)置，則當(dāng)水位高于壺體20的最高水位線H時，壺體20內(nèi)的水接觸到該裸露段導(dǎo)電體42，即轉(zhuǎn)換成電極式檢測煮水壺內(nèi)的水位水量。當(dāng)煮水壺轉(zhuǎn)換為電極式水位水量檢測時，則壺體20內(nèi)的導(dǎo)電部分和裸露段導(dǎo)電體42則構(gòu)成兩端的電極，此時需明確壺體20內(nèi)的最高水位線H的位置。

即本實施例為電容式與電極式相結(jié)合檢測煮水壺內(nèi)的水位水量。如圖5、圖6以及圖7所示為該煮水壺的基本電路圖，U_IN為高頻電壓或直流電壓，連接至煮水壺內(nèi)的導(dǎo)電部分B。當(dāng)水位在最高水位線H或以下時，當(dāng)把高頻電壓U_IN轉(zhuǎn)換為直流電壓時，由于電容器的隔直流作用，這時取樣電阻R上的壓降為零；當(dāng)水位等于高于最高水位線H（最高水位線H的設(shè)置在剛剛高于導(dǎo)電柱體40的絕緣材料41與裸露段導(dǎo)電體42的交界線）時，當(dāng)把高頻電壓U_IN轉(zhuǎn)換為直流時，由于水與裸露段導(dǎo)電體42接觸，直流電壓通過水從壺體的導(dǎo)電部分B導(dǎo)通至裸露段導(dǎo)電體42（A1），這時取樣電阻R上的壓降不為零。于是，通過單片機的高頻電壓與直流電壓輪流轉(zhuǎn)換，便可在電容式測量水位水量與電極式測量水位水量兩種結(jié)構(gòu)方法之間轉(zhuǎn)換。

本實施例既具有電容式測量水位水量的實時檢測的優(yōu)點，同時也可以精確測量煮水壺內(nèi)最高水位。可以理解的是，還可以在煮水壺的控制電路上設(shè)置報警模塊，當(dāng)煮水壺內(nèi)的水位高于最高水位線時，報警模塊響應(yīng)動作，從而提醒用戶安全操作。

實施例四

本發(fā)明電容式水位水量檢測煮水壺的水位水量檢測方法的實施例，其壺體的導(dǎo)電部分與導(dǎo)電柱體相互絕緣，二者組成電容器的兩個電極，檢測方法包括以下步驟：

S1. 當(dāng)煮水壺的壺體內(nèi)無水時，壺體的導(dǎo)電部分與導(dǎo)電柱體之間的介質(zhì)為絕緣材料和空氣，此時，控制電路測得的電容值為最低水位水量電容值；

S2. 當(dāng)對煮水壺的壺體內(nèi)加水時，壺體的導(dǎo)電部分與導(dǎo)電柱體之間的介質(zhì)為水，二者之間的直流電流為零，此時，控制電路測得電容量增大并判斷水位水量信號，通過控制電路內(nèi)單片機轉(zhuǎn)換得到水位水量值；

S3. 當(dāng)煮水壺壺體內(nèi)的水加滿時，壺體的導(dǎo)電部分與導(dǎo)電柱體之間的介質(zhì)為水，二者之間的直流電流為零，此時，控制電路判斷最高水位水量信號，通過控制電路內(nèi)單片機轉(zhuǎn)換得到最高水位水量值并發(fā)出停止加水信號。

對于實施例三的煮水壺結(jié)構(gòu)，當(dāng)導(dǎo)電柱體在遠離壺體內(nèi)底面的一端向上延伸一裸露段導(dǎo)電體時，本實施例檢測方法還包括以下步驟：

S4. 當(dāng)煮水壺壺體內(nèi)的水加滿并超過壺體內(nèi)設(shè)置的最高水位線時，壺體內(nèi)的水與裸露段導(dǎo)電體接觸，壺體的導(dǎo)電部分與裸露段導(dǎo)電體之間的直流電流不為零，此時，控制電路判斷壺體內(nèi)超出最高水位線的水位水量信號，通過控制電路內(nèi)單片機轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的水位水量值并發(fā)出停止加水信號。

本實施例電容式水位水量檢測煮水壺的水位水量檢測方法簡便，可靠性高，檢測實時且準確。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。