專利名稱：一種水位測定裝置以及帶有該測定裝置的加熱料理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水位深度的測量裝置以及帶有該裝置的一種加熱料理裝置， 尤其涉及一種利用電容傳感器原理對水槽水位進(jìn)行非接觸測量且能在液晶屏上顯 示水位的裝置。
背景技術(shù)：
帶有水槽的加熱料理裝置中，目前觀察水位的一般方法是通過點亮水槽后側(cè) 的LED照亮水槽，利用觀察窗口觀察水槽上的水位標(biāo)尺來獲取水位的高低。這種方 法直接依賴人眼來觀察水位的高低。隨后出現(xiàn)的一種方法是利用紅外線間接測量水位的高低。上述的兩種現(xiàn)有技 術(shù)存在以下一些問題(1)對于第一種依靠人眼直接觀察的方法，加熱料理裝置 的微控制器不能自動檢知水位深度，因而無法控制料理狀態(tài)；(2)對于第二種紅 外線檢測的方法，其裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種水位測定裝置以及帶有該測定裝置的加熱料理裝 置，它結(jié)構(gòu)簡單，裝置內(nèi)的微控制器能有效控制料理狀態(tài)，水槽中水的有無以及水 位高低也可以直接在液晶屏上顯示。本發(fā)明的技術(shù)方案為本發(fā)明提供了一種水位測定裝置，設(shè)置于水槽外，其 特征在于，該裝置包括一對電極，對稱設(shè)置于該水槽外壁相對的兩面；一水深計算模塊，連接該對電極，采集電壓信號，根據(jù)該電壓信號的值計算 出該水槽中的水位深度；一輸出接口，將該水深計算模塊計算出的水位深度輸出。 上述的水位測定裝置，其中，該對電極的尺寸形狀均相同。上述的水位測定裝置，其中，該水深計算模塊進(jìn)一步包括 傳感器，連接該對電極，采集該對電極上的電壓信號； 放大電路，連接該傳感器，將該電壓信號放大；計算單元，連接該放大電路，接收放大的電壓信號根據(jù)其信號值計算該水槽 中的水位深度。上述的水位測定裝置，其中，該測定裝置還包括一顯示單元，連接該輸出接 口，顯示計算出的水位深度。上述的水位測定裝置，其中，該測定裝置還包括一支撐座，設(shè)置于水槽外壁，與該對電極放置位置對應(yīng)之處設(shè)有一對金屬彈 片，該對金屬彈片與該對電極接觸，并且該水深計算模塊通過一 PCB安裝在該支 撐座上。本發(fā)明還提供了一種帶有水位測定裝置的加熱料理裝置，其中，該加熱料理 裝置包括-. 一水槽； 一料理室；一對電極，對稱設(shè)置于該水槽外壁相對的兩面；一水深計算模塊，連接該對電極，采集電壓信號，根據(jù)該電壓信號的值計算 出該水槽中的水位深度；一輸出接口，將該水深計算模塊計算出的水位深度輸出； 一顯示單元，連接該輸出接口，顯示計算出的水位深度； 一條件設(shè)置單元，設(shè)置料理的時間和溫度；一水位判斷模塊，連接該輸出接口，將輸出的水位深度與設(shè)定值比較，輸出 是否還需要繼續(xù)料理的控制信號；一蒸汽發(fā)生模塊，連接該水位判斷模塊，在該控制信號的作用下產(chǎn)生蒸汽； 一微波發(fā)生模塊，連接該水位判斷模塊，在該控制信號的作用下產(chǎn)生微波； 一加熱模塊，連接該水位判斷模塊，在該控制信號的作用下加熱料理食物。 上述的加熱料理裝置，其中，該水深計算模塊進(jìn)一步包括 傳感器，連接該對電極，采集該對電極上的電壓信號； 放大電路，連接該傳感器，將該電壓信號放大；計算單元，連接該放大電路，接收放大的電壓信號根據(jù)其信號值計算該水槽 中的水位深度。上述的加熱料理裝置，其中，該料理裝置還包括一支撐座，設(shè)置于水槽外壁，與該對電極放置位置對應(yīng)之處設(shè)有一對金屬彈 片，該對金屬彈片與該對電極接觸，并且該水深計算模塊通過一PCB安裝在該支 撐座上。上述的加熱料理裝置，其中，該對電極的尺寸形狀均相同。 本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明的水位測定裝置采用電容傳 感器在水槽外對水位進(jìn)行非接觸檢測，結(jié)構(gòu)簡單；并通過微控制器獲取水槽水位， 進(jìn)而有效控制料理狀態(tài)；而且水槽中水的有無及水位高低均可直接在液晶屏上顯示。


圖1是本發(fā)明的水位測定裝置的一個較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的支撐座結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是本發(fā)明的加熱料理裝置微控制器的部分模塊示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖1示出了本發(fā)明的水位測定裝置的一個較佳實施例的結(jié)構(gòu)。請參見圖1， 一 對電極31、 33放置在水槽21外壁相對的兩個側(cè)面。較佳地，電極的尺寸形狀均相 同，而且電極的高度一般接近于水槽的高度，至少要大于最高水位的深度。水深計 算模塊50連接這對電極31、 33，采集電壓信號并根據(jù)該電壓信號的值計算水槽21 中的水位深度。本實施例中的水深計算模塊50包括傳感器54、放大電路55、計算 單元56，其中計算單元56是設(shè)置在微控制器57內(nèi)部。最終的計算結(jié)果通過輸出 接口 58輸出。較佳地，顯示單元52連接輸出接口 58，將計算得到的水位深度顯 示在LCD屏幕上。首先，微控制器57傳送一信號給傳感器54,命令傳感器54通過電極對31、 33采集電極上的電壓信號u,接著通過放大電路55將電壓信號u進(jìn)行放大并傳輸給微控制器57。微控制器57內(nèi)的計算單元56根據(jù)電壓信號u,運用電容的相關(guān)計 算公式計算出水槽中的水位深度h 。從電壓u到水位h的具體計算方式如下假設(shè)電極高度為H,水位深度為h，則空氣高度為(H-h)，并根據(jù)電容公式 C = /t*，其中C是兩電極形成的電容，單位為F, A是電極板的面積，單位為m2， D是兩電極板間的距離，單位為m; k是相對介電常數(shù)，s。是真空條件下介電 常數(shù)，為8.85X10_12F/m，其中空氣和水的相對介電常數(shù)分別為80、 1。根據(jù)電容 并聯(lián)的原理C:空氣+C水二C總得出<formula>formula see original document page 7</formula> 繼而 ~效=1+79上，推出<formula>formula see original document page 7</formula>也即C-p(/0。又由于u是c的函數(shù)，即"-o(c)，因<formula>formula see original document page 7</formula>從上述的計算方式可知，從檢測到電容兩極的電壓u就可以得到水位值h。 計算單元計算出的水位深度通過輸出接口 58輸出，繼而也可通過顯示單元52顯示。請參見圖2，電極31、 33直接固定在水槽21的外壁， 一般是設(shè)置在面積較大 的兩個相對面上。比如，如果水槽的形狀是立式的，則一般固定于兩個側(cè)面，如果 水槽的形狀是扁平的臥式，則一般固定于頂面和底面。在水槽21的外壁可拆卸地 設(shè)置一個支撐座34，支撐座34與電極放置位置對應(yīng)的地方設(shè)有一對金屬彈片35、 38，分別與電極31、 33相接觸，支撐座34的一面還開有一個缺口以伸出從水槽內(nèi) 連出的出水管40。而且，上述的水位計算模塊50設(shè)置在PCB上，PCB安裝在支撐 座34上方。安裝支撐座的好處是以便脫卸水槽，用于向水槽里加水或者換水。除此之外，本發(fā)明還提供了一種帶有水位測定裝置的加熱料理裝置。圖3示 出了本發(fā)明加熱料理裝置中微控制器的功能結(jié)構(gòu)。加熱料理裝置除了具有水槽、料 理室、設(shè)計在微控制器601內(nèi)的蒸汽發(fā)生模塊612、微波發(fā)生模塊611、加熱模塊 613、條件設(shè)置模塊614等普通的加熱料理裝置一定具備的模塊，還具有上述的水 位測定裝置所包含的一對電極、設(shè)計在微控制器內(nèi)的水深計算模塊、輸出接口、顯示單元。其中水深計算裝置包括了傳感器、放大電路和計算單元。另有一支撐座可 拆卸地置于水槽外壁，并與電極對配合使用。有關(guān)這方面具體的描述已于上述實施 例所揭示，因此在此不再贅述。為滿足加熱料理裝置根據(jù)水位自動化料理過程的需要，上述的加熱料理裝置另外還配備了一水位判斷模塊608，連接輸出接口，將輸出的水位深度與設(shè)定值比 較，根據(jù)比較結(jié)果輸出控制信號至蒸汽發(fā)生模塊612、微波發(fā)生模塊611和加熱模 塊613。在加熱料理裝置的預(yù)備使用階段，首先由水位測定裝置測量出水位，并由水 位判斷模塊608檢查水槽中是否有水(等同于水位值是否為0 )以及水位高低，如 果水槽中無水或者水位低于設(shè)定值，就結(jié)束流程，否則進(jìn)入條件設(shè)定模塊614設(shè)置 此次料理的時間和溫度。在設(shè)定完成并進(jìn)入料理的過程中，每隔設(shè)定的周期(例如 5秒)就由水位測定裝置測量水槽水位并將水位值傳輸給水位判斷模塊608。當(dāng)水 位值大于或等于預(yù)設(shè)值時，通過顯示單元顯示當(dāng)前水位深度并輸出一控制信號至蒸 汽發(fā)生模塊612、微波發(fā)生模塊611、加熱模塊613。這三個模塊在控制信號的作 用下各自產(chǎn)生蒸汽，產(chǎn)生微波，加熱料理食物。當(dāng)水位值小于預(yù)設(shè)值時，結(jié)束料理 的流程。上述實施例是提供給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來實現(xiàn)或使用本發(fā)明的，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或 變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提 到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1. 一種水位測定裝置，設(shè)置于水槽外，其特征在于，該裝置包括一對電極，對稱設(shè)置于該水槽外壁相對的兩面；一水深計算模塊，連接該對電極，采集電壓信號，根據(jù)該電壓信號的值計算出該水槽中的水位深度；一輸出接口，將該水深計算模塊計算出的水位深度輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水位測定裝置，其特征在于，該對電極的尺寸形狀 均相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水位測定裝置，其特征在于，該水深計算模塊進(jìn)一 步包括傳感器，連接該對電極，采集該對電極上的電壓信號； 放大電路，連接該傳感器，將該電壓信號放大；計算單元，連接該放大電路，接收放大的電壓信號根據(jù)其信號值計算該水槽 中的水位深度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水位測定裝置，其特征在于，該測定裝置還包括一 顯示單元，連接該輸出接口，顯示計算出的水位深度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水位測定裝置，其特征在于，該測定裝置還包括 一支撐座，設(shè)置于水槽外壁，與該對電極放置位置對應(yīng)之處設(shè)有一對金屬彈片，該對金屬彈片與該對電極接觸，并且該水深計算模塊通過一 PCB安裝在該支撐座上。
6 —種帶有水位測定裝置的加熱料理裝置，其特征在于，該加熱料理裝置包括一水槽；一料理室；一對電極，對稱設(shè)置于該水槽外壁相對的兩面；一水深計算模塊，連接該對電極，采集電壓信號，根據(jù)該電壓信號的值計算 出該水槽中的水位深度；一輸出接口，將該水深計算模塊計算出的水位深度輸出； 一顯示單元，連接該輸出接口，顯示計算出的水位深度； 一條件設(shè)置單元，設(shè)置料理的時間和溫度；一水位判斷模塊，連接該輸出接口，將輸出的水位深度與設(shè)定值比較，輸出 是否還需要繼續(xù)料理的控制信號；一蒸汽發(fā)生模塊，連接該水位判斷模塊，在該控制信號的作用下產(chǎn)生蒸汽； 一微波發(fā)生模塊，連接該水位判斷模塊，在該控制信號的作用下產(chǎn)生微波； 一加熱模塊，連接該水位判斷模塊，在該控制信號的作用下加熱料理食物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱料理裝置，其特征在于，該水深計算模塊進(jìn)一 步包括傳感器，連接該對電極，釆集該對電極上的電壓信號； 放大電路，連接該傳感器，將該電壓信號放大；計算單元，連接該放大電路，接收放大的電壓信號根據(jù)其信號值計算該水槽 中的水位深度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱料理裝置，其特征在于，該料理裝置還包括 一支撐座，設(shè)置于水槽外壁，與該對電極放置位置對應(yīng)之處設(shè)有一對金屬彈片，該對金屬彈片與該對電極接觸，并且該水深計算模塊通過一 PCB安裝在該支撐座上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所迷的加熱料理裝置，其特征在于，該對電極的尺寸形狀 均相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水位測定裝置以及帶有該測定裝置的加熱料理裝置，它結(jié)構(gòu)簡單，裝置內(nèi)的微控制器能有效控制料理狀態(tài)，水槽中水的有無以及水位高低也可以直接在液晶屏上顯示。其技術(shù)方案為該測定裝置包括一對電極，對稱設(shè)置于該水槽外壁相對的兩面；一水深計算模塊，連接該對電極，采集電壓信號，根據(jù)該電壓信號的值計算出該水槽中的水位深度；一輸出接口，將該水深計算模塊計算出的水位深度輸出。本發(fā)明應(yīng)用于微波爐制造領(lǐng)域。
文檔編號G01F23/22GK101246031SQ20071003757
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者余朋清 申請人:上海松下微波爐有限公司