CN107518851B - 洗碗机及其液位检测装置和液位检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种洗碗机及其液位检测装置和检测方法，液位检测装置包括电极模块、屏蔽模块、电容数字转换模块和处理模块，其中，电极模块安装于容器外部，电极模块包括液位感测电极对和参考液体感测电极对，液位感测电极对包括液位感测电极和第一接地电极；参考液体感测电极对包括参考液体感测电极和第二接地电极；屏蔽模块包括第一屏蔽电极和第二屏蔽电极；电容数字转换模块对液位感测电极和第一屏蔽电极、对参考液体感测电极和第二屏蔽电极分别采用差分电位驱动，并获得液位感测电容、液位测量单位电容；处理模块根据液位感测电容和液位测量单位电容计算液位高度。采用无接触方式避免污染，增加屏蔽电极并进行反相位补偿测量，避免外界干扰。

Description

洗碗机及其液位检测装置和液位检测方法

技术领域

本发明属于电器制造技术领域，尤其涉及一种洗碗机的液位检测装置，以及具有该液位检测装置的洗碗机和洗碗机的液位检测方法。

背景技术

目前，已经存在多种测量液位高度的方法，例如，电容式水位监测方法，该方法在水中放入两根平行电极，其中一根电极表面富有绝缘层，因而在两根电极间便构成一个电容C，其容量与电极没入水中的深度成正比。但是，采用该检测方法存在一些问题，例如，如果长时间使用，容易形成水垢，检测精度下降；接触式测量，必须固定在被测液体中，容易污染水源；传统电容传感技术局限于自身的稳定性和外界干扰(比如人手)，常常引起容值漂移，因而，抗外界干扰能力较差，EMI检测往往不易合格，以及达不到CS(传导抗扰测试)的要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明需要提出一种液位检测装置，该液位检测装置进行液位检测时可以避免对液体的污染，以及提高抗干扰能力。

本发明还公开包括该液位检测装置的洗碗机以及洗碗机的液位检测方法。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例的液位检测装置，包括：电极模块，所述电极模块安装于容器外部，所述电极模块包括液位感测电极对和参考液体感测电极对，其中，所述液位感测电极对包括液位感测电极和第一接地电极，所述液位感测电极与所述第一接地电极对应平行布置且在所述容器的液位变化方向的高度大于或等于最大允许液位高度；所述参考液体感测电极对包括参考液体感测电极和第二接地电极，所述参考液体感测电极与所述第二接地电极对应平行布置；屏蔽模块，所述屏蔽模块包括第一屏蔽电极和第二屏蔽电极，所述第一屏蔽电极与所述液位感测电极对对应设置且位于所述液位感测电极对远离液体的一侧，所述第二屏蔽电极与所述参考液体感测电极对对应设置且位于所述参考液体感测电极对远离液体的一侧；电容数字转换模块，用于对所述液位感测电极和所述第一屏蔽电极、以及对所述参考液体感测电极和所述第二屏蔽电极分别采用差分电位驱动，并根据所述液位感测电极对采集的液位感测信号获得液位感测电容，以及，根据所述参考液体感测电极对采集的液位测量单位增加量获得液位测量单位电容；处理模块，用于根据所述液位感测电容和所述液位测量单位电容计算所述容器内的液位高度。

本发明实施例的液位检测装置，感测电极安装于容器外部，采用非接触式测量，可以避免对液体的污染，感测电极不容易形成水垢，保证测量精度，并且，增加屏蔽电极以及电容数字转换模块对感测电极和屏蔽电极提供差分电位驱动以进行反相位补偿测量，可以避免外界干扰，提高检测精度和准确度，提高电磁测试性能。

在本发明的一些实施例中，所述电极模块还包括：环境感测电极对，所述环境感测电极对设置于所述容器外部高于所述最大允许液位高度的位置，所述环境感测电极对包括环境感测电极和第三接地电极，所述环境感测电极与所述第三接地电极对应平行布置；所述电容数字转换模块根据所述环境感测电极对采集的环境感测信号获得环境参考电容，所述处理模块根据所述液位感测电容、所述液位测量单位电容和所述环境参考电容计算所述容器内的液位高度。从而可以补偿环境对测量的影响。

在本发明的一些实施例中，所述第一屏蔽电极与所述液位感测电极的尺寸一致，所述第二屏蔽电极与所述液位感测电极的尺寸一致，可以更好地屏蔽外界干扰。

在本发明的一些实施例中，所述处理模块对计算获得的所述容器内的液位高度进行增益补偿，可以提高测量精确度。

在本发明的一些实施例中，所述液位感测电极、所述参考液体感测电极、所述环境感测电极、所述第一屏蔽电极、所述第二屏蔽电极均嵌入柔性电路板上。从而，可以安装在不同形状的容器的外部，更加灵活、便捷。

在本发明的一些实施例中，所述液位检测装置还包括：连接器模块，所述连接器模块分别与所述液位感测电极、所述参考液体感测电极、所述环境感测电极、所述第一屏蔽电极、所述第二屏蔽电极和所述电容数字转换模块相连。

在本发明的一些实施例中，所述液位感测电极对与所述第一屏蔽电极之间的距离在所述液位感测电极的电极宽度的1/4-1/2之间，所述参考液体感测电极对与所述第二屏蔽电极之间的距离在所述参考液体感测电极的电极宽度的1/4-1/2之间。

在本发明的一些实施例中，所述电容数字转换模块包括PDC1004芯片。

在本发明的一些实施例中，所述PDC1004芯片采用CIN1、CIN2、CIN3、CIN4的差分模式，其中，CIN1为液位感测电极输入，CIN2为参考液体感测电极输入，CIN3为环境感测电极输入，CIN4悬空，CIN1和CIN2均与SHLD1同相，CIN4与SHLD2同相，所述PDF1004芯片配置为：MEAS1＝CNI1(CHA)-CIN4(CHB)，其中，CIN1设置为正相输入通道，CIN4设置为负相输入通道；MEAS2＝CNI2(CHA)-CIN4(CHB)，其中，CIN2设置为正相输入通道，CIN4设置为负相输入通道；其中，MEAS1和MEAS2为差分模式，CHA和CHB为通道。

基于上述方面实施例的液位检测装置，本发明另一方面实施例的洗碗机，包括所述的液位检测装置。

本发明实施例的洗碗机，通过采用上述方面实施例的液位检测装置，采用非接触式测量可以避免液体污染，避免感测电极形成水垢，提高测量精度，以及，采用反相位补偿测量方式可以减少外界干扰，提高CS测试或EMI测试性能。

为了解决上述问题，本发明再一方面实施例的洗碗机的液位检测方法，其中，所述洗碗机包括液位检测装置，所述液位检测装置包括安装于盛放液体的容器外部的电极模块和屏蔽模块，其中，所述电极模块包括液位感测电极对和参考液体感测电极对，所述液位感测电极对包括液位感测电极和第一接地电极，所述液位感测电极与所述第一接地电极对应平行布置且在所述容器的液位变化方向的高度大于或等于最大允许液位高度；所述参考液体感测电极对包括参考液体感测电极和第二接地电极，所述参考液体感测电极与所述第二接地电极对应平行布置；所述屏蔽模块包括第一屏蔽电极和第二屏蔽电极，所述第一屏蔽电极与所述液位感测电极对对应设置且位于所述液位感测电极对远离液体的一侧，所述第二屏蔽电极与所述参考液体感测电极对对应设置且位于所述参考液体感测电极对远离液体的一侧；所述液位检测方法包括：对所述液位感测电极、所述参考液体感测电极和所述屏蔽模块采用差分电位驱动；根据所述液位感测电极对采集的液位感测信号获得液位感测电容，以及，根据所述参考液体感测电极对采集的液位测量单位增加量获得液位测量单位电容；根据所述液位感测电容和所述液位测量单位电容计算所述容器内的液位高度。

本发明实施例的洗碗机的液位检测方法，采用非接触式测量可以避免液体污染，以及感测电极不易生水垢，保证检测精度，以及，增加屏蔽电极以及对屏蔽电极和感测电极进行差分电位驱动，进行反相位补偿测量，可以避免外界干扰，提高抗电磁干扰性能。

在本发明的一些实施例中，所述电极模块还包括环境感测电极对，所述环境感测电极对设置于所述容器外部高于所述最大允许液位高度的位置，所述环境感测电极对包括环境感测电极和第三接地电极，所述环境感测电极与所述第三接地电极对应平行布置；所述液位检测方法还包括：根据所述环境感测电极对采集的环境感测信号获得环境参考电容；根据所述液位感测电容、所述液位测量单位电容和所述环境参考电容计算所述容器内的液位高度。

在本发明的一些实施例中，所述液位检测方法还包括：对计算获得的所述容器内的液位高度进行增益补偿。

在本发明的一些实施例中，所述液位检测装置包括PDC1004，所述PDC1004芯片采用CIN1、CIN2、CIN3、CIN4的差分模式，其中，CIN1为液位感测电极输入，CIN2为参考液体感测电极输入，CIN3为环境感测电极输入，CIN4悬空，CIN1和CIN2均与SHLD1同相，CIN4与SHLD2同相，所述PDF1004芯片配置为：MEAS1＝CNI1(CHA)-CIN4(CHB)，其中，CIN1设置为正相输入通道，CIN4设置为负相输入通道；MEAS2＝CNI2(CHA)-CIN4(CHB)，其中，CIN2设置为正相输入通道，CIN4设置为负相输入通道；其中，MEAS1和MEAS2为差分模式，CHA和CHB为通道。

附图说明

图1是根据本发明实施例的液位检测装置的框图；

图2是根据本发明的一个实施例的感测电极安装以及尺寸示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的增加屏蔽电极的感测电极的液位检测原理示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的液位检测装置的框图；

图5中的(1)和(2)是传统电极在外界有无干扰时的电路模式示意图，图5中(3)是容器和电极安装的侧面示意图；

图6是传统液位检测等效电路模型示意图；

图7是根据本发明的一个实施例的液位检测等效电路模型示意图；

图8是根据本发明的一个实施例的反相位感测电极板间堆叠示意图；

图9是根据本发明的一个实施例的屏蔽电极与参考液体感测电极的尺寸示意图；

图10是根据本发明的一个实施例的液位检测装置的框图；

图11是根据本发明的一个实施例的连接器模块的示意图；

图12是根据本发明实施例的洗碗机的框图；以及

图13是根据本发明实施例的洗碗机的液位检测方法的流程图。

附图标记：

洗碗机1000；

液位检测装置100；

电极模块10、屏蔽模块20、电容数字转换模块30、处理模块40、连接器模块50；

液位感测电极对11、参考液体感测电极对12、参考液体感测电极对12、环境感测电极对13；

液位感测电极111、参考液体感测电极121、环境感测电极131、第一屏蔽电极21、第二屏蔽电极22；

C_w为待测液体电容，R_w为待测液体电阻，C_p为容器电容。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例的液位检测装置。

图1是根据本发明实施例的液位检测装置的框图，如图1所示，本发明实施例的液位检测装置100包括电极模块10、屏蔽模块20、电容数字转换模块30和处理模块40。

其中，电极模块10安装于容器外部，电极模块10包括液位感测电极对11和参考液体感测电极对12。参照图2所示为根据本发明的一个实施例的电极模块的尺寸示意图，液位感测电极对11包括液位感测电极111和第一接地电极112，液位感测电极111与第一接地电极112对应平行布置且在容器的液位变化方向的高度大于或等于最大允许液位高度，其中，对应平行布置可以为尺寸大小一致且平行设置，因为液位感测电极检测与液位高度如图2中的h_w成正比例，因而，液位感测电极的高度必须达到液位所允许的最大高度。液位高度感测的工作原理为测量并行的板间电容即液位感测电极111与第一接地电极112之间电容变化量，参照图2和图3所示，在液位变化方向例如Z方向，电容电解质变化与液位高度成正比例函数如下所示：Cmeas∝h_wε_w+(h_L-h_w)ε_a，其中，Cmeas为板间电容，h_w为液体高度，h_L为容器内允许液体最大高度，ε_w为液体介电常数，ε_a为空气介电常数。

参照图2所示，参考液体感测电极对12包括参考液体感测电极121和第二接地电极122，参考液体感测电极121与第二接地电极122对应平行布置，参考液体感测电极对12用于检测液位测量单位增加量，较优地，为了液位高度和温度可以进行独立测量，待测量的液位高度必须高于参考液体感测电极121的高度。

在本发明的实施例中，采用非接触式电容感测方式进行液位检测，电极模块10安装于容器外部，可以避免液体污染，感测电极不易形成水垢，保证检测精度。

屏蔽模块20包括第一屏蔽电极21和第二屏蔽电极22，第一屏蔽电极21与液位感测电极对11对应设置且位于液位感测电极对11远离液体的一侧，第二屏蔽电极22与参考液体感测电极对12对应设置且位于参考液体感测电极对12远离液体的一侧。如图3所示，在液体感测电极对11后面放置第一屏蔽电极21，使得液位感测电极111与第一接地电极112的传感具有方向性，因而可以有效阻止来自背侧的外界干扰。因为，第一屏蔽电极21与液位感测电极111具有相同的正向激励信号驱动，即具有相同的电位，在第一屏蔽电极21方向上没有电场存在，所以，有效感应电容变化的区域只能为盛有液体的容器的一侧。同理地，第二屏蔽电极22也起到屏蔽参考液体感测电极121背侧的干扰的作用。在本发明的一些实施例中，为了更好地屏蔽外界干扰，第一屏蔽电极21与液位感测电极111的尺寸一致，第二屏蔽电极22与液位感测电极111的尺寸一致。

电容数字转换模块30用于对液位感测电极111和第一屏蔽电极21、以及对参考液体感测电极121和第二屏蔽电极22分别采用差分电位驱动，即采用反相位补偿输入信号，可以保持寄生电容恒定，避免因液位变化导致电位差。电容数字转换模块30根据液位感测电极对11采集的液位感测信号获得液位感测电容，以及，根据参考液体感测电极12对采集的液位测量单位增加量获得液位测量单位电容。在本发明的一些实施例中，电容数字转换模块采用PDC1004芯片。

处理模块40根据液位感测电容和液位测量单位电容计算容器内的液位高度。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，电极模块10还包括环境感测电极对13，环境感测电极对13设置于容器外部高于最大允许液位高度的位置，如图2所示，环境感测电极对13包括环境感测电极131和第三接地电极132，环境感测电极131与第三接地电极132对应平行布置。针对于容器特性而言，为了使其与待测液面高度相隔离，环境参考感测电极对13需要放置于最大液面高度之上，即可只追踪环境变化量而不是容器里的液体的影响，采用环境感测电极对13获得环境参考参数，可以补偿环境变化例如温度、湿度或者容器上的压力等对测量的影响。

在本发明的实施例中，环境感测电极131的尺寸应该与参考液体感测电极111的尺寸相一致，如此，测量结果可以相减，如果两者的尺寸不匹配就无法进行差分测量，因为电容的变化量跟平行板之间的面积大小不成线性正比关系。

电容数字转换模块30根据环境感测电极对13采集的环境感测信号获得环境参考电容，处理模块40根据液位感测电容、液位测量单位电容和环境参考电容计算容器内的液位高度。

具体地，液位感测电极111、参考液体感测电极121和环境感测电极131由相同的正激励信号驱动，板间变化的电容量导致正激励输入信号随之变化，从而根据对应的变化关系可以计算出相应的液位高度变化。参照图2所述的参数示意，处理模块40根据以下公式计算任意区间液位高度：

其中，Level为液位高度，h_RL为参考液体感测电极单位高度(通常取为1)，C_level为液位感测电容，C_level(0)为容器中没有液体时的液位感测电容(空状态)，C_RL为液位测量单位电容，C_RE为环境感测电容。如果不考虑环境影响，即包括环境感测电容，则上述公式中用C_RL(0)来替换C_RE，C_RL(0)为容器中没有液体时的参考液体感测电极对12检测的液位测量单位电容。

进一步地，虽然理论上来讲电容测量值与液位高度成比例关系，但是，在实际测量中，还是会存在较大差异，因为参考液体感测电极121和环境感测电极131相对每层等间隔液位感测电极存在差异。因此，为了与实际测量液位高度相匹配，在本发明的实施例中，处理模块40对计算获得的容器内的液位高度进行增益补偿。例如，对计算获得的容器内的液位高度采用一阶线性校正算法，一阶线性校正算法的公式如下所示：Level'＝Level*Gain+offset，其中，Level'为校正之后的液位高度，Gain为增益值，offset为校正偏差，具体可以参照相关技术中一阶线性校正的处理过程，在每次测量中可以进行实时增益补偿来适应***环境状态的变化。

下面对本发明实施例中电容数字转换模块30例如PDC1004通过反相位补偿驱动来避免寄生电容导致的电位差的过程进行说明。

首先，对因外界干扰导致液位变化产生的电位差进行说明。图5中的(1)和(2)为传统电极有无外界干扰的模型俯视图。图5中的(3)是容器和感测电极安装的侧面示意图。其中，CINx是感测电极，C_w为待测液体电容，R_w为待测液体电阻，C_p为容器电容，如图5中(1)所示，如果使得***与外界干扰相隔离，传统的方法是将液位感测电极111接入***输入端，就可以与第一接地电极112相配合正常工作。如图5中(2)所示，如果引入任何一个接地的外界干扰，那么就会产生一个寄生电容C_h，从而导致电容的测量偏差，这些偏差非常重要，足以影响到***不能很好的区分液位高度变化，降低***的准确性和可靠性，最终影响整个***的正常工作。

图6是传统液位高度检测***电机模型等效电路图，从液位感测电极111到第一接地电极112之间可以简化出待测液体电容C_w，待测液体电阻R_w，容器电容C_p。其中，待测液体电容C_w的增加为线性变化，当人手靠近或接触待测液体时，就会引入模型一个附加的寄生电容C_h，产生因为液位变化导致的电位差(在没有人手靠近或接触的情况下)。而本发明实施例中采用反相位补偿电极模型可以避免该电位差的产生。

图7是根据本发明实施例的液位高度检测装置电极模型等效电路图。其通过对称的感测电极排布和反相位补偿驱动来抵消人体靠近或接触时产生的寄生电容，从而进行稳定的液位测量。在传统测量方法中，待测液体会形成电位变化，而在反相位补偿电极模型中，通过差分电容测量，待测液体的电位在正负激励驱动中则会始终保持恒定不变。在本发明的实施例中，屏蔽电极取代接地电极接入正向驱动信号，液位感测电极111与第一屏蔽电极21采用差分电位驱动使得节点C_H的电位保持固定。如图7所示，其中，CINx表示电极输入，SHLDy表示屏蔽电极输入，由PDC1004芯片配置成差分模式(CINx和CINy)，比如，CIN1-CIN4，此为默认模式，SHLD1(第一屏蔽电极)与CIN1为同相位，SHLD2(第二屏蔽电极)与CIN4为同相位。因为CIN1与CIN4互为180°反向，因此，C_H节点保持恒定电位。

图8是根据本发明实施例的反相位感测电极间堆叠示意图，其中，也包括了电极后面的屏蔽电极。相对于待测液体电容来说，反相位驱动信号是一致的。输入测量通道CHx的对称性和屏蔽电极SHLD是关键，其中，CHx表示通道，包括通道CHA和CHB两个。如果不能很好的匹配，待测液体就不能够保持恒定电位。

在本发明的一些实施例中，PDC1004芯片采用CIN1、CIN2、CIN3、CIN4的差分模式，即其中同时只能存在两个通道的电极输入，形成差分模式，可以使用以下感测组合搭配方式来实现反相位补偿测量：CIN1为液位感测电极输入，CIN2为参考液体感测电极输入，CIN3为环境感测电极输入(可选)，CIN4悬空、无附加电极，CIN1和CIN2均与SHLD1同相，CIN4与SHLD2同相，即CIN1和CIN2分别与CIN4为180°反相。如图8所示，SHLD对应两个通道，包括SHLD1和SHLD2，分别对应通道CHA和CHB，与CHx相邻的SHLD2需要与SHLD1相邻的另外一个SHLD2屏蔽电极相匹配进行同相和反相对称激励输入。PDF1004芯片配置为：MEAS1＝CNI1(CHA)-CIN4(CHB)，其中，CIN1设置为正相输入通道，CIN4设置为负相输入通道；MEAS2＝CNI2(CHA)-CIN4(CHB)，其中，CIN2设置为正相输入通道，CIN4设置为负相输入通道；其中，MEAS1和MEAS2为差分模式。通过采用反相位补偿测量，可以避免因寄生电容的存在而液位变化时产生的电位差，从而避免外界干扰的影响，更加便于通过EMI测试以及CS测试。

为了提高测量的分辨率和精确度，感测电极采用对称排布，进一步为了更好地对称，参照图9所示，屏蔽电极SHLD1与SHLD2(远离液体一端)要与液位感测电极111的尺寸严格大小一致。屏蔽电极SHLD1与SHLD2在液位感测电极111和参考液体感测电极121之间。因为FDC1004会顺序采样各个通道的电容，当读取液位感测电极111电容的测量值时，参考液体感测电极121悬空，而屏蔽电极SHLD1和SHLD2相连。

并且，在本发明的一些实施例中，液位感测电极对11与第一屏蔽电极21之间的距离在液位感测电极111的电极宽度的1/4-1/2之间，参考液体感测电极对12与第二屏蔽电极22之间的距离在参考液体感测电极121的电极宽度的1/4-1/2之间。另外，测量的分辨率和精确度还取决于感测电极与容器的间隙、容器材质和厚度。双层电极板例如感测电极与接地电极之间的绝缘层可以选用FR4的环氧板。本发明实施例的液位检测装置100的液位测量精度可以达到1mm(毫米)。

考虑到容器的形状不同，在本发明的一些实施例中，液位感测电极111、参考液体感测电极121、环境感测电极131、第一屏蔽电极21、第二屏蔽电极22均嵌入柔性电路板上。如图10所示，液位检测装置100还包括连接器模块50，连接器模块50分别与液位感测电极111、参考液体感测电极121、环境感测电极131、第一屏蔽电极21、第二屏蔽电极22和电容数字转换模块30相连，如图11所示为本发明的一个实施例的连接器模块的示意图，采用软硬结合电路允许感测电极安装在多样形状容器表面，更加灵活便利。

概括来说，本发明实施例的液位检测装置100，通过将电容感测电极安装在容器外部，通过液位变化引起板间相对节点常数变化，从而电容量发生变化，进而根据电容量变化来判断液位高度，相较于将感测电极放置于液体中，可以避免液体被污染的问题；非接触式安装测量，具有平均效应，不会形成水垢，造成测量精度的下降；并且，在本发明实施例中，增加屏蔽电极和反相位补偿输入信号电路，可以有效避免外界干扰，提高CS测试和EMI测试性能。

基于上述方面实施例的液位检测装置，图12是根据本发明实施例的洗碗机的框图，如图12所示，本发明实施例的洗碗机1000包括上述方面实施例的液位检测装置100，洗碗机1000包括盛放液体的容器，当然还包括其他必要零部件，在此不作详细说明。液位检测装置100的感测电极放置于容器的外部，并在远离液体的一端设置有屏蔽电极，液位检测装置100的感测电极和屏蔽电极进行差分电位驱动，进行反相位补偿测量，具体液位检测过程参照上述方面实施例的说明，在此不再赘述。

本发明实施例的洗碗机1000，通过采用上述方面实施例的液位检测装置100，采用非接触式测量可以避免液体污染，避免感测电极形成水垢，提高测量精度。以及，采用反相位补偿测量方式可以减少外界干扰，提高CS测试或EMI测试性能。

下面参照附图描述根据本发明再一方面实施例的洗碗机的液位检测方法。其中，洗碗机包括液位检测装置，液位检测装置包括安装于盛放液体的容器外部的电极模块和屏蔽模块，其中，电极模块包括液位感测电极对和参考液体感测电极对，液位感测电极对包括液位感测电极和第一接地电极，液位感测电极与第一接地电极对应平行布置且在容器的液位变化方向的高度大于或等于最大允许液位高度；参考液体感测电极对包括参考液体感测电极和第二接地电极，参考液体感测电极与第二接地电极对应平行布置；屏蔽模块包括第一屏蔽电极和第二屏蔽电极，第一屏蔽电极与液位感测电极对对应设置且位于液位感测电极对远离液体的一侧，第二屏蔽电极与参考液体感测电极对对应设置且位于参考液体感测电极对远离液体的一侧。采用非接触式的电极布置，可以避免对液体的污染，以及，电极不易形成水垢，保证检测精度。

图13是根据本发明实施例的洗碗机的液位检测方法的流程图，如图13所示，本发明实施例的液位检测方法包括：

S1，对液位感测电极、参考液体感测电极和屏蔽模块采用差分电位驱动。

在本发明的实施例中，采用反相位补偿测量液位，以避免因外界干扰引入的寄生电容造成的液位变化产生的电位差，提高检测的准确性。

在本发明的一些实施例中，液位检测装置包括PDC1004，PDC1004芯片采用CIN1、CIN2、CIN3、CIN4的差分模式，其中，CIN1为液位感测电极输入，CIN2为参考液体感测电极输入，CIN3为环境感测电极输入，CIN4悬空，CIN1和CIN2均与SHLD1同相，CIN4与SHLD2同相，PDF1004芯片配置为：MEAS1＝CNI1(CHA)-CIN4(CHB)，其中，CIN1设置为正相输入通道，CIN4设置为负相输入通道；MEAS2＝CNI2(CHA)-CIN4(CHB)，其中，CIN2设置为正相输入通道，CIN4设置为负相输入通道；其中，MEAS1和MEAS2为差分模式，CHA和CHB为通道。采用该配置可以进行差分电位驱动，提供反相位补偿输入信号。

S2，根据液位感测电极对采集的液位感测信号获得液位感测电容，以及，根据参考液体感测电极对采集的液位测量单位增加量获得液位测量单位电容。

S3，根据液位感测电容和液位测量单位电容计算容器内的液位高度。

在本发明的一些实施例中，电极模块还包括环境感测电极对，所述环境感测电极对设置于所述容器外部高于所述最大允许液位高度的位置，所述环境感测电极对包括环境感测电极和第三接地电极，所述环境感测电极与所述第三接地电极对应平行布置。

考虑到环境对液位检测的影响，本发明实施例的液位检测方法，还可以根据环境感测电极对采集的环境感测信号获得环境参考电容；以及，根据液位感测电容、液位测量单位电容和环境参考电容计算容器内的液位高度，包含环境感测可以补偿环境变化例如温度、湿度或容器上压力对测量的影响。

进一步地，在本发明的实施例中，对计算获得的容器内的液位高度进行增益补偿，提高测量精度。

总之，本发明实施例的洗碗机的液位检测方法，采用非接触式测量可以避免液体污染，以及感测电极不易生水垢，保证检测精度，以及，增加屏蔽电极以及对屏蔽电极和感测电极进行差分电位驱动，进行反相位补偿测量，可以避免外界干扰，提高抗电磁干扰性能。

需要说明的是，在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种液位检测装置，其特征在于，包括：

电极模块，所述电极模块安装于容器外部，所述电极模块包括液位感测电极对和参考液体感测电极对，其中，所述液位感测电极对包括液位感测电极和第一接地电极，所述液位感测电极与所述第一接地电极对应平行布置且在所述容器的液位变化方向的高度大于或等于最大允许液位高度；所述参考液体感测电极对包括参考液体感测电极和第二接地电极，所述参考液体感测电极与所述第二接地电极对应平行布置；

屏蔽模块，所述屏蔽模块包括第一屏蔽电极和第二屏蔽电极，所述第一屏蔽电极与所述液位感测电极对对应设置且位于所述液位感测电极对远离液体的一侧，所述第二屏蔽电极与所述参考液体感测电极对对应设置且位于所述参考液体感测电极对远离液体的一侧；

电容数字转换模块，用于对所述液位感测电极和所述第一屏蔽电极、以及对所述参考液体感测电极和所述第二屏蔽电极分别采用差分电位驱动，使输入所述液位感测电极和所述第一屏蔽电极的驱动信号与输入所述参考液体感测电极和所述第二屏蔽电极的驱动信号互为180°反向，并根据所述液位感测电极对采集的液位感测信号获得液位感测电容，以及，根据所述参考液体感测电极对采集的液位测量单位增加量获得液位测量单位电容；

处理模块，用于根据所述液位感测电容和所述液位测量单位电容计算所述容器内的液位高度，并对计算获得的容器内的液位高度采用一阶线性校正算法实现对容器内的液位高度进行增益补偿。

2.如权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，所述电极模块还包括：

环境感测电极对，所述环境感测电极对设置于所述容器外部高于所述最大允许液位高度的位置，所述环境感测电极对包括环境感测电极和第三接地电极，所述环境感测电极与所述第三接地电极对应平行布置；

所述电容数字转换模块根据所述环境感测电极对采集的环境感测信号获得环境参考电容，所述处理模块根据所述液位感测电容、所述液位测量单位电容和所述环境参考电容计算所述容器内的液位高度。

3.如权利要求2所述的液位检测装置，其特征在于，所述第一屏蔽电极与所述液位感测电极的尺寸一致，所述第二屏蔽电极与所述液位感测电极的尺寸一致。

4.如权利要求3所述的液位检测装置，其特征在于，所述液位感测电极、所述参考液体感测电极、所述环境感测电极、所述第一屏蔽电极和所述第二屏蔽电极均嵌入柔性电路板上。

5.如权利要求4所述的液位检测装置，其特征在于，所述液位检测装置还包括：

连接器模块，所述连接器模块分别与所述液位感测电极、所述参考液体感测电极、所述环境感测电极、所述第一屏蔽电极、所述第二屏蔽电极和所述电容数字转换模块相连。

6.如权利要求3所述的液位检测装置，其特征在于，所述液位感测电极对与所述第一屏蔽电极之间的距离在所述液位感测电极的电极宽度的1/4-1/2之间，所述参考液体感测电极对与所述第二屏蔽电极之间的距离在所述参考液体感测电极的电极宽度的1/4-1/2之间。

7.如权利要求2所述的液位检测装置，其特征在于，所述电容数字转换模块包括PDC1004芯片。

8.如权利要求7所述的液位检测装置，其特征在于，所述PDC1004芯片采用CIN1、CIN2、CIN3、CIN4的差分模式，其中，CIN1为液位感测电极输入，CIN2为参考液体感测电极输入，CIN3为环境感测电极输入，CIN4悬空，CIN1和CIN2均与SHLD1同相，CIN4与SHLD2同相，所述PDC1004芯片配置为：

MEAS1＝CNI1(CHA)-CIN4(CHB)，其中，CIN1设置为正相输入通道，CIN4设置为负相输入通道；

MEAS2＝CNI2(CHA)-CIN4(CHB)，其中，CIN2设置为正相输入通道，CIN4设置为负相输入通道；

其中，MEAS1和MEAS2为差分模式，CHA和CHB为通道。

9.一种洗碗机，其特征在于，包括：

洗碗机本体，所述洗碗机本体包括盛放液体的容器；和

如权利要求1-8任一项所述的液位检测装置。

10.一种洗碗机的液位检测方法，其特征在于，所述洗碗机包括液位检测装置，所述液位检测装置包括安装于盛放液体的容器外部的电极模块和屏蔽模块，其中，所述电极模块包括液位感测电极对和参考液体感测电极对，所述液位感测电极对包括液位感测电极和第一接地电极，所述液位感测电极与所述第一接地电极对应平行布置且在所述容器的液位变化方向的高度大于或等于最大允许液位高度；所述参考液体感测电极对包括参考液体感测电极和第二接地电极，所述参考液体感测电极与所述第二接地电极对应平行布置；所述屏蔽模块包括第一屏蔽电极和第二屏蔽电极，所述第一屏蔽电极与所述液位感测电极对对应设置且位于所述液位感测电极对远离液体的一侧，所述第二屏蔽电极与所述参考液体感测电极对对应设置且位于所述参考液体感测电极对远离液体的一侧；所述液位检测方法包括：

对所述液位感测电极、所述参考液体感测电极和所述屏蔽模块采用差分电位驱动，使输入所述液位感测电极和所述第一屏蔽电极的驱动信号与输入所述参考液体感测电极和所述第二屏蔽电极的驱动信号互为180°反向；

根据所述液位感测电极对采集的液位感测信号获得液位感测电容，以及，根据所述参考液体感测电极对采集的液位测量单位增加量获得液位测量单位电容；

根据所述液位感测电容和所述液位测量单位电容计算所述容器内的液位高度，并对计算获得的容器内的液位高度采用一阶线性校正算法实现对容器内的液位高度进行增益补偿。

11.如权利要求10所述的液位检测方法，其特征在于，所述电极模块还包括环境感测电极对，所述环境感测电极对设置于所述容器外部高于所述最大允许液位高度的位置，所述环境感测电极对包括环境感测电极和第三接地电极，所述环境感测电极与所述第三接地电极对应平行布置；所述液位检测方法还包括：

根据所述环境感测电极对采集的环境感测信号获得环境参考电容；

根据所述液位感测电容、所述液位测量单位电容和所述环境参考电容计算所述容器内的液位高度。

12.如权利要求11所述的液位检测方法，其特征在于，所述液位检测装置包括PDC1004，所述PDC1004芯片采用CIN1、CIN2、CIN3、CIN4的差分模式，其中，CIN1为液位感测电极输入，CIN2为参考液体感测电极输入，CIN3为环境感测电极输入，CIN4悬空，CIN1和CIN2均与SHLD1同相，CIN4与SHLD2同相，所述PDC1004芯片配置为：

MEAS1＝CNI1(CHA)-CIN4(CHB)，其中，CIN1设置为正相输入通道，CIN4设置为负相输入通道；

MEAS2＝CNI2(CHA)-CIN4(CHB)，其中，CIN2设置为正相输入通道，CIN4设置为负相输入通道；

其中，MEAS1和MEAS2为差分模式，CHA和CHB为通道。

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