CN205825980U - 电容传感器及割草机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电容传感器。电容传感器包括金属探头和端盖；端盖设置在金属探头外侧，用于保护金属探头；电容传感器还包括绝缘隔层，绝缘隔层设置于金属探头和端盖之间；端盖为导电材料制成。上述电容传感器工作时，端盖有利于金属探头电场的传播，有效增强电容传感器的灵敏度，使得电容传感器的金属探头检测效果较好。本实用新型还提供了一种割草机，包括控制器、信号处理电路和上述电容传感器；电容传感器包括金属探头和端盖，端盖设置在金属探头的外侧，端盖为导电材料制成；信号处理电路的输入端连接金属探头；控制器的输入端连接信号处理电路的输出端。上述割草机，电容传感器检测植被的效果较好，从而使切割植被的效果较好。

Description

电容传感器及割草机

技术领域

本实用新型涉及割草机技术领域，特别涉及一种电容传感器及割草机。

背景技术

割草机是一种草坪修整工具，通常包括轮组、机壳和切割刀盘，能够在草坪上行驶并切割草地。

智能割草机采用电容传感器自动识别需要修剪的草地，无须人为直接控制和操作，大幅度降低人工操作，是一种适合家庭庭院、公共绿地等场所进行草坪修剪维护的工具。智能割草机的电容传感器包括探头和端盖，探头用于检测草地；端盖设置于电容传感器的底部，端盖将草地和探头分隔开，用于保护探头不受损坏。

但是，对于传统的智能割草机，电容传感器底部的端盖不利于探头电场的传播，导致电容传感器灵敏度差，草地检测效果不好。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的智能割草机，电容传感器底端的保护端盖不利于探头电场的传播，导致电容传感器检测草地的效果不好的问题，提供一种电容传感器及割草机。

一种电容传感器，包括：金属探头和端盖；所述端盖设置在所述金属探头外侧，用于保护所述金属探头；其特征在于，所述电容传感器还包括绝缘隔层，所述绝缘隔层设置于所述金属探头和所述端盖之间；所述端盖为导电材料制成。

上述电容传感器工作时，金属探头会向待检测物传播电场，以检测待检测物。由于端盖是导体，电导率高，端盖有利于金属探头电场的传播，有效增强电容传感器的灵敏度，使得电容传感器的金属探头检测效果较好。

在其中一个实施例中，所述绝缘隔层的材料为塑料或橡胶。

在其中一个实施例中，所述端盖为金属端盖。

在其中一个实施例中，所述金属探头为金属薄板；所述电容传感器还包括基板，所述端盖设置在所述金属探头的一侧，所述基板设置于所述金属探头的另一侧，所述金属探头嵌设于所述基板上，所述基板用于固定所述金属探头。

在其中一个实施例中，所述电容传感器还包括导线和固定结构，所述导线穿过所述基板连接所述金属探头；所述固定结构围绕所述导线，且所述固定结构抵住所述基板，所述固定结构用于固定所述导线。

在其中一个实施例中，所述固定结构的材料为海绵。

在其中一个实施例中，所述电容传感器还包括外壳，所述外壳呈圆筒状，所述外壳的侧壁界定了内腔，所述固定结构和所述基板设置于所述内腔中，所述基板垂直于所述外壳的中心轴，所述固定结构和所述基板抵住所述外壳的侧壁，所述外壳的侧壁和所述端盖配接在一起，所述外壳、所述固定结构和所述端盖配合在一起保护所述金属探头。

在其中一个实施例中，所述外壳的侧壁与所述端盖通过螺钉连接。

在其中一个实施例中，所述端盖包括凸缘，所述凸缘设置于所述端盖朝向所述外壳的一侧，且所述凸缘包围所述外壳的侧壁，所述凸缘与所述外壳的侧壁通过螺纹连接。

一种割草机，包括控制器、信号处理电路和以上任一实施例所述的电容传感器；所述电容传感器包括金属探头和端盖，所述端盖设置在所述金属探头的外侧，所述端盖为导电材料制成；所述信号处理电路的输入端连接所述金属探头；所述控制器的输入端连接所述信号处理电路的输出端。

上述割草机，用于切割植被。电容传感器工作时，金属探头会向植被传播电场，以检测植被。端盖位于金属探头与植被之间，由于端盖是导电材料，电导率高，端盖有利于金属探头电场的传播，有效增强电容传感器的灵敏度，使得电容传感器的金属探头检测植被的效果较好。金属探头将检测植被的信号经过信号处理电路传输给控制器，割草机能够根据金属探头检测植被的情况执行工作任务，从而使切割植被的效果较好。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的电容传感器的剖视图；

图2为本实用新型另一实施例的电容传感器的剖视图；

图3为本实用新型一实施例的割草机的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

请参照图1，为本实用新型一实施例的电容传感器100的剖视图。如图1所示，一种电容传感器100，包括金属探头110、端盖120和绝缘隔层130。端盖120设置在金属探头110外侧，端盖120用于保护金属探头110，避免金属探头110受到撞击或摩擦等损坏。其中端盖120为导电材料制成，绝缘隔层130设置于金属探头110和端盖120之间。

上述电容传感器100工作时，金属探头110会向待检测物传播电场，以检测待检测物。由于端盖120是导体，电导率高，端盖120有利于金属探头110电场的传播，有效增强电容传感器100的灵敏度，使得电容传感器100的金属探头110检测效果较好。

本实施例中，待检测物以植被为例。

金属探头110作为电容传感器100的一个电极，用于检测植被，电路地或大地作为电容传感器100的另一个电极，这样，金属探头110与电路地或大地便可组成电容传感器100，简单且节省成本。本实施例中，由于大地作为电容传感器100的另一个电极，只要将金属探头110接电，金属探头110与大地便可构成电容传感器100。

在本实施例中，金属探头110为金属薄板，使得金属探头110的检测范围更大。端盖120设置在金属探头110的外侧，即端盖120设置于金属探头110朝向植被的一侧。端盖120的材料可以是金属、导电合金或超导材料等导电材料。本实施例中，端盖120为金属端盖，金属的电阻率很小，电导率很大，即金属的导电性能很好，因此金属端盖更有利于金属探头110向植被方向的电场传播。

绝缘隔层130使金属探头110与端盖120之间绝缘。一般情况，端盖120裸露于外部环境中，由于端盖120为导电材料，很容易传导外界环境中的静电，所以绝缘隔层130用于保护金属探头110不受外界静电的影响。具体地，绝缘隔层130为绝缘薄层，比如绝缘隔层130的厚度为微米量级，使得绝缘隔层130在保护金属探头110不受外界静电影响的同时，也不影响金属探头110与植被之间的电场传播。进一步地，绝缘隔层130的材料为绝缘的塑料或绝缘的橡胶，使得金属探头110与外部环境电绝缘效果更好。在其它实施例中，绝缘隔层130的材料不局限于此，也可以为其它绝缘材料。

电容传感器100还可以包括基板140，基板140设置于金属探头110的另一侧，金属探头110嵌设于基板140上，基板140用于固定金属探头110。这样使得金属探头110的设置更加稳固。

本实施例中的电容传感器100，从基板140向端盖120的方向看，依次为基板140、金属探头110、绝缘隔层130和端盖120。其中基板140、金属探头110和绝缘隔层130相互平行，且叠放在一起，使结构紧凑。

电容传感器100还可以包括导线150和固定结构160，导线150穿过基板140连接金属探头110，也就是说，基板140上设置有与导线150相适配的通孔，导线150一端穿过该通孔连接至金属探头110，另一端向远离端盖120的方向引出，以连接电容传感器100的电路。固定结构160围绕导线150，且固定结构160抵住基板140，固定结构160用于固定导线150。这样可以限定导线150靠近金属探头110部分的位置。优选地，固定结构160的材料为海绵，由于海绵具有弹性，导线150可以相对固定结构160活动，当电容传感器100被意外碰撞时，导线150不容易被折断。

电容传感器100还可以包括外壳170，外壳170呈圆筒状，外壳170的侧壁界定了内腔，固定结构160和基板140设置于内腔中，基板140垂直于外壳170的中心轴，固定结构160和基板140抵住外壳170的侧壁，外壳170的侧壁和端盖120配接在一起，外壳170、固定结构160和端盖120配合在一起保护金属探头110。这样，外壳170、固定结构160和端盖120三者一起可以将金属探头110封在电容传感器100的内部，防止金属探头110在各个方向被碰撞，保护金属探头110。具体地，本实施例中，海绵的固定结构160和基板140一起填充满外壳170内部的内腔，端盖120从外壳170的底部与外壳170的侧壁配接在一起，且端盖120与外壳170的侧壁之间、端盖120与绝缘隔层130之间及绝缘隔层130与金属探头110之间紧密配合，这样使得金属探头110的设置更牢固。

本实施例中，端盖120为圆形盖，端盖120包括凸缘121，凸缘121设置于端盖120朝向外壳170的一侧，且凸缘121包围外壳170的侧壁，凸缘121与外壳170的侧壁通过螺纹连接在一起。这样，端盖120与外壳170的侧壁通过螺纹旋扭在一起即可实现连接，安装简单。并且端盖120与外壳170的侧壁之间是可拆卸的连接，方便金属探头110的维护。进一步地，由于端盖120为金属材质，耐磨性更好，因此，金属的凸缘121可以从外壳170的侧面保护外壳170。并且在外壳170侧面设置金属的凸缘121，有利于金属探头110从外壳170侧壁向外辐射的电场传播，可以识别位于外壳170侧面的植被，进一步提高金属探头110的灵敏度。

请参照图2，为另一实施例的电容传感器200的剖视图。如图2所示，该电容传感器200包括金属探头、端盖220和绝缘隔层。金属探头、端盖和绝缘隔层的设置请参照图1所示的实施例。本实施例中，端盖220为平板状。该电容传感器200还包括外壳270，外壳270的侧壁与端盖220通过螺钉280连接。这样，外壳270的侧壁与端盖220连接简单，并且端盖220为平板状，制作工艺简单，节省成本。

请参照图3，为一实施例的割草机300的电路结构示意图。一种割草机300，用于切割植被。该割草机300包括控制器310、信号处理电路320和以上任一实施例的电容传感器330。电容传感器330包括金属探头331和端盖(未示出)，端盖设置在金属探头331的外侧，端盖为导电材料制成。如图3所示，信号处理电路320的输入端连接金属探头331；控制器310的输入端连接信号处理电路320的输出端。

上述割草机300，在电容传感器330的工作状态，金属探头331会向植被传播电场，以检测植被。端盖位于金属探头331与植被之间，由于端盖是导电材料，电导率高，端盖有利于金属探头331电场的传播，有效增强电容传感器330的灵敏度，使得电容传感器330的金属探头331检测植被的效果较好。金属探头331将检测植被的信号经过信号处理电路320传输给控制器310，割草机300能够根据金属探头331检测植被的情况执行工作任务，从而使切割植被的效果较好。

金属探头331作为电容传感器330的一个电极，大地作为电容传感器330的另一个电极，通过检测金属探头331和大地之间的电容的变化，以判断草地的状况。信号处理电路320根据电容传感器330传输的信号，输出为方波。当金属探头331检测到植被时，金属探头331和地表之间介电常数变大，金属探头331和大地之间的电容增大，信号处理电路320输出的方波频率减小。当没有植被时，金属探头331和大地之间的介电常数则变小，金属探头331和地表之间的电容也减小，信号处理电路320输出的方波频率增大。从而控制器310可以根据信号处理电路320的输出的方波频率以判断植被状况，控制割草机300的工作状态。

需要说明的是，信号处理电路320的输出信号不局限于此，也可以是其它信号形式，比如也可以是电平变化，只要能表明电容传感器330检测草地的情况即可。

具体地，信号处理电路320包括施密特触发器ST，施密特触发器ST的输入端连接金属探头331，施密特触发器ST的输出端连接控制器310的输入端。当金属探头331检测到植被，施密特触发器ST的输出信号变化，实现割草机300自动识别植被。更进一步地，信号处理电路320还包括基础电容C₁和电阻R。基础电容C₁一端连接施密特触发器ST的输入端、另一端接地。电阻R的两端并联接于施密特触发器ST的输入端和输出端之间。金属探头331下方有植被或者与植被接触，将会引起基础电容C₁的变化，从而引起施密特触发器ST输出信号变化，实现植被检测，便于有效切割植被。此外，信号处理电路320还包括电源V_cc和滤波电容C₂。电源V_cc连接于施密特触发器ST的电源端，用于给施密特触发器ST提供工作电能。滤波电容C₂连接于施密特触发器ST的电源端和地之间，具有稳压作用，用于稳定接入施密特触发器ST的电源电压，使施密特触发器ST工作稳定。

电容传感器330的数量为一个或多个，信号处理电路320的数量为一个或多个，信号处理电路320的数量与电容传感器330的数量相同，每个电容传感器330对应连接一个信号处理电路320。这样可以防止多个信号处理电路320之间的干扰，使控制器310准确判断电容传感器330检测植被的情况，从而使割草机300准确执行切割任务。本实施例中，电容传感器330的数量为两个。以准确检测植被。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电容传感器，包括：金属探头和端盖；所述端盖设置在所述金属探头外侧，用于保护所述金属探头；其特征在于，所述电容传感器还包括绝缘隔层，所述绝缘隔层设置于所述金属探头和所述端盖之间；所述端盖为导电材料制成。

2.根据权利要求1所述的电容传感器，其特征在于，所述绝缘隔层的材料为塑料或橡胶。

3.根据权利要求1所述的电容传感器，其特征在于，所述端盖为金属端盖。

4.根据权利要求1所述的电容传感器，其特征在于，所述金属探头为金属薄板；

所述电容传感器还包括基板，所述端盖设置在所述金属探头的一侧，所述基板设置于所述金属探头的另一侧，所述金属探头嵌设于所述基板上，所述基板用于固定所述金属探头。

5.根据权利要求4所述的电容传感器，其特征在于，还包括导线和固定结构，所述导线穿过所述基板连接所述金属探头；所述固定结构围绕所述导线，且所述固定结构抵住所述基板，所述固定结构用于固定所述导线。

6.根据权利要求5所述的电容传感器，其特征在于，所述固定结构的材料为海绵。

7.根据权利要求5所述的电容传感器，其特征在于，还包括外壳，所述外壳呈圆筒状，所述外壳的侧壁界定了内腔，所述固定结构和所述基板设置于所述内腔中，所述基板垂直于所述外壳的中心轴，所述固定结构和所述基板抵住所述外壳的侧壁，所述外壳的侧壁和所述端盖配接在一起，所述外壳、所述固定结构和所述端盖配合在一起保护所述金属探头。

8.根据权利要求7所述的电容传感器，其特征在于，所述外壳的侧壁与所述端盖通过螺钉连接。

9.根据权利要求7所述的电容传感器，其特征在于，所述端盖包括凸缘，所述凸缘设置于所述端盖朝向所述外壳的一侧，且所述凸缘包围所述外壳的侧壁，所述凸缘与所述外壳的侧壁通过螺纹连接。

10.一种割草机，其特征在于，包括：控制器、信号处理电路和权利要求1至9任意一项所述的电容传感器；所述信号处理电路的输入端连接所述金属探头；所述控制器的输入端连接所述信号处理电路的输出端。