用于家用電器的改進的壓力傳感器及相關方法

專利名稱：用于家用電器的改進的壓力傳感器及相關方法
技術領域：
本發明涉及一種在使用中連接于家用電器的池子或水收集箱的壓力傳感器，特別 是洗碗機或洗衣機，用于探測水箱或池子中的水位。本發明還涉及一種用于在使用中校準 該傳感器和準確測量施加于傳感器的壓力的相關方法。
背景技術：
從意大利專利申請No. 2002A000245中可知一種電動式傳感器，其可以用作家用 電器中的壓力傳感器，并且包括在其中容納有可變形膜的剛性主體，在使用中該可變形膜 對其所連接到的一側上的水壓敏感，例如，膜連接到包含液體的家用電器的水箱，目的是要 測量液體的液位；膜具有可操作地連接到電感的鐵磁芯，并且它的運動因此引起電感的共 振頻率的變化，該變化通過通常位于家用電器上的特定的處理器可被探測和處理。上面描述的類型的傳感器需要首先根據它們的轉換特性被校準，并且隨后核驗遵 循保持在預定的公差范圍內的曲線的特性，從而限制在使用中的測量誤差。因此，盡管進行 了相對長、復雜的校準步驟，已知的模擬壓力傳感器仍會產生不準確的測量，即使該這種不 準確性是限制在預定的容許公差內。為了避免或者至少限制這樣的現象，根據前面所述的意大利專利申請的傳感器具 有包含非易失性存儲單元的附加電子電路，該非易失性存儲單元用于將一系列校正值施加 到傳感器所具有的值，并且非易失性存儲單可能提供于微處理器中。類似地，US-A-5051937將裝配具有采樣電容的復雜電子電路提供到傳感器上，其 能夠基于傳感器的簡單頻率響應校正該具有的值。顯然上面簡要描述的已知解決方案在所提出的技術問題方面不令人滿意，因為它 們復雜、昂貴并且具有大的體積。

發明內容
本發明的目的是通過提供一種壓力傳感器來解決上文所述的缺點，該傳感器易于 裝配，操作可靠，具有鎖銷的體積和較低的花費，同時提供非常準確的讀取。本發明因此涉及一種用于家用電器的，例如洗碗機或洗衣機的，壓力傳感器，如權 利要求1中所描述的。發明進一步涉及一種用于準確測量壓力的系統，并且特別涉及使用前述傳感器來 測量家用電器水箱中的相關液位，如權利要求7中所描述的。最后，發明進一步涉及與前述傳感器相關的一種方法，特別是用于準確測量壓力 的一種方法，如權利要求9中所描述的。根據發明的主要方面，所述傳感器包括主體，可與所述家用電器的管相關聯的壓 力接收裝置，例如連接到水箱，在使用時所述水箱中收集有液體，欲測量該液體的液位，以 及發射與接收裝置接收的壓力成比例的電頻率信號的裝置；并且進一步包括位于主體上且 與之一體的可讀存儲裝置，在將所述傳感器應用到家用電器中之前，該可讀存儲裝置記錄有發射裝置發射的多個響應頻率值，每個所述值與每次存在于壓力接收裝置并且預先已知 的相應的壓力值相關。根據優選實施例，可讀存儲裝置包括從外部固定到主體的至少一標簽，并且在其 暴露面上承載由被雕刻或印刷的一維或二維條形碼，從而再現(r印roducing)所提到的壓 力以及與之相關的頻率響應值。使用中，傳感器與上文所述的傳感器所屬的讀取系統相關聯，并且由家用電器所 承載，該傳感器包括用于讀取記錄在可讀存儲裝置中的壓力和頻率值的第一裝置，用于讀 取存在于發射裝置的電頻率信號的第二裝置，以及處理裝置，其基于第一讀取裝置讀取的 值，對與由第二讀取裝置每次讀取的信號相關的壓力值插值。在這種方式中，代替了進行完全的傳感器的校準，因此無論如何在使用中都將具 有不準確的壓力讀取，即使在最大的允許公差內，在校準中的校驗，僅零點需要校準并且它 對于，對傳感器發射的相應的頻率響應值和特定傳感器的特性的探測是合格的，例如僅通 過適當探測站(testing station)的方式，該探測用于施加到傳感器的離散數目的已知壓 力值，其并且然后引入(quote)這樣的壓力和頻率響應值對，例如以印刷在標簽上的條形 碼的形式，并且該標簽被隨后施加到傳感器主體外部。代替提供具有確保位于預定公差曲線范圍內的頻率響應曲線的傳感器，該傳感器 實質上始終具有它的特性頻率響應曲線。因此，這可能甚至超出允許的公差范圍，而不會對 傳感器所確保的讀取的準確性產生結果。通過放置于家用電器上、且連接于電子控制單元的光學傳感器，標簽被確實地讀 取，并且該電子控制單元應該被提供以處理由壓力傳感器所發射的頻率信號；相應地，對控 制單元進行編程以考慮在使用中光學傳感器讀取的值和傳感器接收的值，從而基于接收到 的數據，例如基于壓力傳感器的讀取和光學傳感器的讀取，通過對存在于傳感器的壓力值 插值來計算實際上存在于傳感器的壓力值。根據不同實施例，對于標簽來說是可替換地或附加地，相同的壓力和頻率響應數 據可被存儲于簡單芯片中，例如閃存中，并且家用電器將被裝配讀取這樣的存儲器的裝置 以取代光學傳感器。附圖的簡要描述本發明進一步的特點和優點將會很顯然地通過對非限定的實施例的接下來的描 述體現出來，參考附圖中的圖形，在其中-

圖1示出根據發明的壓力傳感器的正視圖和根據發明的壓力測量系統的第一實 施例的概略圖；-圖2示出圖1中傳感器的俯視圖和根據發明的壓力測量系統的第二實施例的概 略圖；和-圖3示出了響應施加到圖1中所示的傳感器的壓力的頻率響應曲線，其通過用于 再現描繪在一條所示出的圖解曲線中的相同數據的條形碼的側面來顯示。發明的最佳實施方式參考圖1至3，數字1表示整個壓力傳感器，其包括主體2 ；用于接收被測壓力的裝 置3，其由主體2所承載的龍頭(nipple)組成，并且在使用中連接于家用電器5的管4，在 示例中家用電器為洗衣機，例如，該裝置3連接于其中收集有家用電器5的使用液體的水箱6，目的是測量該液體的液位；以及發射與接收裝置3接收的壓力成比例的電頻率信號的裝 置8，在示例中其由主體2 —體承載的塞子(plug)構成。傳感器1是模擬傳感器；因此，膜以已知方式容納在主體2內部(為了簡化而沒有 被示出)，這樣膜暴露于在裝置3處以及與連接到塞子8的電磁裝置(同樣已知并且為了簡 化沒有被示出)相關的壓力，并且其產生與存在于接收裝置3處的壓力成比例的頻率電信 號，并且該信號達到裝置3。根據發明，迄今描述的并且本質上已知的傳感器1，進一步包括一體地承載于主體 2上的可讀存儲裝置20，在傳感器1耦合到家用電器5之前，多個頻率響應值被記錄到可讀 存儲裝置20上，該頻率響應由發射裝置8發射且與每次存在于壓力接收裝置3的相應壓力 值相關。可讀存儲裝置20包括從外部固定到主體2的至少一個標簽20b或20c并且具有 被雕刻或被印刷，在其外露的面21上的，一維(標簽20b)或二維(標簽20c)條形碼，其再 現壓力和與之相關的頻率響應值，該頻率相應值先前被施加到裝置3且被裝置8所探測。根據優選實施例，同樣的傳感器1具有兩個從外部施加到主體2的標簽，即從外部 固定到主體2上的標簽20b和20c，并且兩者都具有在主體2的外露面21上雕刻或印刷的 條形碼(22和23，分別地)，該條形碼再現多個離散數量的相同壓力值和與之相關的頻率響 應。標簽20b承載一維形式的條形碼22，而標簽20c固定到主體2上遠離支撐第一標 簽20b的不同部分，并且標簽20c具有二維形式的條形碼23。特別地，主體2具有基本為圓 柱形的形狀，第二標簽20c被支撐在主體2平坦的上端面30上，并且第一標簽20b被支撐 在主體2的圓柱形側面34上。根據說明的實施例，可讀存儲裝置20進一步包括至少一個存儲芯片40，例如，從 外部或從內部固定在主體2上的閃存；在所示示例中，芯片40被支撐在主體2外部，并且其 具有印(impressed)在其上的條形碼22，條形碼具有與標簽20b的碼相同的信息。 除了存儲器40外，裝置20進一步包括接口裝置41，其同樣被支撐在主體2上(例 如集成到塞子8中)，從而將使用中的存儲芯片40連接到位于主體2外部且與主體獨立的 電子控制單元50上，在示例中，其屬于家用電器5。上述傳感器1在使用中屬于壓力讀取系統100 (圖1)或200 (圖2)，特別地用于探 測家用電器5 (圖1和2)的水箱6(圖1)中的液位；除了傳感器1夕卜，系統100包括用于 讀取記錄在可讀存儲裝置20上的壓力和頻率值的第一裝置101，在這種情況下由本質上已 知的傳感器/光學條形碼讀取器組成；用于讀取存在于發射裝置8的電頻率信號的第二裝 置102，其由可插入塞子8中的多極連接器組成，以及由控制單元組成的處理裝置50，例如 微處理器，其基于第一讀取裝置101讀取的值，對與第二讀取裝置102每次讀取的信號相關 的壓力值插值。在圖2中的系統200的示例中，第一和第二讀取裝置集成在連接到塞子8的單獨 多極連接器205里，其同樣被制作成多極連接器的形式并且集成接口裝置41，因此使得存 儲在芯片40中的值和由該傳感器1基于存在于接收裝置3的壓力而產生的當前值可用于 塞子8，并且因此可用于連接器205。連接器205按照順序連接于家用電器5的微處理器控 制單元50。
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根據實施例100和200，第一和第二讀取裝置(100和102或205)以及處理裝置 50與家用電器5永久地關聯，與此同時壓力傳感器1可移除地與家用電器相關聯，并且在使 用中通過與壓力接收裝置3相關聯的管4連接到水箱6。參考圖3，用于準確壓力讀取的方法，特別是為了探測家用電器5的水箱6中的液 體的液位的方法，是通過用于測量壓力的模擬傳感器1和系統100或200來實施的；這樣的 方法包括以下步驟。將多個已知壓力值P(例如在校準站，沒有示出)施加到傳感器1，在接收裝置3， 并且對于每個施加的壓力值測量傳感器1的頻率響應值F;圖3中由虛曲線300示出了該類 型的曲線圖，其由離散點A、B、C、D、E所劃分，其通常但不必要地被包含于兩條曲線301和 302之間，其表示傳感器1類型的一般模擬傳感器的公差限制曲線。所有被施加的壓力值P和對于它們中每一個相應的被測量的頻率響應值F，即構 建曲線301的數據，以條形碼的形式被記錄在可讀存儲裝置20上；圖3所示的標簽20和曲 線301因此提供相同的信息。可讀存儲裝置20于是被固定在傳感器1上，特別是位于傳感器1的主體2上，然 后在使用中，即一旦傳感器1被裝配在家用電器5中，因此形成系統100或200，通過管4將 需要被測壓力施加到傳感器1，并且通過塞子8和連接器102 (或205)的裝置探測傳感器產 生的頻率響應值F。與此同時，先前被記錄在可讀存儲裝置20上的頻率響應值F的離散壓力值P也被 讀取，并且對于每個被探測的頻率響應值，基于存儲在裝置20中的先前記錄的壓力和相應 的頻率響應值，通過將壓力值插值來計算存在于接收裝置3的相應壓力值(通過控制單元 50)。通過這樣的方式，本質上沒有必要在它的整個特性曲線內校準傳感器1，也沒有必 要校驗整個特性曲線允許的公差，即使獲取完全準確和可靠的讀取。
權利要求
一種壓力傳感器包括主體，可與家用電器的管相關聯的壓力接收裝置，該管例如連接到儲液箱，在使用時所述儲液箱中收集有液體，且欲測量該液體的液位，以及發射與所述接收裝置所接收的壓力成比例的電頻率信號的裝置；其特征在于進一步包括位于所述主體上且與之一體的可讀存儲裝置，其中記錄有多個由所述發射裝置發射的響應頻率值，該響應頻率值與每次存在于所述壓力接收裝置的相應壓力值相關。
2.根據權利要求1的傳感器，其特征在于所述可讀存儲裝置包括至少一個標簽，該標 簽從外部固定到所述主體上，并且在該標簽的暴露表面上承載有被雕刻或被印刷的一維或 二維條形碼，該條形碼再現所述壓力值和與之相關的所述頻率響應值。
3.根據權利要求2的傳感器，其特征在于所述可讀存儲裝置包括兩個從外部固定到 所述主體上的標簽，并且該標簽在其暴露表面上都具有被雕刻或被印刷的條形碼，該條形 碼再現所述壓力值和與之相關的所述頻率響應值；第一個所述標簽以一維形式承載所述條 形碼，以及第二個標簽，其固定到所述主體的不同部分并且遠離所述第一標簽所在的部分， 并且其以二維形式承載所述條形碼。
4.根據權利要求3的傳感器，其特征在于所述主體實質上是圓柱形，所述第二標簽位 于所述主體平坦的上端面上，并且所述第一標簽位于所述主體的圓柱形側面上。
5.根據前面任一項權利要求所述的傳感器，其特征在于所述可讀存儲裝置包括至少 一個存儲芯片，例如閃存，其從外部或從內部固定到所述主體上；以及接口裝置，其同樣位 于所述主體上，用于將所述存儲芯片連接到位于所述主體外側且獨立于主體的電子控制單兀。
6.根據前面任一項權利要求所述的傳感器，其特征在于其是模擬傳感器。
7.一種壓力讀取系統，特別用于探測家用電器儲液箱中液體的液位，其包括根據前 面任何一個權利要求所述的壓力傳感器，被記錄在所述可讀存儲裝置中的所述壓力和頻率 值的第一讀取裝置，存在于所述發射裝置的電頻率信號的第二讀取裝置，以及處理裝置，其 基于由所述第一讀取裝置讀取的值，對與由所述第二讀取裝置每次讀取的信號相關的所述 壓力值插值。
8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于所述第一和第二讀取裝置以及所述處理 裝置永久地與所述家用電器相關聯，而所述壓力傳感器可移除地與所述家用電器相關聯， 并且通過與所述壓力接收裝置相關聯的管在使用中連接到所述儲液箱。
9.一種用于壓力準確讀取的方法，特別用于通過模擬傳感器來探測家用電器的儲液箱 中液體液位的方法，包括以下步驟-對所述傳感器施加多個已知壓力值，并且對于每個被施加的壓力值測量所述傳感器 的頻率響應值；-記錄所有的被施加的壓力值和，對于它們每一個，相應的被測量的頻率響應值到可讀 存儲裝置；-將所述可讀存儲裝置固定到傳感器上，特別是固定到所述傳感器的主體上；-在使用中，將欲測量的壓力施加到所述傳感器，探測由所述傳感器產生的所述頻率響應值，讀取先前記錄在所述可讀存儲裝置中的所述壓力和頻率響應值，以及_基于先前記錄的壓力值以及所述傳感器的相應頻率響應值，對于每一個被探測到的 頻率響應值，通過對壓力值插值以計算相應的壓力值。
全文摘要
一種壓力傳感器包括主體(2)，可與連接到家用電器(5)的水箱的管相關聯的壓力接收裝置(3)，家用電器的水箱在使用中收集有液體，欲測量該液體的液位，以及發射與接收裝置接收到的壓力成比例的電頻率信號的裝置(8)；傳感器進一步包括在主體上的可讀存儲裝置，在可讀存儲裝置中記錄有由發射裝置(8)發射的多個響應頻率值，其與每次存在于壓力接收裝置中的相應壓力值相關；傳感器在使用中與壓力讀取系統關聯，并且包括用于記錄在可讀存儲裝置中的壓力和頻率值的第一讀取裝置，用于存在于發射裝置中的電頻率信號的第二讀取裝置，以及處理裝置，其基于第一讀取裝置讀取的值，對與第二讀取裝置每次讀取的信號相關的壓力值插值。
文檔編號G01L27/00GK101896805SQ200980101348
公開日2010年11月24日 申請日期2009年2月6日 優先權日2008年2月8日
發明者塞爾焦·焦爾達諾 申請人:Itw美達豐家電產品部件有限公司