一种信号处理电路、状态检测电路及电器装置的制作方法

1.本实用新型属于家用电器技术领域，具体涉及一种信号处理电路、状态检测电路及电器装置。


背景技术：

2.随着人们对生活品质的更高追求，市面上出现了可以对食物进行加工处理的家用电器，这些家用电器在进行使用时往往需要在容器中添加液体介质。
3.现有技术中，为了避免容器在空缺状态下误动作，通常利用探针式传感器、干簧管或者水位传感器检测容器内有无液体。
4.然而，目前的检测方式是针对某一种特定功能的家用电器设计的，适用范围较窄、通用性差，当用于其它功能类型的家用电器时，无法准确检测甚至无法应用，需要重新进行设计，导致产品开发成本增加。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在提供一种信号处理电路、状态检测电路及电器装置，至少解决现有的液体有无的检测方式适用范围窄、通用性差导致产品开发成本增加的问题。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：
7.第一方面，本技术实施例提供了一种信号处理电路，所述信号处理电路包括上拉电流源、充放电电路、信号采集电路和计数器；
8.所述上拉电流源的正极与电源正极引脚电连接，所述上拉电流源的负极与所述信号采集电路以及所述充放电电路电连接，其中，所述信号采集电路与所述充放电电路并联；所述充放电电路与所述计数器电连接，所述计数器用于计量所述充放电电路的充放电次数；
9.所述上拉电流源用于控制所述充放电电路的电流大小以调节所述计数器的计数值。
10.第二方面，本技术实施例提供了一种状态检测电路，用于检测储液容器内是否存在液体，所述状态检测电路包括本实用新型实施例第一方面所述的信号处理电路；
11.所述信号采集电路与所述储液容器电连接，所述储液容器形成所述等效电容。
12.第三方面，本技术实施例提供了一种电器装置，所述电器装置包括本实用新型实施例第二方面所述的状态检测电路。
13.在本技术实施例中，信号处理电路中充放电电路在进行充放电的过程中，与其电连接的计数器可以在预设的采样时间段内对充放电的次数进行计数。在信号采集电路所采集到的信号发生变化时，通过调整上拉电流源的输出电流，使充放电电路的电流发生变化，可以改变预设的采样时间段内的计数器计得的数值，计数器计得的数值可以对应于不同类型电器产品的液体有无状态。因此，这种信号处理电路可以在用于不同的电器产品时，通过调整上拉电流源的输出电流，可以灵活适配不同功能类型的电器产品，实现对应电器产品
中液体状态的准确检测，该信号处理电路适用范围广、通用性强，可以有效降低电器产品的开发成本。
14.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
15.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
16.图1是根据本技术实施例的一种信号处理电路的原理示意图；
17.图2是根据本技术实施例的计数电容充放电波形示意图；
18.图3是根据本技术实施例的另一种信号处理电路的原理示意图；
19.图4是根据本技术实施例的一种状态检测电路的原理示意图。
具体实施方式
20.下面将详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
22.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
23.如图1-图4所示，通过列举具体的实施例详细介绍本实用新型提供的信号处理电路、状态检测电路以及电器装置。
24.参照图1，展示了本实用新型实施例的一种信号处理电路，所述信号处理电路包括上拉电流源10、充放电电路11、信号采集电路12和计数器13；
25.所述上拉电流源10的正极与电源正极引脚电连接，所述上拉电流源10的负极与所述信号采集电路12以及所述充放电电路11电连接，其中，所述信号采集电路12与所述充放电电路11并联；所述充放电电路11与所述计数器13电连接，所述计数器13用于计量所述充放电电路11的充放电次数；
26.所述上拉电流源10用于控制所述充放电电路11的电流大小以调节所述计数器13的计数值。
27.具体而言，本技术实施例提供的信号处理电路，可以用于与该信号处理电路之外
的等效电容连接，当该等效电容的电容值发生变化时，可以针对性地调整上拉电流源10的输出电流，以改变与上拉电流源10电连接的后级电路的工作电流。
28.结合图1的示意，在信号处理电路中，上拉电流源10的正极与电源正极引脚vcc电连接，该电源正极引脚vcc即信号处理电路的电源引脚，可以与外部电源的正极电连接，由外部电源向该信号处理电路供电。上拉电流源10通过该电源正极引脚vcc接收来自外部电源的电流信号，上拉电流源10在工作过程中保持恒定的电流输出，同时，当需要进行调整时，可将其调整为恒定的大输出电流或恒定的小输出电流。
29.在图1中，上拉电流源10的负极与信号采集电路12以及充放电电路电11连接，信号采集电路12与充放电电路11并联。因此，容易理解的是，上拉电流源10的输出电流，一路供给充放电电路11，另一路供给信号采集电路12。充放电电路11还与计数器13电连接，以实现对充放电电路11的充放电次数进行计量。
30.结合图1的示意，可以理解的是，在上拉电流源10未调整保持恒定输出的情况下，当信号采集电路12所连接的等效电容发生变化，会影响到信号采集电路12的电流大小，进而影响到充放电电路11的电流大小，此时计数器13的计数值会产生对应的变化，也即受外部等效电容自身容值的变化，计数器13的计数值发生变化，可以实现对等效电容状态的检测。然而，当该等效电容换成其它待检测的等效电容时，由于不同电容自身的差异，之前的计数值无法准确表示更换后的等效电容的状态。因此，可以通过调整上拉电流源10的输出电流，使得计数器13的计数值改变，从而，基于更换后的等效电容的实际状态，重新为其配置能准确反映其状态的计数值。
31.因此，这种信号处理电路可以在用于不同的电器产品时，通过调整上拉电流源的输出电流，可以灵活适配不同功能类型的电器产品，实现对应电器产品中液体状态的准确检测，该信号处理电路适用范围广、通用性强，可以有效降低电器产品的开发成本。
32.可选地，参照图1，所述充放电电路11包括比较器111、计数电容112、下拉电阻113和第一开关114；
33.所述上拉电流源10的负极与所述比较器111的信号输入引脚电连接，所述比较器111的信号输出引脚与所述计数器电连接；
34.所述下拉电阻113与所述第一开关114串联后连接于所述信号输入引脚与公共地之间，其中，所述第一开关114的控制端与所述信号输出引脚电连接，用于根据所述信号输出引脚的输出信号控制所述第一开关114的通断；
35.所述计数电容112串联于所述信号输入引脚与所述公共地之间。
36.具体而言，结合图1的示意，在充放电电路11中，比较器11具有两个信号输入引脚和一个信号输出引脚1111，其中，一个信号输入引脚用于接收恒定的参考电压vth，另一个信号输入引脚1111则用于接收来自计数电容112的电压信号。当信号输入引脚1111的电压小于参考电压vth时，信号输出引脚1112输出高电平信号，当信号输入引脚1111的电压大于参考电压vth时，信号输出引脚1112输出低电平信号。计数器13可以根据信号输出引脚1111输出信号的电平翻转情况进行计数。
37.具体地，结合图1的示意，由于图1示意的计数电容112串联于信号输入引脚1111与公共地gnd之间，信号输入引脚1111又与上拉电流源10的负极电连接。因此，在该信号处理电路上电后，上拉电流源10持续输出恒定的电流信号，可以对计数电容112充电，计数电容
112上的电压逐渐升高，直至超过参考电压vth时，使信号输出引脚1112原先的低电平信号翻转为高电平信号。
38.由于信号输出引脚1112与第一开关114的控制端1141电连接，第一开关1141可以在该高电平信号的作用下导通，将下拉电阻113接地，此时，计数电容112另一端也即通过下拉电阻113接地，开始放电，计数电容112上的电压逐渐降低，直至小于参考电压vth时，使信号输出引脚1112之前的高电平信号翻转为低电平信号。
39.该过程中，计数电容112反复进行充放电，使得信号输出引脚1112的电平发生翻转。由于信号输出引脚1112与计数器13电连接，因此，计数器13可以通过电平翻转的次数确定计数电容112的充放电次数。
40.可选地，参照图1，所述信号采集电路12包括第二开关121和第三开关122；
41.所述第二开关121与所述第三开关122串联后连接于所述上拉电流源10的负极与所述公共地之间，所述第二开关121与所述第三开关122之间的节点为电容检测引脚pin，所述电容检测引脚pin用于连接等效电容14。
42.具体而言，如图1所示，上述的信号采集电路12包括第二开关121和第三开关122。第二开关16与第三开关17串联后连接于上拉电流源10的负极与公共地gnd之间，第二开关16与第三开关17之间的节点为电容检测引脚pin，电容检测引脚pin用于连接等效电容18。等效电容18即该信号处理电路所应用的装置对应的等效电容，例如，电热水壶在有水和无水状态时分别可以对应不同容值的等效电容。需要说明的是，图1中的第二开关121与第三开关122为两相非交叠时钟信号形成的开关，第二开关121和第三开关122按照预设的频率交替通断动作。也即第二开关121与第三开关122在相同时刻对应的状态相反，例如，第二开关121导通时，第三开关122断开。
43.也即可以理解，当第二开关121导通时，电容检测引脚pin上连接的等效电容14为零电荷的放电状态。当第三开关122导通且第一开关114断开时，上拉电流源10同时给电容检测引脚pin上连接的等效电容14以及计数电容112进行充电。可以理解的是，当等效电容14的电容值较大时，等效电容14需要接收更多的电荷，会使得计数电容112的充电速度变慢，也即相同时长内计数电容112的充电次数会更少。在这种情况下，便可以通过增加上拉电流源10的输出电流，避免计数电容112的充电速度变慢，维持计数电容112原有的充电次数，甚至增加计数电容112的充电次数。因此，第二开关121和第三开关122的配合，可以使得等效电容14反复进行充放电的动作，使得前述充放电电路11的电流发生变化，并被计数器13计量得到计数值。
44.结合图1的原理示意图，以该信号处理电路应用于电热水壶中为例对其工作原理进行说明。电热水壶的壶体容器对应等效电容14，假设壶体容器内有水时等效电容14较小，壶体容器内无水时等效电容14较大。并且，对于计数溢出值为10000次的计数器13而言，为避免数据溢出导致电路失效，可以根据大量实验得到的经验值，将一段采样时间内，计数电容112的充电次数为7000次预先设定为电热水壶有无水的默认边界条件，该7000次的计数值可以预先通过调整上拉电流源10进行设定。当电热水壶中无水时，等效电容14较大，计数电容112充电较慢，计数器13计量的次数较少，计数器13计量到的次数会小于7000次。反之，当电热水壶中有水时，等效电容14较小，计数电容112充电较快，计数器13计量的次数较多，若大于7000次，则可以得知电器装置中有液体。然后对电热水壶进行实际测试，目的在于验
证预设的边界条件是否准确合适。在电热水壶处于无水状态时上电，计数器13计量得到空壶状态的数值若是小于7000次，则说明该边界条件合适。计数器13计量得到空壶状态的数值若是大于7000次，则说明该边界条件与实际空壶状态对应的参数不合适，偏小了，应将此时实测的计数值重新设定为边界条件。可以理解的是，对边界条件的重新设定，也即通过调整上拉电流源10进行设定。
45.当上述的信号处理电路应用于不同功能的电器装置时，由于不同功能的电器装置之间等效电容14本身就存在差异，因此，各个电器装置中不同状态的边界条件也不尽相同。例如，电器装置a和电器装置b均可以盛放液体，有液体时等效电容14对应一个参数，没有液体时等效电容18对应另一个参数，在每种电器装置中，因液体有无引起的等效电容18差异导致计数值的不同参见上述的说明，此处不再赘述。不同电器装置之间等效电容14的这种差异同样可以影响到计数电容112的充电次数，因此，信号处理电路用于电器装置a时所设定的边界条件不一定适用于电器装置b，此时，便可以通过调整上拉电流源10重新设定电器装置b的边界条件。
46.对于上述方案中涉及的计数器13对计数电容112充电次数的计量原理，如图2所示，给出了当等效电容14分别为c
x1
和c
x2
时计数电容112充放电的波形图示例。当等效电容14为较小值c
x1
时，计数电容112的充电时间10个单位时间，放电时间5个单位时间，放电时间占空比为5/(10 5)＝1/3。当等效电容14为较大值c
x2
时，计数电容112的充电时间15个单位时间，放电时间5个单位时间，放电时间占空比则为5/(15 5)＝1/4。所以两种情况下的占空比的比值为1/3:1/4＝4:3。又由上述可知，计数器13以采样时钟频率进行采样，且当计数电容112的电压等于vth时获得有效采样值。因此示例性地，在一采样周期t内，c
x1
和c
x2
的对应的计数值分别为4和3，也即可以实现等效电容14变化前后对计数电容112进行计数。
47.结合图1所示，上拉电流源10的输出电流i
上拉
分为两路，一路为i1给等效电容14充电，另一路i2给计数电容112充电。因此i
上拉
＝i
1
i2＝c
x
×
fs
×
vth (vth/rb)
×
domd，其中，c
x
为等效电容14的电容值；fs为第二开关121或第三开关122的通断频率，该频率值基于采样时钟的属性为设置的固定值；vth为比较器111的参考电压，为设置的固定值；rb为下拉电阻113的电阻值，为设置的固定值；domd为计数电容112放电时间的占空比。由上述可知domd＝(i
上拉-c
x
×
fs
×
vth)
×
(rb/vth)。因此，可见，通过调整上拉电流源10的输出电流i
上拉
即可改变占空比，也即实现对计数值的调整。
48.在本技术实施例中，信号处理电路中计数电容在充放电时，可以引起比较器输出信号发生翻转，计数器可以根据比较器输出信号发生翻转的次数，在预设的采样时间段内对计数电容充放电的循环次数进行计数。可以通过调整上拉电流源的输出电流，可以改变预设的采样时间段内的计数器计得的数值，计数器计得的数值可以对应于不同类型电器产品的液体有无状态。因此，这种信号处理电路可以在用于不同的电器产品时，通过调整上拉电流源的输出电流，可以灵活适配不同功能类型的电器产品，实现对应电器产品中液体状态的准确检测，该信号处理电路适用范围广、通用性强，可以有效降低电器产品的开发成本。
49.可选地，参照图3，所述信号处理电路还包括隔离器件15；
50.所述隔离器件15串联于所述电容检测引脚pin与所述等效电容14之间。
51.具体而言，如图3所示，一种实施方式中，为了避免等效电容14前级的装置短路引
起的大电流造成该信号电路的损坏，可在电容检测引脚pin与等效电容14之间串联隔离器件15，阻隔大电流的灌入，避免对信号处理电路造成冲击损坏。
52.可选地，参照图3，所述隔离器件15包括隔离电容151、通道电阻152或相串联的隔离电容151与通道电阻152。
53.具体而言，如图3所示，一种实施方式中，可以利用电容的储能作用以及电阻的限流作用进行隔离防护。既可以在电容检测引脚pin与等效电容14之间串联隔离电容151，也可以在电容检测引脚pin与等效电容14之间串联通道电阻152，还可以将隔离电容151与通道电阻152串联后串联在电容检测引脚pin与等效电容14之间。本技术实施例中对隔离防护的方式不做具体限定，可根据实际工况需求选择使用。
54.可选地，参照图3，所述信号处理电路还包括存储器16，所述存储器16用于存储控制所述上拉电流源10的输出电流大小的指令。
55.具体而言，如图3所示，一种实施方式中，在上述的信号处理电路中，可以通过设置存储器16，该存储器16可以为非易失性的存储介质，用于存储控制上拉电流源10的输出电流大小的指令。因此可以通过修改存储器16内的指令，来控制上拉电流源10的输出电流大小。
56.可选地，所述信号处理电路集成封装于处理器芯片中。
57.具体而言，一种实施方式中，可将上述的信号处理电路集成封装于处理器芯片中，即将上述信号处理电路以独立封装的器件形式呈现，有利于实现该信号处理电路的产业化推广与应用。
58.参照图4，本技术实施例还提供了一种状态检测电路，用于检测储液容器内是否存在液体，所述状态检测电路包括前述的任一种信号处理电路；
59.所述信号采集电路12与所述储液容器20电连接，所述储液容器20形成所述等效电容14。
60.具体而言，上述的信号处理电路可以根据等效电容14的变化判断构成等效电容14的装置的状态。在具体应用中，可将其用于储液容器内是否存在液体的状态检测。如图4的示意，可将信号采集电路12的电容检测引脚pin与储液容器20电连接，储液容器20形成等效电容14。可以理解的是，储液容器20内无液体时和有液体时，等效电容14分别具有不同的参数，储液容器20内可以盛放的液体不限于水，也可以为蔬果汁等其它液体介质。具体的检测原理如前述信号处理电路中给出的示例，此处不再赘述说明。
61.因此，将上述的信号处理电路用于状态检测电路中，可以扩展状态检测电路的适用范围广、提升其通用性。
62.可选地，参照图4，所述状态检测电路还包括检测电极21；
63.所述检测电极21电连接于所述信号采集电路12与所述储液容器20之间。
64.具体而言，如图4的示意，一种实施方式中，上述的状态检测电路还包括检测电极21，检测电极21电连接于信号采集电路12的电容检测引脚pin与储液容器20之间，该检测电极21可以为探针式结构或金属盘状结构，与储液容器20的金属底座连接，便于实现信号处理电路与储液容器20的连接，且有助于提升维护便利性。
65.本技术实施例还提供了一种电器装置，所述电器装置包括前述的任一种状态检测电路。
66.具体而言，在实际应用中，可将上述的状态检测电路设置于电器装置中，用于实现电器装置工作状态的检测。该电器装置包括但不限于电热水壶、料理机、咖啡机、加湿器、香氛机中任意一种。例如，可以利用上述的状态检测电路检测电热水壶中是否有水，检测料理机中是否有果蔬汁，检测咖啡机中是否有液体咖啡，检测加湿器内是否有水，检测香氛机中是否有液体香氛。
67.结合前述实施例的说明，可以理解是，由于上述的状态检测电路中采用了改进的信号处理电路，因此，应用有上述状态检测电路的电器装置种类也更丰富，更为广泛。也即，基于信号处理电路所具有的优势，状态检测电路也可以被配置到不同功能类型的电器装置中，可以降低各种电器装置的硬件开发成本。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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实用新型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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
69.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。