本发明涉及无级液位及计量检测设备，尤其涉及一种温度补偿式无级液位及计量检测装置。
背景技术：
1、在日常使用的饮水机、热水壶、加湿器、咖啡机等家电产品中都设有水箱，都需要有缺水报警、缺水保护、自动加水、水位显示等功能，这些功能都需要液位检测装置来实现；目前市面上主要的液位检测方式有浮球式液位传感器、超声波液位传感器、电容式液位传感器、光电液位传感器、电子秤等；其中浮球式液位传感器必须是接触式测量，在某些场合会对容器内液体产生污染，精度会受到液体内杂质、液体本身粘滞性等影响；光电液位传感器通过光学反射判断液位，可实现无接触测量，但是使用光电液位传感器有需要在结构上需要开孔，环境光照强度、探头上的水珠等因素都会影响测量精度等缺点；超声波液位传感器的超声波液位计不能在有水雾、易产生大量泡沫性的介质中使用，如有障碍物会影响超声波发射造成信号丢失影响测量结果；电容式液位传感器一般需要接触需测量的液体，液位的高低变化导致探头被覆盖区域大小发生变化，从而导致电容值发生变化，虽然可以直接在水箱外壁进行检测，但其稳定性易受水箱容器介质的影响；电子秤虽不受液体和环境影响、可实现无接触计量，但是有使用成本高、机械结构复杂等缺点；
2、普通的触摸液位检测的检测精度较低，只可把水位分级并实现几个通道的有极检测，且缺少温度补偿功能，实用性不高，为了解决这一问题，因此我们提出了一种温度补偿式无级液位及计量检测装置。
技术实现思路
1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种温度补偿式无级液位及计量检测装置。
2、本发明提出的一种温度补偿式无级液位及计量检测装置，包括直流供电模块、ldo稳压模块、主控模块、液位检测模块、感应铜箔、显示模块、控制开关、电容式触摸mcu、触摸检测模块、触控调试工具和上位机，直流供电模块与ldo稳压模块电性连接，ldo稳压模块与主控模块电性连接，主控模块与感应铜箔、显示模块、液位检测模块、控制开关、触控调试工具和上位机电性连接，主控模块还电性连接有烧录调试接口和标定接口。
3、优选地，所述主控模块包括主控芯片u3，主控芯片u3的引脚8电性连接有电容c7的一端、电容c6的一端和3.3v电源，电容c7的另一端与主控芯片u3的引脚7电性连接，电容c7的另一端和电容c6的另一端均接地，其中主控芯片u3的型号为as9072dt-m，通过主控芯片u3能够实现触摸检测的原理。
4、优选地，所述显示模块包括显示芯片led1，显示芯片led1的引脚11、引脚7、引脚4、引脚2、引脚1、引脚10、引脚5、引脚3、引脚12、引脚9和引脚8分别与主控芯片u3的引脚18、引脚17、引脚16、引脚15、引脚14、引脚13、引脚12、引脚11、引脚1、引脚2和引脚3电性连接。
5、优选地，所述液位检测模块包括液位检测芯片u2，液位检测芯片u2的引脚1电性连接有电阻r10的一端，电阻r10的另一端电性连接有连接接口t3，液位检测芯片u2的引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚8、引脚20和引脚19分别电性连接有电阻r11的一端、电阻r14的一端、外接天线接口tx1、外接天线接口rx1、电阻r18的一端、电容c4的一端、电阻r12的一端和电阻r13的一端，液位检测芯片u2的引脚8还电性连接有电容c5的一端和3.3v电源，电性c4的另一端和电容c5的另一端均接地，液位检测芯片u2的引脚7与电容c5的另一端电性连接，电阻r11的另一端电性连接有连接接口t4，电阻r14的另一端电性连接有连接接口t7，电阻r18的另一端电性连接有连接接口t13，电阻r12的另一端和电阻r13的另一端分别电性连接有连接接口t5和连接接口t6。
6、优选地，所述ldo稳压模块包括稳压芯片u1和稳压芯片u4，其中稳压芯片u1的引脚1电性连接有电容c3的一端和供电电压vcc，电容c3的另一端和稳压芯片u1的引脚2均接地，稳压芯片u1的引脚3电性连接有电阻r9的一端，电阻r9的另一端与供电电压vcc电性连接，稳压芯片u1的引脚5电性连接有电容c1的一端、电容c2的一端和电阻r3的一端，电容c1的另一端和电容c2的另一端均接地，稳压芯片u1的引脚4为液位检测芯片u2提供稳定的电压；
7、稳压芯片u4的引脚1电性连接有电容c12的一端和供电电压vcc，稳压芯片u4的引脚2和电容c12的另一端均接地，稳压芯片u4的引脚3电性连接有电阻r27的一端，电阻r27的另一端与供电电压vcc电性连接，稳压芯片u4的引脚5电性连接有电容c8的一端、电容c9的一端和电阻r26的一端，电容c8的另一端和电容c9的另一端均接地，电阻r26的另一端和电阻r3的另一端均与3.3v电源电性连接，稳压芯片u4的引脚4为主控芯片u3提供稳定的电压。
8、优选地，所述控制开关包括开关k1、开关k2、开关k3和开关k4，开关k1的一端电性连接有电阻r5的一端，开关k2的一端电性连接有r6的一端，开关k3的一端电性连接有电阻r7的一端，开关k4的一端电性连接有电阻r8的一端，电阻5的另一端、电阻r6的另一端、电阻r7的另一端和电阻r8的另一端电性连接有同一个3.3v的外部电源，开关k1的另一端、开关k2的另一端、开关k3的另一端和开关k4的另一端均接地。
9、本发明还提出了一种温度补偿式无级液位及计量检测装置的液位及计量算法，包括以下步骤：
10、s1：通过将容器内满水时各个通道的实时值作为对应通道在满杯的标定值，以下统称为标满值(b_满(x))；
11、s2：通过将容器内无水时各个通道的实时值作为对应通道在空杯的标定值，以下统称为标空值(b_空(x))；
12、s3：根据实际需求及水箱容量确定液位检测最大量程，以下统称为量程(r)，所用通道数为(x)，利用外部软件从下到上循环扫描各通道当前实时值，以下统称为实时值((b(x))x为当前扫描通道)，其中外部软件采用的算法为实时值采样、滤波算法、温度补偿算法、液位判定输出算法和根据结构尺寸计量液体容量算法中的一种，且根据实验数据特征软件上分3种情况：
13、①x等于0，且b(x)<(b_满(x)-△)时(式中△为数据波动范围，下同)，判断液位在第0通道范围内，当前液位：l＝0+(b(x)-b_空(x))/((b_满(x)-b_空(x))/(r/x))；
14、②x大于等于0且小于x时，如果b(x)>＝(b_满(x)-△)且b(x+1)<(b_满(x+1)-△)，液位到达当前通道且未超过下一通道，当前液位:l＝(r/x)*(x+1)+(b(x+1)-b_空(x+1))/((b_满(x+1)-b_空(x+1))/(r/x))；
15、③x等于x时且b(x)>＝(b_满(x)-△)时，表示液位达到最大量程，l＝r。
16、优选地，所述s3中，外部软件采用的算法为实时值采样、滤波算法、温度补偿算法、液位判定输出算法和根据结构尺寸计量液体容量算法中的一种，其中温度补偿算法为：将各通道实时值与温度的关系可拟合为等式y＝kt+b，其中式中y为实时值，t为当前温度，k为温度系数，b为常数；记温度补偿通道温度与实时值间关系为yn＝kn*t+bn，当前温度为t＝(yn-bn)/kn；液位检测通道温度与实时值间关系为yx＝kx*t+bx；当实时值为yx时，常温t常下该通道实时值应为：b_x＝yx-((kx*((yn-bn)/kn-t常))+bx)，对于同一应用，温度系数k、常量b均可通过高低温实验获取。
17、优选地，所述温度补偿式无级液位及计量检测装置的液位及计量算法，可根据具体容器结构尺寸计算液体容量变化。
18、与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
19、本发明通过将感应铜箔贴至容器外壁上即可用于检测液位，非接触测量的方式不受液体中污垢、杂质、沉淀物等物质和液体本身的各种性质影响，在各种应用场合下均可准确测量容器内的液位及容量，且通过感应铜箔中的温度补偿通道的设置，能够对温度进行补偿，实用性得到有效提高，且根据各通道实时值变化实现不同量程的无级液位检测。
1.一种温度补偿式无级液位及计量检测装置，包括直流供电模块、ldo稳压模块、主控模块、液位检测模块、感应铜箔、显示模块、控制开关、电容式触摸mcu、触摸检测模块、触控调试工具和上位机，其特征在于，所述直流供电模块与ldo稳压模块电性连接，ldo稳压模块与主控模块电性连接，主控模块与感应铜箔、显示模块、液位检测模块、控制开关、触控调试工具和上位机电性连接，主控模块还电性连接有烧录调试接口和标定接口。
2.根据权利要求1所述的一种温度补偿式无级液位及计量检测装置，其特征在于，所述主控模块包括主控芯片u3，主控芯片u3的引脚8电性连接有电容c7的一端、电容c6的一端和3.3v电源，电容c7的另一端与主控芯片u3的引脚7电性连接，电容c7的另一端和电容c6的另一端均接地，其中主控芯片u3的型号为as9072dt-m，通过主控芯片u3能够实现触摸检测的原理。
3.根据权利要求2所述的一种温度补偿式无级液位及计量检测装置，其特征在于，所述显示模块包括显示芯片led1，显示芯片led1的引脚11、引脚7、引脚4、引脚2、引脚1、引脚10、引脚5、引脚3、引脚12、引脚9和引脚8分别与主控芯片u3的引脚18、引脚17、引脚16、引脚15、引脚14、引脚13、引脚12、引脚11、引脚1、引脚2和引脚3电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种温度补偿式无级液位及计量检测装置，其特征在于，所述液位检测模块包括液位检测芯片u2，液位检测芯片u2的引脚1电性连接有电阻r10的一端，电阻r10的另一端电性连接有连接接口t3，液位检测芯片u2的引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚8、引脚20和引脚19分别电性连接有电阻r11的一端、电阻r14的一端、外接天线接口tx1、外接天线接口rx1、电阻r18的一端、电容c4的一端、电阻r12的一端和电阻r13的一端，液位检测芯片u2的引脚8还电性连接有电容c5的一端和3.3v电源，电性c4的另一端和电容c5的另一端均接地，液位检测芯片u2的引脚7与电容c5的另一端电性连接，电阻r11的另一端电性连接有连接接口t4，电阻r14的另一端电性连接有连接接口t7，电阻r18的另一端电性连接有连接接口t13，电阻r12的另一端和电阻r13的另一端分别电性连接有连接接口t5和连接接口t6。
5.根据权利要求4所述的一种温度补偿式无级液位及计量检测装置，其特征在于，所述ldo稳压模块包括稳压芯片u1和稳压芯片u4，其中稳压芯片u1的引脚1电性连接有电容c3的一端和供电电压vcc，电容c3的另一端和稳压芯片u1的引脚2均接地，稳压芯片u1的引脚3电性连接有电阻r9的一端，电阻r9的另一端与供电电压vcc电性连接，稳压芯片u1的引脚5电性连接有电容c1的一端、电容c2的一端和电阻r3的一端，电容c1的另一端和电容c2的另一端均接地，稳压芯片u1的引脚4为液位检测芯片u2提供稳定的电压；
6.根据权利要求1所述的一种温度补偿式无级液位及计量检测装置，其特征在于，所述控制开关包括开关k1、开关k2、开关k3和开关k4，开关k1的一端电性连接有电阻r5的一端，开关k2的一端电性连接有r6的一端，开关k3的一端电性连接有电阻r7的一端，开关k4的一端电性连接有电阻r8的一端，电阻5的另一端、电阻r6的另一端、电阻r7的另一端和电阻r8的另一端电性连接有同一个3.3v的外部电源，开关k1的另一端、开关k2的另一端、开关k3的另一端和开关k4的另一端均接地。
7.本发明还提出了一种温度补偿式无级液位及计量检测装置的液位及计量算法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种温度补偿式无级液位及计量检测装置的液位及计量算法，其特征在于，所述s3中，外部软件采用的算法为实时值采样、滤波算法、温度补偿算法、液位判定输出算法和根据结构尺寸计量液体容量算法中的一种，其中温度补偿算法为：将各通道实时值与温度的关系可拟合为等式y＝kt+b，其中式中y为实时值，t为当前温度，k为温度系数，b为常数；记温度补偿通道温度与实时值间关系为yn＝kn*t+bn，当前温度为t＝(yn-bn)/kn；液位检测通道温度与实时值间关系为yx＝kx*t+bx；当实时值为yx时，常温t常下该通道实时值应为：b_x＝yx-((kx*((yn-bn)/kn-t常))+bx)，对于同一应用，温度系数k、常量b均可通过高低温实验获取。
9.根据权利要求7所述的一种温度补偿式无级液位及计量检测装置的液位及计量算法，其特征在于，所述温度补偿式无级液位及计量检测装置的液位及计量算法，可根据具体容器结构尺寸计算液体容量变化。
