扫地机器人水箱液位检测方案

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扫地机器人在家庭中的普及率越来越高,产品也随之越来越智能化。扫地机器人工作时,高精度检测水箱液位状态,甚至及时提醒用户该及时加水是扫地机器人智能化中很重要的一环。本方案提供了一种利用敏源传感高精度数字电容传感芯片MDC04检测扫地机器人水箱液位变化,并成功将水箱液位分成4档连续液位的检测方案。


方案检测原理是通过一对电极检测水箱液位带来的电容变化。方案演示采用敏源传感MESK环境传感评估板作为上位机实现和存储数据, MDC04小PCB布置在被测物附近将电容信号转成数字量。

 

MESK环境传感评估板

 


MDC04小PCB采集板


MDC04是一款4通道测量的高精度电容调理芯片,每个通道可测量电容两极之间的互感电容,芯片内置LDO、温度传感、EEPROM等电路,具有精度高、抗干扰性能好、测量范围宽、数字化输出、功耗成本低等优势。

 

MDC04系统架构图


MDC04产品详情请见敏源官网:
http://www.mysentech.com/productinfo/1077145.html

 

设计目标:

可成功将扫地机器人水箱液位分成不低于4档的液位检测,并不受水质类别,如干净水、污水、含洗涤液等影响,特别的设计难点是扫地机器人水箱在应用中有不同姿态改变, 希望判断结果一致。


方案设计:

实验中电极设计如下图所示。实验思路是通过内插电极布置在水盒中中心部位,可将由于液位晃动、姿态倾斜的影响抵消补偿,使得随液位的增加电容有明显变化趋势。

 

方案设计


实验过程:

实验中,分别使用不用的水质,如干净水、污水、含洗涤液的清洁水等,进行分组试验。

 

不同水质实验


不同水质情况下实验数据如下表所示。

 

水箱液位/容积

容值/pf

干净水

污水

清洁水

1.89

1.50

1.50

110ml

9.56

8.31

11.77

220ml

12.68

11.83

14.36

330ml

15.62

14.88

16.31

440ml

18.03

17.78

19.08

550ml

20.55

20.52

21.65

 

不同水质下的水箱液位变化

 

针对扫地过程中扫地机器人水箱会处于各种不同状态这一情况,实验中也进行了水箱正立、前倾、后倾、左倾、右倾等不同情况测试。

 

不同姿态实验

 

不同姿态下实验数据如下表所示。

 

液位

容值/pf

正立

前倾

后倾

左倾

右倾

0.79

0.83

0.97

0.87

0.79

140ml

4.23

3.61

4.25

3.96

1.85

280ml

10.11

9.55

9.80

9.48

8.89

420ml

16.52

15.69

16.81

16.23

15.22

560ml

23.37

21.97

23.68

22.63

22.51

 

 

通过以上方案设计及实验,可见通过内插电极的合理布局,可以克服扫地机器人水箱液位不同水质、不同姿态下的液位变化。电容随液位接近线性的正比变化规律简化了阈值判断的设计,可以达到水箱4档液位的可靠区分。

 

更多方案详情,请咨询:sales@mysentech.com。

 

 

 

2022年3月14日 14:29
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