[发明专利]一种物料位置检测系统和方法

权利要求书

1.一种物料位置检测系统，其特征在于，包括：

待测容器(3)，用于容置被测物料(4)；

电容检测线(1)，贴设于所述待测容器(3)的表面；

转接板(2)，固定于所述待测容器(3)上、且设置有射频连接器，与所述电容检测线(1)电连接，组成电容量敏感部件；

信号处理电路(11)，包括与所述射频连接器电连接的单片机(7)，所述单片机(7)通过所述射频连接器获取电容量感测信息并进行计算处理得到被测物料(4)的高度信息。

2.根据权利要求1所述的物料位置检测系统，其特征在于，所述电容检测线(1)为FFC排线，形成交错排列的感应电极和屏蔽电极，各自对应并联后连接至所述射频连接器。

3.根据权利要求2所述的物料位置检测系统，其特征在于，所述信号处理电路(11)通过同轴电缆线(5)连接所述转接板(2)，所述同轴电缆线(5)的外层和内层分别通过所述射频连接器连接至所述屏蔽电极和所述感应电极。

4.根据权利要求1所述物料位置检测系统，其特征在于，所述信号处理电路(11)还包括：

驱动电路(6)，电连接在所述射频连接器与所述单片机(7)之间，包括积分电容、模拟开关和电源；

所述模拟开关的公共端连接所述射频连接器，所述电源连接所述模拟开关的常闭端进行供电，使所述电容检测线(1)与所述待测容器(3)之间的杂散电容充电；

所述积分电容连接在所述单片机(7)和所述模拟开关的常开端之间，当所述模拟开关连通所述公共端与所述常开端时使所述杂散电容与所述积分电容均压。

5.根据权利要求4所述的物料位置检测系统，其特征在于，所述单片机(7)设置有：ADC接口、GPIO接口和PMW接口，其中，所述PMW接口用于发出PWM信号控制所述模拟开关动作；所述ADC接口通过第一运算放大器连接至所述模拟开关的常开端，用于数据采样；所述GPIO接口通过场效应管连接于所述积分电容的两端，并连接至所述模拟开关的常开端，用于检测所述积分电容的充放电时间。

6.根据权利要求5所述的物料位置检测系统，其特征在于，所述驱动电路(6)还包括：第二运算放大器，所述模拟开关的公共端连接所述射频连接器的中心导体和所述第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的反向输入端连接自身输出端并连接至所述射频连接器的外侧导体。

7.根据权利要求1所述的物料位置检测系统，其特征在于，所述信号处理电路(11)还包括：声光报警电路(10)，连接所述单片机(7)，用于在检测过程出现故障时进行警报动作。

8.根据权利要求1所述的物料位置检测系统，其特征在于，所述信号处理电路(11)还包括：通信接口(9)，连接所述单片机(7)，用于将检测结果发送至通信总线(12)，以及接收外部控制信号。

9.一种物料位置检测方法，其特征在于，适用于权利要求1至8中任意一项所述的物料位置检测系统，包括：

配置单片机(7)的ADC采样信号、模拟开门狗和PWM输出信号，并使驱动电路(6)的积分电容完全放电；

启动所述PWM输出以及所述模拟开门狗中断，记录开始测量时间，在每个PWM周期中对电容检测线(1)与待测容器(3)之间的杂散电容充电，并使所述杂散电容与所述积分电容均压；

当所述积分电容的电压达到预设电压时使所述模拟看门狗触发，并在判断所述模拟看门狗触发时记录当前时间，根据所述开始测量时间和所述当前时间计算得到PWM周期数；

停止PWM输出，根据所述PWM周期数计算所述杂散电容的容量，并根据所述容量和物料信息计算待测物料(4)在待测容器(3)中的位置。

10.根据权利要求9所述的物料位置检测方法，其特征在于，在还包括：当所述模拟看门狗未触发时，监控测量时间是否超时，若超时则记录超时错误时间，若未超时则重新判断所述模拟看门狗是否触发。