[發明專利]一種物料位置檢測系統和方法

在審

• 申請號: 202210044601.7
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114459565A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 鄭偉;馮毅;孫衢骎;柯志武;柴文婷;周宏寬;李獻領;王晨陽;陶模;郭曉杰;汪偉;林原勝;張克龍;趙振興;柯漢兵;魏志國;戴春輝;勞星勝
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 張英

1.一種物料位置檢測系統，其特征在于，包括：

待測容器(3)，用于容置被測物料(4)；

電容檢測線(1)，貼設于所述待測容器(3)的表面；

轉接板(2)，固定于所述待測容器(3)上、且設置有射頻連接器，與所述電容檢測線(1)電連接，組成電容量敏感部件；

信號處理電路(11)，包括與所述射頻連接器電連接的單片機(7)，所述單片機(7)通過所述射頻連接器獲取電容量感測信息并進行計算處理得到被測物料(4)的高度信息。

2.根據權利要求1所述的物料位置檢測系統，其特征在于，所述電容檢測線(1)為FFC排線，形成交錯排列的感應電極和屏蔽電極，各自對應并聯后連接至所述射頻連接器。

3.根據權利要求2所述的物料位置檢測系統，其特征在于，所述信號處理電路(11)通過同軸電纜線(5)連接所述轉接板(2)，所述同軸電纜線(5)的外層和內層分別通過所述射頻連接器連接至所述屏蔽電極和所述感應電極。

4.根據權利要求1所述物料位置檢測系統，其特征在于，所述信號處理電路(11)還包括：

驅動電路(6)，電連接在所述射頻連接器與所述單片機(7)之間，包括積分電容、模擬開關和電源；

所述模擬開關的公共端連接所述射頻連接器，所述電源連接所述模擬開關的常閉端進行供電，使所述電容檢測線(1)與所述待測容器(3)之間的雜散電容充電；

所述積分電容連接在所述單片機(7)和所述模擬開關的常開端之間，當所述模擬開關連通所述公共端與所述常開端時使所述雜散電容與所述積分電容均壓。

5.根據權利要求4所述的物料位置檢測系統，其特征在于，所述單片機(7)設置有：ADC接口、GPIO接口和PMW接口，其中，所述PMW接口用于發出PWM信號控制所述模擬開關動作；所述ADC接口通過第一運算放大器連接至所述模擬開關的常開端，用于數據采樣；所述GPIO接口通過場效應管連接于所述積分電容的兩端，并連接至所述模擬開關的常開端，用于檢測所述積分電容的充放電時間。

6.根據權利要求5所述的物料位置檢測系統，其特征在于，所述驅動電路(6)還包括：第二運算放大器，所述模擬開關的公共端連接所述射頻連接器的中心導體和所述第二運算放大器的同相輸入端，所述第二運算放大器的反向輸入端連接自身輸出端并連接至所述射頻連接器的外側導體。

7.根據權利要求1所述的物料位置檢測系統，其特征在于，所述信號處理電路(11)還包括：聲光報警電路(10)，連接所述單片機(7)，用于在檢測過程出現故障時進行警報動作。

8.根據權利要求1所述的物料位置檢測系統，其特征在于，所述信號處理電路(11)還包括：通信接口(9)，連接所述單片機(7)，用于將檢測結果發送至通信總線(12)，以及接收外部控制信號。

9.一種物料位置檢測方法，其特征在于，適用于權利要求1至8中任意一項所述的物料位置檢測系統，包括：

配置單片機(7)的ADC采樣信號、模擬開門狗和PWM輸出信號，并使驅動電路(6)的積分電容完全放電；

啟動所述PWM輸出以及所述模擬開門狗中斷，記錄開始測量時間，在每個PWM周期中對電容檢測線(1)與待測容器(3)之間的雜散電容充電，并使所述雜散電容與所述積分電容均壓；

當所述積分電容的電壓達到預設電壓時使所述模擬看門狗觸發，并在判斷所述模擬看門狗觸發時記錄當前時間，根據所述開始測量時間和所述當前時間計算得到PWM周期數；

停止PWM輸出，根據所述PWM周期數計算所述雜散電容的容量，并根據所述容量和物料信息計算待測物料(4)在待測容器(3)中的位置。

10.根據權利要求9所述的物料位置檢測方法，其特征在于，在還包括：當所述模擬看門狗未觸發時，監控測量時間是否超時，若超時則記錄超時錯誤時間，若未超時則重新判斷所述模擬看門狗是否觸發。