CN112406318B - 一种基于电感技术的墨量检测装置、方法及喷墨打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于电感技术的墨量检测装置、方法及喷墨打印机，该墨量检测装置包括：控制器、电感数字转换器、LC振荡电路以及安装于墨囊上的金属感磁体，控制器与电感数字转换器通信连接，电感数字转换器与LC振荡电路电连接；LC振荡电路内的电感线圈用于与金属感磁体互相感应；电感数字转换器用于将电感线圈感应变化量转成数字量并发送给控制器；控制器用于通过电感数字转换器驱动LC振荡电路工作。本发明利用电涡流原理实现对墨量的检测，具有可靠高、稳定性好，精度高的特点，且灵敏度分辨率高，响应速度快、抗干扰能力强。
Description
技术领域
本发明属于喷墨打印技术领域，具体涉及一种基于电感技术的墨量检测装置、方法及喷墨打印机。
背景技术
由于传统替换式墨匣价钱昂贵并且墨水容量低，消费者渴望摆脱这种束缚，在此种大环境下，连续供墨技术迅速发展，连续大供墨型打印装置已逐渐在消费型市场上崭露头角。连续大容量供墨系统是利用外置大容量墨盒让用户自由重复填充墨水，再通过排管向内置墨盒输送墨水。内置墨盒大小和传统替换式墨匣大小差不多，为达成连续供墨打印的目的，当内置墨盒墨量不足时，外置墨盒自动向内置墨盒供墨。要达成此种目的，墨量检测就显得尤为重要。
目前，喷墨打印机的墨量检测技术主要利用光感应传感器，该检测装置通常包含发射近红外线光的照明源、含有光吸收物质的墨水容器以及用于接收穿透该墨水容器腔体的光量讯号的光传感器。当容器充满定量墨水时，发射光无法穿透容器或将光能吸收无法产生反射作用。当容器内墨水低于光传感器位置时，发射光穿透容器或将光发射到光接收传感器上。该装置可藉由上述条件判断容器内部墨水容量和状态。此种检测装置设计存在墨水容器材质需特定，能被光穿透，以及光发射器和接收器价格较为昂贵等缺陷。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于电感技术的墨量检测装置、方法及喷墨打印机。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一方面，本发明公开一种基于电感技术的墨量检测装置，包括：
金属感磁体，安装于墨囊上；
LC振荡电路，LC振荡电路内的电感线圈用于与金属感磁体互相感应；
电感数字转换器，电感数字转换器与LC振荡电路电连接，电感数字转换器用于驱动LC振荡电路产生交变的电磁场，且将电感线圈与金属感磁体之间距离变化产生的数据量转成数字量并发送给控制器；
控制器，控制器与电感数字转换器通信连接，控制器用于控制电感数字转换器工作。
本发明一种基于电感技术的墨量检测装置包括：控制器、电感数字转换器、LC振荡电路以及安装于墨囊上的金属感磁体，其利用电涡流原理实现对墨量的检测，具有可靠高、稳定性好，精度高的特点，且灵敏度分辨率高，响应速度快、抗干扰能力强。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，LC振荡电路通过USB接口电路与电感数字转换器电连接。
采用上述优选的方案，电感数字转换器直接为LC振荡电路供电。
作为优选的方案，LC振荡电路依次通过USB接口电路、滤波电路与电感数字转换器电连接。
采用上述优选的方案，减少信号传输受到外界干扰的可能性，保持信号传输的稳定性。
作为优选的方案，控制器通过IIC扩展芯片与电感数字转换器电连接。
采用上述优选的方案，采用IIC扩展芯片可以延长控制器和电感数字转换器的通信距离。
作为优选的方案，电感数字转换器的时钟引脚与外部晶振电连接。
采用上述优选的方案，增大芯片工作时钟频率，提高检测墨量变化的灵敏度。
作为优选的方案，电感数字转换器采用LDC1612芯片。
采用上述优选的方案，采用LDC1612芯片，传感器结构小巧简单，工作环境温度范围宽、稳定性好、重复定位精度高，成本低廉易，实现批量化生产。
作为优选的方案，控制器采用S5P4418芯片。
采用上述优选的方案，硬件电路结构简单，系统功耗更低，实现成本更加低廉。
作为优选的方案，电感线圈为安装于墨盒盖板上的平面线圈板。
采用上述优选的方案，安装便捷，无需增设其他支架来固定电感线圈。
另一方面，本发明还公开墨量检测方法，利用上述任一种墨量检测装置进行检测，具体包括以下步骤：
1)上电稳定后，控制器控制与电感数字转换器通信，并控制LC振荡电路工作，输出交变电磁场；
2)当墨盒内墨水量减少时，墨囊会下瘪，墨囊上的金属感磁体与LC振荡电路内的电感线圈之间距离发生变化；
3)电感数字转换器将感应到的金属感磁体和电感线圈之间距离的变化量，转化为数字量，并传送给控制器；
4)控制器根据得到的数字量判断墨量的变化。
此外，本发明还公开喷墨打印机，包括上述任一种墨量检测装置或利用上述墨量检测方法进行墨量检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的墨量检测装置的电路框图。
图2为本发明实施例提供的墨量检测装置的检测原理图。
图3为本发明实施例提供的墨量检测装置的电路图。
图4为本发明实施例提供的外部晶振的电路图。
其中：1-金属感磁体，2-LC振荡电路，21-电感线圈，3-电感数字转换器，4-控制器，5-USB接口电路，6-滤波电路，7-IIC扩展芯片，8-外部晶振。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
“包括”元件的表述是“开放式”表述，该“开放式”表述仅仅是指存在对应的部件，不应当解释为排除附加的部件。
为了达到本发明的目的，一种基于电感技术的墨量检测装置、方法及喷墨打印机的其中一些实施例中，如图1所示，该墨量检测装置包括：
金属感磁体1，安装于墨囊上；
LC振荡电路2，LC振荡电路内的电感线圈21用于与金属感磁体1互相感应；
电感数字转换器3，电感数字转换器3与LC振荡电路2电连接，电感数字转换器3用于驱动LC振荡电路2产生交变的电磁场，且将电感线圈21与金属感磁体1之间距离变化产生的数据量转成数字量并发送给控制器4；
控制器4，控制器4与电感数字转换器3通信连接，控制器4用于控制电感数字转换器3工作。
本发明一种基于电感技术的墨量检测装置包括：控制器4、电感数字转换器3、LC振荡电路2以及安装于墨囊上的金属感磁体1，控制器4与电感数字转换器3通信连接，电感数字转换器3与LC振荡电路2电连接；
LC振荡电路内的电感线圈21用于与金属感磁体1互相感应；电感数字转换器3用于将电感线圈21感应变化量转成数字量并发送给控制器4；控制器4用于通过电感数字转换器3驱动LC振荡电路2工作。
本发明主要运用到了电感式接近传感器的工作原理，如图2所示。
当电感线圈21两端施加交变电压U1时，产生的交变电流I1流过线圈，产生一个交变磁场H1。当被测金属感磁体1接近电感线圈21时，根据电磁感应原理，金属感磁体1内产生涡流电流I2，同时产生反磁场H2抵消部分H1。
当墨盒内部墨水量减少时，墨囊就会瘪下去，这时候墨囊上的金属感磁体1和电感线圈21之间的距离X发生了变化，线圈交变磁场的感应阻抗和谐振频率会发生相应的变化；电感数字转换器3将变化的数据量经过变换传送给控制器4；控制器4通过相应的计算公式得出距离的变化量，达到检测的目的。
本发明利用电涡流原理实现对墨量的检测，具有可靠高、稳定性好，精度高的特点，且灵敏度分辨率高，响应速度快、抗干扰能力强。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，LC振荡电路2通过USB接口电路5与电感数字转换器3电连接。
采用上述优选的方案，电感数字转换器3直接为LC振荡电路2供电。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，LC振荡电路2依次通过USB接口电路5、滤波电路6与电感数字转换器3电连接。
采用上述优选的方案，减少信号传输受到外界干扰的可能性，保持信号传输的稳定性。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，控制器4通过IIC扩展芯片7与电感数字转换器3电连接。
采用上述优选的方案，IIC扩展芯片7可以但不限于P82B715芯片，采用IIC扩展芯片7可以延长控制器4和电感数字转换器3的通信距离。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，电感数字转换器3的时钟引脚与外部晶振8电连接。
采用上述优选的方案，增大芯片工作时钟频率，提高检测墨量变化的灵敏度。在一些实施例中，可采用25M外部晶振8，芯片时钟频率明显增高。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，电感线圈21为安装于墨盒盖板上的平面线圈板。
采用上述优选的方案，安装便捷，无需增设其他支架来固定电感线圈21。进一步，在墨盒盖板上设有至少两个分布均匀分布于电感线圈21外侧的对准磁体，该对准磁体可以为便于控制其磁性的电磁体。对准磁体通电后，使得金属感磁体1带动墨囊靠近居中，然后关闭对准磁体，电感线圈21与金属感磁体1之间再进行互感，使得测量更精准。
另一方面，本发明实施例还公开墨量检测方法，利用上述任一实施例公开的墨量检测装置进行检测，具体包括以下步骤：
1)上电稳定后，控制器4控制与电感数字转换器3通信，并控制LC振荡电路2工作，输出交变电磁场；
2)当墨盒内墨水量减少时，墨囊会下瘪，墨囊上的金属感磁体1与LC振荡电路2内的电感线圈21之间距离发生变化；
3)电感数字转换器3将感应到的金属感磁体1和电感线圈21之间距离的变化量，转化为数字量，并传送给控制器4；
4)控制器4根据得到的数字量判断墨量的变化。
此外，本发明实施例还公开喷墨打印机，包括上述任一实施例公开的墨量检测装置或利用上述实施例公开的墨量检测方法进行墨量检测。
为了更好的对本发明进行描述，下面介绍一具体实施例，但是本发明的保护范围并不仅仅限于该实施例。如图3所示，电感数字转换器3采用LDC1612芯片，控制器4采用S5P4418芯片。
LDC1612芯片为双通道28位电感数字转换器3，引脚1和引脚2为IIC通信接口，其通过P82B715芯片与S5P4418芯片通信；引脚9和引脚10为一个检测通道，引脚11和引脚12为另一个检测通道。LDC1612芯片的时钟引脚与外部晶振8电连接，如图4所示。
本实施例中，由于电感线圈21要放在墨盒盖板上，因此，LDC1612芯片的引脚9和引脚10通过USB接口电路5和LC振荡电路2相连，且在LDC1612芯片通过滤波电路6与USB接口电路5相连，LDC1612芯片需要3.3V电压供电，LC振荡电路2直接由LDC1612芯片供电。
在该具体实施例里，采用LDC1612芯片，传感器结构小巧简单，工作环境温度范围宽、稳定性好、重复定位精度高，成本低廉易，实现批量化生产，硬件电路结构简单，系统功耗更低，实现成本更加低廉。
目前市面上现有的利用光传感的墨量检测装置中墨水容器材质需特定，并且接收器和发送器价格昂贵，制造成本高。本发明一种基于电感技术的墨量检测装置、方法及喷墨打印机运用电感式接近传感器原理，电感数字转换器3驱动LC振荡电路2产生交变电磁场，和金属感磁体1产生互感，将检测到的变化传递给电感数字转换器3，电感数字转换器3将检测到变化数据转化为数字变量通过IIC接口发送给控制器4，控制器4通过相应计算公式得出距离变化量。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于电感技术的墨量检测装置，其特征在于，包括：
金属感磁体，安装于墨囊上；
LC振荡电路，所述LC振荡电路内的电感线圈用于与所述金属感磁体互相感应；
电感数字转换器，所述电感数字转换器与所述LC振荡电路电连接，所述电感数字转换器用于驱动所述LC振荡电路产生交变的电磁场，且将所述电感线圈与所述金属感磁体之间距离变化产生的数据量转成数字量并发送给控制器；
控制器，所述控制器与电感数字转换器通信连接，所述控制器用于控制所述电感数字转换器工作；
当所述电感线圈两端施加交变电压U1时，产生的交变电流I1流过线圈，产生一个交变磁场H1，当被测所述金属感磁体接近所述电感线圈时，根据电磁感应原理，所述金属感磁体内产生涡流电流I2，同时产生反磁场H2，抵消部分H1；
当墨盒内部墨水量减少时，所述墨囊就会瘪下去，此时所述墨囊上的所述金属感磁体和所述电感线圈之间的距离X发生了变化，线圈交变磁场的感应阻抗和谐振频率会发生相应的变化；所述电感数字转换器将变化的数据量经过变换传送给所述控制器；所述控制器通过相应的计算公式得出距离的变化量。
2.根据权利要求1所述的墨量检测装置，其特征在于，所述LC振荡电路通过USB接口电路与所述电感数字转换器电连接。
3.根据权利要求2所述的墨量检测装置，其特征在于，所述LC振荡电路依次通过USB接口电路、滤波电路与所述电感数字转换器电连接。
4.根据权利要求1所述的墨量检测装置，其特征在于，所述控制器通过IIC扩展芯片与所述电感数字转换器电连接。
5.根据权利要求1所述的墨量检测装置，其特征在于，所述电感数字转换器的时钟引脚与外部晶振电连接。
6.根据权利要求1所述的墨量检测装置，其特征在于，所述电感数字转换器采用LDC1612芯片。
7.根据权利要求1所述的墨量检测装置，其特征在于，所述控制器采用S5P4418芯片。
8.根据权利要求1-7任一项所述的墨量检测装置，其特征在于，所述电感线圈为安装于墨盒盖板上的平面线圈板。
9.墨量检测方法，其特征在于，利用如权利要求1-6任一项所述的墨量检测装置进行检测，具体包括以下步骤：
1)上电稳定后，控制器控制与电感数字转换器通信，并控制LC振荡电路工作，输出交变电磁场；
2)当墨盒内墨水量减少时，墨囊会下瘪，墨囊上的金属感磁体与LC振荡电路内的电感线圈之间距离发生变化；
3)电感数字转换器将感应到的金属感磁体和电感线圈之间距离的变化量，转化为数字量，并传送给控制器；
4)控制器根据得到的数字量判断墨量的变化。
10.喷墨打印机，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的墨量检测装置或利用如权利要求9所述的墨量检测方法进行墨量检测。
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