专利名称：监控耗水量和过滤器使用的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种通过监控滤过水容器中的水位来确定滤过水消耗量和过滤器芯子的使用状况的改进的设备和方法。
背景技术：
饮用水的质量基于水源中污染物的量变化很大。利用装配在滤过水容器内的可更换的过滤器芯子进行家庭水处理是改进饮用水质量的通用方法。在过滤器芯子中的是过滤介质，该过滤介质包括能够降低重金属例如铜，镉，锌，铝，汞和游离氯的浓度的物质和化合物。一些过滤介质还能限制某些微生物的生长。公知的是过滤介质的性能随着使用而降低。这样，过滤器芯子应在经其过滤公知量的水后更换。
在滤过水容器内装有机械和电子机构，以警告使用者需要更换过滤器芯子。所以这些方法和装置存在一些缺陷。
一类发明仅显示芯子更换所经历的时间来作为指示芯子使用状况的方法。例如在美国专利4895648和5665224中公开了采用机械日期指示器，以允许使用者记录插入新的过滤器芯子的日期。这种日期指示器用来提醒使用者在经过给定量的时间后更换芯子。这种提醒并不总是可靠的执行。这种装置的电子型式在美国专利6224751 B1中公开。在该装置中，通过按钮启动电子计时器从而开始计数。芯子使用状态的指示取决于按动起动按钮所经历的时间。利用经历时间法计算芯子使用状况的可靠程度仅达到估计使用状况接近实际使用状况。实际上，过滤器芯子的使用状况从插入开始经过一定时间变化巨大。经历时间法的另一个缺陷是其依靠使用者来复位日期指示器或电子计时器从而启动计时，缺少这将使该方法无用。
另一类发明是装配在滤过水容器的盖子内或周围的机构，它计算打开盖子以便填充水的次数。在EP 0861809A 1和WO95/29131中，盖子包括闭合板，未滤过水经过该闭合板灌入滤过水容器内。闭合板的开关运动触发了机械机构，从而推动支承指示器的旋转件，该指示器据称可指示芯子的使用状况。美国专利4986901公开了一种装配有一种机构的过滤器瓶盖，每次当盖子打开以便填充水时，该机构可使计数器计数增加。
在WO 96/13318中，美国专利5900138和WO 00/66245，利用机械、电子或电磁装置还能计算滤过水容器的盖子打开的次数。这些参考文献中公开的装置基于每次当启动触发机构时，理论上恒定量的水填充到滤过水容器内的假设。然而，这种假设没有考虑到例如当触发机构无意中操作时的计算误差，在清洁期间接近，或者使用小于实际贮水量的用水量。
还存在有如下参考文献，它依靠流量计来检测经过过滤装置的水量，以指示水过滤器芯子的使用状况。例如，美国专利4772386公开了一种与外壳连接的水过滤器芯子，它具有由水流推动的叶轮。叶轮与旋转的带齿盘连接，在估计量的水流经叶轮后，带齿盘使触发器线磨损，并切割该触发器线。触发器线的切割关断水流。美国专利4681677，6024867以及WO 03/028848 A1公开了与过滤装置连接的流量计。特别是，美国专利4681677描述了使用流量计来监控流入水处理处理机中的水。美国专利602486描述了利用球在水流道内的运动来检测滤过水的流量。WO 03/028848 A1描述了装在滤过水容器的盖子上的流量计。流量计由涡轮组成，涡轮在未滤过水通过下旋转。美国专利4772386中公开的触发器线方法不精确，因为带齿盘的切割效率随着时间的流逝而降低，每个触发器线的耐磨强度变化。对于上述机械计数机构，流量计由于磨损和破裂而出现机械故障。特别是，对于WO 03/028848 A1中描述的流量计，在盖子或滤过水容器无意中或必要的移动期间，该流量计无意中会被启动。
指示过滤器芯子用完的其它方法基于芯子内的水流堵塞。美国专利3038610采用一种过滤介质，该过滤介质在用光时会膨胀，以堵塞水流。美国专利6428687采用一种合成材料以堵塞水流。然而，这些方法仅指示过滤介质与水接触所持续的时间。
因此，需要一种更精确和耐用的方法和装置来测定滤过水容器内的过滤器使用状况。

发明内容
本发明利用微处理器控制的传感器来检测和监控滤过水容器内的滤过水水位的变化，从而确定过滤器使用状况。而且，本发明提供监控滤过水容器内滤过水消耗量和当前水位的附加的优点。
一方面，本发明提供用于测量滤过水容器内的水位的水位传感器。该水位传感器包括检测电路和检测传感器。检测传感器与检测电路电连接。检测传感器包括具有第一和第二电极的第一电极对。第一和第二电极沿滤过水容器的长度延伸。第一和第二电极相互充分间隔开，以便与第一和第二电极相关的电特性改变可由检测电路检测，该电特性改变是由于滤过水容器内的水位变化导致。在一些情况下，与第一和第二电极有关的电特性是如下(i)中的一种或多种，即在第一电极与第二电极间的电阻变化，在第一电极与第二电极之间的电容变化，在第一电极与第二电极间的电压变化，和在第一电极与第二电极间的电流变化。
在一些实施例中，水位传感器具有控制单元，该控制单元与检测电路电连接。控制单元编程控制，以便利用检测电路和检测传感器，从而追踪滤过水容器内的水位变化，并监控滤过水容器内水过滤器的使用状况。
在一些实施例中，滤过水容器还包括与检测电路电连接的开关。该开关定位在滤过水容器内，以便当开关处于第一状态时，控制单元确定滤过水容器处于非功能状态，当开关处于第二状态时，控制单元确定滤过水容器处于功能状态。在该实施例中，控制单元利用来自检测电路的电子读数，来确定当滤过水容器处于功能状态时该滤过水容器的水位。而且，控制单元不使用来自检测电路的电子读数，来确定当滤过水容器处于非功能状态时该滤过水容器的水位。
在一些实施例中，开关由使用者在第一和第二状态之间切换。在一些实施例中，开关定位在滤过水容器内，以便当滤过水容器的盖子打开或从该滤过水容器移走时，开关处于第一状态，当滤过水容器的盖子闭合或与该滤过水容器接合时，开关处于第二状态。在一些实施例中，开关是气泡液位开关，它包括在包含有(i)液体和(ii)气泡的封壳内的第一气泡传感器电极和第二气泡传感器电极。在该实施例中，当气泡接触第一气泡传感器电极或第二气泡传感器电极时，气泡传感器电极处于第一状态，当气泡不接触第一气泡传感器电极或第二气泡传感器电极时，气泡传感器电极处于第二状态。
在一些实施例中，控制单元确定当滤过水水箱内的水位变化率在预定比率之下时，滤过水容器处于功能状态，控制单元确定当滤过水水箱内的水位变化率在预定比率之上时，滤过水容器处于非功能状态。在一些实施例中，滤过水容器装配有容纳未滤过水的料箱。料箱的底部装配有可移去和可更换的过滤器芯子，以便水经过滤器芯子内包含的过滤介质排放到水过滤器容器的下部被过滤。
本发明的另一方面提供用于测量滤过水容器内的水位的水位传感器。水位传感器包括检测电路和检测传感器。检测传感器与检测电路电连接。检测传感器包括沿滤过水容器的长度延伸的传感条。传感条容纳多个电极对。在该多个电极对中的每个电极对包括第一和第二电极。在该多个电极对中的每个电极对与检测电路电连接。在该多个电极对中的一个电极对的第一电极和第二电极在传感条上相互充分间隔开，以便与第一和第二电极相关的电特性改变可由检测电路检测，该电特性改变是由于滤过水容器内的水位变化导致的。
在一些实施例中，与第一和第二电极有关的电特性是如下中的一种或多种，即在第一电极与第二电极间的电阻变化，在第一电极与第二电极之间的电容变化，在第一电极与第二电极间的电压变化，和在第一电极与第二电极间的电流变化。在一些实施例中，多个电极对包括在2个电极对和10个电极对之间。在一些实施例中，多个电极对包括多于10个电极对。
在一些实施例中，水位传感器具有控制单元，该控制单元与检测电路电连接。控制单元编程控制，以便利用检测电路和检测传感器，从而追踪滤过水容器内的水位变化，并监控滤过水容器内水过滤器的使用状况。
在一些实施例中，检测电路包括第一引线(a)，第二引线(b)和第三引线(c)。第一引线(a)与多个电极中的一个电极对中的第一电极电连接。第二引线(b)与多个电极中的一个电极对中的第二电极电连接。第三引线(c)和第二引线(b)经电阻电连接。控制单元编程控制，以便每次在第二引线(b)测量第一电压降时，给第三引线(c)设定一个高电压，而给第一引线(a)设定一个低电压。控制单元还编程控制，以便每次在第二引线(b)测量第二电压降时，给第三引线(c)设定一个低电压，而给第一引线(a)设定一个高电压。在一些实施例中，当第二引线(b)处于高电压状态时，控制单元编程控制转换到低功率消耗空闲状态，而当第二引线(b)从高电压状态降低到低电压状态时，控制单元编程控制转换到高功率消耗状态。
本发明的另一个实施例提供测量滤过水容器内的水位的方法。该方法包括检测与一个电极对内的第一电极和第二电极相关的电特性。第一电极和第二电极沿滤过水容器的长度延伸。与第一电极和第二电极相关的电特性随着滤过水容器内的水位变化而变化。确定电特性的变化，从而允许测量滤过水容器内的水位。在一些实施例中，与第一电极和第二电极相关的电特性是如下中的一种或多种，即在第一电极与第二电极间的电阻，在第一电极与第二电极之间的电容变化，在第一电极与第二电极间的电压，和在第一电极与第二电极间的电流。在一些实施例中，该方法还包括利用电特性的变化，以便追踪滤过水容器内的水过滤器的使用状态。
这样，本发明提供一种精确和耐用的方法和设备，以便指示在滤过水容器中水芯子的使用或消耗状况。它还省略了使用机械装置例如流量计或与用于开/关或存取的盖子连接的机械装置，其效率由于磨损和破裂而降低。


通过下面的详细描述和附后的权利要求书并结合附图，本发明的其它目的和特点将变的更清楚，附图中图1是根据本发明的滤过水容器的示意图；图2A和2B是在图1的滤过水容器内的水位传感器的独立视图；图3是图1的滤过水容器的把手的剖面图，它表示根据本发明的电子控制系统；图4A是根据本发明的水位监控系统的功能框图；
图4B是根据本发明的替代的水位监控系统的功能框图；图5是根据本发明的检测电路的示意图；图6A是根据本发明的水位传感器的一个替代实施例的示意图；图6B是图6A的水位传感器的近视图；图6C是图6B的水位传感器沿线6C-6C截取的横截面视图；图7是采用图6A-C的水位传感器的水位监控系统的功能框图；图8是在图7的水位监控系统内的分压器检测电路的功能框图；图9是图8的分压电路的操作的时间图；图10是根据本发明的水位传感器的另一个实施例；图11是根据本发明的水位传感器的又一个实施例；图12是根据本发明的水位传感器的再一个实施例；图13是根据本发明的滤过水容器的一个替代实施例的示意图；和图14是根据本发明的气泡开关的示意图。
在整个附图中相同的附图标记表示相应的部件。
具体实施例方式
滤过水容器的概述图1表示根据本发明的滤过水容器10，它用于提供滤过的饮用水，同时监控水位和确定过滤器芯子(或滤筒)的使用状况。容器10具有一个主体12，或容器，最好尺寸确定为饮料罐，并包括至少三个可移去部件盖子14，料箱(或储水槽)24和水过滤器芯子22。料箱24构形并尺寸确定成配装靠近盖子14的主体12的上部并与之接合，因此，料箱24的底部和主体12的基底18形成空腔26，滤过水存储在该空腔26内。过滤器芯子22是可更换过滤器芯子，且尺寸确定成可移去地固定在料箱24的底部的一个开口(未示出)内，因此，过滤器芯子22的一部分延伸到空腔26内。容器10还包括与主体12的一侧连接或形成一体的把手30。在主体12的一个相对侧，空腔25延伸经过料箱24，以形成喷口，从而允许不去除料箱24即可从空腔25注入滤过水。
在典型使用时，新的过滤器芯子22固定在料箱24内，而未滤过水经过开口16灌入料箱24内。料箱24临时存储水直到它流过滤器芯子22。在重力作用下，水从料箱24流过滤器芯子22，该过滤器芯子22包括用于去除水中的杂质的过滤介质。过滤介质的效率具有当时间流逝时随着使用而降低效率的趋势。在流过滤器芯子22之后，滤过水落入空腔26内，水在此被存储，用于后面的消耗或使用。为了去除滤过水，使用者可简单的抓住把手30，并倾斜容器10，以便将水倒出喷口25外。盖子14可选择的包括一个喷口开口(未示出)，以便不去除盖子14倾倒。
至此所述的容器10的基本构造与现有的容器类似，例如Terraillon Aqua 30和Aqua 40(Terraillon BP73，78403Chatou cedex，France)。主体12，盖子14和料箱24最好由塑料(例如高密度聚乙烯)或本领域使用的公知的任意其它适当的材料制成。过滤器芯子22可以是设计或选择为配装在料箱20内的任意适当的水过滤器芯子。本领域的普通技术人员将认识到主体12，盖子14，料箱24和过滤器芯子22的上述构造和特征仅用于解释目的，在不超出本发明的实质范围的前提下可修改。
水位检测和监控系统再参见图1，容器10包括一个独特的水位检测和监控系统50，该水位检测和监控系统50包括水位传感器40和电子控制系统52。水位传感器40，这里又被称为检测传感器或检测器传感条，最好具有细长形状，并沿主体12的内壁设置在空腔26内。传感器40最好垂直取向，并在基底18和料箱24的底部之间大致跨过空腔26的高度，这样，当滤过水在空腔26内时，传感器40的下部在水位27之下，并与水接触，而传感器40的上部在水位27之上，并与空气接触。水位传感器40与控制系统52通过导线48电连接。导线48布置在把手30内，这如图1所示。
如图2A和2B所示，水位传感器40的一个实施例包括接附到基片46的平行的电极42a和42b的细长对42。电极42a和42b是分离但定位成相互紧邻的导电引线。电极对42从基片46的表面延伸，因此，当空腔26填满水时，电极42a和42b在水线27下的部分与水接触并由水分离，因此，在电极42a和42b之间的电阻或电容作为水位27的函数而变化。
电极42a和42b由任意金属或非金属导电材料制成。最好，采用耐腐蚀材料例如铬合金，不锈钢，CoCr，NiCr，半精密合金，钛合金，和类似物。在一个实施例中，电极42a和42b覆盖有金属涂层例如金或铂，以便有助于防止腐蚀。电极材料最好是无毒的。基片46最好由塑料(例如高密度聚乙烯，低密度聚乙烯，聚丙烯，乙酸纤维素，刚性乙烯树脂，增塑乙烯树脂，醋酸丁酸纤维素，尼龙，聚甲基丙烯酸甲酯，聚苯乙烯，或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)，陶瓷制品(例如硅酸盐陶瓷，玻璃陶瓷)或任意其它相关的非导电材料，并可接附或埋入容器主体12的内壁中。在一些实施例中，基片46简单的是主体12的壁。电极42a和42b分别与引线43a和43b连接。引线43a和43b从控制系统52或向该控制系统52传导电流。引线43a和43b相互绝缘，并结束在一起形成一个单根导线28。
参见图3，控制系统52包括控制单元80，检测电路70和显示器60。控制单元80最好是通用的微处理器，它与传感器40，检测电路70和显示器60连通，以便提供水位检测和监控系统50的整体操作和控制。作为替换，控制单元是特定用途集成电路(ASIC)，或任意其它形式的处理装置。检测电路70包括一个或多个电阻电路，电容电路，运算放大器，和/或确定在电极对42之间电阻或电容的变化并将该变化传递给控制单元80的其它装置。电池66或其它电源提供控制系统52的动力，并通过电池盖68保存在电池舱64内。可选择模式的按钮62与控制单元80连通，并允许使用者在不同功能之间进行选择，或者显示不同的参数，例如当前水位，总的水使用状况或耗水量，从最近的过滤器更换开始所经过的时间，或基于任意不同度量标准例如剩余时间，可过滤的水的剩余量，或剩余的填充次数所测量的剩余的过滤器寿命。
显示器60最好是液晶显示器(LCD)，但其它显示器或状态指示器也在本发明的范围内。这种替代布置包括发光二极管(LED)或模拟显示器，或者一种或多种指示灯，该指示灯可改变状态，强度或色彩，以便指示参数例如水位，总耗水量，或过滤器寿命。控制单元52最好具有集成存储器，以便存储信息，例如操作参数，水位数据，指令，部件状态等。然而，除了或代替集成微处理器存储器之外，系统50还可采用附加的存储器。这种附加的存储器可以是只读存储器(ROM)，和/或随机存取存储器(RAM)，它可以与微处理器80电连接。
水位检测和监控系统的操作图4A和4B是表示水位检测和监控系统50的操作的两个实施例的功能示意图。在这两种情况下，系统50包括如上图示和描述的检测传感器40，检测电路70，控制单元80，和显示单元60。在两个实施例中，检测传感器40在图2A和2B中表示，它包括一对平行的电极板42a和42b。两个方法之间的差别在于检测电路70中使用的电路72，74，而是否该电路72，74构造成检测电极42a和42b之上的电阻(图4A)，或电极42a和42b之间的电容(图4B)的变化。
由于水的电阻与空气的电阻不同，在电极板42a和42b之间测得的电阻(图4A)作为水位27的函数而变化。而且，由于水的电容与空气的电容不同，在电极板42a和42b之间测得的电容(图4B)也作为水位27的函数而变化。
参见图4A，在电极板42(42a和42b)之间的电阻与两个电极板之间的接触面积量成比例，当电极板42完成直流(DC)电路时该两个电极板暴露在空气中。这是因为空气的电阻大大高于水的电阻。因此，当两个电极42之间用水代替空气时，电极板42间的电压降低。
参见图4B，在电极板42之间的电容与两个电极板之间的接触面积量成比例，当电极板42完成交流(AC)电路时，该两个电极板暴露在水中。这是因为水的介电常数约为80，而空气的介电常数约为1。由于板42之间的电压由如下公式计算d/dT(V42a-V42b)＝[I42A→42B/C]这里C是板42之间的介电常数，当导线42完成AC电路时，增加水将导致电压值降低。
因此，在两个实施例(图4A和4B)中，当电极对42的接触面积随着滤过水水位27上升而增加时，图4A和4B中表示的电路中的电压降低。检测电路70检测该电压降，并将对应的信号传递给微处理器控制单元80。
微处理器控制单元80从检测电路70接收信号，并周期性执行下列一种或多种(1)保持当前水位和/或水位变化的记录，(2)通过监控倒出容器10的下部的水量来计算耗水量，(3)通过监控过滤进入容器的下部的水量来计算水过滤量，和/或(4)通过监控从最近的芯子更换开始的耗水量和水过滤量，来计算水过滤器芯子的使用状况。有关任意的这些测量的或计算的参数的信息可为使用者显示在显示单元60上。因此，本发明的一些实施例提高与控制单元80电连接的显示器60，其中，控制单元80能够使显示器60显示源于滤过水容器10内的当前水位或当前水位变化的信息。在一些实施例中，这种信息包括如下中的一个或多个滤过水容器10的水位，设置在滤过水容器10内的水过滤器芯子(水过滤器)22的状态，确定滤过水容器10是否处于功能状态，确定滤过水容器10是否处于非功能状态，从最近的过滤器芯子更换开始所经历的时间和滤过水的耗水量。显示器60还显示信息，例如当前时间，填充过量的警告，和再填充的提醒。
应注意图4A和4B表示的明显不同的模块仅为了说明目的，一些图示模块可结合到单个物理装置中，而不会损害其通用性。
利用电阻原理进行水位检测在一个实施例中，图4A的电路72可用图5所示的电路来描述。预定的直流(DC)电压V作用在电极43a上，它由控制单元80确定。电极43b接地。空气的电阻显著高于水电阻。这样，图5的电阻R将作为水位的函数而变化。由于电路72的电阻R作为水位27的函数而变化，水位的增加将导致导线42a和42b间的电阻降低。电阻的降低将导致电压的降低。该电压变化由微处理器控制单元80检测。这样，微处理器80使用输出电压Va，以便计算在任意给定时间的水位27。
利用电容原理进行水位检测针对图5的上述典型的电路利用了水和空气的电阻差。然而，如图4B所示，本发明的检测电路70构造成检测交流(AC)电路中电极42a和42B之间的电容变化。在这种情况下，两个电极42a和42b包括两个电容器板，以便当电荷Q作用在电容器的一个板42a上时，一个相反电荷Q出现在另一板42b上。该电荷的出现产生电容器上的电压V。根据公式Q＝CV，该电压与存储的电荷成线性比例。参量C是常数，通常用微微法拉表示，公知的是表示电容，其值取决于电容器的的物理结构。
影响″C″″42a和42b的有效表面积A，板42a和42b之间的距离D，和板42a和4 2b之间的材料的介电常数K。这些参数与如下公式有关C≈K(A/D)介电常数是在1至100范围内的数值，它与电介质材料存储静电荷的能力有关。在目前情况下，电极板42a和42b之间的电介质材料或者是空气或者是水，或者其结合。空气的介电常数K为1，水的介电常数约为80。这里，电极板42a和42b之间的距离D是恒定的，这样，系统的电容C是电极42a和42b之间的有效表面积量的函数，该电极与水接触并由水分离C≈(1×A空气)+(80×A水)当水位增加时，系统的总电容输出增加。这种电容变化由检测电路70内的标准运算放大器或电容检测电路检测，检测电路与控制单元80电连接，控制单元使用该信号来计算和监控水位27。
具有电极对阵列的水位传感器图6-9表示图1的滤过水容器10的水位检测和监控系统50的一个实施例的特点和使用方法，它采用具有电极对阵列的水位传感器140。参见图6A和6B，人们将认识到，除了传感器140包括多个电极对，例如1 42-1，142-2，142-N，而不是图2A和2B所述的单个电极对42之外，传感器140的基本特点基本上与图2A和2B的传感器40相同。在一些实施例中，N在2和10之间，在一些实施例中，N为10或更大。在一些实施例中，N在10和1000之间。每个相应的电极对142最好相对于图6A和6B所示的相邻的电极对垂直取向，以便每对电极142对应于公知的水位27。电极对142与基片46连接或埋入其中。
在该实施例中，除了沿传感器140的垂直长度相应的位置之外，每个电极对142具有基本上相同的特点和特征。每个电极对142包括两个导电电极板，例如142a-1和142b-1，它们从基片46的表面伸展进入容器10的空腔内。电极142a和142b基本上彼此平行，并相互紧邻，但通过或者空气(例如当水位27低于电极对142)或者水(例如当水位27高于电极对142)彼此相互分离。
引线145a和145b分别使电极142a和142b与一个检测电路(如下所述，例如图7的电路170)连接。在该实施例中，为便于设计，源于每个电极对142的引线145a和145b结束成一个引线束154。每个引线例如145a-1和14 5b-1与全部其它引线绝缘，以便电流不经过其之间。
如前所述，适当的电极材料包括导电防腐材料，例如铬合金，不锈钢，CoCr，NiCr，半精密合金，钛合金等。在一个实施例中，电极142-190覆盖有金属涂层，例如金或铂，以帮助防腐。电极材料最好是无毒的。
具有电极对阵列的水位传感器的操作参见图7的功能图，检测传感器140的每个电极对142与检测电路170内的对应的电路172连接。每个检测电路172与图4A和4B所述的控制单元80连通并由其控制。控制单元80连续的，周期的，或相反轮询电极对142，以便从检测电路获得信号，该信号指示哪个电极与水接触，且哪个与空气接触。在下述功率效率的实施例中，参见图8和9，控制单元80不轮询电极，但相应电极间电压的变化。在其它实施例中，控制单元80忽略了这样的电极，该电极从以前的测量获知在水线27上和/或下预定距离。不考虑轮询法或取样法，控制单元80使用从电路172输出的信号，以便确定期望的参数，例如当前水位，水位的改变，总的水过滤或消耗量，剩余的过滤器寿命等。
对于图4A和4B，通过其对应的检测电路172，来测量每个电极对之间例如电极对142a-1和142b-1之间的电压变化，来检测图7的每个电极对142的滤过水水位27。浸没在水中的电极对间的电压由水的性质确定，而水之上的电极对间的电压由空气的性质确定。然后，计算水位，该水位位于或略高于最高的电极对，电极间呈现由水的性质确定的电压。在该实施例中，不需要通过微处理器80校准在特定的电极对之间测定的电阻或电容，因为微处理器80可简单的确定在一对电极板例如142a-1和142b-1之间的电阻(或替代的电容)是高或者是低。
系统的分辨率由电极对的垂直长度，电极对的数量，和相邻的电极对之间的垂直距离，和在一些情况下，电极多长时间抽样一次来确定。更多的电极对，和/或电极对之间的较小的垂直间隔提供较大的分辨率。在一个替代的实施例中，通过计算电极对之间的电阻或电容的渐次变化，该电阻或电容是图4A，4B和5所述的水位的函数，例如在一个电极对的跨度之间，微处理器可分辩水位的细微变化。
功率效率的水位检测电路图8表示根据本发明的一个实施例的功率效率的检测电路的一个实例。本领域的普通技术人员将认识到尽管图8仅表示一个电极对142(142-1)和电路172(172-1)，下面的功能描述适合图7所示的每个电极对142和对应的电路172。
在该实施例中，电路172-1是包括三个引线，143a-1，143b-1和143c-1的分压电路，该三个引线还分别被称为引线″(a)”，″(b)”和″(c)”。如图示和如上所述，引线143a-1与电极142a-1电连接，而引线143b-1与电极142b-1电连接，引线143c-1还通过电阻176(R1)与电极142b-1电连接。所有这三个引线(a)，(b)，(c)与控制单元80电连接，控制单元向电路172-1提供控制和输入信号，并从电路172-1接收输出信号。可选择的，水位设定调节电路194用来调节进出控制单元80的信号。在一些情况下，该水位设定调节电路194需要将检测电路170产生的电压和电流的范围降低到控制单元80的动态范围。
电路172-1设计成与控制单元80连通，以确定电极对142-1的状态的改变，例如电极对与水是否接触。如上所述，与浸没在水中相反，当电极对浸没在空气中时，电极对间的电压不同。因此，概念上，这里图示和描述的电极对142-1作为开关142-1，在此开关具有两个可能的状态开或关。当水位达到电极对142-1时，在电极142a-1和142b-1之间存在的水使这些电极之间的电阻由一个很大的值降低到允许电流流动的值，该较大值的电阻可有效的阻止电流流动。这样，当水到达电极对142-1时，电路170关闭。相反，当水位在电极之下时，很少或没有电流在电极142a-1和142b-1之间流动，且电路170打开。当(a)与低电压(例如地电压)连接，且(c)与高信号电压连接时，在(b)处的电压由分压公式确定V输出＝V输入[R2/(R1+R2)]这里R1是电阻器176的电阻，R2是导线142a和142b间的电阻。
图9是图8的电路170的典型操作的时间图。通常，引线(a)和(c)承载来自控制单元80的输入信号，引线(b)将输出信号传导至控制单元80。尽管信号可以是公知数值的AC或DC信号，借助引线(a)和(c)传递到电路中的信号和经过(b)从电路接收的信号这里描述为低(″0″ (″1″t0，水位为″142a-1和142b-1分离。因此，开关142-1被认为″80向(c)提供高电压，向(a)提供低电压。空气的高电阻特性控制了分压电路，从而具有很高的R2。这样，V输出等于V输入。因此，在(b)处的输出电压与V输入相同，这被称为逻辑″(b)状态下，控制单元80保持″170空闲。在时间t1，水位仍低，开关仍开，(a)，(b)和(c)的电压状态保持相同，微处理器80保持空闲。
在时间t2，水位增加并较高。这意味着电极142a-1和142b-1浸没在水中。现在R2由水而不是空气的电阻特性确定。V输出不再等于V输入。给R1适当的选择值，V输出将基本上小于Vin。结果，在(b)处存在压降，这处于状态″0″″(b)从高电压状态改变到低电压状态导致微处理器80起作用(接通)。在引线(b)处的电压从逻辑高降低到低，意味着水位27超过水箱内对应的导线142的物理位置，该事实由微处理器80注意并存储在微处理器内的存储器中或与微处理器关联。
在时间t3，微处理器80转换(a)和(c)的电压状态，以便终端(a)处于高电压，而终端(c)处于低电压。在终端(a)和(b)的电压的转换导致在终端(b)的电压采用值V输出。这里V输出＝V输入[R1/(R2+R1)]由于R2保持较小，这是因为传感器142浸没在水中，还由于R1恒定，在引线(a)和(c)的电压状态的转换立即导致在终端(b)的电压从低转换到高，这在图9中在时间t4处记录。应该认识到t4和t3瞬间发生，但为便于理解本发明的电路，写成离散的步骤。一旦微处理器80在步骤t3使电压转换，它本身可自由断开，直到线(b)的电压降低到一个低电压，这指示电极对142不再浸没到水中。
当在随后的任意时间t5水位降低时，电极对142与空气接触，电极对142限定的逻辑开关再次处于开状态。开关142的开意味着R2变大。因此，V输出降低意味着在(b)存在压降。在(b)处的压降导致微处理器从空闲状态开始起作用，以记录电极对142下的水位的变化。
立即在时间t5后，微处理器80再次使引线(a)和(c)的输入电压转换，因此，引线(a)变低，引线(c)变高。这样，在引线(b)的电压再次由如下公式限定V输出＝V输入[R2/(R1+R2)]因此，在时间t7，终端(b)处的电压恢复到高状态，这是因为R2较大。而且，在时间t7，微处理器再次恢复到空闲状态。在时间t7，开关142，微处理器80和引线(a)，(b)和(c)处于与在时间t0相同的状态，微处理器在低功率消耗空闲状态等待，这只受引线(b)处的压降干扰。在以后的时间t8，水位再次增加，以便它浸没导线142，时间t0-t7的所述循环再次开始。
图8和9图示和描述的典型的电路涉及在传感器140的电极对阵列142中的一个电极对142。本领域的普通技术人员将认识到在一个优选的实施例中，每个电极对与分离的分压电路连接，因此，电极对阵列中的每个电极的状态改变由微处理器80监控。从功率经济的观点来看，这种措施是有利的，因为，尽管微处理器80不变的准备响应水位的变化，它保持空闲，直到这种变化发生。而且，甚至当发生变化时，除了在任意给定时间受水位的变化直接影响之外，微处理器80可有效的忽略所有电极142。典型电路的另一个优点是很少电流过检测电路。在(b)处产生的指示电流的瞬间压降经过142-1，因此，在(a)和(c)的电压相互转换，从而阻止电流。这具有延长电池寿命和降低导线142处腐蚀的有利影响。
本领域的普通技术人员将会认识到图4B表示的上述电容原理可适用于构造检测电路170，以便电路172通过水位增加或降低来检测电极对142处的电容变化。这种电容电路仅需要检测在给定的传感器的电容是高还是低。例如，具有高电容的最上的传感器指示水位。可选择的，例如上述功率效率电路可构造成利用这里所述的电容原理来检测电容变化。
替代的水位传感器图10-12表示水位传感器40的替代实施例。参见图10，水位传感器200包括基片46，该基片具有长的垂直电极210，它与一个垂直阵列的较小的电极212-N并列。电极210与图2A的其中一个电极42a或42b类似，而电极212-N中的每个电极与图6A的电极142a或142b类似。电极210和212与基片46连接或埋入该基片内，并在基片46的表面伸展，以便容器10的空腔19内的任意水接触电极。在该实施例中，传感器200功能基本上与图6-9所述的传感器140类似，电极210作为形成具有每个电极212的电极对的共用电极。每个电极210和212通过导线与检测电路例如检测电路170连接。检测电路170构造成在上述每个电极对检测电阻或电容的变化。传感器200(图10)比传感器140(图6A)的优点在于传感器200装配较便宜，因为它包含很少的分散元件和很少的布线。
在另一个实施例中，图11的水位传感器300包括与基片46连接的共用电极210。然而，代替传感器200中基本上相同的垂直短电极阵列212，传感器300包括平行的垂直定向的不同长度的电极阵列312。水位传感器300依靠这样的原理，即一旦水浸没电极312的尖端，电极210和电极312之间的电阻就可测量的降低。这样，利用上述电阻原理，电极阵列312可用来确定水位，每个电极312具有不同的预定长度。
在另一个实施例中，图12的水位传感器400平行的成对电极442，每个电极对442包括第一电极442a和第二电极442b。对于这里所述的其它传感器，电极安装在基片46上，与基片连接，或埋入基片46内，以便它们在基片上伸展，并接触空气或水。对于传感器300，每个电极对的顶边缘靠近传感器400的顶部对齐。每个电极对中的电极，例如442a-1和442b-1具有相同的长度。然而，在优选的实施例中，每对电极442具有唯一长度的传感器400，这如图12所示。例如，电极442a-1和442b-1从传感器400的顶部跨过仅一个较短的垂直距离，而电极442a-N和442b-N基本上跨过传感器400的整个垂直长度。在442-1和442-N之间的电极对为中间长度，以便每个电极对对应特定的水深度。每个电极通过对应的导线441与上述检测电路连接。使用中，电极400功能基本上与上述电极140(图6B)相同。
应注意这里图示和描述的电极的形状和构造仅为了说明，而不是为了限制。在不超出本发明的范围的前提下，其它构造，材料和制造方法可采用。
本发明的滤过水容器的替代的和附加的特征图13表示容器500，它表示本发明的替代的实施例。除了容器500包括附加的可选特征，以便在某些″洁和倾倒容器时，通过允许水位检测和监控系统50的手动或自动钝化，以便提高确定例如累积的水使用状况和过滤器芯子使用状况的精度之外，容器500基本上与容器10(图1)相同。
容器500的主体12，盖子14，料箱24和过滤器芯子22与图1所述的全部基本上相同。水位检测和监控系统50的基本部件也基本上相同，包括水位传感器40，电子控制系统52(包括未示出的检测电路和控制单元)，和显示器60。然而，除了这些部件外，容器500可选择的包括一个或多个开关510和520，该开关与电子控制系统52电连接。在一些实施例中，容器500包含料箱24和主体12之间的开关(未示出)。当料箱24从主体12移走时，该开关处于第一状态，指示滤过水容器500处于非功能状态，如图13所示，当料箱装在主体12内，该开关处于第二状态，指示滤过水容器500处于功能状态。
容器500还可选择的包括一个或多个附加的水位传感器530和540，它们通过一个或多个引线(例如导线554)与电子控制系统52电连接，并与水位传感器40协同工作。在该实施例中，每个传感器40，530和540可以是任意的图2A和2B的传感器40，图6A和6B的传感器140，图10的传感器200，图11的传感器300，图12的传感器400。在该实施例中，微处理器使用电极对由传感器40，530和540的任意结合来确定容器500的水位27。而且，在图13所示的构造中利用多个传感器40，530和/或540可提供下面详细描述的附加优点。
用于确定非功能使用周期的开关开关510和520可以是电机械，电磁，可选择的或相反，可以例如由使用者手动操作，或例如通过容器500的一些部件的移走或错位自动操作。例如，开关510图示为可以由使用者切换以便对水位检测和监控系统50进行切断，中止或复位操作的手动机械滑动开关。例如，它可能最好中止系统50的操作，以便在非功能周期进行正常的消耗/过滤例如用水清洁容器过程中，在容器的下部区分水位的变化。可选择的，例如当新的过滤器芯子22安装时，或当使用者希望复位累积的水使用状况或消耗计算时，切断开关510会导致系统50复位。
可选择的盖子开关520可以是自动按钮开关或弹簧开关，当盖子14移走时该开关可启动。对于手动开关510，盖子开关520与电子控制系统52电连接，以便例如通过向微处理器发出信号或通过使检测电路中断，该盖子开关用来中止水位检测和监控系统50的操作。在这些情况下，当盖子以适当方式与主体12重新接合时，系统50的操作重新开始。附加的或替代的开关，无论是电机械，电磁，可选的或相反，均可用来检测料箱24和主体12之间，盖子14和料箱24之间或其任意结合之间的适当的接触。这些部件之间的适当的接触给控制系统52发出信号，以便区分在正常消耗/过滤期间与非功能期间(例如当容器500被清洁时)之间的水容器500的状态。
作为替换，或者与开关的使用相结合，控制系统52可编程控制，以便通过计算和分析水位变化的速率，来区分从水位27的非功能变化到正常消耗/过滤期间的水位27的变化。这种水位27的非功能变化包括在清洁期间用水填充和排空容器500时的变化，在将滤过水倒出容器500下部期间的变化，和在运输容器500期间水位的移动。这样，在这些水位27的非功能变化期间对水位27取样调查将导致计算信息例如滤过水消耗和可取走过滤器芯子22的使用状况的不精确。利用公知量的过滤介质和其化学特性通过试验可确定经过芯子22水过滤的速率。尽管过滤速率可以随着使用而降低，特别是如果水包含颗粒物质，过滤速率的变化在芯子的寿命期间保持相对恒定。由于水位27的非功能变化很可能比过滤期间的其变化快，当从最近的芯子22更换开始，在监控水消耗或水过滤时，控制单元52内的微处理器可忽略水位27的非功能变化。
气泡液位开关在本发明的一个替代实施例中，图14所示的气泡液位开关600用来避免水位变化的错误检测，该错误检测可能发生在水容器存储在倾斜位置，或由于水位的非功能变化导致。气泡液位传感器600包括封壳610，该封壳610包含由导电的限定量的液体620分离的两个电极630和640。封壳610内的液体620量小于两个电极630和640之间的封壳610的体积，因此，空气或其它气体的气泡出现在电极630和640之间。电极630和640分别通过导线635和645与图4和7所示的检测电路70或170和微处理器80外部连接。当液位620基本上水平时，产生在封壳610内的电极630和640之间的电流路径。当液位传感器600倾斜时，气泡620向较高的电极630或640移动，并导致在电极630和640之间的电阻，电容或其它可测量性能变化或中断，然后由控制单元80检测。
本发明的该实施例的检测静止的水平水位的能力，允许控制单元80将在正常的消耗/过滤期间水位27的变化与由于倾斜的水容器位置的水位27的变化或者非功能变化区别开来。能够检测静止的水平水位27的又一个优点是，如果检测电路仅检测静止的水平水位，控制单元80编程控制以便记录，监控和分析水位27的操作很简单。而且其方法提供的又一个相关的优点是避免控制单元80存储或分析数据例如水位改变速率和给定芯子22的过滤速率的需要。在本发明的一个优选的实施例中，控制单元80可产生一个听觉和/或视觉信号，以警告使用者使容器500的存储位置直立，以便适当的监控耗水量和水过滤状况，或者防止容器500翻倒。
多个检测传感器再次参见图13，通过沿滤过水容器500的下部19的内壁定位设置一个或多个附加的检测传感器530和540，并定位成尽可能远，这样增强了控制单元在正常的消耗/过滤期间监控水位变化的能力。如上所述对于传感器40和140，在每个检测片的水位由电子控制系统52检测，记录，监控和分析，该电子控制系统包括上述检测电路70和控制单元80。利用多个检测传感器40，530和540，检测电路和控制单元一起能够检测静止的水平水位，在正常消耗/过滤期间，容器500布置在相对水平的表面上。相反，对于单个检测片40，当滤过水容器500存放在倾斜位置或者由于水位的非功能变化时，将发生错误的检测水位变化。
在利用多个检测传感器40，530和540的本发明的另一个实施例中，即使滤过水容器不断运动或一直倾斜，例如用于汽车或飞机上时，也可方便的测量和监控滤过水水位27。无论静止与否，滤过水水位27可作为横过水平面的平面三维看见。对于至少三个检测片40，530和540，马上能检测倒空间中水平面27的位置。因此，即使水位不稳定，也能计算滤过水容器500的下部19中的滤过水的体积。
本领域的普通技术人员能够利用本发明的原理的应用说明来制造或使用本发明。这里提出的所有的参考文献在此提出作为参考。本领域的普通技术人员可容易的对本发明进行大量的修改和找到替代的构造。这种修改和替代的构造不应超出本发明的范围。附后的权利要求书覆盖这些修改和替代构造。这样，本发明不应限制在所述的图示的实施例，带而替之的是，应解释为与这里公开的原理和新颖的特征的最广义的范围一致。
权利要求
1.一种水位监控系统，它用于确定添加到滤过水容器内和/或从该滤过水容器消耗的水量，该水位监控系统包括检测传感器，其包括电极对，该电极对包括相互充分间隔开的第一电极和第二电极，因此，可检测与第一和第二电极相关的电特性，该电特性随着所述滤过水容器内的水位的变化而变化；检测电路，其与检测传感器内的电极对连接，并能够基于与电极对有关的电特性产生信号；和控制单元，其与检测电路连接，并能从检测电路接收信号，其中控制单元根据从检测电路接收的信号确定在所述滤过水容器内的水位的变化，从而确定添加到所述滤过水容器内和/或从该滤过水容器消耗的滤过水量。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，与第一电极和第二电极有关的电特性是如下中的一种或多种在所述第一电极与所述第二电极间的电阻，在所述第一电极与所述第二电极之间的电容变化，在所述第一电极与所述第二电极间的电压，和在所述第一电极与所述第二电极间的电流。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，其还包括与所述控制单元电连接的开关，其中，当所述开关处于第一状态时，所述控制单元确定所述滤过水容器处于非功能状态；且当所述开关处于第二状态时，所述控制单元确定所述滤过水容器处于功能状态；且其中，所述控制单元确定当所述滤过水容器处于所述功能状态时发生的水位变化；和所述控制单元不确定当所述滤过水容器处于所述非功能状态时发生的水位变化。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述开关由使用者在所述第一状态和所述第二状态之间切换。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述开关定位在所述滤过水容器内，因此，当滤过水容器的盖子打开时，所述开关处于所述第一状态；和当所述盖子关闭时，所述开关处于所述第二状态。
6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述开关是气泡液位开关，该气泡液位开关包括在包含有(i)液体和(ii)气泡的封壳内的第一气泡传感器电极和第二气泡传感器电极；当所述气泡接触所述第一气泡传感器电极和所述第二气泡传感器电极的其中之一时，所述气泡传感器电极处于所述第一状态；和当所述气泡不接触所述第一气泡传感器电极或所述第二气泡传感器电极时，所述气泡传感器电极处于所述第二状态。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元确定当所述滤过水水箱内的水位变化率在预定比率之下时，所述滤过水容器处于功能状态；所述控制单元确定当所述滤过水水箱内的水位变化率在预定比率之上时，所述滤过水容器处于非功能状态；所述控制单元确定当所述滤过水容器处于所述功能状态时发生的水位变化，和所述控制单元不确定当所述滤过水容器处于所述非功能状态时发生的水位变化。
8.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述滤过水容器装配有容纳未滤过水的料箱，料箱的底部装配有可更换的过滤器芯子，以便水经过滤器芯子排放到水过滤器容器的下部而被过滤；和其中所述开关定位在所述滤过水容器内，以便当料箱从所述滤过水容器移走时，所述开关处于所述第一状态；和当所述料箱装配在所述滤过水容器内时，所述开关处于所述第二状态。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，滤过水容器装配有容纳未滤过水的料箱，料箱的底部装配有可更换的过滤器芯子，以便水经过滤器芯子排放到水过滤器容器的下部从而被过滤。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，其还包括与所述控制单元电连接的显示器，其中控制单元能够使显示器显示源于水位变化的信息。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，其还包括与所述控制单元电连接的显示器，其中控制单元能够使显示器显示如下信息中的一个或多个所述滤过水容器的水位，设置在所述滤过水容器内的水过滤器的状态，确定所述滤过水容器是否处于功能状态，确定所述滤过水容器是否处于非功能状态，从最近的过滤器芯子更换开始所经历的时间和滤过水的耗水量，当前时间，过量填充的警告，或再填充的提醒。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测传感器还包括一个或多个附加的电极对，每个电极对包括第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极相互充分间隔开，以便可以检测与第一和第二电极相关的随着水位变化而变化的电特性；所述检测电路还包括对应于一个或多个附加的电极对的一个或多个附加的电路，其中检测电路中的每个电路与检测传感器中的对应的电极对连接，并能产生基于其对应的电极对的电性能的信号；和所述控制单元能够接收来自检测电路中的一个或多个电路的信号，并根据从检测电路中的一个或多个电路接收的信号，来确定所述滤过水容器内的水位的变化，从而确定滤过水的消耗量。
13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，与所述一个或多个附加的电极对中的所述第一电极和所述第二电极有关的电特性是如下中的一种或多种在所述第一电极与所述第二电极间的电阻，在所述第一电极与所述第二电极之间的电容，在所述第一电极与所述第二电极间的电压，或在所述第一电极与所述第二电极间的电流。
14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制单元基于与至少两个电极对相关的电特性来确定滤过水水位的变化。
15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，控制单元基于从所述检测电路接收的信号来监控在所述滤过水容器内的水过滤器的状态。
16.一种水位监控系统，它用于确定添加到滤过水容器内和/或从该滤过水容器消耗的水量，该水位监控系统包括检测传感器，其沿滤过水容器的长度延伸，该检测传感器包括多个电极对，在所述多个电极对中每个相应的电极对包括相互充分间隔开的第一电极和第二电极，因此，可检测与第一和第二电极相关的电特性，该电特性随着水位的变化而变化；检测电路，其与检测传感器内的多个电极对电连接，检测电路能够基于在所述多个电极对内的第一和第二电极的相应电特性产生信号；和控制单元，其与检测电路电连接，其中控制单元根据从检测电路接收的信号确定在所述滤过水容器内的水位的变化，从而确定添加到所述滤过水容器内和/或从该滤过水容器消耗的滤过水量。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，与所述多个电极对内的所述第一电极和第二电极中的一个或多个有关的电特性是如下中的一种或多种在所述第一电极与所述第二电极间的电阻，在所述第一电极与所述第二电极之间的电容，在所述第一电极与所述第二电极间的电压，和在所述第一电极与所述第二电极间的电流。
18.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述多个电极对包括在2个电极对和10个电极对之间。
19.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述多个电极对包括多于10个的电极对。
20.如权利要求16所述的系统，其特征在于，其还包括第一引线(a)，第二引线(b)和第三引线(c)，其中所述第一引线(a)与所述多个电极中的其中一个电极对的所述第一电极电连接；所述第二引线(b)与所述多个电极中的其中一个电极对的所述第二电极电连接；和所述第三引线(c)和所述第二引线(b)经电阻电连接；和其中所述控制单元给所述第三引线(c)设定高电压或低电压中的其中一个，且给所述第一引线(a)设定高电压或低电压中的另一个，从而在第二引线(b)产生高电压；和每次在所述第二引线(b)检测到电压降时，使第一和第三引线的电压状态转换。
21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，当所述第二引线(b)处于高电压状态时，所述控制单元转换到低功率消耗空闲状态。
22.如权利要求20所述的系统，其特征在于，当所述第二引线(b)从高电压状态降低到低电压状态时，所述控制单元转换到高功率消耗状态。
23.如权利要求16所述的系统，其特征在于，其还包括与所述控制单元电连接的开关，其中，当所述开关处于第一状态时，所述控制单元确定所述滤过水容器处于非功能状态；且当所述开关处于第二状态时，所述控制单元确定所述滤过水容器处于功能状态；且其中，所述控制单元确定当所述滤过水容器处于所述功能状态时发生的水位变化；和所述控制单元不确定当所述滤过水容器处于所述非功能状态时发生的水位变化。
24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述开关由使用者在所述第一状态和所述第二状态之间切换。
25.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述开关定位在所述滤过水容器内，因此，当滤过水容器的盖子打开时，所述开关处于所述第一状态；和当所述盖子关闭时，所述开关处于所述第二状态。
26.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述开关是气泡液位开关，该气泡液位开关包括在包含有(i)液体和(ii)气泡的封壳内的第一气泡传感器电极和第二气泡传感器电极；其中当所述气泡接触所述第一气泡传感器电极和所述第二气泡传感器电极的其中之一时，所述气泡传感器电极处于所述第一状态；和当所述气泡不接触所述第一气泡传感器电极或所述第二气泡传感器电极时，所述气泡传感器电极处于所述第二状态。
27.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述控制单元确定当所述滤过水水箱内的水位变化率在预定比率之下时，所述滤过水容器处于功能状态；所述控制单元确定当所述滤过水水箱内的水位变化率在预定比率之上时，所述滤过水容器处于非功能状态；所述控制单元确定当所述滤过水容器处于所述功能状态时发生的水位变化，和所述控制单元不确定当所述滤过水容器处于所述非功能状态时发生的水位变化。
28.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述滤过水容器装配有容纳未滤过水的料箱，料箱的底部装配有可更换的过滤器芯子，以便水经过滤器芯子排放到水过滤器容器的下部而被过滤；和所述开关定位在所述滤过水容器内，以便当料箱从所述滤过水容器移走时，所述开关处于所述第一状态；和当所述料箱装配在所述滤过水容器内时，所述开关处于所述第二状态。
29.如权利要求16所述的系统，其特征在于，滤过水容器装配有容纳未滤过水的料箱，料箱的底部装配有可更换的过滤器芯子，以便水经过滤器芯子排放到水过滤器容器的下部从而被过滤。
30.如权利要求16所述的系统，其特征在于，其还包括与所述控制单元电连接的显示器，控制单元能够使显示器显示源于当前水位变化的信息。
31.如权利要求16所述的系统，其特征在于，其还包括与所述控制单元电连接的显示器，所述控制单元能够使显示器显示如下信息中的一个或多个所述滤过水容器的水位，设置在所述滤过水容器内的水过滤器的状态，确定所述滤过水容器是否处于功能状态，确定所述滤过水容器是否处于非功能状态，从最近的过滤器芯子更换开始所经历的时间和滤过水的耗水量，当前时间，过量填充的警告，或再填充的提醒。
32.如权利要求16所述的系统，其特征在于，其还包括一个或多个附加的检测传感器，每个检测传感器沿滤过水容器的长度延伸，每个附加的检测传感器包括多个电极对，所述多个电极对中的每个电极对包括第一电极和第二电极，每个电极与所述检测电路电连接。
33.如权利要求32所述的系统，其特征在于，控制单元基于与至少两个电极对相关的电特性来确定滤过水水位的变化。
34.如权利要求16所述的系统，其特征在于，单个共用电极表示在所述多个电极对中的每个电极对中的第一电极。
35.如权利要求16所述的系统，其特征在于，在所述多个电极对的全部或部分中的每个第二电极具有独特的长度。
36.如权利要求16所述的系统，其特征在于，单个共用电极表示在所述多个电极对中的每个电极对中的第一电极；在所述多个电极对的全部或部分中的每个第二电极具有独特的长度；和在所述多个电极对的全部或部分中的每个第二电极的长度由所述控制单元使用，以确定滤过水容器内的水位。
37.如权利要求16所述的系统，其特征在于，在所述多个电极对中的全部或部分电极对的长度不同；且在所述多个电极对的全部或部分中的每个电极对的长度由所述控制单元使用，以确定滤过水容器内的水位。
38.一种测量滤过水容器内的水位变化的方法，该方法的步骤包括根据与电极对内的第一电极和第二电极相关的电特性来产生信号，所述电特性随着所述滤过水容器内的水位变化而变化；和根据产生的信号来确定所述滤过水容器内的水位变化。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，其还包括根据水位的变化来确定滤过水消耗量的步骤。
40.如权利要求38所述的方法，其特征在于，与所述第一电极和所述第二电极相关的电特性是如下中的一种或多种在所述第一电极与所述第二电极间的电阻，在所述第一电极与所述第二电极之间的电容变化，在所述第一电极与所述第二电极间的电压，和在所述第一电极与所述第二电极间的电流。
41.如权利要求38所述的方法，其特征在于，该方法还包括根据水位的变化来确定所述滤过水容器内的水过滤器的状态的步骤。
42.如权利要求38所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤给通过电阻与第二引线电连接的第三电极设定高电压或低电压中的其中一个，给所述第一引线设定高电压或低电压中的另一个，从而在第二引线产生高电压；和每次在所述第二引线检测到电压降时，使第一和第三引线的电压状态转换。
43.一种测量滤过水容器内的水位的方法，该方法的步骤包括根据多个电极对的电特性产生信号，在该多个电极对中的每个电极对的电特性随着所述滤过水容器内的水位变化而变化；和根据产生的信号来确定所述滤过水容器内的水位变化。
44.如权利要求43所述的方法，其特征在于，其还包括根据水位的变化来确定滤过水消耗量的步骤。
45.如权利要求43所述的方法，其特征在于，与所述第一电极和所述第二电极相关的电特性是如下中的一种或多种在所述第一电极与所述第二电极间的电阻，在所述第一电极与所述第二电极之间的电容变化，在所述第一电极与所述第二电极间的电压，和在所述第一电极与所述第二电极间的电流。
46.如权利要求43所述的方法，其特征在于，该方法还包括根据水位的变化来确定所述滤过水容器内水过滤器的状态的步骤。
全文摘要
一种利用水的电性能来指示滤过水容器内滤过水的水位的设备和方法。该容器装配有容纳未滤过水的料箱。料箱的底部设有可移走和可更换的过滤器芯子。水经过过滤器芯子内包含的过滤介质排放到容器的下部而被过滤。容器的下部的水位借助容器的下部的一个或多个水位检测片来监控。检测片与检测电路和控制单元电连接。控制单元使用检测片来监控水位，并使用该数据来追踪滤过水消耗量，并确定何时过滤器芯子应更换。
文档编号G01F23/24GK1690670SQ20041008596
公开日2005年11月2日 申请日期2004年10月25日 优先权日2004年4月19日
发明者J·Y·蔡, S·N·蔡, D·C·何 申请人:福田科技有限公司