專利名稱：用于太陽(yáng)能熱水器的水溫水位測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用于太陽(yáng)能熱水器的水溫水位測(cè)量裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種水溫水位測(cè)量裝置，特別涉及一種用于太陽(yáng)能熱水器的水 溫水位測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
[0002]目前，市場(chǎng)上用于太陽(yáng)能熱水器的水溫水位測(cè)量裝置，大致可以分為兩類電 容式和電阻式。[0003]電容式水位傳感器是依據(jù)電容原理制作的，電容由兩極板和介質(zhì)組成，改變介 質(zhì)將改變電容量，水作為電容的介質(zhì)，淹沒(méi)傳感器探頭越高，電容量越大，且能隨著水 位上升呈線性變化，可以通過(guò)檢測(cè)電容量的大小來(lái)檢測(cè)水箱內(nèi)的水位。但是由于這個(gè)電 容變化值非常小，通常只有IOOP左右，加上環(huán)境惡劣，測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，很難控 制。并且存在以下缺陷。1、受裝配工藝直接影響，結(jié)構(gòu)電容的一致性很差，需隨機(jī)對(duì) 零水位和滿水位點(diǎn)的電容值進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，但因測(cè)量時(shí)傳感器的潮濕度不同，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境 不同，其預(yù)定值難以保證下一次的準(zhǔn)確性。2、電容式水位傳感器的溫度特性比較差，使 用過(guò)程中受介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度的影響，其結(jié)構(gòu)電容的大小也隨著變化。3、使用一段時(shí) 間后，受太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)的高溫蒸汽影響，傳感器整體發(fā)生潮變后，其結(jié)構(gòu)電容初 始值也會(huì)越來(lái)越大。測(cè)量誤差可達(dá)30%以上。所以，電容式水位傳感器測(cè)量準(zhǔn)確度很 難控制，經(jīng)常出現(xiàn)控制失靈。[0004]電阻式水位傳感器是利用水的弱導(dǎo)電性，在探頭上設(shè)有幾個(gè)導(dǎo)電的電極，當(dāng)水 位上升漫過(guò)電極時(shí)，電阻發(fā)生變化，以此判斷水位的變化，一般探頭設(shè)有幾個(gè)電極，就 只能測(cè)量幾個(gè)水位，水位不連續(xù)。由于水箱體內(nèi)高溫、高濕，電極很容易結(jié)水垢，從而 影響使用壽命，同時(shí)由于全國(guó)各地的水質(zhì)不一樣，水的導(dǎo)電性不同，這兩個(gè)原因直接影 響電阻測(cè)量的準(zhǔn)確度，最終導(dǎo)致傳感器失靈。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型旨在提出一種用于太陽(yáng)能熱水器的水溫水位測(cè)量裝置，它不利用水 的導(dǎo)電性，不受水質(zhì)的影響，準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)，而且可以得到連續(xù)的 水溫水位數(shù)值，使用更為準(zhǔn)確方便。[0006]本實(shí)用新型可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)[0007]一種用于太陽(yáng)能熱水器的水溫水位測(cè)量裝置，包括溫度傳感器1、水位探頭2、 信號(hào)處理器8、水溫水位控制面板12、導(dǎo)線9、導(dǎo)線10和外殼11，其特征在于，還包括 力傳遞部件6和轉(zhuǎn)軸7，其中，所述力傳遞部件6從排氣管5伸入太陽(yáng)能熱水器水箱3內(nèi) 部，一端插入所述水位探頭2內(nèi)與所述水位探頭2頂部密封連接，另一端連接所述信號(hào)處 理器8。[0008]所述轉(zhuǎn)軸7垂直貫穿所述力傳遞部件6固定在所述外殼11上，力傳遞部件6繞 轉(zhuǎn)軸7在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。[0009]所述水位探頭2為圓柱形結(jié)構(gòu)，一端連接力傳遞部6，另一端浸入太陽(yáng)能熱水器 水箱3內(nèi)的水中，所述溫度傳感器1置于所述水位探頭2內(nèi)。[0010]所述信號(hào)處理器8包括電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器14、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)15和導(dǎo)線 16，所述力傳遞部件6與所述電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器14連接，所述導(dǎo)線16 —端連接所述電 阻應(yīng)變測(cè)力傳感器14，一端連接所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)15。[0011]所述導(dǎo)線10—端連接所述溫度傳感器1，另一端連接所述信號(hào)處理器8，所述導(dǎo) 線9 一端連接所述信號(hào)處理器8，另一端連接所述水溫水位控制面板12。[0012]所述的水位探頭2采用耐高溫材料制成，比如硅膠或不銹鋼。[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于1、測(cè)量數(shù)值不受水質(zhì)的影響，準(zhǔn)確度高；2、水 位測(cè)量值不受設(shè)置電極數(shù)的限制，數(shù)值連續(xù)，便于使用和控制；3、電氣元件與水隔絕， 不會(huì)發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。


[0014]圖1是本實(shí)用新型中實(shí)施例1所述的水溫水位測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖2是本實(shí)用新型圖1中A方向的部分剖視圖；[0016]圖3是本實(shí)用新型中實(shí)施例2所述的水溫水位測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖4是本實(shí)用新型中所述的信號(hào)處理器的結(jié)構(gòu)示意圖。[0018]其中，圖中所示1 一溫度傳感器，2—水位探頭，3—太陽(yáng)能熱水器水箱，4一 密封圈，5—排氣管，6—力傳遞部件，7—轉(zhuǎn)軸，8—信號(hào)處理器，9、10、16—導(dǎo)線， 11 一外殼，12—水溫水位控制面板，13—排氣口，14一電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器，15—A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)。
具體實(shí)施方式
[0019]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。[0020]實(shí)施例1 [0021]參見(jiàn)圖1、圖2和圖4，用于太陽(yáng)能熱水器的水溫水位測(cè)量裝置，安裝于太陽(yáng)能 熱水器水箱3的側(cè)面排氣管5處，其包括溫度傳感器1、水位探頭2、力傳遞部件6、轉(zhuǎn)軸 7、信號(hào)處理器8、水溫水位控制面板12、導(dǎo)線9、導(dǎo)線10和外殼11。力傳遞部件6從 排氣管5伸入太陽(yáng)能熱水器水箱3內(nèi)部，一端插入水位探頭2內(nèi)與水位探頭2頂部密封連 接，另一端連接信號(hào)處理器8。轉(zhuǎn)軸7垂直貫穿力傳遞部件6固定在外殼11上，力傳遞 部件6繞轉(zhuǎn)軸7在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。水位探頭2為圓柱形結(jié)構(gòu)，一端連接力傳遞部6，另一 端浸入太陽(yáng)能熱水器水箱3內(nèi)的水中，溫度傳感器1置于水位探頭2內(nèi)。水位探頭2采 用耐高溫材料制成，比如硅膠或不銹鋼。信號(hào)處理器8包括電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器14、A/ D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)15和導(dǎo)線16，力傳遞部件6與電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器14連接，導(dǎo)線16 一端連接所述電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器14，一端連接A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)15。導(dǎo)線10 —端 連接所述溫度傳感器1，另一端連接信號(hào)處理器8，導(dǎo)線9 一端連接信號(hào)處理器8，另一端 連接水溫水位控制面板12。[0022]測(cè)量水位的原理和過(guò)程如下水位探頭2在垂直方向上，受到三個(gè)力的作用， 自身重力、水的浮力及力傳遞部件的拉力。水位探頭2的自身重力略大于水的浮力。平4衡時(shí)，力的關(guān)系為自身重力=水的浮力+力傳遞部件6的拉力。水的浮力的大小等于 水位探頭2排開(kāi)的水的重力的大小。水位變化時(shí)，通過(guò)測(cè)量水位探頭2所受到的浮力的 變化，可以計(jì)算出水位的變化。水位上升，水的浮力變大，水位探頭2的自身重力為定 值，要達(dá)到平衡，力傳遞部件6的拉力變?。凰幌陆?，水的浮力變小，力傳遞部件6的 拉力變大。由此，根據(jù)力傳遞部件6的拉力的大小變化可以判斷水箱3內(nèi)水位的高低變 化。[0023]假設(shè)水位探頭2自身重力G，水位探頭2浸在水中時(shí)水位高度為H，水位探頭2 橫截面積S，水的密度P，重力加速度為g，水位探頭2受到力傳遞部件6的拉力為F1， 水位探頭受到水的浮力為F2，電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器14測(cè)到的力為F3,力傳遞部件6的總 長(zhǎng)度為L(zhǎng)，轉(zhuǎn)軸7到力傳遞部件6與水位探頭2連接端的長(zhǎng)度為L(zhǎng)i，計(jì)算公式如下[0024]F2= P XSXHXg ；[0025]Fl = G_F2 = G-P XSXHXg (G > F2)；[0026]所以，H=(G-Fl) /(P XSXg)。- (1)[0027]根據(jù)上述計(jì)算公式，根據(jù)杠桿原理可以得出，本實(shí)用新型安裝于太陽(yáng)能熱水器 水箱3 的側(cè)面排氣管5處時(shí)，F(xiàn)l =[ (L-Ll)/Li] XF3，所以，H = (G_[ (L_ Li) / Li] XF3) / (pXSXg)。力傳遞部件6將其拉力變化的信號(hào)傳遞給電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器14，電阻應(yīng) 變測(cè)力傳感器14將力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將電信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線16傳遞到A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換 單片機(jī)15，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)15將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，計(jì)算出水箱水位，并將水 位值通過(guò)導(dǎo)線9傳遞到水溫水位控制面板12。[0028]測(cè)量水溫的原理和過(guò)程如下水位探頭2采用導(dǎo)熱材料制成，溫度傳感器1將溫 度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線10傳遞到A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)16，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī) 16將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，計(jì)算出水箱3內(nèi)水的溫度，并將溫度值通過(guò)導(dǎo)線9傳遞到水 溫水位控制面板12。[0029]實(shí)施例2 [0030]本實(shí)施例中，水溫水位測(cè)量裝置的安裝位置與實(shí)施例1不同。[0031]參見(jiàn)圖3和圖4，用于太陽(yáng)能熱水器的水溫水位測(cè)量裝置，安裝于太陽(yáng)能熱水器 水箱3頂部的排氣管5處。在本實(shí)施例中，力傳遞部件6可以采用不銹鋼繩等柔性材料， 力傳遞部件6連接與電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器14。[0032]測(cè)量水溫及水位的原理和過(guò)程與實(shí)施例1相同。只是本實(shí)用新型安裝于太陽(yáng)能 熱水器水箱3頂部的排氣管5處時(shí)，F(xiàn)1=F3，所以，H= (G-F3) /(pXSXg)。
權(quán)利要求1.一種用于太陽(yáng)能熱水器的水溫水位測(cè)量裝置，包括溫度傳感器(1)、水位探頭 (2)、信號(hào)處理器(8)、水溫水位控制面板(12)、導(dǎo)線(9)、導(dǎo)線(10)和外殼(11)，其特 征在于，還包括力傳遞部件(6)和轉(zhuǎn)軸(7)，其中，所述力傳遞部件(6)從排氣管( 伸入太陽(yáng)能熱水器水箱(3)內(nèi)部，一端插入所述水 位探頭O)內(nèi)與所述水位探頭( 頂部密封連接，另一端連接所述信號(hào)處理器(8)；所述轉(zhuǎn)軸(7)垂直貫穿所述力傳遞部件(6)固定在所述外殼(11)上；所述水位探頭( 為圓柱形結(jié)構(gòu)，一端連接力傳遞部件(6)，另一端浸入太陽(yáng)能熱水 器水箱(3)內(nèi)的水中，所述溫度傳感器(1)置于所述水位探頭O)內(nèi)；所述信號(hào)處理器⑶包括電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器(14)、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)(15)和導(dǎo) 線(16)，所述力傳遞部件(6)與所述電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器(14)連接，所述導(dǎo)線(16)—端 連接所述電阻應(yīng)變測(cè)力傳感器(14)，一端連接所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽(yáng)能熱水器的水溫水位測(cè)量裝置，其特征在于，所述 導(dǎo)線(10) —端連接所述溫度傳感器(1)，另一端連接所述信號(hào)處理器(8)，所述導(dǎo)線(9) 一端連接所述信號(hào)處理器(8)，另一端連接所述水溫水位控制面板(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽(yáng)能熱水器的水溫水位測(cè)量裝置，其特征在于，所述 的水位探頭( 采用硅膠材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽(yáng)能熱水器的水溫水位測(cè)量裝置，其特征在于，所述 的水位探頭( 采用不銹鋼材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種水溫水位測(cè)量裝置，特別涉及一種用于太陽(yáng)能熱水器的水溫水位測(cè)量裝置。其包括溫度傳感器、水位探頭、力傳遞部件、轉(zhuǎn)軸、信號(hào)處理器、水溫水位控制面板、導(dǎo)線和外殼，力傳遞部件從排氣管伸入太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)部，一端插入水位探頭內(nèi)與水位探頭頂部密封連接，另一端連接信號(hào)處理器。轉(zhuǎn)軸垂直貫穿力傳遞部件固定在外殼上。水位探頭為圓柱形結(jié)構(gòu)，一端連接力傳遞部，另一端浸入太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)的水中，溫度傳感器置于水位探頭內(nèi)。本實(shí)用新型的測(cè)量數(shù)值不受水質(zhì)的影響，準(zhǔn)確度高，水位測(cè)量值不受設(shè)置電極數(shù)的限制，數(shù)值連續(xù)，便于使用和控制，電氣元件與水隔絕，不會(huì)發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，產(chǎn)品的使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)F24J2/46GK201811466SQ201020266619
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者謝路軍 申請(qǐng)人:謝路軍