專利名稱：用于太陽能熱水器的水溫水位測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水溫水位測量裝置，特別涉及一種用于太陽能熱水器的水溫水 位測量裝置。
背景技術(shù)：
目前，市場上用于太陽能熱水器的水溫水位測量裝置，大致可以分為兩類電 容式和電阻式。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，可以通過檢測電容量的大小來檢測水箱內(nèi)的水位。但是由于這個電 容變化值非常小，通常只有IOOP左右，加上環(huán)境惡劣，測量的準確性和穩(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，需隨機對 零水位和滿水位點的電容值進行預先設(shè)定，但因測量時傳感器的潮濕度不同，現(xiàn)場環(huán)境 不同，其預定值難以保證下一次的準確性。2、電容式水位傳感器的溫度特性比較差，使 用過程中受介質(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 間后，受太陽能熱水器水箱內(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 始值也會越來越大。測量誤差可達30%以上。所以，電容式水位傳感器測量準確度很 難控制，經(jīng)常出現(xiàn)控制失靈。電阻式水位傳感器是利用水的弱導電性，在探頭上設(shè)有幾個導電的電極，當水 位上升漫過電極時，電阻發(fā)生變化，以此判斷水位的變化，一般探頭設(shè)有幾個電極，就 只能測量幾個水位，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，同時由于全國各地的水質(zhì)不一樣，水的導電性不同，這兩個原因直接影 響電阻測量的準確度，最終導致傳感器失靈。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種用于太陽能熱水器的水溫水位測量裝置，它不利用水的導 電性，不受水質(zhì)的影響，準確度高、穩(wěn)定性好、使用壽命長，而且可以得到連續(xù)的水溫 水位數(shù)值，使用更為準確方便。本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種用于太陽能熱水器的水溫水位測量裝置，包括溫度傳感器1、水位探頭2、信號 處理器8、水溫水位控制面板12、導線9、導線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，力傳遞部件6繞 轉(zhuǎn)軸7在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動。
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)。所述信號處理器8包括電阻應(yīng)變測力傳感器14、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機15和導線 16，所述力傳遞部件6與所述電阻應(yīng)變測力傳感器14連接，所述導線16 —端連接所述電 阻應(yīng)變測力傳感器14，一端連接所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機15。所述導線10—端連接所述溫度傳感器1，另一端連接所述信號處理器8，所述導 線9 一端連接所述信號處理器8，另一端連接所述水溫水位控制面板12。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。本發(fā)明的有益效果在于1、測量數(shù)值不受水質(zhì)的影響，準確度高；2、水位測 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 發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，延長產(chǎn)品的使用壽命。


圖1是本發(fā)明中實施例1所述的水溫水位測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明圖1中A方向的部分剖視圖3是本發(fā)明中實施例2所述的水溫水位測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明中所述的信號處理器的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖中所示1 一溫度傳感器，2—水位探頭，3—太陽能熱水器水箱，4一 密封圈，5—排氣管，6—力傳遞部件，7—轉(zhuǎn)軸，8—信號處理器，9、10、16—導線， 11 一外殼，12—水溫水位控制面板，13—排氣口，14一電阻應(yīng)變測力傳感器，15 — A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。實施例1
參見圖1、圖2和圖4，用于太陽能熱水器的水溫水位測量裝置，安裝于太陽能熱水 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、 信號處理器8、水溫水位控制面板12、導線9、導線10和外殼11。力傳遞部件6從排氣 管5伸入太陽能熱水器水箱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。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。信號處理器8包括電阻應(yīng)變測力傳感器14、A/D模 數(shù)轉(zhuǎn)換單片機15和導線16，力傳遞部件6與電阻應(yīng)變測力傳感器14連接，導線16—端 連接所述電阻應(yīng)變測力傳感器14，一端連接A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機15。導線10 —端連接 所述溫度傳感器1，另一端連接信號處理器8，導線9一端連接信號處理器8，另一端連接 水溫水位控制面板12。測量水位的原理和過程如下水位探頭2在垂直方向上，受到三個力的作用， 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。平衡時，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排開的水的重力的大小。水位變化時，通過測量水位探頭2所受到的浮力的 變化，可以計算出水位的變化。水位上升，水的浮力變大，水位探頭2的自身重力為定 值，要達到平衡，力傳遞部件6的拉力變??；水位下降，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。假設(shè)水位探頭2自身重力G，水位探頭2浸在水中時水位高度為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)變測力傳感器14測到的力為F3,力傳遞部件6的總 長度為L，轉(zhuǎn)軸7到力傳遞部件6與水位探頭2連接端的長度為Li，計算公式如下
F2= P XSXHXg ；
Fl = G-F2 = G-P XSXHXg (G > F2)；
所以，H= (G-Fl) /(P XSXg)。- (1)
根據(jù)上述計算公式，根據(jù)杠桿原理可以得出，本發(fā)明安裝于太陽能熱水器水箱3 的側(cè)面排氣管 5 處時，F(xiàn)l =[(L-Ll)/L1]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傳遞給電阻應(yīng)變測力傳感器14，電阻應(yīng) 變測力傳感器14將力信號轉(zhuǎn)換成電信號，并將電信號通過導線16傳遞到A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換 單片機15，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機15將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，計算出水箱水位，并將水 位值通過導線9傳遞到水溫水位控制面板12。測量水溫的原理和過程如下水位探頭2采用導熱材料制成，溫度傳感器1將溫 度信號轉(zhuǎn)換成電信號通過導線10傳遞到A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機16，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機 16將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，計算出水箱3內(nèi)水的溫度，并將溫度值通過導線9傳遞到水 溫水位控制面板12。實施例2
本實施例中，水溫水位測量裝置的安裝位置與實施例1不同。參見圖3和圖4，用于太陽能熱水器的水溫水位測量裝置，安裝于太陽能熱水器 水箱3頂部的排氣管5處。在本實施例中，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)變測力傳感器14。測量水溫及水位的原理和過程與實施例1相同。只是本發(fā)明安裝于太陽能熱水 器水箱3頂部的排氣管5處時，F(xiàn)1=F3，所以，H= (G-F3) /(pXSXg)。
權(quán)利要求
1. 一種用于太陽能熱水器的水溫水位測量裝置，包括溫度傳感器(1)、水位探頭 (2)、信號處理器(8)、水溫水位控制面板(12)、導線(9)、導線(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(2)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)；所述信號處理器(8)包括電阻應(yīng)變測力傳感器(14)、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機 (15)和導線(16)，所述力傳遞部件(6)與所述電阻應(yīng)變測力傳感器(14)連接， 所述導線(16) —端連接所述電阻應(yīng)變測力傳感器(14)，一端連接所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換 單片機(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽能熱水器的水溫水位測量裝置，其特征在于，所述 導線(10) —端連接所述溫度傳感器(1)，另一端連接所述信號處理器(8)，所述導 線(9) 一端連接所述信號處理器(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所述的用于太陽能熱水器的水溫水位測量裝置，其特征在于，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。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水溫水位測量裝置，特別涉及一種用于太陽能熱水器的水溫水位測量裝置。其包括溫度傳感器、水位探頭、力傳遞部件、轉(zhuǎn)軸、信號處理器、水溫水位控制面板、導線和外殼，力傳遞部件從排氣管伸入太陽能熱水器水箱內(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)。本發(fā)明的測量數(shù)值不受水質(zhì)的影響，準確度高，水位測量值不受設(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，不會發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，產(chǎn)品的使用壽命長。
文檔編號F24J2/46GK102012120SQ20101023315
公開日2011年4月13日 申請日期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 申請人:謝路軍