專利名稱：溫度傳感器溫度計恒溫裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種溫度傳感器，用于該溫度傳感器的膨脹式液體溫度計和使用該溫度傳感器的恒溫裝置。
中國專利G01K5/16 1 02019公開《一種可以自由連斷電路的溫度計》，它的目的是用于溫度計量和溫度控制，其結(jié)構(gòu)是在水銀溫度計殼體上塑鑄數(shù)根導電接頭，當水銀柱隨溫度變化升降時，可以自動連通或斷開外部電路，達到溫控目的，它的不足之處是1、必須使用水銀做溫度計測溫液體，由水銀的性質(zhì)決定，與水銀電聯(lián)接的導電接頭須用白金做材料，白金價昂，數(shù)根接頭對白金用量太多。2、需要與之配套的較多的外部電路。3、不能隨意調(diào)節(jié)。4、導電接頭加工和連接都不方便，容易損壞。
公知的電接點溫度計，同上述溫度計構(gòu)造及工作原理類似，不同之處是有一個可調(diào)節(jié)的電接點，可以調(diào)節(jié)這個電接點在溫度計內(nèi)的位置，實現(xiàn)對控制溫度的調(diào)節(jié)，它的不足之處是1、以貴金屬白金做電接點，結(jié)構(gòu)復雜，制做困難，成本高。2、受到振動倒置容易斷節(jié)失靈。3、調(diào)節(jié)機構(gòu)容易損壞。4、只能對一個溫度點實現(xiàn)控制。
以上兩種溫度計都有毛細管較細、顯示效果不好的不足，對水銀柱的接觸檢測導致必須使用白金、水銀。
本發(fā)明旨在提供一種1、具有計量，傳感和控制溫度，但可以不接觸檢測的無極可調(diào)的溫度傳感控制器。2、為該溫度傳感器設計的宜于檢測和制作的低成本溫度計。3、使用該溫度傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，檢測靈敏，恒溫裝置。
本發(fā)明可以通過以下措施達到以液位位移傳感器檢測膨脹式液體溫度計的液柱的液位高度和升降變化。把溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，通過控制電路控制用電器的工作狀態(tài)，達到控制溫度的目的。
把膨脹式液體溫度計的液柱作為電容液位傳感器中電容兩極間的介質(zhì)，由于溫度計毛細管內(nèi)的物質(zhì)乙醇，空氣水銀等的介電常數(shù)差異很大，溫度計液柱升降時，相當于電容介質(zhì)改變，從而電容量改變，使電容傳感器輸出相應電信號，控制用電器工作狀態(tài)，達到控溫目的，還可以在溫度計殼體上塑鑄一根電極，它的端與測溫液體相連，另一端與電容傳感器相連，使該溫度計液柱作為電容傳感器的一個極板，液柱升降，相當于電容極板面積大小的改變，從而電容量改變，以上述同樣原理達到控溫目的。
以電磁波和機械波發(fā)射接收傳感器檢測溫度計液柱。液柱升降改變電磁波和機械波傳播路徑，比如導改光電斷路器光路通或斷，輻射光線是否被反射，折射，將導致光敏器件受光狀態(tài)的改變，使光敏器件阻值改變，由此通過控制電路控制用電器工作狀態(tài)，實現(xiàn)對溫度的控制。
使用光纖傳感器，可以使光路更容易控制，安裝調(diào)試更方便，控制精度更高，具有較強抗干擾作用。
超聲波傳感器是一種機械波傳感器，通過超聲液位傳感器對溫度計液位檢測，同樣可以實現(xiàn)對溫度的控制。
常用的光電輻射源有發(fā)光二極管，白熾燈，光量子發(fā)生器，激光器，氣體放電脈沖燈，電熒光發(fā)光體，常用的光敏器件有光敏電阻，光敏二極三極管，硅光電池，光電倍增管，光陰極等，電磁波機械疲發(fā)射接收器應光譜匹配，分別把接收器布置在發(fā)射器的透射線上，反射線上，折射線上，通過對溫度計材料的選擇和形狀結(jié)構(gòu)的設計，使溫度計殼體透射率盡可能大，殼體與測溫液體，輻射波，接收器具有波譜匹配關(guān)系，即對于透射式液位傳感器，殼體應順利通過輻射光線，測溫液體應具有遮擋光線通過的能力，對于反射式，測溫液體對輻射光線具有反射能力，對于折射式、測溫液體應具有對輻射光的折射能力。
使用一套上述的溫度傳感器，可以實現(xiàn)對一個溫度點的恒溫控制，也可以使用幾套，把溫度控制在一個或幾個范圍之內(nèi)或增加其它如報警控制功能，設置一能使溫度計和傳感器探測頭產(chǎn)生相對位移的調(diào)節(jié)機構(gòu)，溫度計殼體外壁加工有螺紋或軸向的槽，傳感器檢測頭塑鑄在材料上，這種材料可以是絕緣體和透明的，材料內(nèi)壁有與溫度計殼體外壁的螺紋和槽相應的螺紋或凸起，螺紋配合可使檢測頭圍繞溫度計殼體轉(zhuǎn)動和上下位移，槽和凸起配合可使檢測頭順溫度計殼上下滑動，二者摩擦力較大，可相對固定，調(diào)整二者相對位置，可實現(xiàn)對傳感控溫的調(diào)節(jié)，電感線圈可以順溫度計的螺紋纏繞，也可以把檢測頭塑鑄在溫度計殼體上。
在使用如電感線圈的某些液位傳感器時，可能會遮擋溫度計殼體上的刻度，因此在殼體上另外有一套可以直接觀察到的刻度和指示機構(gòu)，溫度計尺寸較大，測溫液體使用便于傳感器檢測的物質(zhì)，溫度計殼體選用對液位傳感器檢測不敏感的物質(zhì)制造，毛細管斷面為長方形，一字形，若干毛細管的組合或類似形狀，可以提高液位傳感器對液柱的檢測，同時具有顯示效果好和藝術(shù)觀賞價值。溫度計加工為L型，或其它非直棒的異形體，便于感溫包伸入測溫區(qū)，同時液面和刻度部分便于布置在器具，如電冰箱的面板上，便于觀察同時起到裝飾美化的作用，為了便于顯示和檢測，測溫液體可以是熒光物質(zhì)。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點1、通過對液柱液位檢測不但能實現(xiàn)對溫度的無接觸檢測和控制，同時可直觀顯示，無級可調(diào)，調(diào)節(jié)方便，易于附加報警等多種功能。
2、對溫度的控制和調(diào)節(jié)誤差很小，基本上等于溫度計的測量誤差。
3、溫度計尺寸較大，毛細管斷面的形狀不但使溫度計量顯示和調(diào)節(jié)控制誤差更小，而且具有藝術(shù)觀賞效果，適合公共豪華場所制作巨型的溫度顯示和控制裝置。
4、不接觸檢測，工作可靠，壽命長，不易損壞。
5、結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，成本較低。
6、L型等類似形體的非直棒形溫度計，容易根據(jù)用電器具有實際狀況布置，兼顧溫度計量外部顯示和控制多種功能。


圖1是環(huán)形和U型液位傳感器與玻璃液體溫度計組成的溫度傳感器。
圖2是由電感式接近開關(guān)同玻璃液體溫度計組成的溫度傳感器工作原理示意圖。
圖3是螺管式電感傳感器同玻璃液體溫度計組成的溫度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是渦流傳感器與玻璃液體溫度計組成的溫度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5圖6分別是差動變壓器式電感傳感器同溫度計組成的溫度傳感器一個結(jié)構(gòu)圖一個原理圖。
圖7圖8是電容傳感器檢測玻璃液體溫度計液柱的原理圖和電路框圖。
圖9是用兩套光電傳感器把溫度控制在一個范圍內(nèi)的恒溫裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖10是超聲傳感器和光纖傳感器與溫度計組成的溫度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11圖12分別是圖中各種溫度傳感器控制的制冷加熱的恒溫裝置的工作結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖13是互感式液位傳感器與溫度計組成的溫度傳感順原理圖。
實施例1分別以圖1所示的UYB-13型和CE1-10型電容液位傳感器和水銀溫度計，有機液體溫度計組成溫度傳感器，電聯(lián)接于圖11、12的電路中，實現(xiàn)溫度檢測和控制。
實施例2以權(quán)利要求3的溫度傳感器電接于圖11、12電路中，檢測電極是弧型，包圍溫度計殼體，但不遮擋溫度計刻度。
實施例3分別以U05型、HEL型、5CB40型電感式位移傳感器和玻璃液體溫度計組成溫度傳感器，電接于圖11、12電路中，以圖9原理工作。
實施例4以日產(chǎn)渦流差動變壓器式液位傳感器與膨脹式液體溫度計組成溫度傳感器，電聯(lián)接圖11、12電路中，以圖9原理工作。
實施例5如圖10所示，以透射式光電傳感器和反射式光纖傳感器與水銀溫度計組成溫度傳感器，電聯(lián)接于圖11、12電路中，以圖9原理控溫，用電器是電熱器，溫度達上限時，電熱器停止工作。溫度達下限時，電熱器工作。
實施例6分別以501E、621S型超聲液位傳感器與乙醇溫度計組成溫度傳感器按圖9原理控溫，用電器是制冷器，溫度高于溫控點，制冷器工作。
實施例7紅外發(fā)射接收管布置在乙醇溫度計兩側(cè)，該溫度計殼體用透射紅外光的鍺玻璃制作，溫度計毛細管斷面為長方形，長為1厘米，寬為1毫米，殼體鍍以增透膜，構(gòu)成透射式溫度開關(guān)，液柱上升，遮擋光路，接收管沒有光照，阻值不變，液柱隨溫度下降，接收管受光照，阻值變小，使圖11、12電路有不同工作狀態(tài)，控制用電器工作。
實施例8紅外接收器布置在紅外發(fā)射器光線通過尺寸較大的溫度計毛細管液體柱的折射線上，發(fā)射接收器固定在一環(huán)型體上，該環(huán)形體內(nèi)壁螺紋，與溫度計殼體外壁螺紋配合，相互旋轉(zhuǎn)，調(diào)整相互間位置，達到調(diào)整溫控點。
實施例9圖2是一種電感式接近開關(guān)，它由高頻振蕩器、檢波器、放大器、施密特電路及輸出電路組成，工作原理是振蕩器2產(chǎn)生交變磁場，玻璃液體溫度計液柱3隨溫度升降，使液柱內(nèi)渦流量值改變，必致吸收振蕩能量的改變，使振蕩檢測線圈1振蕩強弱改變，由電路轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，按圖9控制用電器工作狀態(tài)。
實施例10圖5圖6是螺管式差動變壓器式溫度傳感器結(jié)構(gòu)圖和原理圖，它由初級線圈2和二組次級線圈1和絕緣框架3組成，溫度計液住下降時，下邊次級線圈內(nèi)磁通比上邊線圈多些，互感也大些，反之則相反，通過次級線圈的不同輸出控制用電器工作，達到溫控目的。也可以把輸出接成圖6的反向串連方式。
實施例11圖10是電磁波和機械波透射式，反射式溫度傳感器結(jié)構(gòu)圖。超聲發(fā)射器1和超聲接收器2布置在尺寸較大的溫度計兩側(cè)，光纖反射式光電傳感器4對液柱3檢測。溫度傳感器電聯(lián)接于圖11、12中，用電器控制門窗開關(guān)，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。
實施例12電容液位傳感器的檢測頭由兩塊導體和兩塊透明絕緣體組成，它們間隔連接，膠接成塑鑄成與溫度計殼體吻合的一個整體。內(nèi)壁有與溫度計殼體外壁螺紋或槽配合的螺紋或凸起，可以與溫度計相對固定，并可以順螺紋轉(zhuǎn)動或槽向滑動，做相對位置的調(diào)節(jié)。
實施例13自感線圈順溫度計殼體外壁螺紋繞在溫度計殼體上，線圈兩端電聯(lián)接于圖11、12電路中。
實施例14互感線圈在溫度計殼體上，線圈兩端電聯(lián)接于圖13電路中。
實施例15自藕線圈繞在溫度計殼體上，按圖9原理控溫。
權(quán)利要求
1.一種溫度傳感器，其特征在于它由膨脹式液體溫度計和對溫度計液柱液位具有檢測能力的液位位移傳感器組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的溫度傳感器，其特征在于它的液位位移傳感器根據(jù)工作原理分別是電容液位傳感器，電感液位傳感器，渦流液位傳感器，電磁波機械波發(fā)射接收式液信傳感器，光電液位傳感器，超聲液位傳感器，磁性液位傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的溫度傳感器，其特征在于膨脹式液體溫度計的殼克體上塑鑄一根電極，它的一端與測溫液體電連接，另一端可與外部電路電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的溫度傳感器，其特征在于它由權(quán)利要求3的溫度計作為權(quán)利要求2的電容液位傳感器的一個電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的溫度傳感器，其特征在于為了便于權(quán)利要求2的液位傳感器的檢測，膨脹式液體溫度計的毛細管尺寸較大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5的溫度傳感器，其特征在于膨脹式液體溫度計的毛細管斷面為長方形，一字形，若干毛細管排列或類似形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5或6的溫度傳感器，其特征在于它有一個能使溫度計和傳感器檢測頭產(chǎn)生相對位移的調(diào)節(jié)機構(gòu)，它的膨脹式液體溫度計殼體外壁有螺紋或軸向的槽，與傳感器檢測頭的螺紋或凸起配合，檢測頭與溫度計可以產(chǎn)生相對位移的效果。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5或6的溫度傳感器，其特征在于它的溫度計多一套刻度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或5或6或7或8的溫度傳感器，其特征在于它的溫度計呈L型。
10.一種恒溫裝置，它由溫度傳感器，控制電路，用電器組成，其特征在于它的溫度傳感器是權(quán)利要求1的溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明是一種溫度傳感器，為該溫度傳感器設計的膨脹式玻璃液體溫度計以及使用該溫度傳感器的恒溫裝置。本發(fā)明之溫度傳感器由玻璃液體溫度計與對該溫度計液柱具有識別和間接控制能力的液位傳感器組成。通過對溫度計液柱的檢測，自動控制用電器工作狀態(tài)，達到對溫度的自動控制。本發(fā)明特別適用于電冰箱、冰柜、烤箱、化驗室、病房、賓館等的制冷、電熱器具和室內(nèi)恒溫控制，以及公共場所的溫度顯示和溫度控制。
文檔編號G01K5/16GK1097250SQ9311534
公開日1995年1月11日 申請日期1993年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月31日
發(fā)明者王國璋 申請人:王國璋