專利名稱：一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于物位測量儀表領(lǐng)域，能夠直接顯示水位，具體的說是一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽能熱水器水位測量技術(shù)，有采用電極式的，也有采用超聲波傳感器式的，由于它們必須與水密切接觸才能更好地傳遞電信號。電極和探頭浸在水中，其水垢極易把電極和傳感探頭粘堵，使測量失效。浮子液位計是以磁浮子為測量元件，隨液位的升降吸合傳感器內(nèi)相應(yīng)位置上的干簧管，從而使傳感器內(nèi)的總電阻(或電壓)發(fā)生相應(yīng)的變化，把測量的水位用檔位的型式顯示，不能隨時顯示具體的水量數(shù)據(jù)。一種由水位傳感器、浮子、繩輪、重錘、信號電纜、測控儀器等部分組成的水位測量儀，可以與水位數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)配套，雖然能顯示具體的水量數(shù)據(jù)，但是其水位傳感器和水位數(shù)據(jù)采集處理非常復(fù)雜且價格昂貴，不適宜用于太陽能熱水器。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型就是為了克服上述技術(shù)中的缺點，提出一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低的太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀。該測量儀的傳感器不直接與水接觸，可隨時用數(shù)字顯示并控制太陽能熱水器的水位。
本實用新型的發(fā)明目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀，其特征在于線圈自耦式傳感器的線圈5密封在線圈密封筒6內(nèi)，浮球15上端的鐵磁材料的連桿13可以在線圈5的中心孔里上下移動，線圈5的線圈引線4通過整流電路10與自動校零電路20的運算放大器21連接，運算放大器21的輸出端18與控制電路26的A/D變換器27連接。
水容器的水位波動，使連桿13在線圈5中心孔里上下移動，引起線圈5輸出電壓相應(yīng)的變化，通過模擬電壓變換，變成數(shù)字信號，可以顯示水位狀況。
線圈密封筒6兩端與上端蓋3、下端蓋9連接，筒壁上有線圈引出孔22。
上端蓋3、下端蓋9與線圈密封筒6形成了線圈5的安裝空間。
線圈5繞在中間有通孔的繞線輪8上，內(nèi)管1貫穿繞線輪8和上端蓋3、下端蓋9的中心孔；上、下橡膠密封圈2位于繞線輪8和上端蓋3、下端蓋9之間，其內(nèi)孔與內(nèi)管1的外壁緊密配合；線圈密封筒6與上端蓋3、下端蓋9間的空隙充滿密封材料7。
橡膠密封圈2避免了在向線圈密封筒6內(nèi)灌注密封材料時，密封材料從內(nèi)管1的外壁與上端蓋3、下端蓋9中心孔的內(nèi)壁間隙漏出；密封材料7密封了傳感器的測量線圈5，使之避免了潮氣竄入和與水接觸，密封材料可以采用環(huán)氧樹脂。
浮球15扣裝在杯形浮球筒16內(nèi)，浮球15可以在浮球筒16內(nèi)上下浮動；浮球筒16下端與水相通，上端有孔，下端蓋9的下部凸套從浮球筒16上端孔穿入浮球筒16內(nèi)，接合固定螺帽12與下端蓋9的下端螺紋配合。
浮球筒16控制浮球15的位置，使連桿13位于內(nèi)管1內(nèi)孔中；接合固定螺帽12與下端蓋9的下端螺紋配合使浮球筒16和下端蓋9連接。
連桿13被密封材料灌注在玻璃管14內(nèi)，其下端與浮球15固定連接在一起，灌注有連桿13的玻璃管可以在內(nèi)管1里上下移動。
密封材料可以采用環(huán)氧樹脂，密封材料隔絕水密封了連桿13，防止了連桿13的銹蝕。
線圈引線4的輸出電壓，通過整流電路10的半波整流和濾波處理后輸出，經(jīng)過電位器W10和電阻R15分壓后與自動校零電路20的運算放大器21的輸入端連接。整流電路10主要由半波整流二極管和電解電容C7組成。
自動校零電路20中電位器W11的一端接+5V電源，滑動端經(jīng)電阻R12接運算放大器21的反相輸入端，電阻R13跨接運算放大器21的反相輸入端與輸出端，運算放大器21的輸出端18連接控制電路26的電位器W19。
控制電路26是由A/D變換器27連接單片機電路28，再由單片機電路28分別連接上水控制電路25和顯示信號驅(qū)動電路29，顯示信號驅(qū)動電路29連接水位顯示電路24。
控制電路(26)中的電位器W19，經(jīng)電阻R20與A/D變換器(27)相接；A/D變換器(27)由IC6的輸出端連接單片機電路(28)中IC1的輸入端，單片機電路(28)中IC1的輸出端分別連接上水控制電路的(25)輸入端和顯示信號驅(qū)動電路(29)中IC3-IC5的輸入端，顯示信號驅(qū)動電路(29)中IC3-IC5的輸出端連接水位顯示電路(24)中SHM1-SHM3的輸入端。
當水位上升時，連桿13進入內(nèi)管1內(nèi)部的長度逐漸增加，線圈5兩端的電壓隨之升高，電壓經(jīng)整流電路10進行整流濾波，經(jīng)R15和電位器W10進行分壓后，送電壓自動校零電路20。運算放大器21的輸出端18輸出變化了的模擬電壓信號，經(jīng)電位器W19和電阻R20送A/D變換器27進行把模擬電壓變換成數(shù)字信號，變換后的數(shù)字信號輸入到單片機電路28的輸入端，單片機電路28的輸出端將水位控制信號送上水控制電路25，同時把水位數(shù)字信號送顯示信號驅(qū)動電路29，水位數(shù)字信號顯示電路24顯示表示水位高度的具體數(shù)字，當水位降低時工作原理則反之。
本實用新型的傳感器不直接與水接觸，可隨時用數(shù)字顯示并控制水位，具有結(jié)構(gòu)簡單，信號傳輸距離遠，測量準確可靠，成本低的優(yōu)點。


圖1是本實用新型傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是浮球和連桿的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的電路原理方框圖；圖4是本實用新型電路原理圖；具體實施方式
圖1、2所示內(nèi)管1是玻璃管。線圈密封筒6兩端有上端蓋3、下端蓋9，筒壁上有線圈引出孔22，線圈5繞在其中的繞線輪8的繞線槽內(nèi)，內(nèi)管1穿入線圈密封筒6的上端蓋3、下端蓋9、繞線輪8的中心孔中。橡膠密封圈2位于繞線輪8和上端蓋3、下端蓋9之間，其內(nèi)孔與內(nèi)管1的外壁緊密配合，橡膠密封圈2避免了在向線圈密封筒6內(nèi)灌注密封材料7時，密封材料從內(nèi)管1的外壁與上端蓋3、下端蓋9中心孔的內(nèi)壁間隙漏出；線圈密封筒6與上端蓋3、下端蓋9間的空隙充滿環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂密封了傳感器的測量線圈5，使之避免了潮氣竄入和與水接觸。浮球筒16扣裝在浮球15上，浮球15可以在浮球筒16內(nèi)上下浮動，浮球筒16下端與水容器的水相通，其上端有孔，下端蓋9的下部凸套從浮球筒16上端孔穿入浮球筒16內(nèi)，接合固定螺帽12與下端蓋9的下端螺紋配合，將浮球筒16和下端蓋9連接在一起，浮球筒16控制浮球15的位置，使連桿13位于內(nèi)管1內(nèi)孔中。連桿13采用鋼桿，水容器水位的波動，使連桿13在內(nèi)管1里上下移動，引起線圈5輸出電壓相應(yīng)的變化，通過電壓自動校零、模擬電壓變換成數(shù)字處理，可以顯示水位狀況。
連桿13被環(huán)氧樹脂灌注在玻璃管14內(nèi)，其下端固定連接一個絲堵，絲堵與浮球15上的絲母配合，絲堵與絲母將連桿13和浮球15固定連接在一起。灌注有連桿13的玻璃管的上端插入內(nèi)管1中可以上下移動，環(huán)氧樹脂隔絕水密封了連桿13，防止了銹蝕。
如圖4，運算放大器21由IC7(型號TL062CN)、A/D變換器27由IC6(型號TLC1543CN)、控制電路26由IC1(型號AT89C2051)、驅(qū)動電路29由IC3-IC5(型號74F164)、顯示器24由SHM1-SHM3(型號LG5011)等器件組成。
A/D變換器(27)由IC6的輸出端連接單片機電路(28)中IC1的輸入端，單片機電路(28)中IC1的輸出端分別連接上水控制電路的(25)輸入端和顯示信號驅(qū)動電路(29)中IC3-IC5的輸入端，顯示信號驅(qū)動電路(29)中IC3-IC5的輸出端連接水位顯示電路(24)中SHM1-SHM3的輸入端線圈5通過引線4與整流電路10各元件對應(yīng)連接，運算放大器21的兩個輸入端分別與前端電路各對應(yīng)元件相連接。運算放大器21的輸出端18，經(jīng)電位器W19和電阻R20，與型號是TCL1543的A/D變換器27的IC6的A1腳連接，TCL1543的CS、A0、D0、CLK、EOC腳分別與型號是AT89C2051單片機28的IC1的P1.4、P1.3、P1.2、P1.1、P1.0、腳相連。AT89C2051的P3.0腳對應(yīng)連接型號是74F164驅(qū)動電路29的IC3-IC5的A、B兩腳，P3.1腳對應(yīng)各74F164的CLK腳。74F164的QA腳與次塊的A、B相連。型號是LG5011顯示電路24的SHM1-SHM3的數(shù)碼管a、b、c、d、e、f、g、h各腳與74F164的QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG、QH對應(yīng)連接。上水控制電路25的Q2的b極經(jīng)電阻R029連接AT89C2051的P3.3腳。
當水位在最低位置時，調(diào)整電位器W10使電容C9和電阻R14之間的電壓為+4-4.5V，調(diào)整電位器W11使運算放大器21的輸出端18為0V電壓。水位在最高位置時，調(diào)整電位器W19使數(shù)字顯示為100。至此調(diào)試完畢。
當水位上升時，連桿13進入內(nèi)管1內(nèi)部的長度逐漸增加，線圈5兩端的電壓隨之升高，電壓經(jīng)整流電路10進行整流濾波，經(jīng)R15和電位器W10進行分壓后，送電壓自動校零電路20。運算放大器21的輸出端18輸出0-1V的模擬電壓信號經(jīng)電位器W19和電阻R20送A/D變換器27進行模擬變換成數(shù)字信號，變換后的數(shù)字信號輸入到單片機(型號AT89C2051)的輸入端，單片機(型號AT89C2051)的輸出端把水位信號送顯示信號驅(qū)動電路29，水位數(shù)字信號顯示電路24顯示表示水位高度的具體數(shù)字。
同時在單片機(型號AT89C2051)的輸出端連接自動控制上水電路25，實現(xiàn)對水位的上限及下限的控制。例如若將太陽能的最高水位設(shè)到80％停止上水，最低水位下限設(shè)到20％開始上水，當單片機(型號AT89C2051)的輸入端測到這兩個信號，會啟動自動控制上水電路25，實現(xiàn)對水位的控制。
測量儀的主要技術(shù)性能①測量水位高度范圍0～350MM②測量精度±％1MM③顯示范圍0～100④傳輸距離300M(水容器到儀器之間)⑤傳感器工作環(huán)境溫度+1℃～100℃⑥傳感器適用環(huán)境溫度-20℃～+100℃⑦傳感器使用電源電壓交流25V⑧測量顯示儀器工作環(huán)境溫度0～+50℃⑨測量顯示儀器工作環(huán)境濕度≤％60⑩測量儀使用電源交流220V。
權(quán)利要求1.一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀，其特征在于線圈自耦式傳感器的線圈(5)密封在線圈密封筒(6)內(nèi)，浮球(15)上端的鐵磁材料的連桿(13)可以在線圈(5)的中心孔里上下移動，線圈(5)的線圈引線(4)通過整流電路(10)與自動校零電路(20)的運算放大器(21)連接，運算放大器(21)的輸出端(18)與控制電路(26)的A/D變換器(27)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀，其特征在于線圈密封筒(6)兩端與上端蓋(3)、下端蓋(9)連接，筒壁上有線圈引出孔(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀，其特征在于線圈(5)繞在中間有通孔的繞線輪(8)上，內(nèi)管(1)貫穿繞線輪(8)和上端蓋(3)、下端蓋(9)的中心孔；上、下橡膠密封圈(2)位于繞線輪(8)和上端蓋(3)、下端蓋(9)之間，其內(nèi)孔與內(nèi)管(1)的外壁緊密配合；線圈密封筒(6)與上端蓋(3)、下端蓋(9)間的空隙充滿密封材料(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀，其特征在于浮球(15)扣裝在杯形浮球筒(16內(nèi))，浮球(15)可以在浮球筒(16)內(nèi)上下浮動；浮球筒(16)下端與水相通，上端有孔，下端蓋(9)的下部凸套從浮球筒(16)上端孔穿入浮球筒(16)內(nèi)，接合固定螺帽(12)與下端蓋(9)的下端螺紋配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀，其特征在于連桿(13)被密封材料灌注在玻璃管(14)內(nèi)，其下端與浮球(15)固定連接在一起，灌注有連桿(13)的玻璃管可以在內(nèi)管(1)里上下移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀，其特征在于線圈引線(4)的輸出電壓，通過整流電路(10)的半波整流和濾波處理后輸出，經(jīng)過電位器W10和電阻R15分壓后與自動校零電路(20)的運算放大器(21)的輸入端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀，其特征在于自動校零電路(20)中電位器W11的一端接+5V電源，滑動端經(jīng)電阻R12接運算放大器(21)的反相輸入端，電阻R13跨接運算放大器(21)的反相輸入端與輸出端，運算放大器(21)的輸出端(18)連接控制電路(26)的電位器W19。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀，其特征在于控制電路(26)是由A/D變換器(27)連接單片機電路(28)，再由單片機電路(28)分別連接水控制電路(25)和顯示信號驅(qū)動電路(29)，顯示信號驅(qū)動電路(29)連接水位顯示電路(24)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀，其特征在于控制電路(26)中的電位器W19，經(jīng)電阻R20與A/D變換器(27)相接；A/D變換器(27)由IC6的輸出端連接單片機電路(28)中IC1的輸入端，單片機電路(28)中IC1的輸出端分別連接上水控制電路的(25)輸入端和顯示信號驅(qū)動電路(29)中IC3-IC5的輸入端，顯示信號驅(qū)動電路(29)中IC3-IC5的輸出端連接水位顯示電路(24)中SHM1-SHM3的輸入端。
專利摘要一種太陽能熱水器水位測控數(shù)字顯示儀，線圈自耦式傳感器的線圈密封在線圈密封筒內(nèi)，浮球上端的鐵磁材料的連桿可以在線圈的中心孔里上下移動，線圈的線圈引線通過整流電路與自動校零電路的運算放大器連接，運算放大器的輸出端與控制電路的A/D變換器連接。本實用新型的傳感器不直接與水接觸，可隨時用數(shù)字顯示并控制水位，具有結(jié)構(gòu)簡單，信號傳輸距離遠，測量準確可靠，成本低的優(yōu)點。
文檔編號F24J2/46GK2906703SQ20062008216
公開日2007年5月30日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者鄭在華 申請人:鄭在華