專利名稱：太陽能熱水器水位水溫傳感器的制作方法
太陽能熱水器水位水溫傳感器
所屬技術(shù)領(lǐng)域； 本發(fā)明涉及一種檢測器具。具體地說是一種特別適用于太陽能熱水器的水位水溫
傳感器。
背景技術(shù)：
； 現(xiàn)有的太陽能水位水溫檢測有多種方式，其中浮球式、其缺點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容 易磨損，使用壽命短，精確度不高。電極式、其缺點(diǎn)是故障率高，安全系數(shù)低，因?yàn)樗姴桓?離。穩(wěn)定性差、易受水垢沉積的影響而出現(xiàn)很大的誤差、因?yàn)椴煌乃|(zhì)電阻率相差很大， 只有四到五擋水位顯示，且都需要"四芯電纜"來連接主機(jī)，存在成本高、安裝不方便等缺 點(diǎn)。電容式，其穩(wěn)定性極差，容易受水箱里高溫潮濕的水汽影響，而使讀數(shù)大幅度漂移
發(fā)明內(nèi)容
； 為了克服現(xiàn)有的太陽能熱水器水位水溫傳感器，在使用中存在的多種問題。本發(fā) 明的目的是設(shè)計(jì)一種太陽能熱水器水位水溫傳感器，這種太陽能熱水器水位水溫傳感器， 能通過水箱的排氣孔或溢流孔直接安裝使用，它具有高靈敏度和高精確度，性能穩(wěn)定、使用 壽命長、安全系數(shù)高、機(jī)械磨損低、不受水溫、水質(zhì)、水垢、以及水箱內(nèi)高溫潮濕的水汽影響， 能在外部日曬雨淋、嚴(yán)寒酷熱環(huán)境下，長期可靠地提供連續(xù)的水位水溫信號。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案和工作過程如下；由圖可知，通過深入 水箱內(nèi)的主氣管(16)、轉(zhuǎn)接硅膠管(19)、副氣管(20)其管內(nèi)的氣壓隨水位的變化，轉(zhuǎn)換成 傳感器內(nèi)部氣腔(10)壓力對隔膜(7)施加壓力的變化，來推動安裝在隔膜(7)上的導(dǎo)板 (9)和磁芯(11)的位移，來改變套在磁芯(11)外面的L振蕩線圈(3)的電感量來檢測水位 的。當(dāng)水箱(14)內(nèi)的水位升高時(shí)，氣管(16)內(nèi)的空氣壓力隨之升高，升高的空氣壓力通過 轉(zhuǎn)接硅膠管(19)、副氣管(20)進(jìn)入氣腔(IO)，氣腔(10)內(nèi)的壓力隨之增高，增高的壓力推 動隔膜(7)、導(dǎo)板(9)和磁心(ll)，壓縮回位彈簧(8)向L震蕩線圈(3)的方向位移，磁心 (ll)進(jìn)入L震蕩線圈(3)的中心孔，使L震蕩線圈(3)的電感量增加。由L震蕩線圈3和 C2、 C3、 Rl、 R2、 R3組成的LC振蕩電路的振蕩頻率隨之降低，經(jīng)C4、 IC1第11 、 12、 13腳內(nèi)部 的一個(gè)與非門電路整形后輸出的頻率隨之降低。當(dāng)水位下降時(shí)反之。殼體上開有一個(gè)通氣 孔(5)，用來平衡隔膜背面的空氣壓力，使隔膜背面的空氣壓力與大氣壓相同。裝在硅膠管 (17)內(nèi)的t溫度探頭(18)浸在水中，t溫度探頭(18)是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，水溫升高 時(shí)電阻值降低。由t溫度探頭(18) 、 C5和IC1第1、2、3、4、5、6腳內(nèi)部的兩個(gè)與非門，組成 的RC振蕩電路輸出的振蕩頻率隨之升高。當(dāng)水溫下降時(shí)反之。水位和水溫輸出的頻率信 號，由IC1的第11腳和第4腳輸?shù)絀C1的9腳8腳，進(jìn)入IC1內(nèi)部的一個(gè)與非門電路混合， 混合后的信號由IC1的10腳輸出經(jīng)R4限流后送入由Q2、R5、C6、D1組成的調(diào)制電路，將水 位和水溫信號調(diào)制在電源線上。由VCC和GND送入的電源經(jīng)D2反向隔離后送入由IC2、C1、 C7組成的穩(wěn)壓電路，為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的電源。調(diào)制在VCC和GND上的水位和水溫信號 通過二芯電源線載波送入室內(nèi)主機(jī)解調(diào)。
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本發(fā)明的有益效果是；具有高靈敏度和高精確度，顯示范圍從零到一百，可控水位 范圍可達(dá)一百擋，性能穩(wěn)定、使用壽命長、實(shí)現(xiàn)了完全的水、電隔離，安全系數(shù)高、不容易受 雷電襲擊、機(jī)械磨損低、不受水溫、水質(zhì)、水垢、以及水箱內(nèi)高溫潮濕的水汽影響，可在外部 日曬雨淋、嚴(yán)寒酷熱的環(huán)境下，長期可靠地提供連續(xù)的水位水溫信號，只需兩芯線即可實(shí)現(xiàn) 對太陽能熱水器的水位水溫進(jìn)行全面、有效、高精度的測量。


； 圖1是本太陽能熱水器水位水溫傳感器的縱剖面構(gòu)造圖。
圖2是本太陽能熱水器水位水溫傳感器的電路原理圖。 圖3是本太陽能熱水器水位水溫傳感器的第一個(gè)實(shí)施例的縱剖面構(gòu)造圖。 圖4是本太陽能熱水器水位水溫傳感器的第二個(gè)實(shí)施例的縱剖面構(gòu)造圖。 圖1、3、4是機(jī)械結(jié)構(gòu)圖；1溫度探頭引線、2電路板、3L振蕩線圈、4電源線、5通氣
孔、6殼體、7隔膜，8回位彈簧、9導(dǎo)板、10氣腔、11磁心、12底座、13安裝管、14水箱、15水箱
保溫層、16主氣管、17硅膠管、18t溫度探頭、19轉(zhuǎn)接硅膠管、20副氣管、21不銹鋼保護(hù)罩、
22轉(zhuǎn)接彎頭。 圖2是電路原理圖;C1、C7是電解電容，C2、C3、C4、C5、C6是無極電容，R1、R2、R3、 R4、R5是金屬膜電阻，Q1、Q2是2N5551三極管，D1是5V穩(wěn)壓二極管，D2是1N4002 二極管， L是振蕩線圈，t是溫度探頭，IC1是CD4011數(shù)字IC， IC2是LM7805穩(wěn)壓IC。
具體實(shí)施方式
； 在圖3所示的第一個(gè)實(shí)施例中，主氣管(16) —的端垂直深入水箱(14)底部，另一 端與轉(zhuǎn)接硅膠管(19)的一端連接，轉(zhuǎn)接硅膠管(19)的另一端與副氣管(20)的一端相連 接，副氣管(20)的另一端與氣腔(10)相連通，氣腔(10)中的隔膜(7)連接導(dǎo)板(9)，導(dǎo)板 (9)的中部裝有磁芯(ll)，導(dǎo)板(9)的邊緣裝有回位彈簧(8)，回位彈簧(8)的另一端固定 在殼體(6)的內(nèi)部，殼體(6)內(nèi)部還裝有L振蕩線圈(3)， L振蕩線圈(3)的三條引線接在 電路板(2)上，裝在硅膠管(17)內(nèi)的溫度探頭(18) —端深入水箱中，另一端的兩條引線
(I) 連接在電路板(2)上，安裝管(13)的一端固定在水箱頂部的排氣孔，安裝管(13)的另 一端固定在底座(12)的安裝位。(15)是水箱的保溫層，以上是機(jī)械部分的連接。本實(shí)施例 是安裝在水箱頂部排氣孔的一個(gè)實(shí)施例。不銹鋼保護(hù)罩21是一個(gè)不銹鋼罐用來罩住傳感 器，防止傳感器的塑料殼體因日曬雨淋而過早老化。 圖4是第二個(gè)實(shí)施例，在圖4所示實(shí)施例中，主氣管(16) —的端垂直深入水箱 (14)底部，另一端與轉(zhuǎn)接硅膠管(19)的一端連接，轉(zhuǎn)接硅膠管(19)的另一端與副氣管 (20)的一端相連接，副氣管(20)的另一端與轉(zhuǎn)接彎頭(22)連接，轉(zhuǎn)接彎頭(22)的另一 端連接底座和氣腔(IO)，氣腔(10)中的隔膜(7)連接導(dǎo)板(9)，導(dǎo)板(9)的中部裝有磁芯
(II) ，導(dǎo)板(9)的邊緣裝有回位彈簧(8)，回位彈簧(8)的另一端固定在殼體(6)的內(nèi)部，殼 體(6)內(nèi)部還裝有L振蕩線圈(3)， L振蕩線圈(3)的三條引線接在電路板(2)上，裝在硅 膠管(17)內(nèi)的溫度探頭(18) —端深入水箱中，另一端的兩條引線(1)連接在電路板(2) 上，安裝管(13)的一端固定在水箱側(cè)面溢流孔，安裝管(13)的另一端固定在轉(zhuǎn)接彎頭(22) 的一端，轉(zhuǎn)接彎頭(22)的另一端固定在底座(12)的安裝位。(15)是水箱的保溫層，以上是機(jī)械部分的連接。本實(shí)施例是安裝在水箱側(cè)面溢流孔的一個(gè)實(shí)施例。不銹鋼保護(hù)罩(21) 是一個(gè)不銹鋼罐用來罩住傳感器，防止傳感器的塑料殼體因日曬雨淋而過早老化。
圖2是圖3、4所示兩個(gè)實(shí)施例中的電路原理實(shí)施例，從振蕩線圈L引出的三條線， 第一條引線連接在CI的負(fù)極、ICl的7腳、IC2的2腳、C7的負(fù)極、Q2的發(fā)射極和電源的 GND。第二條引線接在R1的一端，R1的另一端接在Q1的發(fā)射極，振蕩線圈第三條引線接在 C2、C3的一端，C2的另一端接在Ql的發(fā)射極上。C3的另一端接在Ql的基極和R2的一端， R2的另一端接在Cl的正極、IC1的第14腳、IC2的第1腳和R3的一端，R3的另一端接Ql 的集電極和C4的一端，C4的另一端接IC1的12腳和13腳，IC1的9腳和11腳相連接，C5 的一端接IC1的1腳和2腳，另一端接IC的4腳和8腳，從溫度探頭引來的兩條線一條接 在IC1的1腳和2腳，另一條接在IC1的3腳5腳和6腳上，R4的一端接IC1的第10腳， 另一端接Q2的基極，Q2的集電極接R5、 C6的一端，R5、 C6的另一端接Dl的負(fù)極，Dl的正 極接D2的負(fù)極和電源的VCC。 D2的正極接IC2的第三腳和C7的正極。
權(quán)利要求
太陽能熱水器水位水溫傳感器，在殼體上部裝電路板，內(nèi)部裝有磁心、導(dǎo)板、隔膜順序機(jī)械連接，其特征是；a、殼體(6)上開有通氣孔(5)，內(nèi)部裝有隔膜(7)，隔膜(7)的一面是氣腔(10)和底座(12)，隔膜(7)的另一面連接導(dǎo)板(9)和磁心(11)。b、底座(12)的內(nèi)側(cè)是氣腔，底座(12)的外側(cè)安裝位連接副氣管(20)，副氣管(20)的另一端連接有轉(zhuǎn)接硅膠管(19)，轉(zhuǎn)接硅膠管(19)的另一端連接主氣管(16)。主氣管(16)和硅膠管(17)、溫度探頭(18)一同深入水箱底部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器水位水溫傳感器，其特征是；a、 導(dǎo)板(9)的一面中心部位裝有磁心(ll)，導(dǎo)板(9)的邊緣裝有回位彈簧(8)，回位彈 簧(8)的另一端固定在殼體(6)的內(nèi)部。導(dǎo)板(9)的另一面固定在隔膜(7)上、隔膜(7) 的另一面是氣腔(10)。b、 隔膜(7)、導(dǎo)板(9)和磁心(ll)，能隨著回位彈簧(8)的彈力和氣腔(10)內(nèi)的空氣 壓力變化而位移。c、 轉(zhuǎn)接彎頭(22)是傳感器安裝在水箱側(cè)面溢流孔時(shí)使用。傳感器的殼體外裝有不銹 鋼保護(hù)罩(21)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能熱水器水位水溫傳感器，其特征是；磁心(11)能夠在 L振蕩線圈(3)內(nèi)位移以改變L振蕩線圈(3)的電感量，L振蕩線圈(3)的引線連接到電路 板(2)，溫度探頭(18)的引線通過硅膠管(17)，引入電路板(2)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器水位水溫傳感器，其特征是；a殼體(6)上裝有電路板(2)，電路板(2)上由L振蕩線圈(3)引出的三條引線，其中 第1條連接GND第二條連接Rl的一端R1的另一端連接Q1的發(fā)射極，第三條引線連接C2、 C3的一端，C2的另一端連接Ql的發(fā)射極，C3的另一端連接Ql的基極和R2的一端，R2的另 一端連接R3的一端和IC2的第三腳和IC1的第14腳，R3的另一端連接Ql的集電極和耦 合電容C4的一端，C4的另一端接IC1的第12、 13腳。(IC2是LM7805三端穩(wěn)壓器，IC1是 CD4011四與非門)。b由溫度探頭(18)輸出的兩條引線(1) 一條接IC1的1、2腳和C5的一端另一條接IC1 的3、5、6腳，C5的另一端接IC1的4腳。c 由IC1的第11腳和第4腳輸出的水位和水溫信號接到IC1的9、8腳，進(jìn)入IC1內(nèi) 部的一個(gè)與非門電路進(jìn)行信號混合，由IC1的10腳輸出混合的水位水溫信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器水位水溫傳感器，其特征是；經(jīng)IC1第10腳輸 出的混合后的信號經(jīng)R4連接到Q2的基極，Q2的發(fā)射極接GND， Q2的集電極連接R5、 C6的 一端R5、 C6的另一端接Dl的負(fù)極，Dl的正極接D2的負(fù)極和VCC， D2的正極接IC2的第2 腳和C7的正極，C7的負(fù)極接GND和IC1的第7腳，Cl的正極接IC2的第1腳Cl的負(fù)極接 GND。
全文摘要
一種太陽能熱水器水位水溫傳感器裝置；可直接安裝在太陽能熱水器的排氣孔和溢流孔。它是通過水位上升后在氣管內(nèi)產(chǎn)生的空氣壓力來推動氣腔內(nèi)的隔膜、導(dǎo)板將磁心推向振蕩線圈內(nèi)部，由此產(chǎn)生振蕩線圈電感量的增加。溫度探頭和振蕩線圈輸出的信號經(jīng)過電路板的的信號處理后輸出，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單、工作安全可靠，靈敏度高。
文檔編號F24J2/40GK101776334SQ200910001669
公開日2010年7月14日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者林奕開 申請人:林奕開