本實(shí)用新型涉及一種用于水泵的傳感器。本實(shí)用新型還涉及一種能夠使用該傳感器的水泵。

背景技術(shù)：

水泵作為重要的能量轉(zhuǎn)換裝置和流體輸送設(shè)備，是應(yīng)用極其廣泛的通用機(jī)械。

智能水泵循環(huán)系統(tǒng)主要由水箱、水泵、控制器、傳感器、開關(guān)閥、管路等零部件組成。在水泵的運(yùn)行過程中，通常需要實(shí)時(shí)檢測與水泵相關(guān)聯(lián)的管路中的水壓、與水泵相關(guān)聯(lián)的開關(guān)閥的打開/閉合(ON/OFF)狀態(tài)、和/或管路中的水流量，并由控制器基于水壓的檢測值、開關(guān)閥的打開/閉合狀態(tài)的檢測值和/或管路中的水流量的檢測值來實(shí)施控制，由此確保水泵正常地和高效地工作，并且能夠避免水泵出現(xiàn)因?yàn)樵跓o水時(shí)空轉(zhuǎn)而“燒機(jī)”等異常工況。

目前，在現(xiàn)有的智能水泵循環(huán)系統(tǒng)中，管路中的水壓由壓力傳感器進(jìn)行檢測，開關(guān)閥的打開/閉合狀態(tài)由閥位傳感器進(jìn)行檢測，管路中的水流量由流量傳感器進(jìn)行檢測。

針對開關(guān)閥，包括磁鋼的可運(yùn)動(dòng)閥體安裝在管路中并由水流推動(dòng)。當(dāng)水流量變化時(shí)，可運(yùn)動(dòng)閥體在管路中相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)，集成在閥位傳感器中的霍爾元件接收到的磁場強(qiáng)度也隨之同步變化。當(dāng)水流量達(dá)到系統(tǒng)臨界值以使閥體被推至霍爾切換區(qū)域時(shí)，磁場強(qiáng)度達(dá)到霍爾切換點(diǎn)，導(dǎo)致霍爾元件的輸出電平即閥位檢測信號產(chǎn)生突變，由此反映閥的打開/閉合狀態(tài)的變化。

如果選擇連續(xù)電流/電壓輸出型的霍爾元件，實(shí)時(shí)監(jiān)測可運(yùn)動(dòng)閥體與磁鋼的相對位置，也能夠根據(jù)這種相對位置的變化推算出管路中的水流量。這樣的霍爾元件能夠集成在流量傳感器中。

在水泵的運(yùn)行過程中，控制器需要分別與壓力傳感器、閥位傳感器和/或流量傳感器進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)檢測和判斷水泵的工作狀態(tài)并執(zhí)行相關(guān)控制。例如，在由壓力傳感器檢測到的水壓未達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，水泵啟動(dòng)。當(dāng)水流量未達(dá)到臨界值、即未能推動(dòng)閥體運(yùn)動(dòng)至極限位置時(shí)，水泵持續(xù)工作。當(dāng)水流量達(dá)到系統(tǒng)臨界值以使閥體被推至霍爾切換區(qū)域時(shí)，霍爾元件的輸出電平突變，給控制器發(fā)送信號，此時(shí)無論管路中的水壓是否滿足水泵的啟動(dòng)條件，控制器都使水泵立即停止工作。水泵停轉(zhuǎn)之后，控制器會(huì)診斷管路水壓：假如水壓仍處在設(shè)定壓力值(保壓狀態(tài))，則認(rèn)定為這是終端用戶關(guān)閉管路導(dǎo)致的正常工況；假如水泵停轉(zhuǎn)之后，控制器通過壓力傳感器檢測到水壓下降，則認(rèn)定為這是管路系統(tǒng)漏水導(dǎo)致水壓下降的異常工況。

但是，現(xiàn)有的上述智能水泵循環(huán)系統(tǒng)需要分別使用壓力傳感器、閥位傳感器和/或流量傳感器等多種傳感器，因此導(dǎo)致系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，總體成本也相對較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種用于水泵的傳感器，所述用于水泵的傳感器能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力傳感器和閥位傳感器的兩種功能，或者能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力傳感器和流量傳感器的兩種功能，由此使得傳感器的結(jié)構(gòu)簡單緊湊、集成度高、成本低廉，并且智能水泵循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建也得以簡化。

在一方面，本實(shí)用新型提供了一種用于水泵的傳感器，所述用于水泵的傳感器包括：

壓力檢測元件，所述壓力檢測元件構(gòu)造成用以檢測與水泵相關(guān)聯(lián)的管路中的水壓并生成壓力檢測信號；

閥位或流量檢測元件，所述閥位或流量檢測元件構(gòu)造成用以檢測與水泵相關(guān)聯(lián)的閥的打開/閉合狀態(tài)并生成閥位檢測信號，或者構(gòu)造成用以檢測與水泵相關(guān)聯(lián)的管路中的水流量并生成流量檢測信號；

信號調(diào)制元件，所述信號調(diào)制元件構(gòu)造成能夠?qū)毫z測信號進(jìn)行調(diào)制以輸出壓力檢測值，并且構(gòu)造成能夠?qū)﹂y位檢測信號進(jìn)行調(diào)制以輸出閥位檢測值或者能夠?qū)α髁繖z測信號進(jìn)行調(diào)制以輸出流量檢測值；

封裝組件，所述封裝組件構(gòu)造成用以將所述壓力檢測元件、所述閥位或流量檢測元件和所述信號調(diào)制元件封裝在一起。

優(yōu)選地，所述壓力檢測元件是陶瓷電容敏感元件(CSE)或厚膜電阻或壓敏電阻或MEMS敏感元件，其生成的壓力檢測信號是與水壓相關(guān)聯(lián)的電壓信號。

優(yōu)選地，所述閥位或流量檢測元件是用于檢測閥位的霍爾元件，其生成的閥位檢測信號是與閥的打開/閉合狀態(tài)相對應(yīng)的高低電平信號。

優(yōu)選地，所述閥位或流量檢測元件是用于檢測流量的霍爾元件，其生成的流量檢測信號是與管路中的水流量相對應(yīng)的、連續(xù)的電流信號或電壓信號。

優(yōu)選地，所述信號調(diào)制元件包括：用于對壓力檢測信號、閥位檢測信號或流量檢測信號進(jìn)行調(diào)制的信號調(diào)制電路、濾波電路以及用于連接所述閥位或流量檢測元件的柔性電路板。

優(yōu)選地，所述封裝組件包括接插件、O型圈、塑料基底、金屬外殼和PET防護(hù)膜。

優(yōu)選地，在信號調(diào)制元件的上方設(shè)置與之電氣聯(lián)接的接插件，在信號調(diào)制元件的下方設(shè)置與之電氣聯(lián)接的壓力檢測元件，在壓力檢測元件的下方依次設(shè)置O型圈和塑料基底，金屬外殼在其內(nèi)部容納組裝在一起的接插件、信號調(diào)制元件、閥位或流量檢測元件、壓力檢測元件、O型圈和塑料基底，并且在金屬外殼的底部用PET防護(hù)膜包封，閥位或流量檢測元件通過在信號調(diào)制元件的一側(cè)經(jīng)由導(dǎo)向槽豎向延伸的柔性電路板安置于塑料基底和PET防護(hù)膜之間。

優(yōu)選地，所述信號調(diào)制元件是PCB電路板，所述壓力檢測元件封裝在所述PCB電路板中，所述閥位或流量檢測元件采用貼片或插針方式與所述PCB電路板連接。

優(yōu)選地，所述金屬外殼為圓柱形的不銹鋼沖壓成型件，并且所述金屬外殼的底部是中空的。由此，金屬外殼能夠在保證封裝的同時(shí)減小霍爾元件與磁鐵之間的氣隙。這樣的金屬外殼能夠保證傳感器在5倍的工作壓力下正常工作，并且成本低廉。金屬外殼既能滿足拉伸工藝的要求，也能滿足傳感器生產(chǎn)過程中的鉚接成型工藝的要求。

在另一方面，本實(shí)用新型還提供了一種水泵，所述水泵能夠使用上述類型的傳感器。不同于現(xiàn)有技術(shù)中分別由壓力傳感器檢測水壓、由閥位傳感器檢測閥的打開/閉合狀態(tài)、以及由流量傳感器檢測管路中的水流量的做法，所述水泵的傳感器能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力傳感器和閥位傳感器的兩種功能，或者能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力傳感器和流量傳感器的兩種功能，由此使智能水泵循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建得以簡化。

附圖說明

通過結(jié)合附圖考慮以下對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的說明內(nèi)容，本實(shí)用新型的各種目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。附圖僅為本實(shí)用新型的示范性圖解，并非一定是按比例繪制。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記始終表示相同或類似的部件。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于水泵的傳感器的整體示意圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的用于水泵的傳感器的分解示意圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的用于水泵的傳感器的剖視圖；

圖4A和圖4B是根據(jù)本實(shí)用新型的用于水泵的傳感器中的接插件的不同角度的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的用于水泵的傳感器中的信號調(diào)制元件和閥位或流量檢測元件的整體示意圖；

圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的用于水泵的傳感器中的霍爾元件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是根據(jù)本實(shí)用新型的用于水泵的傳感器中的壓力檢測元件的示意圖；

圖8A和圖8B是根據(jù)本實(shí)用新型的用于水泵的傳感器中的塑料基底的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是根據(jù)本實(shí)用新型的用于水泵的傳感器中的金屬外殼的一部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是根據(jù)本實(shí)用新型的用于水泵的傳感器的另一個(gè)實(shí)施例中的壓力檢測元件、閥位或流量檢測元件和信號調(diào)制元件的整體示意圖。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖介紹根據(jù)本實(shí)用新型的用于水泵的傳感器以及能夠使用該傳感器的水泵的實(shí)施例。說明書的內(nèi)容和附圖實(shí)質(zhì)上僅僅是示范性的，而并不是為了以任何方式限制所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

除非另有說明，否則本文所用的術(shù)語具有本實(shí)用新型所涉及的技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常能夠理解到的含義。除非另有說明，否則在說明書和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“包括”和“包含”應(yīng)當(dāng)解釋為開放式的含義，也就是說，“包括”和“包含”應(yīng)當(dāng)解釋為與術(shù)語“至少包括”或者“至少包含”同義。除非另有說明，否則本實(shí)用新型中所使用的術(shù)語“上”、“下”、“頂”、“底”等是傳感器在正常安裝和使用的狀態(tài)下的相對方位。

如圖1-3所示，本實(shí)用新型提供了一種用于水泵的傳感器1，其包括：壓力檢測元件5，其構(gòu)造成用以檢測與水泵相關(guān)聯(lián)的管路中的水壓并生成壓力檢測信號；閥位或流量檢測元件4，其構(gòu)造成用以檢測與水泵相關(guān)聯(lián)的閥的打開/閉合狀態(tài)并生成閥位檢測信號，或者構(gòu)造成用以檢測與水泵相關(guān)聯(lián)的管路中的水流量并生成流量檢測信號；信號調(diào)制元件3，其構(gòu)造成能夠?qū)毫z測信號進(jìn)行調(diào)制以輸出壓力檢測值，并且構(gòu)造成能夠?qū)﹂y位檢測信號進(jìn)行調(diào)制以輸出閥位檢測值或者能夠?qū)α髁繖z測信號進(jìn)行調(diào)制以輸出流量檢測值；封裝組件，所述封裝組件構(gòu)造成用以將壓力檢測元件5、閥位或流量檢測元件4和信號調(diào)制元件3封裝在一起。用于水泵的傳感器1能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力傳感器和閥位傳感器的兩種功能，或者能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力傳感器和流量傳感器的兩種功能，由此使得傳感器的結(jié)構(gòu)簡單緊湊、集成度高、成本低廉，并且智能水泵循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建也得以簡化。

優(yōu)選地，封裝組件包括接插件2、O型圈6、塑料基底7、金屬外殼8和PET防護(hù)膜9。如圖2和圖3所示，在信號調(diào)制元件3的上方設(shè)置與之電氣聯(lián)接的接插件2，在信號調(diào)制元件3的下方設(shè)置與之電氣聯(lián)接的壓力檢測元件5，在壓力檢測元件5的下方依次設(shè)置O型圈6和塑料基底7。金屬外殼8在其內(nèi)部容納組裝在一起的接插件2、信號調(diào)制元件3、閥位或流量檢測元件4、壓力檢測元件5、O型圈6和塑料基底7，并且在金屬外殼8的底部用PET防護(hù)膜9包封。閥位或流量檢測元件4通過在信號調(diào)制元件3的一側(cè)經(jīng)由導(dǎo)向槽10豎向延伸的柔性電路板12(參見圖5)安置于塑料基底7和PET防護(hù)膜9之間。

如圖4A和圖4B所示，接插件2可以是4針標(biāo)準(zhǔn)接插件。優(yōu)選地，在接插件2的頂部設(shè)置接插引腳11，在接插件2的底部設(shè)置向下延伸的導(dǎo)向槽10。導(dǎo)向槽10構(gòu)造成用于通過與柔性電路板12(參見圖5)的合理的公差配合來確保柔性電路板12在安裝過程中平整地壓入并貼合導(dǎo)向槽10，由此提供柔性電路板12的良好固定。

優(yōu)選地，如圖5所示，信號調(diào)制元件3包括：用于對壓力檢測信號、閥位檢測信號或流量檢測信號進(jìn)行調(diào)制的信號調(diào)制電路、濾波電路以及用于連接閥位或流量檢測元件4的柔性電路板12。其中，信號調(diào)制電路通過焊盤與壓力檢測元件5相連接，集成電路芯片用于對采集的壓力檢測信號、閥位檢測信號或流量檢測信號進(jìn)行調(diào)制，輸出連續(xù)變化的電壓信號作為壓力檢測值、輸出與閥的打開/閉合狀態(tài)相對應(yīng)的高低電平信號作為閥位檢測值、和/或輸出與管路中的水流量相對應(yīng)的連續(xù)的電流信號或電壓信號作為流量檢測值。濾波電路對干擾信號進(jìn)行過濾，以保證信號輸出穩(wěn)定。由于閥位或流量檢測元件4對安裝位置的要求，采用延展出的柔性電路板12連接閥位或流量檢測元件4和信號調(diào)制電路，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠保證柔性電路板12在安裝和使用過程中的可靠固定。

優(yōu)選地，如圖6所示，閥位或流量檢測元件4是用于檢測閥位的霍爾元件，其生成的閥位檢測信號是與閥的打開/閉合狀態(tài)相對應(yīng)的高低電平信號。閥位或流量檢測元件4也可以是用于檢測流量的霍爾元件，其生成的流量檢測信號是與管路中的水流量相對應(yīng)的、連續(xù)的電流信號或電壓信號。閥位或流量檢測元件4采用薄形晶體管封裝，并且包括引腳401和402。參見圖3，可以通過灌膠將閥位或流量檢測元件4粘接在塑料基底7上，或者可以通過物理卡扣的方式進(jìn)行限位，由此保證閥位或流量檢測元件4在使用過程中的位置穩(wěn)定性?；魻栐且环N固態(tài)設(shè)備，沒有活動(dòng)的零件，因此，如果不超越霍爾效應(yīng)電氣負(fù)載額定值及其結(jié)溫，則其實(shí)際運(yùn)行壽命不受限制。

優(yōu)選地，如圖7所示，壓力檢測元件5是陶瓷電容敏感元件(CSE)。這樣的陶瓷電容敏感元件能夠?qū)⑺鲏毫D(zhuǎn)換成陶瓷基板之間的電容值，由此生成的壓力檢測信號是與水壓相關(guān)聯(lián)的電壓信號。壓力檢測信號經(jīng)信號調(diào)制元件3處理之后，輸出連續(xù)變化的電壓值作為壓力檢測值。該陶瓷電容敏感元件能夠應(yīng)用在水循環(huán)系統(tǒng)中，不會(huì)因?yàn)榻橘|(zhì)及寄生電容的存在而導(dǎo)致傳感器的輸出誤差增大與漂移，其輸出精度能夠高達(dá)0.5％。陶瓷基板與感應(yīng)膜片形成電容，中間密封有一定壓力的空氣介質(zhì)，鍍金涂層保護(hù)電場線。當(dāng)感應(yīng)膜片承受外界壓力時(shí)，其與陶瓷基板之間的間隙產(chǎn)生微小變化，從而使外部電路采集到的電容值產(chǎn)生變化。信號調(diào)制電路按照一定的頻率采集電容信號，轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。

優(yōu)選地，壓力檢測元件5還可以是厚膜電阻或壓敏電阻或MEMS敏感元件。

優(yōu)選地，如圖8A和圖8B所示，在塑料基底7的的頂部居中地設(shè)置有用于安裝O型圈的O型圈密封區(qū)域701，在塑料基底7上設(shè)置偏心設(shè)計(jì)的壓力口702，在塑料基底7的側(cè)部設(shè)置第二導(dǎo)向槽703。壓力口702采用徑向密封以確保用戶安裝可靠。第二導(dǎo)向槽703構(gòu)造成用于通過與接插件2的相互配合來提供柔性電路板12的準(zhǔn)確的導(dǎo)向和定位。塑料基底7選用Noryl工程塑料制成并且加有一定的添加劑，由此保證產(chǎn)品在水應(yīng)用環(huán)境中的壽命。采用注塑成型工藝制造塑料基底7，由此提供精準(zhǔn)的用于壓力檢測元件5的安裝位置和良好的密封條件。導(dǎo)向槽10和第二導(dǎo)向槽703的設(shè)置，能夠確保預(yù)裝配過程中閥位或流量檢測元件(霍爾元件)4、信號調(diào)制元件3及其柔性電路板12的相對位置固定。壓力口702采用非對稱式的偏心設(shè)計(jì)以保證客戶在安裝過程中有明顯可以分辨的特征，頂部偏心孔避免水流直接沖擊敏感元件表面，有效避免水錘現(xiàn)象。

優(yōu)選地，如圖9所示，金屬外殼8為圓柱形的不銹鋼沖壓成型件，并且金屬外殼8的底部是中空的，由此在保證封裝的同時(shí)減小霍爾元件與磁鐵之間的氣隙。這樣的金屬外殼8能夠保證傳感器在5倍的工作壓力下正常工作，并且成本低廉。金屬外殼8既能滿足拉伸工藝的要求，也能滿足傳感器生產(chǎn)過程中的鉚接成型工藝的要求。

優(yōu)選地，如圖10所示，在另一個(gè)實(shí)施例中，信號調(diào)制元件3'是PCB電路板，壓力檢測元件5'封裝在所述PCB電路板中，閥位或流量檢測元件4'則采用貼片或插針方式與所述PCB電路板連接，由此同樣能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力傳感器和閥位傳感器的兩種功能，或者能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力傳感器和流量傳感器的兩種功能。在該實(shí)施例中，其他部件的結(jié)構(gòu)和功能可以類似于第一實(shí)施例，因此，為了簡潔起見，省略相關(guān)的重復(fù)說明。

本實(shí)用新型還提供了一種水泵，所述水泵能夠使用上述類型的傳感器1。

不同于現(xiàn)有技術(shù)中分別由壓力傳感器檢測水壓、由閥位傳感器檢測閥的打開/閉合狀態(tài)、以及由流量傳感器檢測管路中的水流量的做法，本實(shí)用新型所提供的用于水泵的傳感器能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力傳感器和閥位傳感器的兩種功能，或者能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力傳感器和流量傳感器的兩種功能，由此使得傳感器的結(jié)構(gòu)簡單緊湊、集成度高、成本低廉，并且智能水泵循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建也得以簡化。

盡管已經(jīng)參照某些實(shí)施例公開了本實(shí)用新型，但是在不背離本實(shí)用新型的范圍和范疇的前提下，可以對所述的實(shí)施例進(jìn)行多種變型和修改。因此，應(yīng)該理解本實(shí)用新型并不局限于所闡述的實(shí)施例，而是具有由所附權(quán)利要求的內(nèi)容及其等價(jià)的結(jié)構(gòu)和方案限定的完整范圍。