專利名稱：：探測水位和水溫的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及水位和水溫的控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種探測飲水機電加熱器中水位和水溫的方法及裝置。
背景技術(shù)：
：控制飲水機熱罐中水溫的公知技術(shù)有第一種技術(shù)釆用溫控器控制水溫，即在熱罐上設(shè)置溫控器，當(dāng)罐內(nèi)水溫上升到溫控器的控制溫度時，溫控器起跳，斷開電加熱器電源。這種技術(shù)的優(yōu)點是電路簡單，成本低。其缺點是控制滯后，且難以實現(xiàn)在水沸騰時斷電。其原因是感溫元件與飲用水之間存在熱阻、感溫元件本身的精度和熱惰性誤差，使得溫控器探測到的溫度總是不同于飲用水當(dāng)時的實際溫度，罐壁越厚，熱阻越大，問題越嚴(yán)重。第二種技術(shù)釆用測溫探頭控制水溫，即在熱罐上設(shè)置可深入熱罐內(nèi)部的測溫探頭，當(dāng)測溫探頭探測到罐內(nèi)水溫上升到設(shè)定值時，控制電路斷開電加熱器電源。這種技術(shù)的優(yōu)點是用戶可在一定范圍內(nèi)任意設(shè)定加熱溫度，并且熱惰性小于第一種技術(shù)。其缺點是測溫探頭與罐體之間的密封結(jié)構(gòu)存在泄漏隱患，控制滯后的問題沒有從根本上解決，并且成本較高?？刂骑嬎畽C熱罐中水位的公知技術(shù)有第一種技術(shù)釆用浮球(也可用浮子)和干簧管控制水位。一種方法是在水中設(shè)置浮球，浮球上設(shè)有磁鐵，在容器外部設(shè)置干簧管；另一種方法是將干簧管設(shè)置在結(jié)構(gòu)管內(nèi)(結(jié)構(gòu)管內(nèi)無水，保持干燥)，將裝有磁鐵的環(huán)狀浮子套在管外；利用磁鐵接近或遠離干簧管使干簧管出現(xiàn)閉合或斷開，以此判斷水位是否在所控制的位置，進而控制電磁閥的啟閉和電加熱器電源的通斷。這種技術(shù)應(yīng)用較普遍，其缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，影響可靠性，此外，成本較高，并且對水質(zhì)有一定影響。第二種技術(shù)采用電極控制水位，即在水中設(shè)置兩個或兩個以上電極，利用電極是否導(dǎo)通判斷水位是否在所控制的位置，進而控制電磁閩的啟閉和電加熱器電源的通斷。這種技術(shù)應(yīng)用較普遍，但存在不可克服的缺點水的導(dǎo)電性能受水中雜質(zhì)含量的影響，如純凈水與普通水的導(dǎo)電性能有很大的差異，純凈水幾乎不導(dǎo)電，而普通水有較好的導(dǎo)電性能，所以水質(zhì)的差異將嚴(yán)重影響這種方法的可靠性。第三種技術(shù)釆用光電控制水位，即在水中設(shè)置不透光的浮球(或浮子),在透光器壁的一側(cè)設(shè)置紅外發(fā)光管，在透光器壁的另一側(cè)設(shè)置紅外接收管，利用浮球是否遮擋紅外光來判斷水位是否在所控制的位置，進而控制電磁閥的啟閉和電加熱器電源的通斷。這種技術(shù)的應(yīng)用也較普遍，其缺點是器壁材料必須透光，應(yīng)用范圍受到一定限制，并且成本較高。綜上所述，探測飲水機熱罐中水位和水溫，公知技術(shù)釆用的是兩種完全不同的方法，設(shè)置兩套相互獨立的裝置實現(xiàn)的，所以結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、成本較高是必然的。要采用一個方法，設(shè)置一套裝置同時實現(xiàn)探測水位和水溫兩種功能還需要技術(shù)上的突破。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀的不足而提供一種探測水位和水溫的方法及裝置，本發(fā)明主要用于飲水機上控制熱罐中的水位和水溫，也可以用于其它類似的設(shè)備上。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所釆用的技術(shù)方案為一種探測水位和水溫的方法及裝置，其包括介電常數(shù)傳感器和電氣線路板，介電常數(shù)傳感器設(shè)置在盛水容器上或者與盛水容器相連通的接管上，電氣線路板設(shè)置在所在的設(shè)備上；利用水與氣體的介電常數(shù)明顯不同，以及水的介電常數(shù)隨溫度變化的特性，通過檢測介電常數(shù)的變化來探測容器中的水位和水溫。盛水容器中正常情況下可能存在的介質(zhì)是水、水蒸氣和空氣，水、水蒸氣和空氣在不同溫度T時的相對介電常數(shù)sr如下表所示表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表l可以看出，空氣和水蒸氣的相對介電常數(shù)約等于l，水的相對介電常數(shù)在OX:~IOO'C溫度范圍內(nèi)為88.0~55.3，其變化規(guī)律是隨著溫度的升高而減小。結(jié)合表l可知a.當(dāng)盛水容器中無水或者水位很低時，傳感器所檢測的介質(zhì)為空氣，空氣的相對介電常數(shù)很小，約等于l。b.當(dāng)盛水容器中水滿時，傳感器所檢測的介質(zhì)為水，水的相對介電常數(shù)較大，在88.0-55.3之間，并且與水溫有一一對應(yīng)關(guān)系。c.當(dāng)盛水容器中介質(zhì)的溫度較高且水位較低時，傳感器所檢測的介質(zhì)為水蒸汽，水蒸氣的相對介電常數(shù)很小，約等于l。所以，可以通過檢測介質(zhì)的相對介電常數(shù)來探測盛水容器中是否有水，水溫是多少，進而控制電磁閩的啟閉和電加熱器電源的通斷。本發(fā)明技術(shù)用于控制電加熱器電源的通斷時，其控制原理如下a.盛水容器中無水，即"《1,此時電加熱器不得通電，以防無水干燒；b.盛水容器中水滿，即^=88.0-55.3,根據(jù)水溫要求確定是否需要給電加熱器通電；c.盛水容器中水位較低，即1<sr<55.3，此時電加熱器不得通電，以防無水干燒；d.盛水容器中的水處于沸騰狀態(tài)，也就是水溫較高并且繼續(xù)加熱時水溫不再上升，即"《55.3，并且相對介電常數(shù)的增量A"=0，此時電加熱器應(yīng)斷電停止加熱。由于水的沸點是隨壓力的變化而變化的，當(dāng)壓力為l大氣壓時水的沸點為IO(TC,當(dāng)壓力小于1大氣壓時水的沸點小于10(TC，所以只要sr接近或者等于55.3，并且在加熱過程中sr不變，即可判定盛水容器中的水處于沸騰狀態(tài)。所述的介電常數(shù)傳感器可以是電容傳感器，通過檢測電容量的變化來反映介電常數(shù)的變化；所述的介電常數(shù)傳感器可以是電磁波傳播速度傳感器，通過檢測電磁波在介質(zhì)中傳播時傳播速度的變化來反映介電常數(shù)的變化；所述的介電常數(shù)傳感器可以是電磁波角頻率傳感器，通過檢測電磁波在介質(zhì)中傳播時角頻率的變化來反映介電常數(shù)的變化；所述的介電常數(shù)傳感器也可以是其它類型的傳感器，通過檢測與介電常數(shù)有函數(shù)關(guān)系的其它參量的變化來反映介電常數(shù)的變化。當(dāng)釆用電容傳感器時，現(xiàn)以平行極板電容為例，利用物理學(xué)知識一定結(jié)構(gòu)和尺寸的電容器，其電容量是其中的介質(zhì)的介電常數(shù)的函數(shù)，設(shè)傳感器電容的極板面積為S，平行極板的間距為d,真空中的介電常數(shù)為e。，極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)為"，若忽略極板的邊緣效應(yīng)，則該傳感器電容的電容量C為C=^(1)式(1)說明傳感器電容的電容量與極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)"之間存在一一對應(yīng)的正比關(guān)系。所以，可以通過檢測傳感器電容的電容量變化情況進行探測盛水容器中的水位和水溫。當(dāng)采用電磁波傳播速度傳感器時，利用物理學(xué)知識電磁波在特定介質(zhì)中的傳播速度V與該介質(zhì)的相對介電常數(shù)"有關(guān)，其關(guān)系式如下F=;(2)式(2)中的C為光速，C=0.3m/ns。式(2)說明電磁波在介質(zhì)中傳播時，傳播速度V與傳播介質(zhì)的相對介電常數(shù)"之間存在一一對應(yīng)關(guān)系。所以，可以通過檢測電磁波傳播速度V的變化情況進行探測盛水容器中的水位和水溫。所述的電磁波傳播速度傳感器可以釆用如下方式構(gòu)造在介質(zhì)的一側(cè)設(shè)置電磁波發(fā)射頭，在介質(zhì)的另一側(cè)設(shè)置電磁波接收頭。電磁波發(fā)射頭發(fā)射的電磁波穿過介質(zhì)到達電磁波接收頭，設(shè)電磁波發(fā)射頭到電磁波接收頭之間的距離為d,在"時刻發(fā)射電磁波，在t2時刻接收到電磁波，則電磁波在該介質(zhì)中的傳播速度為F=7^7(3)式(3)說明電磁波傳播速度V與電磁波在該介質(zhì)中的傳播時間(t廠t,)成反比。所以，可以通過檢測電磁波在給定介質(zhì)中傳播時間的變化情況進行探測盛水容器中的水位和水溫。所述的電磁波傳播速度傳感器也可以釆用如下方式構(gòu)造將電磁波的發(fā)射頭和接收頭合二為一成為發(fā)射接收頭，即發(fā)射頭和接收頭為同一物體，在介質(zhì)的一側(cè)設(shè)置發(fā)射接收頭，在介質(zhì)的另一側(cè)設(shè)置反射層。其工作原理是發(fā)射接收頭交替運行在發(fā)射和接收兩種狀態(tài)，即在一段時間處于發(fā)射狀態(tài)，在另一段時間處于接收狀態(tài)；發(fā)射接收頭發(fā)射的電磁波穿過介質(zhì)并經(jīng)反射層返回發(fā)射接收頭；設(shè)介質(zhì)的厚度為d，在h時刻發(fā)射電磁波，在t2時刻接收到電磁波，則電磁波在該介質(zhì)中的傳播速度為式(4)說明電磁波傳播速度V與電磁波在該介質(zhì)中的傳播時間(t2-tj成反比。所以，可以通過檢測電磁波在給定介質(zhì)中傳播時間的變化情況進行探測盛水容器中的水位和水溫。當(dāng)釆用電磁波角頻率傳感器時，利用物理學(xué)知識一定波長的電磁波在特定介質(zhì)中傳播時的角頻率w與該介質(zhì)的相對介電常數(shù)"有關(guān)，設(shè)電磁波的波長為入，介質(zhì)的磁導(dǎo)率為P(根據(jù)物理學(xué)知識可知一般情況下，磁導(dǎo)率是不隨溫度變化的常數(shù))，其關(guān)系式如下.-式(5)說明一定波長的電磁波的角頻率co與該介質(zhì)的相對介電常數(shù)"存在一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。所以，可以通過檢測電磁波在給定介質(zhì)中傳播時角頻率CO的變化情況進行探測盛水容器中的水位和水溫。本發(fā)明技術(shù)應(yīng)用于飲水機上時，可以將介電常數(shù)傳感器設(shè)置在電加熱器上或者設(shè)置在與電加熱器連通的接管上，電氣線路板設(shè)置在飲水機殼體內(nèi)，通過檢測介質(zhì)的相對介電常數(shù)的變化情況來探測電加熱器中的水位和水溫。本發(fā)明技術(shù)的有益效果是a.—個傳感器可同時作探測水位和水溫兩個用途，成本低；b.測溫在瞬時完成，不存在溫控器和測溫探頭由傳熱引起的控制滯后問題；c.傳感器沒有機械動作，且可以不與水接觸，所以結(jié)構(gòu)簡單，既能保證水質(zhì)衛(wèi)生，又方便維護，并且使用壽命長；d.可探測容器中的水是否處于沸騰狀態(tài)。圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是實施例一的電氣控制原理示意圖。圖3是圖2中的信號檢測電路祥圖。圖4是實施例一中介質(zhì)的相對介電常數(shù)隨時間變化的曲線圖。圖5為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖6的I部分放大圖。圖8為本發(fā)明實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是實施例四的電氣控制原理示意圖。圖io是實施例四中介質(zhì)的相對介電常數(shù)隨時間變化的曲線圖。具體實施例方式下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明進行詳細描述，但應(yīng)當(dāng)理解這里的詳細描述并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限制。實施例一本實施例是本發(fā)明技術(shù)在普通飲水機上的一種應(yīng)用。結(jié)合圖91、圖2和圖3所示，本實施例電容傳感器的兩塊電容極板(3)設(shè)置在熱罐(1)的出水排氣管(2)外壁上的兩側(cè)，出水排氣管(2)的材料為絕緣材料，出水排氣管(2)接彎頭(4),彎頭(4)接三通，三通的另外兩個管口分別接出水龍頭(5)和排氣管(9)，排氣管(9)接到水斗(11)的上部，電氣線路板(10)設(shè)置在飲水機殼體(6)的內(nèi)部，電熱管(12)設(shè)置在熱罐(1)的內(nèi)部。所述的電氣線路板UO)中設(shè)有信號檢測電路、信號處理電路和執(zhí)行電路，執(zhí)行電路中包括繼電器CJ1和CJ2，Cs是電容傳感器的電容。所述的信號檢測電路包括交流電壓發(fā)生器0SC、運算放大器(和0P2),電阻(lR2、R3)和電容C。使用時，用戶按下啟動開關(guān)(7)，繼電器線包CJ2通電。繼電器線包CJ2通電后，其與啟動開關(guān)(7)并聯(lián)的常開觸點閉合，信號檢測電路和信號處理電路通電。此時，如果熱罐(1)中無水或者水位很低，則傳感器電容的電容量Cs很小，該信號經(jīng)信號檢測電路檢測和信號處理電路處理后，信號處理電路發(fā)出指令使繼電器線包CJ1保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)，于是電熱管(12)也處于斷電狀態(tài)；如果熱罐(1)中水滿或者水位很高，則傳感器電容的電容量Cs很大，該信號經(jīng)信號檢測電路檢測和信號處理電路處理后，信號處理電路發(fā)出指令，使繼電器線包CJ1通電。繼電器線包CJ1通電后，電熱管(12)通電，加熱熱罐(1)中的飲用水。隨著電熱管(12)通電過程的進行，熱罐(1)中的水溫逐漸上升，與此同時，傳感器電容Cs的電容量逐漸減小，當(dāng)電容量減小到某一設(shè)定值(該設(shè)定值對應(yīng)于上限控制溫度)后，該信號經(jīng)信號檢測電路檢測和信號處理電路處理后，信號處理電路發(fā)出指令斷開繼電器線包CJ1的電源。繼電器線包CJ1斷電后，其常開觸點隨之?dāng)嚅_，于是電熱管(12)斷電停止加熱。電熱管(12)斷電后，熱罐(1)中的水溫會逐漸下降，當(dāng)水溫降低到下限控制溫度時，傳感器電容的電容量將上升到另一設(shè)定值，該信號經(jīng)信號檢測電路檢測和信號處理電路處理后，信號處理電路發(fā)出指令接通繼電器線包CJ1的電源。繼電器線包CJ1通電后，電熱管(12)通電，又對熱罐(1)中的飲用水進行加熱。系統(tǒng)就這樣對熱罐(l)中的水溫進行自動控制。在加熱過程中，用戶如果需要停止加熱，可按下停止開關(guān)(8)，使繼電器線包CJ2斷電。繼電器線包CJ2斷電后，其常開觸點隨之?dāng)嚅_，于是電熱管(12)和電氣線路板(10)全部斷電。圖4所示是本實施例飲水機熱罐(1)在進水和加熱時，熱罐(1)中的介質(zhì)的相對介電常數(shù)隨時間變化的曲線圖，現(xiàn)說明如下在t?！秚<h時段，電熱管(12)未通電加熱，熱罐(1)中無水，熱罐(1)中的介質(zhì)為常溫空氣，空氣的相對介電常數(shù)"《1，并保持不變。在U<t<t2時段，電熱管(12)未通電加熱，熱罐(1)開始進水，熱罐(1)中的介質(zhì)有兩種，上部是常溫空氣，下部是常溫水，隨著熱罐(l)中水位的上升，介質(zhì)的相對介電常數(shù)Sr逐漸增大。當(dāng)t—t2時，e_。在t2<t<t3時段，電熱管(12)未通電加熱，熱罐(1)中盛滿常溫水，常溫水的相對介電常數(shù)"《e皿x，并保持不變。在t3《t《t4時段，電熱管(12)開始通電加熱，熱罐(1)中水滿，隨著加熱過程的進行，熱罐(l)中的水溫逐漸上升，水的相對介電常數(shù)"逐漸減小，當(dāng)"減小到"2時，水的溫度上升到上限控制溫度，電熱管U2)斷電停止加熱。在t4<t<t5時段，熱罐(1)處于保溫狀態(tài)，由于散熱作用，熱罐(1)中的水溫逐漸下降，水的相對介電常數(shù)"隨之逐漸增大，當(dāng)"增大到e"時，水溫降低到下限控制溫度。在"<t《t6時段，電熱管(12)開始通電加熱，隨著加熱過程的進行，熱罐U)中的水溫逐漸上升，水的相對介電常數(shù)S,逐漸減小，當(dāng)Sr減小到"2時，水的溫度上升到上限控制溫度，電熱管(12)斷電停止加熱。在t6<t<t7時段，熱罐(1)處于保溫狀態(tài)，由于散熱作用，熱罐(1)中的水溫逐漸下降，水的相對介電常數(shù)Sr逐漸增大，當(dāng)Sr增大到Sn時，水溫降低到下限控制溫度。為了實現(xiàn)圖4中粗實線所描述的控制過程，飲水機控制系統(tǒng)釆用下述方法進行控制a.當(dāng)￡r2,電熱管不得通電加熱(罐中無水、水位很低或水溫過高);b.當(dāng)厶^>0,并且Sr上升速度V》V。(熱罐在進水狀態(tài)時的V。，可以通過試驗確定)，電熱管不得通電加熱；c.當(dāng)Asr=0，并且e,e_電熱管可以通電加熱(熱罐中盛滿常溫水)；d.當(dāng)Asr〈0,并且e》Sr2,電熱管繼續(xù)通電加熱(熱罐處于加熱狀態(tài))；e.當(dāng)A"〈0，并且"《"2，電熱管斷電停止加熱(熱罐中的水溫上升到或高于上限控制溫度)；f.當(dāng)A">0，并且h>srl，"上升速度V<V。，電熱管可以通電加熱(熱罐中的水溫降低到或低于下限控制溫度)。實施例二結(jié)合圖5所示，本實施例是對實施例一的一種簡化，即取消實施例一中的排氣管，其余要求與實施例一相同。普通飲水機由于沒有探測熱罐中是否有水的裝置，為了防止出現(xiàn)無水干燒現(xiàn)象而設(shè)置排氣管。當(dāng)水斗中的水向熱罐中流動時，其中的空氣可以從排氣管向上排出，這樣，就可以實現(xiàn)只要水斗中有水就可以保證熱罐中有水。本實施例由于有可靠的防止熱罐干燒的控制系統(tǒng)，故可以不設(shè)置排氣管。用戶如果發(fā)現(xiàn)飲水機水斗中有水，而飲水機不加熱，說明熱罐中無水或者水位很低。這時，用戶可以開啟出水龍頭排出熱罐中的空氣，使水斗中的水順利進入熱罐。取消排氣管后，不僅可防止從排氣管散發(fā)熱量，達到節(jié)能的目的，還可有效地防止水斗中的水出現(xiàn)溫升現(xiàn)象，即有效地防止飲水機的串溫問題。實施例三結(jié)合圖6和圖7所示，本實施例電容傳感器通過密封圈(17)和螺母(18)固定在熱罐(13)的頂部，所述的電容傳感器包括極板座(16)和極板(15)，極板座(16)的上部設(shè)有可與螺母(18)連接的外螺紋，極板(15)固定在極板座(16)上，極板(15)的表面設(shè)有食品衛(wèi)生級的絕緣層(27)，電氣線路板(14)設(shè)置在飲水機殼體內(nèi)部。本實施例的其它要求與實施例二相同。本實施例由于電容傳感器的電極板(15)設(shè)置在金屬熱罐(13)的內(nèi)部，所以，傳感器電容的抗干擾性較強，此外，電極板(15)與水不接觸，可保證水質(zhì)衛(wèi)生。實施例四本實施例是本發(fā)明技術(shù)在無熱罐飲水機上的一種應(yīng)用。結(jié)合圖8和圖9所示，傳感器電容的極板(21)設(shè)置在電加熱器(19)上方的接管外部，電氣線路板(26)設(shè)置在飲水機殼體內(nèi)部，飲水機的前面板上還設(shè)有啟動開關(guān)(23)和停止開關(guān)(24)，電氣線路板(26)中設(shè)有信號檢測電路、信號處理電路和執(zhí)行電路。使用時，用戶按下啟動開關(guān)(23)，繼電器線包CJ4通電。繼電器線包CJ4通電后，其與啟動開關(guān)(23)并聯(lián)的常開觸點閉合，信號檢測電路和信號處理電路通電。此時，如果電加熱器(19)中無水或者水位很低，則傳感器電容的電容量Cs很小，該信號經(jīng)信號檢測電路檢測和信號處理電路處理后，信號處理電路發(fā)出指令使繼電器線包CJ5保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)，于是，電加熱器(19)也處于斷電狀態(tài)，電磁閥(25)也保持關(guān)閉狀態(tài)；如果電加熱器(19)中水滿或者水位很高，則傳感器電容的電容量Cs較大，該信號經(jīng)信號檢測電路檢測和信號處理電路處理后，信號處理電路發(fā)出指令使繼電器線包CJ5通電。繼電器線包CJ5通電后，其所有常開觸點閉合，于是，電加熱器(19)通電，加熱其中的飲用水。隨著電加熱器(19)通電過程的進行，電加熱器(19)中的水溫逐漸上升，與此同時，傳感器電容Cs的電容量逐漸減小，當(dāng)電容量減小到某一設(shè)定值(該設(shè)定值對應(yīng)于控制溫度)后，信號處理電路發(fā)出指令接通繼電器線包CJ6的電源。繼電器線包CJ6通電后，其常開觸點隨之閉合，于是電磁閥(25)通電開啟，熱水從飲水機的出水龍頭(22)流出。隨著加熱過程的進行，水斗(28)中的常溫水不斷向電加熱器(19)補充，熱水不斷從電加熱器(19)流向電磁閥(25)，再從出水龍頭(22)流出，電加熱器(19)中的水溫保持動態(tài)平衡。當(dāng)流出的熱水量滿足需要時，用戶可以按下停止開關(guān)(24)，斷開繼電器線包CJ4的電源。繼電器線包CJ4斷電后，其常開觸點斷開，隨之繼電器線包CJ5和CJ6也斷電，電磁閥(25)斷電關(guān)閉，電加熱器(19)斷電停止加熱。圖10所示是本實施例中的電加熱器(19)在進水和加熱時，其中的介質(zhì)的相對介電常數(shù)"隨時間t變化的曲線圖，現(xiàn)說明如下在t。<t<L時段，電加熱器(19)中無水且未通電，其中的介質(zhì)為常溫空氣，空氣的相對介電常數(shù)s,l，并保持不變。t,《t<t2時段，電加熱器(19)開始進水但未通電，其中的介質(zhì)有兩種，上部是常溫空氣，下部是常溫水，隨著水位的上升，介質(zhì)的相對介電常數(shù)"逐漸增大。當(dāng)t—"時，Sr—S，。t2<t<t3時段，電加熱器(19)中盛滿常溫水但未通電，常溫水的相對介電常數(shù)s,",并保持不變。t=t3時刻，電加熱器(19)中盛滿常溫水并開始通電。t3<t<t4時段，隨著加熱過程的進行，水溫逐漸上升，水的相對介電常數(shù)"逐漸減小。t-t4時刻，水的相對介電常數(shù)"減小到S"時，水溫上升到控制溫度，電磁閥(25)開啟放水，電加熱器(19)繼續(xù)通電加熱。t4<t<t5時段，隨著電磁閥(25)的持續(xù)放水和電加熱器(19)的持續(xù)通電加熱，電加熱器U9)中的水溫保持動態(tài)平衡，水的相對介電常數(shù)"保持不變。t=ts時刻，熱水出水量滿足需要，電磁閥(25)斷電關(guān)閉，同時電加熱器(19)斷電停止加熱。T5<t<t6時段，電加熱器(19)斷電停止加熱，由于散熱作用，水溫逐漸降到常溫，sr逐漸增大到e幽。t=t6時刻，電加熱器(19)中盛滿常溫水并開始通電。T6<t<t7時段，隨著加熱過程的進行，水溫逐漸上升，水的相對介電常數(shù)"逐漸減小。t=t7時刻，水的相對介電常數(shù)"減小到"2時，水溫上升到控制溫度，電磁閥(25)開啟放水，電加熱器(19)繼續(xù)通電加熱。T7<t<t8時段，隨著電磁閥(25)的持續(xù)放水和電加熱器(19)的持續(xù)通電加熱，電加熱器(19)中的水溫保持動態(tài)平衡，水的相對介電常數(shù)Sr保持不變。t="時刻，熱水出水量滿足需要，電磁閥(25)斷電關(guān)閉，同時電加熱器(19)斷電停止加熱。為了實現(xiàn)圖10中粗實線所描述的控制過程，飲水機控制系統(tǒng)釆用下述方法進行控制a.當(dāng)er《sr2，電加熱器(19)和電磁閥(25)均不得通電加熱，因為電加熱器(19)中無水、水位很低或者水溫過高；b.當(dāng)A"〉0，并且Sr上升速度V^Va，電加熱器(19)和電磁閥(25)均不得通電加熱，因為電加熱器(19)此時處于進水狀態(tài)(V?？梢酝ㄟ^試驗確定)；c.當(dāng)A^-0，并且5,Sr隨，電加熱器(19)可以通電加熱，因為電加熱器(19)中已經(jīng)盛滿常溫水，但電磁閥(25)不得通電；d.當(dāng)A"<0,并且">"2，電加熱器(19)繼續(xù)通電加熱，電磁閥(25)不通電，因為電加熱器(19)中的水溫尚未上升到設(shè)定溫度；e.當(dāng)Asr<0，并且55.3<sr<er2，電磁閥(25)通電開啟，電加熱器(19)繼續(xù)通電加熱；f.當(dāng)A"〉0，Sr上升速度V〈V。，sr>55.3電加熱器(19)可以通電加熱。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述幾個實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。權(quán)利要求1.一種探測水位和水溫的方法，其特征在于a.包括介電常數(shù)傳感器和電氣線路板；b.介電常數(shù)傳感器設(shè)置在盛水容器上或者與盛水容器相連通的接管上。2.按照權(quán)利要求l所述的探測水位和水溫的方法，其特征在于所述的介電常數(shù)傳感器是電容傳感器，利用傳感器電容的電容量與介電常數(shù)具有一一對應(yīng)關(guān)系的原理，通過檢測傳感器電容的電容量變化來探測水位和水溫。3.按照權(quán)利要求l所述的探測水位和水溫的方法，其特征在于所述的介電常數(shù)傳感器是電磁波傳播速度傳感器，利用電磁波在介質(zhì)中的傳播速度與介電常數(shù)具有一一對應(yīng)關(guān)系的原理，通過檢測電磁波在介質(zhì)中傳播時的速度變化來探測水位和水溫。4.按照權(quán)利要求l所述的探測水位和水溫的方法，其特征在于所述的介電常數(shù)傳感器是電磁波角頻率傳感器，利用電磁波在介質(zhì)中傳播時的角頻率與介電常數(shù)具有一一對應(yīng)關(guān)系的原理，通過檢測電磁波在介質(zhì)中傳播時的角頻率變化來探測水位和水溫。5.—種探測水位和水溫的裝置，其特征在于a.包括介電常數(shù)傳感器和電氣線路板；b.介電常數(shù)傳感器設(shè)置在盛水容器上或者與盛水容器相連通的接管上，電氣線路板設(shè)置在所在的設(shè)備上。6.按照權(quán)利要求5所述的探測水位和水溫的裝置，其特征在于所述的介電常數(shù)傳感器是電容傳感器，其包括非金屬水管和極板。7.按照權(quán)利要求5所述的探測水位和水溫的裝置，其特征在于所述的介電常數(shù)傳感器是電容傳感器，其包括極板和極板座。8.按照權(quán)利要求5所述的探測水位和水溫的裝置，其特征在于所述的電氣線路板上設(shè)有信號檢測電路和信號處理電路。9.按照權(quán)利要求8所述的探測水位和水溫的裝置，其特征在于所述的信號是介質(zhì)的相對介電常數(shù)、傳感器電容的電容量、電磁波在介質(zhì)中的傳播速度，或者電磁波在介質(zhì)中傳播時的角頻率。10.—種飲水機，其特征在于所述的飲水機釆用按照權(quán)利要求l、2、3或者4所述的探測水位和水溫的方法進行探測水位和水溫。全文摘要一種探測水位和水溫的方法及裝置，其包括介電常數(shù)傳感器和電氣線路板，介電常數(shù)傳感器設(shè)置在盛水容器上或者與盛水容器相連通的接管上，電氣線路板設(shè)置在所在的設(shè)備上，利用水與氣體的介電常數(shù)明顯不同，以及水的介電常數(shù)隨溫度變化的特性，通過檢測介電常數(shù)的變化來探測容器中的水位和水溫。本發(fā)明主要用于飲水機上控制電加熱器中的水位和水溫，也可以用于其它類似的設(shè)備上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點是一個傳感器可同時作探測水位和探測水溫兩個用途，成本低；測溫在瞬時完成；傳感器沒有機械動作，且可以不與水接觸，所以結(jié)構(gòu)簡單，既能保證水質(zhì)衛(wèi)生，又方便維護，并且使用壽命長；此外還可探測容器中的水是否處于沸騰狀態(tài)。文檔編號G01K7/00GK101315295SQ20071010839公開日2008年12月3日申請日期2007年5月30日優(yōu)先權(quán)日2007年5月30日發(fā)明者黃樟焱申請人:黃樟焱