一種監測太陽能熱水器水箱內水量的方法和裝置的製作方法
2023-09-13 14:22:25 1
專利名稱：一種監測太陽能熱水器水箱內水量的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對太陽能熱水器水箱內水量進行監測的裝置和方法。
背景技術：
用於測量太陽能熱水器水箱內水量的傳感器是太陽能熱水器的一 個重要的部件。太陽能熱水器的水量測量和控制都與測量水量的傳感 器密不可分，穩定工作的傳感器是對整個太陽能熱水器智能控制的保障。
目前，通常使用水位傳感器來測量水面在水箱內所處的位置，其 間接反映了水箱內的水量。現有的水位傳感器種類繁多，有觸點式、 浮球式等等。這些傳統的傳感器都需要放入水箱內並與水接觸。由於
太陽能熱水器水箱內的高溫(能長時間處於ioo°c，無水時能高達
200°C)以及在加熱過程中容易結上水垢(CaCOO ，這些水位傳感器在 開始安裝使用的第一年裡故障率達到了 5%-10%，而三年內的故障率 更高達50%。而一旦水位傳感器出現了故障，售後工程師就不得不爬 上房頂對其進行更換。如此高的故障率造成了用戶使用的不方便，並 增加了維護成本。
本發明旨在通過下面描述的裝置和方法來解決上述及其其它問題。
發明內容
在本發明中，直接使用水箱內的水量百分比(即，水箱內當前水 量與滿載水量的百分比)來反映水箱內的水量多少。考慮到水箱的形
狀，水量百分比與傳統意義的水位相比能更準確地反映水箱內的水 量，有利於用戶更準確的了解當前水量以及更準確地進行太陽能熱水 器的水量控制。
根據本發明的一個方面，提供一種監測太陽能熱水器水箱內水量 的裝置，包括 -至少一個稱重傳感器，設置用於感測太陽能熱水器水箱的至少
部分重量；
-控制器，基於來自稱重傳感器的電信號得到表徵稱重傳感器所 測重量的測量值，且
所述控制器進一步根據水箱空載測量值、滿載測量值以及當前測 量值計算出水箱內當前水量與最大水量的水量百分比。
所述當前水量為所述當前測量值減去空載測量值，所述最大水量 為所述滿載測量值減去空載測量值。
所述空栽測量值和滿載測量值為在工作人員完成太陽能熱水器安 裝後，在水箱空載時和水箱滿載時的測量值。
這種稱重傳感器設置在太陽能熱水器水箱之外，其工作環境明顯 好於水箱內的工作環境，解決了上述水箱內傳統水位傳感器容易結垢
和高溫易損的問題，從而荻得了極低的故障率並延長了水量測量裝置 的壽命。
由於上述稱重傳感器設置在太陽能熱水器水箱之外，所以也方便 了工程人員的安裝以及對傳感器的校準工作；另一方面，所述水量測 量裝置不需要對原太陽能熱水器的水箱進行任何改動，所以其對現有 的太陽能熱水器具有很高的適應性。
根據本發明的監測太陽能熱水器水箱內水量的裝置還包括顯示 器，用於顯示由控制器計算得出的水量百分比。
由於稱重傳感器測量精度高，所以根據本發明的裝置不但可以象 現有太陽能熱水器一樣為用戶提供幾個離散的水量顯示(例如0%、 25 %、 50%、 75%和100%)，還可以實現所述水箱內水量的連續顯示。
根據本發明的另一方面，提供一種監測太陽能熱水器水箱內水量 的方法，包括
-使用至少一個稱重傳感器來感測太陽能熱水器水箱的至少部分 重量；
-使用控制器，基於來自稱重傳感器的電信號得到表徵稱重傳感 器所測重量的測量值，且進一步根據所述水箱空載測量值、滿載測量 值以及當前測量值計算出水箱內當前水量與最大水量的水量百分比。
下面將參照附圖來描述本發明的示例性實施例。
圖1示出了太陽能熱水器中傳統的水位傳感器；
圖2示出了根據本發明實施例的使用稱重傳感器的太陽能熱水器 水箱內水量監測裝置。
參照以下描述的示例性實施例，本發明的這些及其其它方面將變 得更加清楚。
具體實施例方式
圖1示出了太陽能熱水器使用的傳統水位傳感器，其中傳統水位 傳感器2位於太陽能熱水器水箱1的內部，其伸入到水面以下一直到 接近水箱底部的位置，傳統水位傳感器2能直接感測水位，即水面所 處位置的變化。
圖1所示的傳統水位傳感器工作於太陽能熱水器水箱內，由於真 空管的得熱量大，傳遞給熱水器很多的熱量，使得水箱溫度能長時間 達到100。C，在無水時甚至能高達200。C，如此高的溫度增加了水位傳 感器的故障率，降低了水位傳感器的壽命。
另一方面，很多地方的水質都存在著不同程度的問題，在加熱過 程中產生的水垢附著在傳感器上，造成了傳感器感測水位不準確。
圖2示出了根據本發明的使用稱重傳感器的太陽能熱水器水箱內 水量監測裝置。水箱具有多個重力支撐點7，在其中一個重力支撐點上 設置有一個稱重傳感器3，其承受了水箱的部分重量。稱重傳感器3將 所承受的重量轉換為mV級的電信號，並提供給控制器4。控制器4包 含有放大器、低通濾波器、A/D轉換器以及單片機(微處理器)。在控 制器4中，來自稱重傳感器3的電信號經過放大、濾波、A/D轉換，然 後由單片機進行處理得到表徵稱重傳感器所承受重量的測量值。使用 單片機處理來自稱重傳感器的電信號以得到表徵稱重傳感器所承受重 量的測量值對於本領域技術人員而言是一項成熟的已知技術，在這裡 就不再贅述。
在工作人員完成對太陽能熱水器的安裝後，在太陽能熱水器水箱 為空時測得表徵稱重傳感器所承受重量的測量值，即水箱的空栽測量 值GN;在水箱裝滿水時測得表徵稱重傳感器所承受重量的測量值，即 水箱的滿載測量值GF。在單片機中存儲所測得的空栽測量值Gn和滿栽
測量值GF。
應注意到，雖然在本實施例中稱重傳感器感測到的是水箱的部分 重量，但是一旦完成太陽能熱水器的安裝，在水箱內水量處於任何位 置時，稱重傳感器所感測的水箱部分重量與水箱總重量之間的比例是 恆定的，所以可直接使用稱重傳感器的測量值來計算水箱內的水量百 分比。
結合上述水箱空載測量值GN、水箱滿栽測量值GF以及所測得的 水箱當前測量值Gc，由單片機根據下列公式計算出當前水箱內的水量 百分比Wl，即水箱內的當前水量與最大水量的百分比
complex formula see original document page 7
可以看出，本實施例提出了 一種全新的測量太陽能熱水器水箱內 水量的方案。由於使用的稱重傳感器位於太陽能熱水器水箱外部，徹 底解決了傳統的處於水箱內的傳感器由於遭受高溫和水垢而造成的高 故障率問題。另外，現有稱重傳感器技術成熟，成本較低，所以也降 低了太陽能熱水器整體上的成本。
單片機可以將計算得到的水箱水量百分比WL輸出到顯示裝置5， 顯示給用戶。由於現在的稱重傳感器已經具有很好的靈敏度，所以通 過上述方法得到的水量百分比也具有足夠的精確度。與現有技術中的 水位測量裝置相比較，根據本發明的水量監測裝置不但能夠在幾個離
散的水量百分比值，例如0%、 25%、 50%、 75%和100%顯示水量， 而且還能向顯示裝置實時輸出連續變化的水量百分比值。
計算得到的水量百分比值除了顯示給用戶，而且還能用於對水箱 內水量的自動控制。在控制器內，可以根據用戶所需設置一個預定水 量百分比，當上述計算得到的水量百分比低於該預定水量百分比時， 控制器打開太陽能熱水器的上水電磁閥6向水箱注水，並且當計算得 到的水量百分比達到該預定水量百分比時，控制器能夠關閉所述上水 電磁閥6以停止向水箱注水。
同時，控制器內還設置有一個例如為5%的警戒水量百分比，當所 述水箱內水量百分比低於該警戒水量百分比時，控制器打開太陽能熱 水器的上水電磁閥6以向水箱注水，直到水量達到上述預定水量百分 比。 通過預定水量百分比和警戒水量百分比的設置，結合實時測得的 當前水量百分比，就能夠實現水箱內水量的自動控制，避免了水箱內 水量過高或過低，既保證了熱水器的加熱效率又保證了熱水器的安全。
上述實施例中使用一個稱重傳感器來測量當前水箱的部分重量， 但本發明不限於此，也可以使用多個稱重傳感器。使用不同數量的稱 重傳感器的區別僅在於所使用的每個稱重傳感器所承受的重量不同而 已，可以使用任意一個稱重傳感器的測量值來計算所述水量百分比， 也可以使用多個稱重傳感器的測量值之和來計算所述水量百分比。因 此，根據安裝現場的情況以及特別的需要，可以使用其它數量的稱重 傳感器來對水箱進行稱重。
本領域技術人員應清楚本發明不限於上述示例性的實施例，本發 明可體現為不偏離本發明實質的其它形式。因此，本發明所請求保護 的範圍由後面的權利要求進行限制，而非上述說明書的內容，而且所 有屬於權利要求等同物範圍內的各種變型都包括在其中。另外，權利 要求中詞語"包括"不排除其它元件或者步驟，詞語"一個"不排除 多個。權利要求書中的任何附圖標記不應解釋來限制所涉及的權利要 求。
權利要求
1、一種監測太陽能熱水器水箱(1)內水量的裝置，包括至少一個稱重傳感器(3)，設置用於感測太陽能熱水器水箱(1)的至少部分重量；控制器(4)，基於來自稱重傳感器的電信號得到表徵稱重傳感器所測重量的測量值，且所述控制器進一步根據水箱的空載測量值、滿載測量值以及當前測量值計算出水箱內當前水量與最大水量的水量百分比。
2、 如權利要求l所述的裝置，其中所述當前水量為所述當前測量值減去空栽測量值，所述最大水量為所述滿載測量值減去空栽測量值。
3、 如權利要求1或2所述的裝置，還包括顯示器(5)，用於顯示由控制器計算得出的水量百分比。
4、 如權利要求3所述的裝置，其中所述顯示器連續地顯示所述水量百分比。
5、 如權利要求3所述的裝置，其中所述顯示器僅在幾個離散點顯示所述水量百分比。
6、 如權利要求1或2所述的裝置，其中所述控制器(4)設置有一個預定水量百分比，當所述水箱內水量百分比低於該預定水量百分比時，控制器打開太陽能熱水器的上水電磁閥(6)以向水箱注水，且當所述水箱內水量百分比到達該預定水量百分比時，控制器關閉所述上水電磁閥以停止向水箱注水。
7、 如權利要求6所述的裝置，其中所述控制器(4)還設置有一個警戒水量百分比，當所述水箱內水量百分比低於該警戒水量百分比時，控制器打開太陽能熱水器的上水電磁閥(6)以向水箱注水，且當所述水箱內水量百分比到達該預定水量百分比時，控制器關閉所述上水電磁閥以停止向水箱注水。
8、 一種監測太陽能熱水器水箱內水量的方法，包括使用至少一個稱重傳感器(3)來感測太陽能熱水器水箱(1)的至少部分重量；使用控制器(4)，基於來自稱重傳感器的電信號得到表徵稱重傳 感器所測重量的測量值，且進一步使用所述控制器，根據所述水箱的空載測量值、滿栽測量 值以及當前測量值計算出水箱內當前水量與最大水量的水量百分比。
9、 如權利要求8所述的方法，其中所述當前水量為所述當前測量值減去空載測量值，所述最大水量 為所述滿載測量值減去空載測量值。
10、 如權利要求8或9所述的方法，還包括使用顯示器(5)向用戶顯示由控制器計算得出的水量百分比。
11、 如權利要求10所述的方法，其中 所述顯示器連續地顯示所述水量百分比。
12、 如權利要求10所述的方法，其中 所述顯示器僅在幾個離散點顯示所述水量百分比。
13、 如權利要求8或9所述的方法，其中所述控制器(4)設置有一個預定水量百分比，當所述水箱內水量 百分比低於該預定水量百分比時，控制器打開太陽能熱水器的上水電 磁閥(6)以向水箱注水，且當所述水箱內水量百分比到達該預定水量百分比時，控制器關閉 所述上水電磁閥以停止向水箱注水。
14、 如權利要求8或9所述的方法，其中所述控制器(4)還設置有一個警戒水量百分比，當所述水箱內水 量百分比低於該警戒水量百分比時，控制器打開太陽能熱水器的上水 電磁閥(6)以向水箱注水，且當所述水箱內水量百分比到達該預定水量百分比時，控制器關閉 所述上水電磁閥以停止向水箱注水。
全文摘要
本發明提供了一種對太陽能熱水器水箱內水量進行監測的裝置，包括至少一個稱重傳感器，設置用於感測太陽能熱水器水箱的至少部分重量；控制器，基於來自稱重傳感器的電信號得到表徵稱重傳感器所測重量的測量值，並進一步根據水箱的空載測量值、滿載測量值以及當前測量值計算出水箱內當前水量與最大水量的水量百分比。
文檔編號G01F23/20GK101206134SQ20071016034
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月19日 優先權日2007年12月19日
發明者劉冠軍, 孫文龍, 潔 高 申請人:霍尼韋爾國際公司