感應式液位開關的製作方法

2023-04-26 10:14:56

專利名稱：感應式液位開關的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種感應式液位開關，屬電子開關裝置，特別涉及一種非直接接觸液體的感應式無觸點液位開關。
現有的液位開關一般是通過浮球控制行程開關的浮球式開關或者用電極直接接觸液體來探測電極接觸液體的液位變化而使電位變化來達到開或關的電極觸液式開關。但它們均存在有各自的缺點和不足。浮球式開關體積大、結構複雜，使用時間長一點就容易產生機械故障，所以工作可靠性差；電極觸液式開關，電極直接對液體接觸通電，長期使用後，電極表面容易氧化或腐蝕而損壞，或者容易沉積汙垢而導致開關靈敏度下降、工作不可靠。
本實用新型的目的就是為了克服現有液位開關存在上述的體積大、結構複雜，可靠性差或電極表面容易氧化、腐蝕而損壞或導致開關靈敏度下降、工作不可靠等缺點和不足，而研究設計一種結構緊湊、體積小巧、電極表面不易氧化、腐蝕。開關靈敏度高、工作可靠的不直接接觸液體並無機械觸點的感應式液位開關。
本實用新型是通過下述結構技術方案來實現的感應式液位開關的結構如

圖1所示，感應式液位開關的感應探頭的結構示意圖如圖2所示。感應式液位開關主要由感應探頭、兼作電極的外殼或金屬電極3、電路板6、底蓋7相互連接構成，其相互連接關係為感應探頭是由感應電極1和金屬電極3兩電極之一或同時包裹絕緣層2後相隔一定距離浸於液體間構成，兩電極在液體中絕緣，兩電極位置相對固定並與液體構成等效電容，電路板6裝於兼作電極的外殼3內並分別通過導線8與外殼電極3相電氣連接，而且通過導線4與探頭電極1相電氣連接、分別通過電源線及開關信號輸出線與電源及無觸點開關裝置相電氣連接。其中，電路板上的電路方框圖如圖3所示，本實用新型實施例之一的電路原理圖如圖4所示。其電路由電容/頻率轉換電路、頻率/電壓轉換電路、電壓比較器電路、放大輸出電路共同電氣連接構成，其相互連接關係為電容/頻率轉換電路分別通過感應探頭兩電極與液體構成的電容CX及振蕩信號輸出線與感應探頭及頻率/電壓轉換電路相電氣連接，頻率/電壓轉換電路通過電壓信號輸出線與電壓比較器電路相電氣連接，電壓比較器電路通過其「開/關」信號輸出線與放大輸出電路相電氣連接，放大輸出電路通過信號輸出線與電子開關相電氣連接；其作用原理為感應探頭的兩個相隔一定距離的兩電極與浸於電極之間的液體組成一個電容器，其等效電容CX隨電極之間浸入液體的多少而變化。在一定範圍內，液位的改變導致等效電容CX的變化可通過電容/頻率轉換電路變成信號頻率的改變，電容/頻率轉換電路實際上是一個振蕩電路，其振蕩頻率隨等效電容CX的變化而改變，從而實現電容/頻率轉換。由電容/頻率轉換電路輸出的振蕩信號的頻率變化通過頻率/電壓轉換電路轉換成電壓的變化，並輸送到電壓比較器電路，電壓比較器將頻率/電壓轉換電路送來的電壓信號變化區分出「開/關」電信號，並輸送到放大輸出電路將「開/關」電信號放大輸出去驅動電子開關動作。因此，等效電容CX在一定範圍內的變化將產生電路輸出「開/關」電信號，完成開關動作；本實用新型實施例之一的電路原理圖中，電容/頻率轉換電路由感應探頭的等效電容CX、集成件U1、電阻R1～R4並串聯電氣連接構成，頻率/電壓轉換電路由集成件U2、電阻R5～R8、電容C1～C2並串聯電氣連接構成，電壓比較器電路由集成件U3、電阻R9～R11並串聯電氣連接構成，信號放大輸出電路由集成件U4、電阻R12～R14並串聯電氣連接構成。
本實用新型與現有技術相比有如下的優點和有益效果①由於本實用新型的感應探頭的一電極以絕緣層包裹，兩電極在液體中是絕緣的，工作時沒有直接加電於液體中，不致引起探頭器件或其它器件的氧化和電腐蝕，而且由於採用了電容感應原理，克服了電極直接觸水式液位開關的探測電極表面易沉積汙垢或鏽蝕並將影響開關靈敏度和可靠性的缺點，所以就是長期使用後也不致影響可靠性和穩定性；②本實用新型結構緊湊而簡單、體積小巧、工作穩定可靠、成本低、適用性廣泛。
下面對說明書附圖進一步說明如下圖1為本感應式液位開關的結構示意圖，圖2為感應式液位開關的感應探頭的結構示意圖，圖3為本感應式液位開關的電路方框圖，圖4為本感應式液位開關實施例之一的電路原理圖。各圖中1為感應探頭電極、2為絕緣層、3為金屬電極或為兼作電極的外殼、4、8為導線、5為電源線及開關信號輸出線、6為電路板、7為底蓋。
本實用新型的實施方式如下①按圖1、圖2所示設計、加工製造各部件。如感應探頭電極1可用5mm、壁厚為0.5mm、長約15mm的銅管制成；外殼3及底蓋7可用銅板經一般機加工方法製成，其尺寸大小以能正好放下電路板6為宜；②把感應探頭電極1焊上導線4後用熱收縮絕緣膜包裹，再用樹脂粘固於外殼3上，感應探頭電極1與兼作電極的外殼3之間距離可選15mm～25mm為宜，這樣可獲得較好的電容感應效果；③按圖4所示繪製印刷電路板，然後篩選元器件，其中U1～U4可選用LM324型四運放集成塊；④按圖4所示進行安裝電路板，接上電源線及開關信號輸出線，並經簡單通電調試後，把電路板6安裝於外殼3內，並用環氧樹脂灌封，並蓋上底蓋7，電源線及開關信號輸出線5由同一底蓋小孔引出，這樣便已較好地實施了本實用新型。
權利要求1.一種感應式液位開關，其特徵在於它主要由感應探頭、兼作電極的外殼(3)、電路板(6)、底蓋(7)相互連接構成，其相互連接關係為感應探頭是由感應電極(1)和金屬電極(3)兩電極之一或同時包裹絕緣層(2)後相隔一定距離浸於液體間構成，兩電極在液體中絕緣，兩電極位置相對固定，與液體構成等效電容，電路板(6)裝於兼作電極的外殼(3)內並分別通過導線(8)與外殼電極(3)相電氣連接，而且通過導線(4)與探頭電極(1)相電氣連接、分別通過電源線及開關信號輸出線與電源及無觸點開關裝置相電氣連接。
2.按權利要求1所述的一種感應式液位開關，其特徵在於其所述的電路由電容/頻率轉換電路、頻率/電壓轉換電路、電壓比較器電路、放大輸出電路共同電氣連接構成，其相互連接關係為電容/頻率轉換電路分別通過感應探頭兩電極與液體構成的電容CX及振蕩信號輸出線與感應探頭及頻率/電壓轉換電路相電氣連接，頻率/電壓轉換電路通過電壓信號輸出線與電壓比較器電路相電氣連接，電壓比較器電路通過其「開/關」信號輸出線與放大輸出電路相電氣連接，放大輸出電路通過信號輸出線與電子開關相電氣連接。
3.按權利要求1或2所述的一種感應式液位開關，其特徵在於其所述的電容/頻率轉換電路由感應探頭的等效電容CX、集成件U1、電阻R1～R4並串聯電氣連接構成，頻率/電壓轉換電路由集成件U2、電阻R5～R8、電容C1～C2並串聯電氣連接構成，電壓比較器電路由集成件 U3、電阻R9～R11並串聯電氣連接構成，信號放大輸出電路由集成件U4、電阻R12～R14並串聯電氣連接構成。
專利摘要本實用新型是感應式液位開關，它主要由感應探頭、外殼、電路板、底蓋相互連接構成，其連接關係為探頭由兩極之一包裹絕緣層後相隔一定距離浸於液體構成，電路板裝於外殼內並通過導線與各電極連接；其電路由電容/頻率轉換電路、頻率/電壓轉換電路、電壓比較器、放大輸出電路通過各相應信號線相互電氣連接構成。本液位開關的探頭電極不易積汙或鏽蝕，靈敏度高、可靠性高、體積小巧、工作穩定可靠、成本低、適用性廣。
文檔編號H01H29/00GK2268304SQ9623695
公開日1997年11月19日 申請日期1996年5月22日 優先權日1996年5月22日
發明者鄧偉滔, 胡德明 申請人:南海市超能電子廠