一種太陽能熱水器水位測試儀的製作方法

2023-04-26 09:43:16

專利名稱：一種太陽能熱水器水位測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能熱水器水位探測、顯示和控制的裝置。
背景技術：
目前太陽能熱水器在我國已普遍使用，不少熱水器通過溢流管是否回流判斷水桶是否加滿，剩餘水量也不知道，水溫情況通過放水憑手感試溫，易造成熱能和水資源的浪費。針對這種情況，市場上已推出了太陽能熱水器水位水溫測試儀，其水位測試部分一般由水位探頭和控制電路組成，水位探頭利用水導電原理，依靠分段設置的金屬件和水導通產生電信號來顯示水位。由於金屬在熱水中長期浸泡就會在表面產生水垢，時間越長積垢越厚，嚴重影響其導電性能，使用幾個月後儀表就開始出現故障，顯示結果和實際情況明顯不符。這種儀器可靠性和穩定性都很差，往往導致用戶無法使用。水位探頭的安裝一般是將探頭從水桶出氣管中塞進內部。由於看不見水桶內部的情況，探頭的實際位置無法知道。多塞進一點或少進一點都直接影響水位的測定，再加上電纜折彎後自身的彈性作用，造成探頭在水桶中不可能保持垂直狀態，探頭傾斜也會加大測量誤差。

發明內容
本實用新型所要解決的是上述水位儀因水位探頭表面結垢而導致的可靠性和穩定性差的問題，解決的另一個問題就是水位探頭安裝不便而造成的測量誤差。
本實用新型是這樣解決的該水位探頭包括一個中空的浮筒、傾斜開關、固定支架，浮筒與固定支架鉸連，傾斜開關固定在浮筒內並與浮筒壁之間形成一個夾角；傾斜開關通過電纜與控制電路相連，浮筒由固定支架安裝在太陽能熱水器的水桶內。傾斜開關是一種位置移動開關，當傾斜角度發生變化時傾斜開關內的球體隨之滾動，滾向兩極時形成短路導通，離開兩極時形成斷路，或者相反。由於浮筒在浮力的作用下跟隨水位升降而擺動，帶動傾斜開關的角度發生傾斜，只要在浮筒擺到某一水位時調整傾斜開關角度正好觸發通斷，就可以發出開關電信號，由控制電路進行水位顯示或報警以示提醒或控制電磁閥切斷水源的動作。本實用新型是利用浮體在水中漂浮升降帶動傾斜開關發出電信號，水位探頭的電路器件部分全部密封在浮體的內部與水隔離，因此不受水垢的影響。
為了能顯示熱水器水桶的不同水位，浮筒內固定有數個傾斜開關，各傾斜開關與浮筒壁之間的夾角不等，依次對應不同水位，控制電路上設有相應的水位顯示電路。
各傾斜開關在浮筒中分別與一個分壓電路上的不同電阻並聯，各傾斜開關按所對應的電壓信號大小對應水位高低，控制電路設有相應的電壓比較電路。這樣浮筒內只需分壓電路電源線和信號線三根電纜，相對於現有水位探頭中的每個水位所需的兩根電纜共需6-8根電纜，電纜數目大大減少，有利於水筒出氣管的通暢，也便於安裝接線。
為了便於水位探頭的安裝，所述固定支架為U形彈性支架，其U形開口端與浮筒鉸連，支架中部寬度大開水桶出氣孔的孔徑，安裝時塞進出氣管中能依靠支架自身的彈性脹緊管壁固定不動，安裝十分方便，也便於調整它在出氣孔上的安裝角度，提高水位探頭測量精度。


圖1為實用新型水位探頭結構示意圖。
圖2為圖1俯視圖。
圖3為水位探頭不同水位傾斜開關動作狀態示意圖。
圖4為水位測試控制電路原理圖。
圖5為水溫測試控制電路原理圖。
具體實施方式
由圖1和圖2所示，水位探頭由筒體[3]、前後密封塞[1、7]、固定支架[9]、電路板[5]、傾斜開關[4]、溫度傳感器[12]及電纜[8]組成，筒體[3]兩端由前後密封塞[1、7]通過密封圈[2、6]配合密封，固定支架[9]為U形彈性支架，其U形開口端通過軸銷[10]及軸套[11]鉸連在後密封塞[7]外側的筒體[3]內，U形支架的中部寬度大開水桶出氣孔的孔徑，安裝時塞進出氣管中後能依靠支架自身的彈性脹緊管壁固定不動。電路板[5]固定在筒體[3]內的密封腔中，電路板上固定三個傾斜開關[4]，傾斜開關可以選用水銀開關或滾珠開關，三個傾斜開關K1、K2和K3如圖3所示，與筒體壁之間的夾角分別為60°、30°和0°，依次對應2-4檔三個水位，水桶在無水狀態下為1檔。當水位上升浮筒繞支架向上擺動，K1、K2和K3依次導通閉合，發出開關電信號。水溫傳感器[12]安裝在浮筒[3]密封腔的底部內壁上。水溫傳感器及電路板上有電纜[8]與設在室內的控制電路相連。
水位測試控制電路如圖4所示，由水位取樣電路、比較電路、水位顯示電路、報警電路和電磁閥執行電路組成，水位取樣電路由電阻R1、R2、R3和R4串聯的分壓電路組成，傾斜開關K1、K2和K3分別與電阻R1、R2、R3並聯，探頭電壓信號由R3和R4之間輸出，上水時隨著水位上升開關依次閉合導致電阻依次短路，取樣電壓相應減小；反之放水時隨著水位降低，開關依次斷開形成電阻串聯，取樣電壓隨之增大。比較電路採用LM324運算放大器集成電路，接成A、B、C、D四個運算放大器，A、B、C的預置參考電壓取自由R6、R7、R8和R9串聯的分壓電路，反相輸出端輸入探頭電壓信號，其輸出端分別接有發光二極體LED2、LED3、LED4，分別對應顯示2-4檔水位，1檔水位由接在電源正負極之間的發光二極體LED1顯示。缺水時傾斜開關全部斷開，此時探頭取樣電壓最大，A、B、C反相端電壓高於同相端電壓，輸出端為低電平，發光二極體LED2、LED3、LED4不亮，由於缺水檔即1檔是與工作電源直接相接，因此只有缺水檔的發光二極體LED1點亮表示缺水。上水時隨著取樣電壓減小，當低於某一檔位的同相端電壓時輸出端變為高電平，某檔的發光二極體點亮。上水到滿桶時傾斜開關全部閉合，取樣電壓為零，各檔位輸出端全部變為高電平，發光二極體LED2、LED3、LED4全部點亮。
D的同相端電壓由可調電阻W1設定，反相輸出端輸入探頭電壓信號，其輸出端14腳與報警電路和電磁閥執行電路信號輸入端相連。報警電路由放大器三極體Q2和電子蜂鳴器DS組成，電磁閥執行電路由三極體Q1和繼電器J1組成，J1線圈連在Q1的射極，D輸出端14腳分別通過電阻R11、R13與Q1、Q2的基極相連。上水期間探頭電壓高於D同相端設定值，輸出端14為低電平，三極體Q1導通，繼電器J1工作驅動電磁閥開通上水。當水位上升達到設定檔位時，探頭電壓低於D同相端設定值，輸出端14變成高電平，三極體Q1截止，繼電器J1不工作，電磁閥自動關閉停止上水；同時三極體Q2導通，帶動電子蜂鳴器DS發出報警聲。
水位控制電路實現了預設檔位自動上水控制和自動報警的功能。可調電阻W1按照檔位要求在儀器面板上標出指示刻度即可。本實施例只列舉了4檔水位，實際應用中可根據需要增加或減少檔位。
水溫測試控制電路如圖5所示，由水溫傳感器、顯示電路、控制電路組成。水溫傳感器採用熱敏電阻RW對水溫進行取樣，由指針式電流表T直接測量RW的電流大小進行顯示。當水溫變化時RW阻值隨之變化，電路中電流也相應發生變化，電流表T指針跟隨發生偏轉，將電流表的刻度盤改成水溫刻度盤從而直接顯示水溫。可調電阻W2用於調校水溫指示，使顯示值與實際水溫一致。水溫控制實際上是控制電加熱裝置的電源通斷。從可調電阻W2的一端取得電壓信號，通過運算放大器E與溫度設定可調電阻W3的電壓信號作比較，輸出端發出電平信號觸發三極體Q3、Q4工作，帶動電子蜂鳴器DS發出報警聲，同時驅動繼電器J2跳閘，切斷電加熱裝置電源。當水溫低於設定溫度時，取樣電壓高於可調電阻W3(W3可在儀錶盤上標出對應設定溫度的指示刻度)設定電壓，運算放大器E輸出端為高電平，三極體Q3導通，繼電器J2工作對電加熱裝置進行加熱。當水溫達到設定溫度時，取樣電壓低於可調電阻W3設定電壓，運算放大器輸出端為低電平，三極體Q3截止，繼電器J2切斷電加熱裝置電源停止加熱；同時，三極體Q4導通，帶動電子蜂鳴器DS發出報警聲，通知用戶水溫加熱已達到設定溫度。水溫控制電路實現了預設檔位自動控制加熱和自動報警的功能。
權利要求1.一種太陽能熱水器水位測試儀，包括水位探頭和控制電路，其特徵在於水位探頭包括一個中空的浮筒[3]、傾斜開關[4]、固定支架[9]，浮筒[3]與固定支架[9]鉸連，傾斜開關[4]固定在浮筒[3]內並與浮筒壁之間形成一個夾角；傾斜開關[4]通過電纜[8]與控制電路相連。
2.根據權利要求1所述的水位測試儀，其特徵在於浮筒[3]內固定有數個傾斜開關[4]，各傾斜開關與浮筒壁之間的夾角不等，依次對應不同水位，控制電路上設有相應的水位顯示電路。
3.根據權利要求2所述的水位測試儀，其特徵在於各傾斜開關在浮筒中分別與一個分壓電路上的不同電阻並聯，各傾斜開關按所對應的電壓信號大小對應水位高低。
4.根據權利要求3所述的水位測試儀，其特徵在於控制電路上設有報警電路和電磁閥執行電路。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的水位測試儀，其特徵在於所述固定支架[9]為U形彈性支架，其U形開口端與浮筒[3]鉸連，U形支架的中部寬度大開水桶出氣孔的孔徑。
6.根據權利要求5所述的水位測試儀，其特徵在於它包括水溫檢測裝置，該裝置由水溫傳感器、水溫顯示電路和水溫控制電路組成，水溫傳感器[12]安裝在浮筒[3]底部的內壁上，並通過線纜與水溫顯示電路和水溫控制電路連接；水溫控制電路上接有繼電器J2，當水溫達到設定值時繼電器J2跳閘切斷加熱裝置電源。
專利摘要本實用新型一種太陽能熱水器水位測試儀，水位探頭包括一個中空的浮筒[3]、傾斜開關[4]、固定支架[9]，浮筒[3]與固定支架[9]鉸連，傾斜開關[4]固定在浮筒[3]內；傾斜開關[4]通過電纜[8]與控制電路相連。浮筒在水中漂浮升降帶動傾斜開關發出電信號，由控制電路顯示水位。由於水位探頭電路器件部分全部密封在浮體的內部，不受水垢的影響，可靠性和穩定性好，另外支架與水桶出氣孔聯接方便可調，安裝便利，可提高水位探頭安裝精度。
文檔編號G01F23/24GK2729660SQ20042009158
公開日2005年9月28日 申請日期2004年9月7日 優先權日2004年9月7日
發明者李鵬含 申請人:李鵬含