[实用新型]可插入水箱的变频式液位控制传感器

说明书

本实用新型的可插入水箱的变频式液位控制传感器属液位自动控制传感器。

目前国内市场上供应的太阳能热水器、电热水器以及各种储液装置，大多数采用金属电极式传感器，由于它价廉且义能得到精确的液位控制，因而得到广泛的应用，但由于金属电极表面易形成污垢(例如碳酸钙)，用不了多久就会因导电率大大下降而最后导致控制系统失控，因此其寿命短和可靠性差限制它的进一步推广应用。相反，无触点电容式传感器，由于它采用位移电流替代电极式的传导电流来传递信息，因此，相比较而言，污垢的影响比电极式的要小得多，所以，它最大的优点是长寿、可靠性高。但是，由于电容式传感器的频率改变是通过传感器的相对介电常数ε_r的变化来实现的，即通过电容——频率变换(C/f)和频率——电压变换(f/V)最后达到液位传感的目的。由于构成电容的俩金属导体间的相对介电常数ε_r易受温度、湿度及介质内所含杂质的影响，以及变换器本身温度系数等的影响，所以被控液体位置的精确度在一定程度上要比电极式传感器要低一些，以致于在某些场合下，设计者就不能充分利用储液箱的空间来确定最大被控液位的位置，否则同样会因上述原因而导致失控，形成被控液体有溢出的可能。另外，为了尽可能地减小分布参数对变频式传感器等效电容的影响，因此，数据处理装置必须紧接在传感部分之后，这样在结构上造成通常只能从太阳能热水器水箱的顶部将传感器插入水箱，这样的安装方式使得目前国内大多数太阳能热水器生产厂家，不作结构上的改动就无法接受。

本实用新型的目的旨在提供一种具有结构简单、寿命长、工作可靠，既可从水箱顶部又可从水箱(太阳热水器储液箱)侧面插入水箱的，且具备防溢出功能的液位传感器。

为实现上述目的，本实用新型的液位传感器的构成是，电信号引线经数据处理头和软同轴线分别连于内导体和外导体，软同轴线的一端通过定位支撑座固定于圆柱体外导体上端内，另一端与数据处理头相连，内导体至于绝缘外套内，绝缘外套上、下端分别通过定位支撑座固定于圆柱体外导体上、下端内，确保内导体与外导体同心。金属探针紧贴于内导体一侧其上端直接接入数据处理头。此结构的实质在于，由内、外导体的圆柱体组成的硬同轴线与具有介电常数ε_o的水或空气构成等效可变电容，而软同轴线构成等效固定电容。利用这两个等效电容为电路参数之一的可变时钟发生器与数据变换器(DAC)组成无触点式传感器；同时又由极点式金属探针与可变时钟发生器构成具有防溢出功能的电极式传感器。因此，本实用新型实质上是一种可插入水箱的变频式传感器与探针电极式传感器的组合体。

本液位传感器的最大特点是：结构简单、寿命长、工作可靠，既可从水箱顶部又可从水箱侧面插入水箱内，而不需要改动水箱结构，安装方便。

附图1、可插入水箱的变频式液位控制传感器结构示意图。

附图2、等效可变电容工作原理图。

附图3、数据处理头内部电路原理图。

附图4、可变时钟产生器实施例电路图。

附图5、本液位控制传感器的一种安装示意图。

由附图1可见，由内导体11，外导体12和介质(水或空气)构成传感器的主要部分，即硬同轴线，定位支撑座4、7和16确保内导体和外导体同心，软同轴线3可弯曲，介电常数为固定值，连于硬同轴线与数据处理头之间，结点5和6分别为软硬同轴线的内、外导体的连接点。专为防止被控液体在高液位端溢出而设置的极点式传感器的金属探针8紧贴在内导体11的一侧，探针的上端直接可通过引线接入数据处理头2，为了确保在高温条件下，硬同轴线内、外导体11和12之间具有高的绝缘电阻，内导体11外套耐高温绝缘套管10，硬同轴线外导体12的上端设有气孔9，下端设有进出水孔15，经数据处理后的模拟电压由引线1输至主控器中，图中标号13是模拟水箱，标号14是电介质水。

在定位支撑座4和7之间形成的空隙可通过用树脂胶灌封的办法来填充，以确保金属探针8、连接点5和6之间的相对位置固定不变，并具有很高的绝缘电阻以及良好的密封性能。

下面个介绍一下本传感器的工作原理：

(一)由硬同轴线、软同轴线、介电质(水或空气)构成的等效可变电容的工作原理。