[发明专利]家电设备用水位传感器

说明书

技术领域

本发明涉及利用压力变化引起线圈电感变化原理的水位传感器。

背景技术

目前使用最多的家电设备用水位传感器是使用如下原理：水压力通过气管传递到传感器气室，隔膜受气压的作用克服弹簧的反弹力带动铁氧体铁芯向线圈方向移动，铁芯在线圈内部发生移动时，线圈的电感(L)与铁芯的位移量相对应呈近似线性的变化，铁芯在线圈中的位移量与输出电感之间的关系如图1所示。

以往传感器，如图2所示，包括气盖a，壳体b，隔膜c，隔膜板d，铁芯e，调节螺钉f，主弹簧g，调整螺钉受板h，弹簧支座i，电感线圈j、复位弹簧k，端子l，铆接圈m。

以往的水位传感器的电容放在电路板上，水位传感器在生产时，外加额定的压力(比如350mm水高)在气盖a的气嘴上，铁氧体铁芯e在压力作用下在电感线圈j内移动至隔膜c上的压力与弹簧g的反弹力取得平衡为止。此时铁芯定位于某一位置，电感线圈输出电感量1.67mH，如图1所示。实际生产中，弹簧，隔膜及其他塑料部件都有制造偏差，所以加同样的水压情况下，不同的水位传感器会输出不同的电感值，因此通过旋动调节螺钉f人为改变弹簧g的压缩量可以使得在额定压力条件下(比如350mm)电感线圈都输出一样的电感值(比如1.67mH)。但是家用电器比如洗衣机在使用水位传感器时，不直接使用传感器的电感量，而是经过图3a所示电路在经过LC振荡电路处理后输出频率方波。而最终振荡频率取决于电感和电容。

LC振荡电路中的电容一般采用PP薄膜电容，即使传感器生产时使额定压力(比如350mm)情况下的电感量输出保持一致，位于家电电路板上的薄膜电容的制造误差所产生的静电容量偏差会对最终电路板上的振荡频率的产生影响：

基准水位电感值为1.79mH，电容C为中心值(0.01uF)时，F＝37.62KHz电容C取正偏差2％(0.0102uF)时，F＝37.25KHz，

电容C取正偏差1％(0.0101uF)时，F＝37.43KHz

电容C取负偏差1％(0.0099uF)时，F＝37.81KHz

电容C取负偏差2％(0.0098uF)时，F＝38.00KHz

使用1％精度电容时，传感器的基准频率会因电容的容量偏差而产生0.38KHz的偏差，换算成水位时，即产生38mm的水位偏差。

使用2％精度电容时，传感器的基准频率会因电容的容量偏差而产生0.75KHz的偏差，换算成水位时，产生75mm的水位偏差。

所以从测试精度要求出发，一般采用1％精度电容，但是即使采用1％精度品，在极限情况下，还是可能引起±0.19KHz的测量误差，极限情况下的水位测量曲线见图4。

另外原有传感器提供的输出多采用快插端子的连接方式，比如采用110型的输出。110型连接的连接强度比较大，连接端子拔出时需要比较大的拔出力，拔出力过大时，线圈的绕线引线部分容易受应力影响导致绕线断线。

公开号为CN 1204768A的专利申请文献中所述的压力传感器，由安装在壳体上的隔膜、线圈、电容器和安装在隔膜上、根据隔膜承受的压力、因线圈产生接合地动作的铁芯构成，该隔膜由外安装部、内侧形成的薄壁动作膜部、位于动作膜部内侧形成的厚壁保持部构成，不用隔膜板而将铁芯直接安装在隔膜的保持部上，从而能使保持部直径小、整个隔膜直径小，其结果是提供能载装在线路基板上、整体外形小的压力传感器。但是该专利申请所提供的压力传感器不能解决电容公差带来的低水位时测量偏差大的问题。

公告号为CN 100397060C的专利文献中所述的压力传感器，具有本体和旋着在所述本体上的压缩弹簧调整螺钉、卷装在本体上的线圈、可相对该线圈移动的磁性体、一面近中央部位突设有磁性体接受部另一面设有多个环状加强肋的隔膜、使所述隔膜复位的压缩弹簧和突设有压力导入管的壳体，在由上述部件构成的压力传感器内，所述加强肋呈断续的多个环状。该结构用于消除压力与隔膜的位移量关系中的不稳定区域(非线性部分)。该专利文献中所述的压力传感器也不能解决电容公差带来的低水位时测量偏差大的问题。

申请号为02123855.3的专利申请文献中，使用无骨架线圈，其水位变化转化为线圈的电感，也需要通过类似图3a的含电容处理电路转化为输出频率。其结果，也存在低水位测量偏差大的问题。