[实用新型]太阳能水位测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能热水器配件，尤其是一种采用直流脉冲电源与不平衡电桥相结合的太阳能水位测量装置。

背景技术

传统的太阳能热水器由于受到天气影响较大，因此普遍采用太阳能和电辅助加热相结合的技术，在天气晴朗时，采用太阳能产生热水，在阴雨天气时，采用电加热产生热水。采用电加热时，水温和水位是两个必须测量的信号。水温水位传感器作为太阳能热水器电子控制系统中的感觉器官，承载系统的信息源，采集来自储水箱里的水温、水位等信息，在太阳能热水器的多功能化和智能化方面具有举足轻重的地位。

水温水位传感器在太阳能热水器的应用中由于受到使用环境恶劣的影响，一直很难保证长期可靠地运行，虽然很多厂家制作了多种形式的传感器，但是都没能从根本上解决问题，甚至很难保障一年以上的使用寿命；传感技术和智能控制技术的落后，已成为影响太阳能热水器行业发展的最大瓶颈。

由于太阳能热水器是民用产品，考虑到电子控制系统的制造成本，生产厂家所普遍采用制作简单、价格低廉的电极式传感器，但由于其工作原理和采集方法较为原始、落后，使用中存在以下四个问题：

1、离子电解腐蚀：目前普遍存在水位电极被水中的离子电解腐蚀现象，导致测量电极腐蚀而无法长期使用；

2、水垢：由于水中的无机盐或矿物质在60度以上的高温状态下会形成水垢，特别在电极的作用下会加快水垢的形成，在电极表面形成绝缘带造成采集信号失真；

3、水电阻的一致性：由于水是氢氧化合物，纯净的水本身是绝缘的。传感器的信号采集主要是利用溶解于水中的无机盐或矿物质等导电物质，由于不同区域的水质差别较大，水中的电阻值也不相同，安装时需要在控制器上增加一个微调开关。往往为了得到一个真实准确的数值，需要反复调试，无疑给安装工作增添了麻烦。若水质中的导电质的含量极少，还有可能调试无效；

4、通信干扰：高压线、低压线、信号塔等电磁干扰源，对传感器的信号传输造成很大的影响，虽然有滤波电路的保护，但还是不能达到理想的效果。

发明内容

本实用新型所要解决的就是现在的电极式传感器使用寿命短、采集信号易失真、调试困难以及易受其他信号干扰的问题，提供一种采用直流脉冲电源与不平衡电桥相结合的太阳能水位测量装置。

本实用新型的太阳能水位测量装置，安装在水箱上，其特征在于该装置由直流脉冲电源V及测量电路组成，测量电路是由四个支路组成的电桥，电桥的四个支路上顺序设置四个电阻，R1、R2、R3及Rs，R1、R2间的节点与R3、Rs间的节点上连接直流脉冲电源，R1、Rs间的节点与R2、R3间的节点上设置输出信号Vo，其中R1=R2=10KΩ，R3=1MΩ，Rs为水箱内的电阻值。

测量电路中的电阻R1和R2选用电阻值为10kΩ的电阻，R3为1MΩ的电阻，当水箱中的水位高于测量水位线时，Rs为水的电阻，此时Rs小于1MΩ，电桥输出信号为正，表明水箱内有水；当水位低于测量水位线时，Rs为空气电阻，此时Rs为∞，电桥输出信号为负，表明水箱内无水。通过电桥输出的正、负信号，可以很直观的判断出水箱内是否缺水。

本实用新型相比传统电极式传感器，具有以下优点：

1、延长使用寿命，本实用新型采用脉冲电源，相比于传统电极式传感器始终接5伏直流电，使用寿命提高了                                                倍（为脉冲占空比）。经实验发现，把0.2平方毫米的铜导线作为两个电极，通过5V直流电，放入自来水测量水位，经过3个月两个电极已经严重腐蚀。如果采用脉冲的方式，使用寿命由原来的3个月提高到3×个月，如果每秒发一个占空比为0.001的脉冲，则使用寿命大约为250年，完全克服使用寿命的问题；

2、大大减弱了水垢的生成，由于在信号的采集方面采用了脉冲电信号处理，极大地减弱了水垢的生成；

3、减少水质对测量结果的影响：不会因为水电阻的大小而影响测量的最终效果，也无需由于水质的不同而进行电路上的调整；

4、数字化信号采样：对水位信号的采样只进行“有水”和“没水”两种状态的识别，不受其他因素的干扰，测量数据准确，测量结果稳定可靠。

本实用新型的太阳能水位测量装置，结构简单，使用成本极低，仅需两根导线即可作为传感器；能长期稳定的进行测量；不受其他信号干扰，对水位采样仅显示“有水”“无水”，减少出错率。

附图说明

图1为本实用新型测量电路示意图。

具体实施方式