專利名稱：一種用于熱水器水箱水位檢測的傳感器及檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種液位傳感器，具體地說，是涉及一種用于熱水器水箱水位檢 測的傳感器，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，太陽能熱水器在檢測水箱水位時，通常采用的傳感器有三種，分別為電阻式 傳感器、電容式傳感器及接點式傳感器。電阻式傳感器，是利用水的導(dǎo)電性和電阻特性，配合外圍檢測電路來檢測水箱中 的水位。其缺點是一方面，該類傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易損壞，使用壽命低；另一方面，與水 質(zhì)有直接的關(guān)系，不同PH值的水質(zhì)會產(chǎn)生不同的測量結(jié)果，影響水位檢測的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致 傳感器測量精度較低，通用性較差。電容式傳感器，是利用水和傳感器本身形成的電容特性來檢測水位。當(dāng)水位發(fā)生 變化時，電容量發(fā)生變化，或者電容特性發(fā)生改變，從而結(jié)合外圍檢測電路檢測出水箱中的 水位。其缺點是一方面，該類傳感器所需的外圍檢測電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高；另一方面， 與電阻式傳感器類似，與水質(zhì)有直接的關(guān)系，不同的水質(zhì)會產(chǎn)生不同的測量結(jié)果，影響水位 檢測的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致傳感器測量精度較低，通用性較差。接點式傳感器，是在水箱上對應(yīng)不同水位的位置設(shè)置若干個金屬接點，當(dāng)水位到 達(dá)該接點時，接通該接點與公共接點，利用水的導(dǎo)電性來檢測水箱的水位。其缺點是一方 面，接點式傳感器體積較大，需要在水箱上開設(shè)較大的孔，不利于水箱的密封和保溫；另一 方面，金屬接點容易結(jié)水垢，水垢覆蓋在接點上，影響接點的反應(yīng)靈敏度，因此，降低了傳感 器的檢測靈敏度和精度；此外，仍需要利用水的導(dǎo)電性來測量，因此，檢測結(jié)果仍受到水質(zhì) 的影響。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種用于熱水器水箱水位檢測的傳感器，利用設(shè)置在 傳感器中的干簧管實現(xiàn)水箱水位的檢測，解決現(xiàn)有傳感器存在的上述缺點和不足。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種用于熱水器水箱水位檢測的傳感器，包括護套，所述護套內(nèi)設(shè)置有基板，在所 述基板上設(shè)置有若干個上、下布置的干簧管，用于輸出所述干簧管狀態(tài)信息的連接線引出 至所述護套；所述護套外套設(shè)有磁性浮子。根據(jù)本實用新型，所述上、下布置的若干個干簧管的中心線位于同一條直線上。根據(jù)本實用新型，在所述護套的一端設(shè)置有用于將傳感器固定在熱水器水箱上的 安裝部件。根據(jù)本實用新型，所述護套采用塑料材料制成。優(yōu)選的，所述護套采用聚丙烯塑料制成。根據(jù)本實用新型，所述基板為PCB線路板，所述干簧管焊接在所述PCB線路板上。
3[0014]本實用新型的另一目的是提供一種用于熱水器水箱水位檢測的檢測電路，用于接 收熱水器水箱水位檢測傳感器的信號，并根據(jù)所述傳感器的信號輸出相應(yīng)的水位信息；其 中，所述傳感器包括護套，所述護套內(nèi)設(shè)置有基板，在所述基板上設(shè)置有若干個上、下布置 的干簧管，用于輸出所述干簧管狀態(tài)信息的連接線引出至所述護套；所述護套外套設(shè)有磁 性浮子；所述檢測電路包括有傳感器檢測單元及主處理單元，所述傳感器檢測單元包括有 并聯(lián)在公共電源和公共地之間、路數(shù)與所述干簧管個數(shù)相同的若干路并聯(lián)支路，每路并聯(lián) 支路包括有相互串聯(lián)的干簧管和調(diào)壓電阻，所述主處理單元的檢測信號采樣端連接在所述 干簧管和所述調(diào)壓電阻之間的連接點處。根據(jù)本實用新型，所述調(diào)壓電阻可以是上拉電阻形式，其一端與所述公共電源連 接，一端與所述干簧管的一端連接。所述調(diào)壓電阻也可以是下拉電阻形式，其一端與所述公共地連接，一端與所述干
簧管的一端連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是本實用新型的傳感器中設(shè)置 干簧管和磁性浮子，磁性浮子隨水位變化上下浮動，浮動到對應(yīng)的干簧管位置時，改變干簧 管的開關(guān)狀態(tài)，通過讀取干簧管的開關(guān)狀態(tài)實現(xiàn)對熱水器水箱水位的檢測。利用該傳感器 檢測水箱水位時，一方面，檢測結(jié)果不受水質(zhì)的影響，提高了傳感器的通用性和檢測精度； 另一方面，通過采用特定材質(zhì)的護套，使得傳感器不易結(jié)水垢，提高了傳感器的檢測靈敏度 和使用壽命；第三，由于該傳感器輸出的是干簧管的開關(guān)狀態(tài)信號，相應(yīng)的檢測電路只需檢 測開關(guān)信號即可，電路結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，且實現(xiàn)方式靈活多樣。

圖1是本實用新型所述用于熱水器水箱水位檢測的傳感器一個實施例的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖2是本實用新型所述的檢測電路中對傳感器信號進行檢測的第一種傳感器檢 測單元的原理圖；圖3是本實用新型所述的檢測電路中對傳感器信號進行檢測的第二種傳感器檢 測單元的原理圖；圖4是本實用新型所述的檢測電路中對傳感器信號進行檢測的第三種傳感器檢 測單元的原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細(xì)的描述。圖1所示為本實用新型所述用于熱水器水箱水位檢測的傳感器一個實施例的結(jié) 構(gòu)示意圖。如圖1所示，傳感器包括有護套6，在所述護套6內(nèi)設(shè)置有基板2，在所述基板2上 設(shè)置有5個干簧管1。在所述護套的下端設(shè)置有用于將傳感器固定在熱水器水箱上的安裝 部件4，在所述護套上套設(shè)有磁性浮子3。用于輸出所述干簧管1狀態(tài)信息的連接線5引出 至所述護套6，并穿出所述安裝部件4。[0026]為防止傳感器結(jié)水垢、影響傳感器的檢測靈敏度，所述護套采用塑料材料制成；優(yōu) 選耐高溫、防結(jié)水垢的聚丙烯(PP)塑料。所述基板2可以采用PCB線路板來實現(xiàn)，以便于安裝固定所述干簧管1。在采用 PCB線路板時，所述干簧管1可以直接插裝或焊接在該線路板上。所述5個干簧管1上、下布置在所述基板2上，為盡量減小所述基板2的體積，以 減少傳感器的整體尺寸，所述5個干簧管1的中心線位于同一條直線上。所述干簧管1的數(shù)量根據(jù)熱水器水箱水位分檔的需要來設(shè)置，需要幾檔水位，則 設(shè)置幾個干簧管，并不局限于該實施例中的5個。該實施例的傳感器的工作原理為將傳感器從熱水器水箱底部向上插入至水箱 內(nèi)，并通過所述安裝部件4將傳感器安裝在熱水器水箱底部，所述連接線5外露于水箱外 側(cè)。當(dāng)水箱內(nèi)水位上升或下降時，所述磁性浮子3隨著水位上下浮動。當(dāng)所述磁性浮子3 浮動到某個干簧管的位置處時，在磁場作用下，該干簧管中的兩個簧片將吸合，而沒有磁場 作用的干簧管的兩個簧片是分開的。每個干簧管的開關(guān)狀態(tài)信息通過所述連接線5輸出， 傳感器的檢測電路通過讀取干簧管的開關(guān)狀態(tài)信息，就可檢測出當(dāng)前水箱的水位。通過設(shè) 計所述磁性浮子3的磁性大小，保證在任一時刻都會有一個干簧管的簧片吸合，即對應(yīng)干 簧管的開關(guān)狀態(tài)為閉合狀態(tài)，以保證能準(zhǔn)確檢測出水箱中的水位。在檢測熱水器水箱水位時，需要相應(yīng)的檢測電路與傳感器配合，檢測電路用于接 收熱水器水箱水位檢測傳感器的信號，并根據(jù)所述傳感器的信號輸出相應(yīng)的水位信息。與 傳感器配合使用的檢測電路包括有檢測傳感器信號的傳感器檢測單元和對傳感器信號進 行處理、輸出水位信息的主處理單元。圖2是本實用新型所述的檢測電路中對傳感器信號進行檢測的第一種傳感器檢 測單元的原理圖。其中，傳感器結(jié)構(gòu)與圖1實施例中的結(jié)構(gòu)類似，但傳感器中設(shè)置有4個干簧管。如圖2所示，傳感器檢測單元包括有4路并聯(lián)在公共電源VCC和公共地GND之間 的并聯(lián)支路，分別為干簧管G1和上拉電阻R1串聯(lián)形成的第一支路、干簧管G2和上拉電阻 R2串聯(lián)形成的第二支路、干簧管G3和上拉電阻R3串聯(lián)形成的第三支路以及干簧管G4和上 拉電阻R4串聯(lián)形成的第四支路。每路并聯(lián)支路中，在干簧管和上拉電阻之間的連接點處對 應(yīng)一個信號采樣點，連接檢測電路中的主處理單元的檢測信號采樣端。采用該結(jié)構(gòu)的傳感 器檢測單元，具有4個干簧管的傳感器需要引出5根連接線，一根作為各干簧管的公共連接 線，另外4根分別對應(yīng)4個干簧管的另一端。在4個干簧管G1、G2、G3和G4均處于斷開狀態(tài)時，在上拉電阻的作用下，每個信號 采樣端均輸出高電平。而當(dāng)磁性浮子隨著水箱水位到達(dá)其中某個干簧管位置處，對應(yīng)處的 干簧管將閉合，其相應(yīng)的信號采樣端將輸出一個低電平。檢測電路的主處理單元對檢測信 號采樣端的信號進行采集和處理，即可實現(xiàn)對水箱不同檔位水位的檢測。圖3是本實用新型所述的檢測電路中對傳感器信號進行檢測的第二種傳感器檢 測單元的原理圖。該原理圖所對應(yīng)的傳感器結(jié)構(gòu)與圖2原理圖中的傳感器結(jié)構(gòu)相同。圖3 原理圖與圖2原理圖基本原理相同，不同之處在于圖3中每路并聯(lián)支路中的電阻R1、R2、R3 及R4均為下拉電阻。在干簧管處于斷開狀態(tài)時，在下拉電阻的作用下，相應(yīng)的信號采樣端 輸出低電平。而當(dāng)磁性浮子隨著水箱水位到達(dá)其中某個干簧管位置處時，對應(yīng)處的干簧管將閉合，其相應(yīng)的信號采樣端將輸出一個高電平。檢測電路的主處理單元對檢測信號采樣 端的信號進行采集和處理，即可實現(xiàn)對水箱不同檔位水位的檢測。如果傳感器中設(shè)置的干簧管個數(shù)較多，若采用上述圖2及圖3原理圖實現(xiàn)對傳感 器信號的檢測，則需要從傳感器中引出多條連接線，且電路結(jié)構(gòu)也會比較復(fù)雜。對應(yīng)干簧管 個數(shù)較多的傳感器，可以采用矩陣掃描方式對傳感器中的干簧管開關(guān)狀態(tài)進行檢測。如圖 4所示，即為采用矩陣掃描方式對傳感器信號進行檢測的第三種傳感器檢測單元的原理圖。在圖4所示的原理圖中，需要檢測的傳感器包括有9個干簧管G1_G9，9個干簧管 可采用3X3矩陣進行開關(guān)信號掃描。在這9個干簧管中，干簧管Gl、G2和G3位于1行， 三者的其中一個端子并聯(lián)在一起，然后通過隔離二極管D3連接主處理單元的掃描端；G1的 另一端通過上拉電阻R1連接在公共電源VCC上，G2的另一端通過上拉電阻R2連接在公共 電源VCC上，G3的另一端通過上拉電阻R3連接在公共電源VCC上。干簧管G4、G5和G6位 于1行，三者的其中一個端子并聯(lián)在一起，然后通過隔離二極管D2連接主處理單元的另一 掃描端，三者的另一個端子分別通過上拉電阻R1、R2和R 3連接在公共電源VCC上。干簧 管G7、G8和G9位于1行，三者的其中一個端子并聯(lián)在一起，然后通過隔離二極管D1連接主 處理單元的另一掃描端，三者的另一個端子分別通過上拉電阻R1、R2和R3連接在公共電源 VCC 上。應(yīng)用上述傳感器檢測單元檢測水箱水位的原理如下檢測電路中的主處理單元通 過掃描端定時發(fā)出低電平的掃描信號，且掃描信號在三行掃描端輪流發(fā)出。在9個干簧管 均處于斷開狀態(tài)時，在上拉電阻的作用下，不管是否有掃描信號，三個信號采樣端均輸出高 電平。當(dāng)磁性浮子隨著水箱水位到達(dá)其中某個干簧管位置處，例如干簧管G5處時，干簧管 G5將閉合。此時，若低電平掃描信號位于D1所在的第一行掃描端，三個信號采樣端均輸 出高電平；若低電平掃描信號位于D3所在的第三行掃描端，三個信號采樣端也均輸出高電 平。只有在低電平掃描信號位于D2所在的第二行掃描端時，由于干簧管G5閉合，其所在 支路的信號采樣端將輸出一個低電平，其余兩個信號采樣端仍輸出高電平。主處理單元根 據(jù)檢測到的信號采樣端的電平信號，并結(jié)合掃描端的掃描信號，即可判斷出是干簧管G5閉 合，此時水箱水位是干簧管G5所對應(yīng)的水位。利用上述矩陣掃描檢測電路，9個干簧管的傳感器只需要引出6根連接線到檢測 電路中即可。若為25個干簧管的傳感器，可采用5X5的矩陣掃描電路實現(xiàn)傳感器檢測單 元，此時傳感器只需要引出10根連接線到檢測電路中。若采用圖2或圖3中的傳感器檢測 單元，則需要引出26根連接線。因此，采用圖4所示的矩陣掃描形式的傳感器檢測單元，在 傳感器干簧管數(shù)量較多時，可大大減少傳感器的引出線數(shù)量、簡化傳感器檢測單元的電路 結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，圖4中的上拉電阻Rl、R2及R3也可以采用下拉電阻的形式，其他電路結(jié)構(gòu) 與圖4相同，此時，只需要相應(yīng)的改變掃描端的掃描電平信號，且信號采樣端輸出的電平信 號也會發(fā)生變化，其工作原理與圖4類似，不再贅述。當(dāng)然，以上所述僅是本實用新型的一種優(yōu)選實施方式而已，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤 飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種用于熱水器水箱水位檢測的傳感器，其特征在于，包括護套，所述護套內(nèi)設(shè)置有基板，在所述基板上設(shè)置有若干個上、下布置的干簧管，用于輸出所述干簧管狀態(tài)信息的連接線引出至所述護套；所述護套外套設(shè)有磁性浮子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述上、下布置的若干個干簧管的中心 線位于同一條直線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，在所述護套的一端設(shè)置有用于將傳感 器固定在熱水器水箱上的安裝部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述護套采用塑料材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器，其特征在于，所述護套采用聚丙烯塑料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述基板為PCB線路板，所述干簧管焊 接在所述PCB線路板上。
7.一種用于熱水器水箱水位檢測的檢測電路，用于接收熱水器水箱水位檢測傳感器的 信號，并根據(jù)所述傳感器的信號輸出相應(yīng)的水位信息，其特征在于，所述傳感器包括護套， 所述護套內(nèi)設(shè)置有基板，在所述基板上設(shè)置有若干個上、下布置的干簧管，用于輸出所述干 簧管狀態(tài)信息的連接線引出至所述護套；所述護套外套設(shè)有磁性浮子；所述檢測電路包括有傳感器檢測單元及主處理單元，所述傳感器檢測單元包括有并聯(lián) 在公共電源和公共地之間、路數(shù)與所述干簧管個數(shù)相同的若干路并聯(lián)支路，每路并聯(lián)支路 包括有相互串聯(lián)的干簧管和調(diào)壓電阻，所述主處理單元的檢測信號采樣端連接在所述干簧 管和所述調(diào)壓電阻之間的連接點處。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測電路，其特征在于，所述調(diào)壓電阻一端與所述公共電源 連接，一端與所述干簧管的一端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測電路，其特征在于，所述調(diào)壓電阻一端與所述公共地連 接，一端與所述干簧管的一端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種用于熱水器水箱水位檢測的傳感器及檢測電路，所述傳感器包括護套，所述護套內(nèi)設(shè)置有基板，在所述基板上設(shè)置有若干個上、下布置的干簧管，用于輸出所述干簧管狀態(tài)信息的連接線引出至所述護套；所述護套外套設(shè)有磁性浮子。利用本實用新型所述的傳感器檢測水箱水位時，檢測結(jié)果不受水質(zhì)的影響，提高了傳感器的通用性和檢測精度。
文檔編號G01F23/72GK201594005SQ20102001528
公開日2010年9月29日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者徐斌 申請人:徐斌