一種設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置的液箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型設(shè)及一種設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置的液箱。
【背景技術(shù)】
[0002] 在家用電器設(shè)備中，有相當(dāng)多的一部分設(shè)備其內(nèi)部是需要盛放液體的，如電熱水 器、飲水機(jī)、咖啡機(jī)、豆?jié){機(jī)和洗衣機(jī)等，運(yùn)些設(shè)備在其內(nèi)部都安置了可W盛放液體的液箱， 為了使用功能的正常W及使用過(guò)程中的安全性，液位監(jiān)測(cè)有其特別重要的作用。首先，用戶(hù) 在使用時(shí)需要知道液箱里的液體量，防止在使用過(guò)程中出現(xiàn)缺液情況，其次是自動(dòng)注液控 審IJ，即溶液箱是否要注液和液體注滿(mǎn)之后停止注液的控制，W及防止液箱溢液都離不開(kāi)對(duì) 溶液箱內(nèi)液位的監(jiān)測(cè)。隨著家電產(chǎn)品智能化程度的不斷提高，具備液位監(jiān)測(cè)功能液箱的家 電產(chǎn)品的品種和數(shù)量將呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。
[0003] 目前應(yīng)用在家電產(chǎn)品中的液箱基本上不具備液位監(jiān)測(cè)功能，液位監(jiān)測(cè)主要通過(guò)外 置的液位監(jiān)測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)液位監(jiān)測(cè)主要有下列=種方式：
[0004] (1)電極式：
[000引目前大部分太陽(yáng)能熱水器采用感應(yīng)電極監(jiān)測(cè)液位(簡(jiǎn)稱(chēng)電極式），其原理是利用水 的導(dǎo)電性能。感應(yīng)電極按照一定的尺寸要求分布在一根絕緣棒上，構(gòu)成測(cè)量棒，從水箱頂部 插入。由于電極式的控制及監(jiān)測(cè)電路比較簡(jiǎn)單、成本較低，因而在目前得到廣泛應(yīng)用。然而， 當(dāng)感應(yīng)電極結(jié)垢(鋼儀離子的附著）之后，導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤的問(wèn)題一直未能從根本上得到解 決，運(yùn)個(gè)問(wèn)題在水質(zhì)較差的地方情況更加嚴(yán)重。因此，為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確，必須定期更換 測(cè)量桿。
[0006] (2)干黃管式：
[0007] 目前大部分飲水機(jī)和加濕機(jī)W及部分太陽(yáng)能熱水器采用干黃管進(jìn)行液位監(jiān)測(cè)，簡(jiǎn) 稱(chēng)干黃管式。其原理是在一根測(cè)量棒內(nèi)按照一定的尺寸要求(與電極式一樣)分布埋設(shè)干黃 管，每個(gè)干黃管分段設(shè)置一個(gè)環(huán)狀的帶有永磁鐵的浮子，干黃管位于每段的頂部，且限制浮 子只在該段向上下移動(dòng)，當(dāng)液體的浮力抬起浮子至分段的頂部時(shí)永磁鐵吸引干黃管動(dòng)作。 測(cè)量棒從液箱頂部插入，由于干黃管式存在機(jī)械運(yùn)動(dòng)(浮子的上下移動(dòng)），所W它的結(jié)構(gòu)較 為復(fù)雜并且可靠性更低。
[000引 （3)壓力式：
[0009] 目前家用洗衣機(jī)多數(shù)采用水壓傳感器測(cè)量水位，安裝在水箱底部的壓力傳感器， 通過(guò)測(cè)量水壓來(lái)確定水位(量），簡(jiǎn)稱(chēng)壓力式。壓力式在一定程度上避免了水垢造成的測(cè)量 問(wèn)題，可靠性也較好，然而運(yùn)種傳感器的測(cè)量精度較低不適用于低液位監(jiān)測(cè)的應(yīng)用場(chǎng)合，并 且結(jié)構(gòu)復(fù)雜傳感器的成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置 的液箱。
[0011] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了如下的技術(shù)方案：
[0012] 本實(shí)用新型一種設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置的液箱，其包括非金屬材質(zhì)的箱體，所述箱 體的外側(cè)設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置，所述液位監(jiān)測(cè)裝置包括若干在豎直方向上間隔分布的感應(yīng) 電極。
[0013] 進(jìn)一步地，所述液位監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置在所述箱體外側(cè)的腔壁上。
[0014] 進(jìn)一步地，所述箱體的底部設(shè)置有非金屬材質(zhì)的連通管，所述液位監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置 在所述連通管外側(cè)的腔壁上。
[0015] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0016] 本實(shí)用新型利用液體的電容特性，通過(guò)監(jiān)測(cè)感應(yīng)電極上的電容大小來(lái)監(jiān)測(cè)出液位 的高低，本實(shí)用新型具有測(cè)量精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高和不直接接觸液體不會(huì)對(duì)液體形 成污染等特點(diǎn)，同時(shí)克服了現(xiàn)有的用于家電產(chǎn)品液箱的缺陷。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本實(shí)用 新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：
[0018] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3是本實(shí)用新型測(cè)量原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] W下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu) 選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0022] 實(shí)施例1:
[0023] 如圖1和圖3所示，本實(shí)用新型一種設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置的液箱，包括非金屬材質(zhì) 的箱體1，所述箱體1的外側(cè)設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置2,所述液位監(jiān)測(cè)裝置2包括若干個(gè)在豎直 方向上間隔分布的感應(yīng)電極3。
[0024] 在本實(shí)施例中，所述液位監(jiān)測(cè)裝置2設(shè)置在所述箱體1外側(cè)的腔壁上。
[0025] 本實(shí)用新型利用液體的電容特性，通過(guò)監(jiān)測(cè)箱體1外側(cè)腔壁的感應(yīng)電極3上的電容 大小來(lái)監(jiān)測(cè)出液位的高低，運(yùn)種方法具有測(cè)量精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠性高等特點(diǎn)，而且由于 感應(yīng)電極跟液體之間沒(méi)有直接接觸，運(yùn)樣測(cè)試裝置就不會(huì)對(duì)被測(cè)液體形成污染，除了適用 于對(duì)水位監(jiān)測(cè)外，還特別適用于對(duì)咖啡飲料等液體的監(jiān)測(cè)。
[0026] 實(shí)施例2:
[0027] 如圖2和圖3:本實(shí)用新型一種設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置的液箱，包括非金屬材質(zhì)的箱 體1，所述箱體1的外側(cè)設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置2,所述液位監(jiān)測(cè)裝置2包括若干個(gè)在豎直方向 上間隔分布的感應(yīng)電極3。
[0028] 在本實(shí)施例中，所述箱體1的底部設(shè)置有非金屬材質(zhì)的連通管4,所述液位監(jiān)測(cè)裝 置2設(shè)置在所述連通管4外側(cè)的腔壁上。在部分產(chǎn)品中因?yàn)榍鍧嵒蚴褂梅奖愕脑蛞合湫枰?設(shè)置成活動(dòng)的形式，在本實(shí)施例中，由于連通管與箱體是連通的，通過(guò)監(jiān)測(cè)連通管的液位高 度就能夠判斷出液箱內(nèi)液位的高度，運(yùn)樣就可W很好地解決活動(dòng)式液箱的液位監(jiān)測(cè)問(wèn)題。
[0029] 本實(shí)用新型的工作原理是：
[0030] 利用液體具有電容的特性來(lái)監(jiān)測(cè)液位的高低。感應(yīng)電極3按照一定的尺寸要求(當(dāng) 感應(yīng)電極的面積大于50mm2時(shí)就可W獲得很好的檢測(cè)靈敏度)分布在箱體1的外壁上，箱體1 一般由塑料等非金屬材質(zhì)制成，當(dāng)容器內(nèi)液位超過(guò)感應(yīng)電極3的高度時(shí)，該感應(yīng)電極3上的 分布電容就會(huì)增加，通過(guò)監(jiān)測(cè)感應(yīng)電極3上電容的大小就可W判別液位是否超過(guò)該感應(yīng)電 極3的高度。
[0031 ]液位監(jiān)測(cè)的物理模型如圖3所示，其中Cl為感應(yīng)電極與液箱壁之間的電容，C2為液 箱壁與大地之間的電容，因此感應(yīng)電極對(duì)大地的電容C為：
[0033] 其中0為真空的介電常數(shù)，X為液箱內(nèi)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，當(dāng)液位低于感應(yīng)電極 位置時(shí)，X為空氣的相對(duì)介電常數(shù);當(dāng)液位高于感應(yīng)電極位置時(shí)，X為液箱所盛放液體的相對(duì) 介電常數(shù)，2為液箱壁材質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，S為感應(yīng)電極的面積。
[0034] 由于液箱內(nèi)盛放液體的相對(duì)介電常數(shù)一般會(huì)為空氣介電常數(shù)的幾到幾十倍，運(yùn)使 得液箱內(nèi)液體在低于感應(yīng)電極位置和高于感應(yīng)電極位置的情況下，C1也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變 化，根據(jù)W上公式可知感應(yīng)電極上總的等效電容C也會(huì)產(chǎn)生變化(變化量一般在5~50pf)，因 此通過(guò)監(jiān)測(cè)感應(yīng)電極上的電容值就可W判斷液箱內(nèi)液位是否超過(guò)該感應(yīng)電極的高度。
[0035] 監(jiān)測(cè)感應(yīng)電極上的電容值一般采用電容充放電測(cè)量技術(shù)或張弛振蕩測(cè)量技術(shù)。
[0036] 電容充放電測(cè)量技術(shù)利用了電荷保持的原理，就是使用電子一個(gè)開(kāi)關(guān)在一個(gè)時(shí)間 內(nèi)施加一個(gè)固定電壓到感應(yīng)電極上對(duì)其充電，之后將運(yùn)個(gè)開(kāi)關(guān)關(guān)閉，用另一個(gè)電子開(kāi)關(guān)將 感應(yīng)電極上的電荷釋放到一個(gè)電容值更大的采樣電容中，通過(guò)測(cè)量多個(gè)充放電周期后采樣 電容上的電壓值，就可W確定感應(yīng)電極上的電容值，從而判斷出液位的高度。
[0037] 而張弛振蕩測(cè)量技術(shù)是將感應(yīng)電極感應(yīng)電容與一個(gè)電阻作為張弛振蕩器中的振 蕩單元，使得張弛振蕩器的振蕩頻率跟感應(yīng)電極電容和電阻的乘積成反比，由于電阻是固 定不變的，通過(guò)計(jì)算在一個(gè)固定時(shí)間內(nèi)對(duì)振蕩器輸出脈沖的計(jì)數(shù)值就可W得出感應(yīng)電極上 的電容值，從而判斷出液位的高度。
[0038] 本實(shí)用新型是利用液體的電容特性，通過(guò)監(jiān)測(cè)感應(yīng)電極上的電容大小來(lái)監(jiān)測(cè)出液 位的高低，運(yùn)種方法具有測(cè)量精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠性高和不直接接觸液體不會(huì)對(duì)液體形 成污染等特點(diǎn)，同時(shí)克服了現(xiàn)有的用于家電產(chǎn)品液箱的諸多缺陷，使采用本專(zhuān)利的家電產(chǎn) 品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中將取得較為明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
[0039] 最后應(yīng)說(shuō)明的是：W上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本 實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，其依然可W對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征 進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置的液箱，包括非金屬材質(zhì)的箱體及箱體外側(cè)設(shè)有的液位監(jiān) 測(cè)裝置，液位監(jiān)測(cè)裝置包括若干個(gè)在豎直方向上間隔分布的感應(yīng)電極，其特征在于，液位監(jiān) 測(cè)裝置中在感應(yīng)電極與液箱壁之間設(shè)有電容C1，在液箱壁與地之間設(shè)有電容C2。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置的液箱，其特征在于，液位監(jiān)測(cè)裝置 設(shè)置在箱體外側(cè)的腔壁上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置的液箱，其特征在于，箱體底部設(shè)置 有非金屬材質(zhì)的連通管，液位監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置在連通管外側(cè)的腔壁上。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置的液箱，其包括非金屬材質(zhì)的箱體，所述箱體的外側(cè)設(shè)置有液位監(jiān)測(cè)裝置，所述液位監(jiān)測(cè)裝置包括若干在豎直方向上間隔分布的感應(yīng)電極。所述液位監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置在所述箱體外側(cè)的腔壁上。所述箱體的底部設(shè)置有非金屬材質(zhì)的連通管，所述液位監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置在所述連通管外側(cè)的腔壁上。本實(shí)用新型利用液體的電容特性，通過(guò)監(jiān)測(cè)感應(yīng)電極上的電容大小來(lái)監(jiān)測(cè)出液位的高低，本實(shí)用新型具有測(cè)量精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高和不直接接觸液體不會(huì)對(duì)液體形成污染等特點(diǎn)，同時(shí)克服了現(xiàn)有的用于家電產(chǎn)品液箱的缺陷。
【IPC分類(lèi)】G01F23/26
【公開(kāi)號(hào)】CN205192568
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520781604
【發(fā)明人】翟冠杰, 程君健, 陳子杰, 陳應(yīng)雁
【申請(qǐng)人】深圳市賽元微電子有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2015年10月10日