CN101832805B - 家电设备用水位传感器 - Google Patents

Abstract

测量精度高的一种家电设备用水位传感器，其线圈单元包括线圈轴、三个连接端子和两个电容，线圈轴上绕制有线圈，三个连接端子中连接端子A和连接端子B具有线圈绕线折弯结构、定位凸起和凸起，连接端子B具有折弯结构和定位凸起，线圈轴的卷线侧反面具有三个通槽，连接端子A插入于通槽A并通过连接端子A的定位凸起和绕线折弯结构使连接端子A定位于线圈轴上，连接端子B和连接端子C与此相应，所述两电容中的电容A的两个引脚先穿过线圈轴的两个定位孔分别与连接端子A的凸起和连接端子B的定位凸起连接，电容B与此相应，线圈的卷线起始端和终了端分别绕连于连接端子A和连接端子C的绕线折弯结构上而构成LC线圈单元。本发明适合做水位传感器。

Description

家电设备用水位传感器

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。

专利号02265042.3的实用新型专利公开的水位传感器，由外壳、盖子、感应器芯件组成，盖子和外壳与感应器芯件的配合通过中间座固定，感应器芯件卡入外壳中，外壳下部带有连接压力的接口，外壳周边向上延伸处二个固定脚。如此结构的水位传感器，不需要使用铆接圈这类结构，但是水位频率偏差大的问题还是不能得到解决。

发明内容

本发明要解决上述已有水位传感器水位测量精度低的问题，以及传感器输出接插件所产生的线圈内部应力大的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案包括气盖、壳体、隔膜、隔膜板、铁芯、调节螺钉、弹簧和线圈单元，所述隔膜装入于气盖，隔膜通过可变形凸起与隔膜板上的孔相配合，所述隔膜板上具有外张的弹爪结构，所述铁芯套装于该弹爪结构，由弹爪的反弹作用使铁芯定位于隔膜板上，所述调节螺钉通过外螺纹与所述壳体上装配孔的内螺纹相配合，所述弹簧设置于所述调节螺钉和隔膜板之间，其特殊之处是壳体压入气盖，壳体上的凸起与气盖上的凹部相配合使壳体定位于气盖中，所述线圈单元包括线圈轴、三个连接端子-连接端子A、连接端子B、连接端子C以及两个电容-电容A和电容B，所述线圈轴上绕制有线圈，所述连接端子A具有线圈绕线折弯结构、定位凸起和凸起，连接端子C具有线圈绕线折弯结构、定位凸起和凸起，连接端子B具有折弯结构和定位凸起，所述线圈轴的卷线侧反面具有通槽A、通槽B和通槽C，所述连接端子A插入于通槽A并通过连接端子A的定位凸起和绕线折弯结构使连接端子A定位于线圈轴上，所述连接端子B插入于通槽B并通过连接端子B的定位凸起和折弯结构使连接端子B定位于线圈轴上，所述连接端子C插入于通槽C并通过连接端子C的定位凸起和绕线折弯结构使连接端子C定位于线圈轴上，所述电容A的两个引脚先穿过线圈轴的两个定位孔分别与连接端子A的凸起和连接端子B的定位凸起连接，所述电容B的两个引脚先穿过线圈轴的两个定位孔分别与连接端子C的凸起和连接端子B的定位凸起连接，线圈的卷线起始端和终了端分别绕连于连接端子A和连接端子C的绕线折弯结构上而构成LC线圈单元，所述线圈单元插入壳体的凹部空间，壳体上设置突起结构在线圈的轴向上弹压线圈使得线圈轴向固定。

所述电容A的两个引脚和电容B的两个引脚分别经过折弯变形加工后装入线圈轴。

所述的壳体上设置有插套结构，线圈单元定位于壳体内部后，连接端子A，连接端子B和连接端子C分别位于插套的三个输出窗口内，插套设置对接滑槽，所述滑槽上设置凸起。

下面结合附图说明本发明的有益效果和具体实施方式。

附图说明

图1表示水位压力与输出电感的线性关系；

图2是以往传感器结构爆炸图；

图3a是以往传感器的检测电路；

图3b是本发明传感器的检测电路；

图4是以往传感器电容偏差对应水位频率的影响；

图5是本发明家电设备用水位传感器结构爆炸图；

图6是本发明家电设备用水位传感器电容偏差对应水位频率的影响；

图7是本发明家电设备用水位传感器实施例一线圈单元的示意图；

图8是本发明家电设备用水位传感器实施例一线圈单元的爆炸图；

图9是本发明家电设备用水位传感器实施例二线圈单元的示意图；

图10是本发明家电设备用水位传感器实施例二线圈单元的爆炸图；

图11是本发明家电设备用水位传感器实施例二电容引脚折弯示意图；

图12是本发明家电设备用水位传感器实施例三的局部示意图；

图13是本发明家电设备用水位传感器实施例三的局部剖视图；

图14是本发明家电设备用水位传感器实施例三的接插件的示意图；

图15是本发明家电设备用水位传感器实施例三插套结构与接插件配合示意图；

图16是本发明家电设备用水位的线圈单元与壳体配合示意图。

图中标记为：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。1气盖，101凹部，2壳体，201内螺纹，202凸起，203凹部空间，205插套结构，2051～2053输出窗口，2054滑槽，20541凸起，3隔膜，301可变形凸起，4隔膜板，401孔，402弹爪结构，5铁芯，6调节螺钉，7弹簧，8线圈，801线圈绕线部，9线圈轴，901通槽A，902通槽B，903通槽C，904～907定位孔，10连接端子A，1001绕线折弯结构，1002定位凸起，1003凸起，11连接端子B，1101绕线折弯结构，1102定位凸起，12连接端子C，1201绕线折弯结构，1202定位凸起，1203凸起，13电容A，14电容B，15电容C，16电容D，17接插件，1701～1703接插件接口，1704接插件锁定片，17041接插件凸起结构。

本发明的家电设备用水位传感器，可以带来如下效果：

图3b所示电容装在本发明的水位传感器的线圈轴9上，水位传感器生产时，加额定的压力(比如350mm)在气盖101的气觜上，铁氧体铁芯5在隔膜3的联动下在电感线圈15内移动，直至与弹簧7的反弹力取得平衡为止。此时传感器输出LC振荡信号，在图3b处理电路的放大处理下输出方波信号。即使施加同样的压力，由于传感器的部件制造偏差(比如隔膜，弹簧，振荡电容等部件)会使传感器的LC振荡频率发生偏差，所以生产时可以在气盖101的气觜上施加一定的压力(比如350mm)，通过调整调节螺钉改变弹簧7的压缩量，使传感器的LC振荡输出频率达到一定值(比如如图6所示38.7KHz)，图3b所示放大处理后转化成方波频率输出。图3b放大过程中没有其他因素再影响最终的输出。

如此，本发明的传感器生产调整时包括了电容容量偏差引起的误差，所以最终家用电器在基准水位的最终输出频率误差可以控制在±0.06KHz以内，换算成水位产生±6mm水位偏差。即大幅度提高了水位传感器的精度。本发明的水位传感器电容偏差引起的水位变化见图8。

所述的连接端子插入线圈轴或连接端子拔出时，线圈绕线部的引线容易被拉断。使用所述的端子和线圈轴和壳体的接插结构，传感器输出对接接插件17插入壳体插套结构205时，接插件17的凸起结构17041定位于壳体的插套结构的定位凸起20541内，接插件17侧导线受到异常拉拔力时，定位凸起20541会吸收该拉力，相应地线圈端子10，11，12则不会受该异常拉力的影响，从而防止线圈绕线部801被拉断。

具体实施方式

实施例一

本实施例的家电设备用水位传感器，包括气盖1，壳体2，隔膜3，隔膜板4，铁芯5，调节螺钉6，弹簧7，线圈单元，所述隔膜装入于气盖，隔膜通过可变形凸起301与隔膜板上的孔401相配合，所述隔膜板上具有外张的弹爪结构402，所述铁芯套装于该弹爪结构，由弹爪的反弹作用使铁芯定位于隔膜板上，所述调节螺钉通过外螺纹601与所述壳体上装配孔的内螺纹201相配合，所述弹簧设置于所述调节螺钉和隔膜板之间，其特征是壳体压入气盖，壳体上的凸起202与气盖上的凹部101相配合使壳体定位于气盖中，所述线圈单元如图7、图8所示，包括线圈轴9、三个连接端子10、11、12，两个电容13、14，所述线圈轴上绕制有线圈8，所述连接端子10具有线圈绕线折弯结构1001连接端子10具有线圈绕线折弯结构1001和定位凸起1002，连接端子12具有线圈绕线折弯结构1201和定位凸起1202，连接端子11具有定位凸起1101，所述线圈轴的卷线侧反面具有通槽901、902、903，所述连接端子10插入于通槽901并通过所述连接端子的定位凸起1002和绕线折弯结构1001使连接端子10定位于线圈轴上，所述连接端子11插入于通槽902并通过所述连接端子的定位凸起1102和折弯结构1101使连接端子11定位于线圈轴上，所述连接端子12插入于通槽903并通过所述连接端子的定位凸起1202和绕线折弯结构1201使连接端子12定位于线圈轴上，所述电容13的两个引脚穿过先线圈轴的定位孔904和905分别与连接端子10的凸起1003和连接端子11的凸起1102连接，所述电容14的两个引脚穿过先线圈轴的定位孔906和907分别与连接端子12的凸起1203和连接端子11的凸起1102连接，线圈的卷线起始端和终了端分别绕连于连接端子10和连接端子12的绕线折弯结构1001和1201上，而构成LC线圈单元，所述线圈单元插入壳体的凹部空间203，壳体上设置突起结构在线圈的轴向上弹压线圈使得线圈轴向固定。

实施例二

区别于实施例一，所述电容可以是如图9、图10、图11所示的电容15、16，两个引脚分别经过折弯变形加工后装入线圈轴。此种形状的电容引脚加工可以使得两个电容能够装入到较小的壳体空间里面。

实施例三

区别于实施例一，如图12、图13、图14、图15所示，所述的壳体上设置有插套结构205，线圈单元定位于壳体内部后，三个连接端子10、11、12分别位于插套的三个输出窗口2051、2052、2053内，插套设置对接滑槽2054，所述滑槽上设置凸起20541。

图14为与本实施例插套结构相配合的接插件，接插件的接口1701、1702、1703分别与壳体上的输出窗口2051、2052、2053，接插件上锁定片1704插入壳体上插套结构的对接滑槽2054，锁定片上的凸起结构17041定位与所述滑槽上的凸起20541。

Claims (3)

1.家电设备用水位传感器，包括气盖(1)、壳体(2)、隔膜(3)、隔膜板(4)、铁芯(5)、调节螺钉(6)、弹簧(7)和线圈单元，所述隔膜装入于气盖，隔膜通过可变形凸起(301)与隔膜板上的孔(401)相配合，所述隔膜板上具有外张的弹爪结构(402)，所述铁芯套装于该弹爪结构，由弹爪的反弹作用使铁芯定位于隔膜板上，所述调节螺钉通过外螺纹(601)与所述壳体上装配孔的内螺纹(201)相配合，所述弹簧设置于所述调节螺钉和隔膜板之间，其特征是壳体压入气盖，壳体上的凸起(202)与气盖上的凹部(101)相配合使壳体定位于气盖中，所述线圈单元包括线圈轴(9)、三个连接端子-连接端子A(10)、连接端子B(11)、连接端子C(12)以及两个电容-电容A(13)和电容B(14)，所述线圈轴上绕制有线圈(8)，所述连接端子A(10)具有线圈绕线折弯结构(1001)、定位凸起(1002)和凸起(1003)，连接端子C(12)具有线圈绕线折弯结构(1201)、定位凸起(1202)和凸起(1203)，连接端子B(11)具有折弯结构(1101)和定位凸起(1102)，所述线圈轴的卷线侧反面具有通槽A(901)、通槽B(902)和通槽C(903)，所述连接端子A(10)插入于通槽A(901)并通过连接端子A的定位凸起(1002)和绕线折弯结构(1001)使连接端子A(10)定位于线圈轴上，所述连接端子B(11)插入于通槽B(902)并通过连接端子B的定位凸起(1102)和折弯结构(1101)使连接端子B(11)定位于线圈轴上，所述连接端子C(12)插入于通槽C(903)并通过连接端子C的定位凸起(1202)和绕线折弯结构(1201)使连接端子C(12)定位于线圈轴上，所述电容A(13)的两个引脚先穿过线圈轴(9)的定位孔A(907)和定位孔B(905、906)分别与连接端子A(10)的凸起(1003)和连接端子B(11)的定位凸起(1102)连接，所述电容B(14)的两个引脚先穿过线圈轴(9)的定位孔C(904)和定位孔B(905、906)分别与连接端子C(12)的凸起(1203)和连接端子B(11)的定位凸起(1102)连接，线圈的卷线起始端和终了端分别绕连于连接端子A(10)和连接端子C(12)的绕线折弯结构(1001、1201)上而构成LC线圈单元，所述线圈单元插入壳体的凹部空间(203)，壳体上设置突起结构在线圈的轴向上弹压线圈使得线圈轴向固定。

2.如权利要求1所述的家电设备用水位传感器，其特征是所述电容A(13)的两个引脚和电容B(14)的两个引脚分别经过折弯变形加工后装入线圈轴。

3.如权利要求1或2所述的家电设备用水位传感器，所述的壳体(2)上设置有插套结构(205)，线圈单元定位于壳体内部后，连接端子A(10)，连接端子B(11)和连接端子C(12)分别位于插套的三个输出窗口(2051、2052、2053)内，插套设置对接滑槽(2054)，所述滑槽上设置凸起(20541)。

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