CN102203571B - 水位传感装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水位传感装置，其包括：主体，该主体设置成暴露在液体容器内，并在主体内具有收容空间；以及电容检测单元，该电容检测单元收容在主体的收容空间内，电容检测单元将上侧电容值与下侧电容值作比较，并发出输出信号“开”或“关”。由于使用同时改变主体的参照表面和检测表面的电容值的可变参照值，因此即使在主体开始与湿气或碎屑接触时，参照表面和检测表面均等地受湿气或碎屑的影响，因而使故障的发生减少。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用电容的改变的水位传感装置。
背景技术
一般来说，在使用诸如水之类的液体的、例如净水器、清洗盆、加湿器、制冰机等设备中设有液体容器。在液体容器中安装有水位传感装置，以在液体容器的内部维持诸如水之类的液体的相同水位。水位传感装置包括机械式水位传感装置和电子式水位传感装置。
机械式水位传感装置在浮子因在液体中的浮力而上升或下降时，通过检测磁力的改变，从而对液体的水位进行感测。机械式水位传感装置包括舌簧接点开关、霍尔传感器、磁致电阻(MR)传感器等。
电子式水位传感装置包括通过检测电容的改变来对液体水位进行感测的电容传感器等。
然而，由于本领域的机械式水位传感装置需要浮子来实现机械操作，因此，有可能会因浮子的机械结构而使浮子的操作存在缺陷。另外，对浮子进行存在缺陷的操作可能会导致磁体进行存在缺陷的检测，从而无法精确地测量液体容器内的液体水位。
此外，由于机械式水位传感装置的机械结构的特性，因此，诸如泥渣之类的碎屑可能结壳在浮子上或浮子支承结构上，因而可能阻碍正常检测磁力。
此外，当拆下机械式水位传感装置来去除泥渣时，由于水位传感装置的机械复杂形状，因而实际上很难除去泥渣，或是需要花费很长时间来清除泥渣。
另外，净水器的液体容器构造成具有光滑的内壁，以避免在内壁上形成擦伤，因而减小了变脏的可能性(例如，避免内壁带有泥土)。此外，若将结构安装在液体容器内，则该结构在任何情况下均不可避免地带有泥土，因而，在设计净水器时可尽可能地避免液体容器内部内的结构。
此外，对在液体容器内具有复杂的外观的机械式水位传感装置进行安装可能会使得碎屑容易在水位传感装置的外表面上集中，使净化后的水受到污染。此外，在这种情况下，应当更加频繁地清洗液体容器内部和水位传感装置。
此外，由于机械式水位传感装置具有可使浮子上升或下降的复杂结构、或是浮子与液体容器牢牢连结，因此，使得水位传感装置的尺寸和单位制造成本提高。
此外，由于电容传感器安装在液体容器的外壁面上，因此，容易受液体容器周围的湿气或碎屑的影响而发生故障。
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的一个方面在于提供一种水位传感装置，其具有可不容易覆盖有泥土的光滑外观。
本发明的一个方面还在于提供一种水位传感装置，其能使碎屑容易去除并缩短清洗时间。
本发明的一个方面还在于提供一种水位传感装置，其能降低制造单位成本。
本发明的一个方面还在于提供一种水位传感装置，其能防止因诸如湿气、碎屑等外部影响而引起故障。
解决技术问题所采用的技术方案
根据本发明的一个方面，提供一种水位传感装置，包括：主体，该主体设置成暴露在液体容器内，并在主体内具有收容空间；以及电容检测单元，该电容检测单元收容在主体的收容空间内，电容检测单元将上侧电容值与下侧电容值作比较，并发出输出信号“开”或“关”。
主体和电容检测单元可在液体容器内朝水平方向延伸。
主体的下部的厚度可小于主体的上部的厚度。
在上侧电容值大于下侧电容值时，电容检测单元可发出输出信号“关”，而在下侧电容值大于上侧电容值时，电容检测单元可发出输出信号“开”。
在将电容检测单元插入主体的收容空间后，用合成树脂将主体的收容空间完全密封。
可插入电容检测单元，以使电容检测单元与主体的收容空间之间的上缝隙和下缝隙相同，并用具有相同介电常数的合成树脂将主体的收容空间完全密封。
电容检测单元可以是印刷电路板组件(PBA)。
发明效果
根据本发明的示例性实施例，由于水位传感装置的外表面形成为光滑，因此，可使在水位传感装置上聚集的碎屑最小化，因而增长清洗周期间的间隔。也就是说，由于可使水位传感装置的外表面不易被灰尘覆盖，因此，可不用那么频繁地清洗。
可使水位传感装置的外周面易于清洗，并可使清洗时间历时缩短。
即使水位传感装置受诸如温度、湿气、碎屑等外部因素的影响，也不会那么频繁地发生故障。
由于省略了诸如进行机械式操作所需的浮子、用于操作磁传感器的磁体等元件，因此，可降低引起缺陷性操作的可能性。
附图说明
图1是示出本发明一示例性实施例的水位传感装置的立体图。
图2是图1所示的水位传感装置的剖视图。
图3是图1所示的水位传感装置的主体的剖视图。
具体实施方式
下文中，参照附图，对本发明示例性实施例的水位传感装置进行说明。
图1是示出本发明一示例性实施例的水位传感装置的立体图。
参照图1，水位传感装置50可安装在收容液体的液体容器10的壁面或底部上。在液体容器10中可形成插入孔11，以便将水位传感装置50插入其中。水位传感装置50对收容在液体容器10中的诸如水或油之类的各种液体的水位进行感测。
水位传感装置50可安装在液体容器10的最高水位上，或是可安装在最高或最低水位上。此外，水位传感装置50可安装在液体容器10的多个高度位置上。
水位传感装置50可包括：主体110，该主体110被设置成暴露在液体容器10中；电容检测单元130，该电容检测单元130被收容在主体110内；以及控制器150，该控制器150构造成根据来自电容检测单元130的输出值对液体容器10的水位进行控制。主体110和电容检测单元130安装成在液体容器10内朝水平方向延伸。
基本上具有盘状形状的盘单元111可形成在主体110的外周面上。阻碍转动单元112可突出地形成在主体110的外周面上，以使其与盘片单元111隔开。在这种情况下，阻碍转动单元112可具有与液体容器10的插入孔11相对应的多边形形状。因此，阻碍转动单元112被插入液体容器10的插入孔11中，以阻止主体110转动。
由柔性材料制成的衬垫113安装在盘单元111与阻碍转动单元112之间。衬垫113可安装成与盘单元111面接触。衬垫113可具有盘状形状，并在其中心部形成有孔。衬垫113避免液体从液体容器110的插入孔11中泄漏。
限位突出件114形成在主体110的外周面上，以使其与阻碍转动单元112隔开。也可像凹槽115形成在主体110的外周面的两侧上那样地形成限位突出件114。此外，限位突出件114可形成为从主体110的外周面朝外突出。
以沿着液体容器10的壁面方向插入凹槽115的方式安装固定锁键120，从而将衬垫113挤压至液体容器10的壁面。
固定锁键120可包括插入到在限位突出件114与液体容器10的外周面之间形成的凹槽115中的压缩肋条121，以便对衬垫113进行挤压。
阻碍转动单元12的厚度可比液体容器10的壁面或底面的厚度小。可将楔形的锥状部122形成于压缩肋条121的端部。锥状部122可使固定锁键120的压缩肋条121容易地插入至限位突出件114与限制转动单元112之间。压缩肋条121的锥状部122的上部使衬垫113进一步压缩至液体容器10的内表面，从而提高密封能力。
固定锁键120可包括把手单元123，以便将固定锁键120抓起和拔出。把手单元123可突出至与压缩肋条121基本上垂直。
压缩肋条121可包括突起物124，该突起物124朝中心突出，以防止压缩肋条121松开。
图2是水位传感装置的剖视图，图3是水位传感装置的主体的剖视图。
参照图2和图3，主体110具有可插入地设有电容检测单元130(参照图2)的收容空间。电线15连接至电容检测单元130。电线15与控制器150连接。主体110由诸如塑料之类的材料形成，主体的介电常数比空气的介电常数大，但比液体的介电常数小。
电容检测单元130可以是板状的印刷电路板组件(PBA)。在此，PBA通常是指完全加工好的印刷电路或印刷布线。
在将电容检测单元130插入主体110的收容空间之后，用合成树脂132将收容空间完全密封。因此，可防止电容检测单元130受液体容器10的内部湿气、外部材料(例如碎屑)等的影响。电容检测单元130可插入地位于收容空间，以使电容检测单元130与主体110的收容空间之间的上缝隙等于电容检测单元130与主体110的收容空间之间的下缝隙。通过用具有相同介电常数的合成树脂132将主体110的收容空间完全密封，可使参照平面与检测平面之间的检测误差最小化。
作为合成树脂132，可使用环氧树脂。然而，本发明不局限于此，只要能完全密封主体110的收容空间，就可使用任意类型的合成树脂。
环氧树脂具有以下优点：
首先，环氧树脂具有很强的黏合力，当发生反应且在室温下硬化(固化)时，不会产生副产物。此外，在环氧树脂发生硬化时，反应收缩非常小，展现出相对于外部变形的优良的稳定性。环氧树脂具有优良的电特性、优良的防水性、优良的耐磨损性及黏合特性、优良的耐候性、优良的耐化学性等。此外，环氧树脂可稳定地用在各种液体中。
按照电容检测单元130，主体110的上部110a的厚度(T)与主体110的下部110b的厚度(t)不同。主体110的下部110b的厚度(t)小于主体110的上部110a的厚度(T)(T＞t)。这是由于若液体与主体110的下部110b接触，则会使电容宽度的变化增加，可灵敏地检测水位。
由于主体110的上部110a与下部110b的厚度(T和t)不同，因此，上侧电容值和下侧电容值根据液体是否与主体110接触而改变。
电容的公式是C＝ε(K*(A/d))。在此，“C”是电容(pF)，ε是在真空中的绝对介电常数(pF/mm)，“K”是绝缘体的介电常数，“A”是导体间的有效重叠的截面积，“d”是导体间的距离。
当介电物质(绝缘体)位于具有不同电势的两个导体之间时会产生电容。电容的大小可由导体间的距离(d)、导体间的重叠的截面积(A)和介电物质的介电常数(K)来确定。
作为通常的电容传感器，在液体开始与电容传感器的检测平面(例如开始与液体容器接触的一个面)接触时，传感器使用固定参照值，以通过比较参照平面(例如暴露在外侧的一个面)的固定值与检测平面的可变介电值来对水位进行感测。在这种情况下，当湿气或碎屑与检测平面接触时，因湿气或碎屑而使电容值不同，而在检测水位时发生故障。
然而，在本发明的示例性实施例的电容式水位传感装置50中，其主体110安装成暴露在液体容器10内，当碎屑和湿气同时与参照平面(例如主体110的上部110a)和检测平面(例如主体110的下部110b)接触时，使用同时改变主体110的参照平面的电容值和检测平面的电容值的可变参照值。因而，即使湿气或碎屑与电容式水位传感装置50的主体110接触，参照平面和检测平面平等地受到湿气或碎屑的影响，因此，可防止水位传感装置50发生故障。
同时，由于水位传感装置50不具有浮子、浮子升降结构等，并且电容式检测单元130通过电气方式进行检测，因此，可将主体110的外表面形成为光滑。因而，可防止水位传感装置50的外表面包覆有泥渣等。此外，可使水位传感装置50所需的清洗时间的历时缩短，并可增长清洗周期。
以下对本发明示例性实施例的水位传感装置的运转进行说明。
首先，对将水位传感装置50安装为用于监测最高水位的最高水位传感装置的情况进行说明。
参照图2，当液体容器10的水位低于水位传感装置50时，水位传感装置50的主体110的上部110a和下部110b均与空气接触。在这种情况下，由于主体110的上部110a即参照平面的厚度大于主体110的下部110b即检测平面的厚度，因此，主体110的上部110a的电容值大于主体110的下部110b的电容值。由于空气的介电常数小于主体110的介电常数，因此，空气不会大幅影响主体的上部110a和下部110b的电容值。
因此，主体110的上部110a的电容值与空气的电容值之和大于主体110的下部110b的电容值与空气的电容值之和。因此，当主体110的上部110a和下部110b均与空气接触时，由于上侧电容值大于下侧电容值，因此，电容检测单元130发出输出信号“关”。
此外，尽管主体110的上部110a和下部110b与湿气接触，但由于主体110的上部110a和下部110b的电容值同时发生改变，因此，可防止水位传感装置发生故障。
随后，控制器150确定液体容器10的水位是否仍然较低。接着，控制器150可控制打开阀，以将液体连续供应至液体容器10。
随着液体被供应至液体容器10，液体容器10的水位逐渐上升。
不久，介电常数明显高于空气的介电常数的液体与主体110的下部110b接触。然后，主体110的下部110b的电容值与液体的电容值之和远大于主体110的上部110a的电容值与空气的电容值之和。当下侧电容值大于上侧电容值时，电容检测单元130发出输出信号“开”，并将该输出信号传输至控制器150。
若控制器150根据输出信号确认液体已在液体容器10内注入达最大水位，则控制器150控制关闭阀，以中断液体向液体容器10的供应。
接着，对将水位传感装置50安装于液体容器10的最低水位位置和最高水位位置的情况进行说明。在下文中，安装于最低水位位置的水位传感装置50将被称为最低水位传感装置50，安装于最高水位位置的水位传感装置50将被称为最高水位传感装置50。
当最低水位传感装置50的主体浸没在液体中时，主体110的上部110a和下部110b均与液体接触。由于主体110的介电常数小于水的介电常数，因此，主体110不会大幅影响主体110的上部110a和下部110b的电容值。此外，由于主体110的下部110b与液体之间的空间小于主体110的上部110a与液体之间的空间，因此，因与液体的接触而产生的电容值大幅作用于主体110的下部110b，而不是主体110的上部110a。
因此，主体110的下部110b的电容值与液体的电容值之和大于主体110的上部110a的电容值与液体的电容值之和。然后，电容检测单元130发出输出信号“开”，并将该输出信号传输至控制器150。
通过识别到液体已经供应至与液体容器10的最低水位相同高度时，控制器150控制相应的单元。
当液体容器的液体与最高水位传感装置的主体110的下部110b接触时，以和如上所述的在液体与水位传感装置的下部接触时相同的方式将输出信号输出。并且，控制器控制阀来中断液体供应。
水位传感装置可应用于净水器的储水容器、空气净化器或除湿器的水箱、清洗盆的储水容器等中。此外，水位传感装置也可应用于储存各种液体的容器中。
工业上的可利用性
本发明的一个方面减少水位传感装置的外表面带有碎屑(例如包覆有泥渣)，有助于清洗，且不会引起故障。
Claims (8)
1.一种水位传感装置，包括：
主体，该主体设置成暴露在液体容器内，根据所述液体容器中的液位而与所述液体容器中的空气或液体接触，并在所述主体内具有收容空间；以及
电容检测单元，该电容检测单元收容在所述主体的所述收容空间内，
随着所述主体的上侧和下侧与空气或所述液体容器中的空气或液体相接触，所述电容检测单元的上侧电容值和下侧电容值各自发生改变，
所述电容检测单元将所述上侧电容值与所述下侧电容值作比较，并发出输出信号“开”或“关”。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主体和所述电容检测单元在所述液体容器内朝水平方向延伸。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主体的下部的厚度小于所述主体的上部的厚度。
4.一种水位传感装置，包括：
主体，该主体设置成暴露在液体容器内，并在所述主体内具有收容空间；以及
电容检测单元，该电容检测单元收容在所述主体的所述收容空间内，所述电容检测单元将上侧电容值与下侧电容值作比较，并发出输出信号“开”或“关”，
其中，所述主体的下部的厚度小于所述主体的上部的厚度。
5.如权利要求3或4的装置，其特征在于，在所述上侧电容值大于所述下侧电容值时，所述电容检测单元发出所述输出信号“关”，而在所述下侧电容值大于所述上侧电容值时，所述电容检测单元发出所述输出信号“开”。
6.如权利要求1或4所述的装置，其特征在于，在将所述电容检测单元插入所述主体的所述收容空间后，用合成树脂将所述主体的所述收容空间完全密封。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，插入所述电容检测单元，以使所述电容检测单元与所述主体的所述收容空间之间的上缝隙和下缝隙相同，并用具有相同介电常数的合成树脂将所述主体的所述收容空间完全密封。
8.如权利要求1或4所述的装置，其特征在于，所述电容检测单元是印刷电路板组件(PBA)。
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