CN102305654A

CN102305654A - 一种使用温度传感器测量水位的传感器及其使用方法

Info

Publication number: CN102305654A
Application number: CN201110216611A
Authority: CN
Inventors: 邹洪威; 李小鹏; 王蕾; 张本超; 任守亮; 武鑫; 周玉凤; 曹飞
Original assignee: SHANGDONG SANGLE SOLAR ENERGY CO Ltd
Current assignee: SHANGDONG SANGLE SOLAR ENERGY CO Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2012-01-04

Abstract

一种使用温度传感器测量水位的水位传感器，其特征在于，包括：恒流源、多个温度传感器、测量电路和外壳，所述温度传感器为电阻温度传感器，多个温度传感器串联，与恒流源组成闭合回路，测量电路测量所述闭合回路中每个温度传感器两端的电压值，所述测量电路和闭合回路都设置在外壳之中。

Description

一种使用温度传感器测量水位的传感器及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种使用温度传感器测量水位的传感器及其使用方法，特别涉及一种用于太阳能热水器中的使用温度传感器测量水位的的传感器及其使用方法。

背景技术

目前，用于太阳能热水器中的水位传感器大多采用电极式，这种传感器结构简单，成本较低，测量结果准确可靠。但上述传感器需要比较干燥的工作环境，由于传感器长时间浸泡在水中，当水渗入传感器内部后，其就完全失效了。为解决上述问题，本领域一般采取改进密封的方法延长传感器的工作寿命，但由于热水器中水的温差变化较大，一般的密封措施无法较长时间的起到应有的作用。因此，电极式传感器必须隔一段时间就进行更换，造成极大的人力和物力浪费。

在本领域中，温度传感器的使用非常普遍。其体积小，重量轻，尤其重要的是其可以不接触水工作，因此防水封装相对容易。如果可以使用温度传感器代替电极测量水位，将可以大大延长水位传感器的使用寿命。而且，由于太阳能热水器中一般都需要温度传感器，因此，使用温度传感器测量水位可以一物两用，减小传感器的体积，且温度传感器一种通用的标准件，价格与电极相比相对较低，可以显著降低传感器的成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种使用温度传感器测量水位的水位传感器，其技术方案如下：

包括恒流源、多个相同的温度传感器、测量电路和密封防水外壳，所述温度传感器为电阻温度传感器，多个温度传感器串联，与恒流源组成闭合回路，测量电路可以测量所述闭合回路中每个温度传感器两端的电压值，所述测量电路和闭合回路都设置在密封防水外壳中。

水位传感器中还可以包括控制系统，所述控制系统控制所述闭合回路的通/断。

水位传感器中所述测量电路有多个，每个测量电路测量一个温度传感器两端的电压值；也可以仅有一个，其分别测量每个温度传感器两端的电压值。

水位传感器密封防水外壳接触温度传感器的部分采用传热材料，每两个相邻温度传感器之间的密封防水外壳上具有隔温部件。

使用温度传感器测量水位的原理在于：电阻温度传感器本质上是一个电阻，当通以电流时，由于电阻效应其会升温。由于水和空气的散热效果不同，其中的电阻温度传感器升温表现也不同。由于空气是热的不良导体，在空气中，温度传感器一旦通电，其温度几乎会直线上升，如果电流较大，温度的上升会相当明显；而由于水是热的良导体，温度传感器在水中通电的话，其热量会很快的传递到水中，从而导致其温度也不会有太快的变化(如果容器较大的话甚至基本不变)。如果将多个相同的电阻温度传感器串联到恒流源上放入水中，由于采用的是恒流源，每个温度传感器产生的热量大体是相同的，但在水中的温度传感器的温升将会远远小于空气中温度传感器的温升，即水中温度传感器的温度小于空气中温度传感器。由于电阻温度传感器的温度变化会使其阻值发生变化，且系统中采用的是恒流源，就可以通过测量温度传感器两端电压值的方法测量其是否位于水中，以此测量水位。

上述水位传感器的使用方法如下

①将装置基本竖直的放置于需测量水位容器内；

②使恒流源向闭合回路通电；

③使用测量电路依次测量每个温度传感器两端的电压值，并将上述电压值输出给外接的比较电路，比较电路记录上述电压值为第一电压值；

④经过一段预设的时间后，使用测量电路再次依次测量每个温度传感器两端的电压值，并将上述电压值输出给外接的比较电路，比较电路记录上述电压值为第一电压值；

⑤外接的比较电路将各传感器的第一电压值与第二电压值比较，将各传感器的第一电压值与第二电压值的差值记录为第三电压值；

⑥外接的比较电路将第三电压值与预设的阀值比较，每个第三电压值对应有一个预设的阀值，如第三电压值小于其对应的预设的阀值，则该第三电压值所属的温度传感器位于水中，如第三电压值大于其对应的预设的阀值，则该第三电压值所属的温度传感器位于空气中；

⑦根据步骤⑥中的结果确定水位。

在上述使用方法中，其中所述预设的时间为5-120秒，每个第三电压值对应的预设的阀值为各自第一电压值的1％～3％。

附图说明

附图1为本发明一个实施例的剖面图；

附图标记如下：

1-温度传感器，2-测量电路，3-密封防水外壳，4-恒流源，5-隔温部件。

具体实施方式

参见附图1，其描述了根据本发明所述的水位传感器的一个优选实施例。

水位传感器包括恒流源、多个温度传感器、测量电路和密封防水外壳，所述温度传感器为电阻温度传感器，多个温度传感器串联，与恒流源组成闭合回路，测量电路可以测量所述闭合回路中每个温度传感器两端的电压值，其与外接的比较电路连接(比较电路及其与测量电路的连接未示出)，所述测量电路和闭合回路都设置在密封防水外壳中，以防止水进入外壳中对测量产生影响。水位传感器中具有控制系统，控制系统控制所述闭合回路的通/断，在不进行测时断开闭合回路，延长恒流源的工作时间。

水位传感器中具有一个测量电路，其分时分别测量每个温度传感器两端的电压值。但可以理解的是，其也可以设置多个测量电路，每个测量电路测量一个或多个温度传感器的电压值。

水位传感器密封防水外壳接触温度传感器的部分采用不锈钢制成，有利于热的传导，提高了测量的准确度，当然，在实际应用中，也可以使用其它传热材料，例如铝、铜等。在使用传热材料的情况下，每两个相邻温度传感器之间的密封防水外壳上可以设置隔温部件，各温度传感器具有热独立性，避免由于外壳导热带来的干扰。

上述水位传感器的使用方法如下：

①将装置基本竖直的放置于需测量水位容器内；

②使恒流源向闭合回路通电；

⑦根据步骤⑥中的结果确定水位。

在上述使用方法中，其中所述预设的时间可以根据恒流源的电流值和电阻温度传感器的类型予以确定，优选为5-120秒，虽然在水中温度传感器的温度基本不变，即其两端的电压基本不变，但出于避免测量误差的考虑，应设置阀值，经实验证明，每个第三电压值对应的预设的阀值可以为各自第一电压值的1％～3％，上述取值可以得到非常好的实际效果。

以上所述的外接的比较电路包括储存数据、比较功能，采用普通的比较电路即可，其设计方法为本领域的公知常识，因其与本发明的技术内容无关，在此不予累述。

以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。

Claims

1.一种使用温度传感器测量水位的水位传感器，其特征在于，包括：恒流源、多个相同的温度传感器、测量电路和密封防水外壳，所述温度传感器为电阻温度传感器，多个温度传感器串联，与恒流源组成闭合回路，测量电路可以测量所述闭合回路中每个温度传感器两端的电压值，所述测量电路和闭合回路都设置在密封防水外壳中。

2.如权利要求1所述的水位传感器，其中还包括控制系统，所述控制系统控制所述闭合回路的通/断。

3.如权利要求1所述的水位传感器，其中所述测量电路有多个，每个测量电路测量一个温度传感器两端的电压值。

4.如权利要求1所述的水位传感器，其中所述测量电路仅有一个，其分别测量每个温度传感器两端的电压值。

5.如权利要求1-4任一所述的水位传感器，其中密封防水外壳接触温度传感器的部分采用传热材料，每两个相邻温度传感器之间的密封防水外壳上具有隔温部件。

6.一种使用如权利要求1-5任一所述的装置测量水位的方法，其特征在于包括以下步骤：

①将装置基本竖直的放置于需测量水位容器内；

②使恒流源向闭合回路通电；

⑦根据步骤⑥中的结果确定水位。

7.一种如权利要求6所述的方法，其中所述预设的时间为5-120秒。

8.一种如权利要求6或7所述的方法，其中每个第三电压值对应的预设的阀值为各自第一电压值的1％～3％。