CN1097250A - 温度传感器温度计恒温装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种温度传感器，为该温度传感器设计 的膨胀式玻璃液体温度计以及使用该温度传感器的 恒温装置。本发明之温度传感器由玻璃液体温度计 与对该温度计液柱具有识别和间接控制能力的液位 传感器组成。通过对温度计液柱的检测，自动控制用 电器工作状态，达到对温度的自动控制。本发明特别 适用于电冰箱、冰柜、烤箱、化验室、病房、宾馆等的制 冷、电热器具和室内恒温控制，以及公共场所的温度 显示和温度控制。

Description

本发明涉及一种温度传感器，用于该温度传感器的膨胀式液体温度计和使用该温度传感器的恒温装置。

中国专利G01K5/16  1  02019公开《一种可以自由连断电路的温度计》，它的目的是用于温度计量和温度控制，其结构是在水银温度计壳体上塑铸数根导电接头，当水银柱随温度变化升降时，可以自动连通或断开外部电路，达到温控目的，它的不足之处是：1、必须使用水银做温度计测温液体，由水银的性质决定，与水银电联接的导电接头须用白金做材料，白金价昂，数根接头对白金用量太多。2、需要与之配套的较多的外部电路。3、不能随意调节。4、导电接头加工和连接都不方便，容易损坏。

公知的电接点温度计，同上述温度计构造及工作原理类似，不同之处是有一个可调节的电接点，可以调节这个电接点在温度计内的位置，实现对控制温度的调节，它的不足之处是：1、以贵金属白金做电接点，结构复杂，制做困难，成本高。2、受到振动倒置容易断节失灵。3、调节机构容易损坏。4、只能对一个温度点实现控制。

以上两种温度计都有毛细管较细、显示效果不好的不足，对水银柱的接触检测导致必须使用白金、水银。

本发明旨在提供一种：1、具有计量，传感和控制温度，但可以不接触检测的无极可调的温度传感控制器。2、为该温度传感器设计的宜于检测和制作的低成本温度计。3、使用该温度传感器的结构简单，检测灵敏，恒温装置。

本发明可以通过以下措施达到：以液位位移传感器检测膨胀式液体温度计的液柱的液位高度和升降变化。把温度信号转变为电信号，通过控制电路控制用电器的工作状态，达到控制温度的目的。

把膨胀式液体温度计的液柱作为电容液位传感器中电容两极间的介质，由于温度计毛细管内的物质乙醇，空气水银等的介电常数差异很大，温度计液柱升降时，相当于电容介质改变，从而电容量改变，使电容传感器输出相应电信号，控制用电器工作状态，达到控温目的，还可以在温度计壳体上塑铸一根电极，它的端与测温液体相连，另一端与电容传感器相连，使该温度计液柱作为电容传感器的一个极板，液柱升降，相当于电容极板面积大小的改变，从而电容量改变，以上述同样原理达到控温目的。

以电磁波和机械波发射接收传感器检测温度计液柱。液柱升降改变电磁波和机械波传播路径，比如导改光电断路器光路通或断，辐射光线是否被反射，折射，将导致光敏器件受光状态的改变，使光敏器件阻值改变，由此通过控制电路控制用电器工作状态，实现对温度的控制。

使用光纤传感器，可以使光路更容易控制，安装调试更方便，控制精度更高，具有较强抗干扰作用。

超声波传感器是一种机械波传感器，通过超声液位传感器对温度计液位检测，同样可以实现对温度的控制。

常用的光电辐射源有发光二极管，白炽灯，光量子发生器，激光器，气体放电脉冲灯，电荧光发光体，常用的光敏器件有光敏电阻，光敏二极三极管，硅光电池，光电倍增管，光阴极等，电磁波机械疲发射接收器应光谱匹配，分别把接收器布置在发射器的透射线上，反射线上，折射线上，通过对温度计材料的选择和形状结构的设计，使温度计壳体透射率尽可能大，壳体与测温液体，辐射波，接收器具有波谱匹配关系，即对于透射式液位传感器，壳体应顺利通过辐射光线，测温液体应具有遮挡光线通过的能力，对于反射式，测温液体对辐射光线具有反射能力，对于折射式、测温液体应具有对辐射光的折射能力。

使用一套上述的温度传感器，可以实现对一个温度点的恒温控制，也可以使用几套，把温度控制在一个或几个范围之内或增加其它如报警控制功能，设置一能使温度计和传感器探测头产生相对位移的调节机构，温度计壳体外壁加工有螺纹或轴向的槽，传感器检测头塑铸在材料上，这种材料可以是绝缘体和透明的，材料内壁有与温度计壳体外壁的螺纹和槽相应的螺纹或凸起，螺纹配合可使检测头围绕温度计壳体转动和上下位移，槽和凸起配合可使检测头顺温度计壳上下滑动，二者摩擦力较大，可相对固定，调整二者相对位置，可实现对传感控温的调节，电感线圈可以顺温度计的螺纹缠绕，也可以把检测头塑铸在温度计壳体上。

在使用如电感线圈的某些液位传感器时，可能会遮挡温度计壳体上的刻度，因此在壳体上另外有一套可以直接观察到的刻度和指示机构，温度计尺寸较大，测温液体使用便于传感器检测的物质，温度计壳体选用对液位传感器检测不敏感的物质制造，毛细管断面为长方形，一字形，若干毛细管的组合或类似形状，可以提高液位传感器对液柱的检测，同时具有显示效果好和艺术观赏价值。温度计加工为L型，或其它非直棒的异形体，便于感温包伸入测温区，同时液面和刻度部分便于布置在器具，如电冰箱的面板上，便于观察同时起到装饰美化的作用，为了便于显示和检测，测温液体可以是荧光物质。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、通过对液柱液位检测不但能实现对温度的无接触检测和控制，同时可直观显示，无级可调，调节方便，易于附加报警等多种功能。

2、对温度的控制和调节误差很小，基本上等于温度计的测量误差。

3、温度计尺寸较大，毛细管断面的形状不但使温度计量显示和调节控制误差更小，而且具有艺术观赏效果，适合公共豪华场所制作巨型的温度显示和控制装置。

4、不接触检测，工作可靠，寿命长，不易损坏。

5、结构简单，制作容易，成本较低。

6、L型等类似形体的非直棒形温度计，容易根据用电器具有实际状况布置，兼顾温度计量外部显示和控制多种功能。

图1是环形和U型液位传感器与玻璃液体温度计组成的温度传感器。

图2是由电感式接近开关同玻璃液体温度计组成的温度传感器工作原理示意图。

图3是螺管式电感传感器同玻璃液体温度计组成的温度传感器结构示意图。

图4是涡流传感器与玻璃液体温度计组成的温度传感器结构示意图。

图5图6分别是差动变压器式电感传感器同温度计组成的温度传感器一个结构图一个原理图。

图7图8是电容传感器检测玻璃液体温度计液柱的原理图和电路框图。

图9是用两套光电传感器把温度控制在一个范围内的恒温装置结构图。

图10是超声传感器和光纤传感器与温度计组成的温度传感器结构示意图。

图11图12分别是图中各种温度传感器控制的制冷加热的恒温装置的工作结构原理示意图。

图13是互感式液位传感器与温度计组成的温度传感顺原理图。

实施例1：分别以图1所示的UYB-13型和CE1-10型电容液位传感器和水银温度计，有机液体温度计组成温度传感器，电联接于图11、12的电路中，实现温度检测和控制。

实施例2：以权利要求3的温度传感器电接于图11、12电路中，检测电极是弧型，包围温度计壳体，但不遮挡温度计刻度。

实施例3：分别以U05型、HEL型、5CB40型电感式位移传感器和玻璃液体温度计组成温度传感器，电接于图11、12电路中，以图9原理工作。

实施例4：以日产涡流差动变压器式液位传感器与膨胀式液体温度计组成温度传感器，电联接图11、12电路中，以图9原理工作。

实施例5：如图10所示，以透射式光电传感器和反射式光纤传感器与水银温度计组成温度传感器，电联接于图11、12电路中，以图9原理控温，用电器是电热器，温度达上限时，电热器停止工作。温度达下限时，电热器工作。

实施例6：分别以501E、621S型超声液位传感器与乙醇温度计组成温度传感器按图9原理控温，用电器是制冷器，温度高于温控点，制冷器工作。

实施例7：红外发射接收管布置在乙醇温度计两侧，该温度计壳体用透射红外光的锗玻璃制作，温度计毛细管断面为长方形，长为1厘米，宽为1毫米，壳体镀以增透膜，构成透射式温度开关，液柱上升，遮挡光路，接收管没有光照，阻值不变，液柱随温度下降，接收管受光照，阻值变小，使图11、12电路有不同工作状态，控制用电器工作。

实施例8：红外接收器布置在红外发射器光线通过尺寸较大的温度计毛细管液体柱的折射线上，发射接收器固定在一环型体上，该环形体内壁螺纹，与温度计壳体外壁螺纹配合，相互旋转，调整相互间位置，达到调整温控点。

实施例9：图2是一种电感式接近开关，它由高频振荡器、检波器、放大器、施密特电路及输出电路组成，工作原理是振荡器2产生交变磁场，玻璃液体温度计液柱3随温度升降，使液柱内涡流量值改变，必致吸收振荡能量的改变，使振荡检测线圈1振荡强弱改变，由电路转换成开关信号，按图9控制用电器工作状态。

实施例10：图5图6是螺管式差动变压器式温度传感器结构图和原理图，它由初级线圈2和二组次级线圈1和绝缘框架3组成，温度计液住下降时，下边次级线圈内磁通比上边线圈多些，互感也大些，反之则相反，通过次级线圈的不同输出控制用电器工作，达到温控目的。也可以把输出接成图6的反向串连方式。

实施例11：图10是电磁波和机械波透射式，反射式温度传感器结构图。超声发射器1和超声接收器2布置在尺寸较大的温度计两侧，光纤反射式光电传感器4对液柱3检测。温度传感器电联接于图11、12中，用电器控制门窗开关，调节室内温度。

实施例12：电容液位传感器的检测头由两块导体和两块透明绝缘体组成，它们间隔连接，胶接成塑铸成与温度计壳体吻合的一个整体。内壁有与温度计壳体外壁螺纹或槽配合的螺纹或凸起，可以与温度计相对固定，并可以顺螺纹转动或槽向滑动，做相对位置的调节。

实施例13：自感线圈顺温度计壳体外壁螺纹绕在温度计壳体上，线圈两端电联接于图11、12电路中。

实施例14：互感线圈在温度计壳体上，线圈两端电联接于图13电路中。

实施例15：自藕线圈绕在温度计壳体上，按图9原理控温。

Claims (10)

1、一种温度传感器，其特征在于：它由膨胀式液体温度计和对温度计液柱液位具有检测能力的液位位移传感器组成。

2、根据权利要求1的温度传感器，其特征在于：它的液位位移传感器根据工作原理分别是电容液位传感器，电感液位传感器，涡流液位传感器，电磁波机械波发射接收式液信传感器，光电液位传感器，超声液位传感器，磁性液位传感器。

3、根据权利要求1的温度传感器，其特征在于膨胀式液体温度计的壳克体上塑铸一根电极，它的一端与测温液体电连接，另一端可与外部电路电连接。

4、根据权利要求1的温度传感器，其特征在于：它由权利要求3的温度计作为权利要求2的电容液位传感器的一个电极。

5、根据权利要求1的温度传感器，其特征在于：为了便于权利要求2的液位传感器的检测，膨胀式液体温度计的毛细管尺寸较大。

6、根据权利要求1或5的温度传感器，其特征在于：膨胀式液体温度计的毛细管断面为长方形，一字形，若干毛细管排列或类似形状。

7、根据权利要求1或5或6的温度传感器，其特征在于：它有一个能使温度计和传感器检测头产生相对位移的调节机构，它的膨胀式液体温度计壳体外壁有螺纹或轴向的槽，与传感器检测头的螺纹或凸起配合，检测头与温度计可以产生相对位移的效果。

8、根据权利要求1或5或6的温度传感器，其特征在于：它的温度计多一套刻度。

9、根据权利要求1或5或6或7或8的温度传感器，其特征在于：它的温度计呈L型。

10、一种恒温装置，它由温度传感器，控制电路，用电器组成，其特征在于：它的温度传感器是权利要求1的温度传感器。

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