CN111982236A - 一种水位传感器及由其构成的水容器和饮料机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水位传感器及由其构成的水容器和饮料机。水位传感器，包括一个以上的金属电极，各金属电极的一端裸露为检测端，另一端固定在一绝缘固定件内，与绝缘固定件内的信号输出电路相连接；信号输出电路与信号输出线束或射频无线监控电路相连。本发明水位传感器用于带有液位测控的水容器和饮料机之类的装置上结合映射电容和计算机控制产生的方波、脉冲或交变信号等设定的变化激励信号，既可以克服磁浮球干簧传感器的缺陷，探及最低水位，可不留剩水而将水抽干，解决了饮水机废水的问题，又可以防止或减少金属电极生锈、结垢的难题，具有寿命长，电路简单、成本低的优点。

Description

一种水位传感器及由其构成的水容器和饮料机

所属技术领域

本发明涉及一种水位传感器及由其构成的水容器和饮料机。

背景技术

水位检测有浮球式和电极式。前者不仅昂贵，生产加工工艺麻烦，生产工期长，而且由于磁铁的重量导致吃水线深，造成探不到液体底部而误测(液体浅了浮不起来，比如28mm厚的浮球需要至少15mm水深才可以浮起而被探测到)，造成尤其是长方体储液箱剩余很多液体抽不尽，造成大量浪费；由于加工工艺麻烦，订货生产周期长；不易清洗，中间塑胶管容易弯折而报废。

电极式水位传感器由于电极可以触及液体底部，因此容易探及容器底部，液体容易被抽干而不留剩水。致命的缺点是：由于水中矿物质多，常规的电极通电测量由于电解作用会导致电极腐蚀，即便不锈钢材质也会因电解而生锈和结垢而失灵，寿命短，使用成本高。

设计一种电极可以触及液体底部，即便不锈钢材质也不会或不容易因生锈、结垢，寿命长，电路极其简单、成本低的的水位传感器，以满足高质量、低成本、易加工的饮料机(含饮水机)的需要十分有必要。

发明内容

本发明的首要任务是要设计一种金属电极可以触及液体底部，即便不锈钢材质也不会或不容易因生锈、结垢，寿命长，电路极其简单、成本低的的水位传感器。

本发明的进一步的任务是要利用上述水位传感器设计一种带有液位检测和控制的水容器。

本发明的另一个任务是要利用上述水位传感器设计一种带有液位检测和控制的饮料机。

本发明的技术方案是：

一种水位传感器，包括一个以上的金属电极，其特征在于所述各金属电极的一端裸露为检测端，另一端固定在一绝缘固定件内，与绝缘固定件内的信号输出线束或射频无线通讯装置相连。

所述金属电极有2-10个或更多个，各检测端对应不同深度的水位。

所述水位传感器还包括一个激励信号输入线，其或与一个金属公共电极相连或与至少底部为导体的容器的底部相连；公共电极的底端低于或等于最低水位金属电极的检测端，接近或直接与容器的底部相连。

所述绝缘固定件包括一个上端带有外螺丝的管接头；管接头的下端设有用于绝缘分隔、固定所述各金属电极的固定块。

所述信号输出线束与固定在固定块上的各所述金属电极的另一端相连。

所述公共电极为金属探头，其上端固定在固定块上而与激励信号输入线相连。

在所述公共电极和激励信号输入线之间来串联连接有一定制的变化激励信号映射探测电容C。

所述激励信号输入线输送的激励信号为定制的方波、脉冲或交变信号。

所述管接头的上端外壁设有传感器固定螺母，其上端内圆固定引出所述信号输出线束或者与之连接的多芯接插件，或者该上端内圆内设有射频无线通讯装置。

所述管接头的下端连接有电极保护套管和/或金属电极绝缘分隔管堵头；管堵头的底面上设有电极孔；管接头的下端带有外螺丝，管堵头上设有与其相配接的内螺丝。

利用所述的水位传感器构成的带有水位测控装置的水容器，其特征在于所述水容器的顶部或侧上部安装有所述水位传感器。

利用所述的水位传感器构成的带有液位测控装置的饮料机，其特征在于包括一个或多个饮料盒，所述饮料盒的顶部或侧上部安装有所述水位传感器，与饮料盒相连有出液口。

所述饮料盒有多个，横和/或纵向组合排列在一个冷柜内，电控出液装置控制所述出液口输出选定的饮料。

所述各饮料盒上设有固体饮料混合和/或均质装置。

所述出液口上连接有自吸泵；所述电控出液装置为一个基于嵌入式计算机的现钞支付和/或移动支付的物联网智能自动售卖系统，自吸泵的出液端与对应的水嘴相连。

所述各饮料盒上设有饮用水添加机构和固体饮料原料或浓浆饮料原料加入机构。

本发明的水位传感器由于金属电极可以触及液体底部，因此可以克服磁浮球干簧传感器的缺陷，探及最低水位，可以不留剩水而将水抽干，解决了饮水机废水的问题。由于采用了电容映射变化信号采样，不锈钢材质不会或不容易因生锈、结垢，寿命长，电路极其简单、成本低。

采用本发明的水位传感器制造的带有液位测控的水容器和饮料机解决了现有技术存在的缺陷，具有与本发明的水位传感器带来的相应的优点。

附图说明

图1是本发明水位传感器一个实施例的示意图(组合状态)；

图2是图1本发明水位传感器的爆炸结构示意图；

图3是利用本发明水位传感器构建的一种盛水容器的示意图；

图4是利用本发明水位传感器构建的一种饮料机的示意图。

具体实施例方式

实施例1：一种水位传感器，如图1、2所示，其包括3个金属电极。各金属电极的一端裸露为检测端2，另一端28固定在一绝缘固定件3内，与绝缘固定件3内的信号输出线束4相连接，信号输出线束4再与一个航空接插件构成的多芯接插件12相连，用于实现与外部控制器的有线连接。或者所述另一端28与一个基于SoC计算机片上系统(如Zigbee)构建的射频无线通讯装置13相连，用于实现与外部控制器的无线连接。

整个金属电极，包括其检测端2，整体由一根1-6mm的不锈钢棒制成；或者仅仅检测端2用不锈钢棒或块或管制成，其余部分用铜线制成。

本发明金属电极1设有3个，理论上可以几十个、几百个或更多，根据水深及检测精度需要而定，按高低(水深)依次错落隔开布置，各检测端2使用时对应不同的水位深度。

水位传感器7还包括一个激励信号输入线5，其与一个金属公共电极6相连。金属公共电极6的最低端使用时位于水底，或说水容器29的底部。

激励信号输入线5也可以用导线与整体为金属的水容器的任何位置连接，水容器代替公共电极6。水容器29仅仅底部为导体的，激励信号输入线5与该底部相连，该底部代替公共电极6。水容器为绝缘材料制成的，则公共电极6不能省略替代，只能用和金属电极1同样或类似的管、柱、板等构建。

公共电极6的低端低于或等于最低水位金属电极1的检测端2，接近或直接与水容器29的底部相连。

绝缘固定件3包括一个上端带有外螺丝8的管接头9；管接头9的下端设有用于绝缘分隔、固定所述各金属电极的固定块10。

信号输出线束4与固定在固定块10上的各金属电极的另一端28相连。

公共电极6为金属探头，其上端固定在固定块10上而与激励信号输入线5相连，其下端至少与要测量的最低水位平齐，最好触及被测水容器的底部。。

在公共电极6和激励信号输入线5之间来串联连接有一定制的变化激励信号映射探测电容C。激励信号输入线5接收来自检测计算机输出的变化激励信号，隔直通交映射经水在金属电极1上，在传输给计算机的信号输入接口，经过波形比较可以测得该金属电极1是否与水接触，从而计算机可以计算辨识出当前水位。

激励信号输入线5输送的激励信号一般可以选用定制参数的方波、脉冲或交变信号，包括高低电平时长、幅度、占空比、频率、幅值、相位等，采用方波比较简单。

管接头9的上端外壁设有传感器固定螺母11，其上端内圆固定引出信号输出线束4或者与之连接的多芯接插件12，或者该上端内圆内设有射频无线通讯装置13。

管接头9的下端连接有金属电极绝缘分隔管堵头15和电极保护套管14。管堵头15的底面上设有电极孔18。

管接头9的下端带有外螺丝16，管堵头15上设有与其相配接的内螺丝17，两者可以便捷的组装/拆卸，省工省时，降低制造和维修成本。

实施例2：

利用上述的水位传感器7构成的带有水位测控装置的容器：该水容器29的顶部或侧上部安装有上述水位传感器7。

实施例3：

利用上述的水位传感器7构成的带有液位测控装置的饮料机：包括3排4列12个饮料盒19。饮料盒19的顶部或侧上部安装有水位传感器7，与饮料盒19相连有出液口20。

饮料盒19共3排4列12个，横、纵向组合排列在冷柜21内，电控出液装置23控制各出液口20输出选定的不同口感的饮料。

在各饮料盒19上设有固体饮料混合和/或均质装置22，可以对新加入的固体或浓缩液体饮料(如茶粉、浓缩果汁等)进行搅拌混合、均质。

各出液口20上连接自吸泵24用于抽取饮料盒19内的饮料。自吸泵24的出液端25与对应的水嘴27相连。

电控出液装置23为基于嵌入式计算机的现钞支付和/或移动支付的物联网智能自动售卖系统。

各饮料盒19上设有饮用水添加机构26可以方便往饮料盒内补水。这个机构可以是手动或电动自动控制的装置。

设置固体饮料原料或浓浆饮料原料加入机构30，可以实现自动控制现调固体饮料原料或浓浆饮料原料及水自作饮料，半自动或全自动作业，减轻人工作业或完全取代人工。

本发明水位传感器7作为一个基础物联网智能化数字传感器可以广泛应用于许多需要测量水位的场合或设备上，以上虽仅仅举例了水容器和饮料机，但可以举一反三，故而不再更多赘述，一切相同或等同的技术方案均应体现于各权利要求所要求保护的范围之内。

Claims (16)

1.一种水位传感器，包括一个以上的金属电极(1)，其特征在于所述各金属电极(1)的一端裸露为检测端(2)，另一端固定在一绝缘固定件(3)内，与绝缘固定件(3)内的信号输出线束(4)或射频无线通讯装置(13)相连。

2.根据权利要求1所述的水位传感器，其特征在于所述金属电极(1)有2-10个或更多个，各检测端(2)对应不同深度的水位。

3.根据权利要求2所述的水位传感器，其特征在于所述水位传感器还包括一个激励信号输入线(5)，其或与一个金属公共电极(6)相连或与至少底部为导体的水容器(29)的底部相连；公共电极(6)的底端低于或等于最低水位金属电极(1)的检测端(2)，接近或直接与水容器(29)的底部相连。

4.根据权利要求3所述的水位传感器，其特征在于所述绝缘固定件(3)包括一个上端带有外螺丝(8)的管接头(9)；管接头(9)的下端设有用于绝缘分隔、固定所述各金属电极的固定块(10)。

5.根据权利要求4所述的水位传感器，其特征在于所述信号输出线束(4)与固定在固定块(10)上的各所述金属电极的另一端(28)相连。

6.根据权利要求5所述的水位传感器，其特征在于所述公共电极(6)为金属探头，其上端固定在固定块(10)上而与激励信号输入线(5)相连。

7.根据权利要求6所述的水位传感器，其特征在于在所述公共电极(6)和激励信号输入线(5)之间来串联连接有一定制的变化激励信号映射探测电容(C)。

8.根据权利要求7所述的水位传感器，其特征在于所述激励信号输入线(5)输送的激励信号为定制的方波、脉冲或交变信号。

9.根据权利要求4-8中任一权利要求所述的水位传感器，其特征在于所述管接头(9)的上端外壁设有传感器固定螺母(11)，其上端内圆固定引出所述信号输出线束(4)或者与之连接的多芯接插件(12)，或者该上端内圆内设有射频无线通讯装置(13)。

10.根据权利要求9所述的水位传感器，其特征在于所述管接头(9)的下端连接有电极保护套管(14)和/或金属电极绝缘分隔管堵头(15)；管堵头(15)的底面上设有电极孔(18)；管接头(9)的下端带有外螺丝(16)，管堵头(15)上设有与其相配接的内螺丝(17)。

11.利用权利要求1-10中任一权利要求所述的水位传感器构成的带有水位测控装置的水容器，其特征在于所述水容器(29)的顶部或侧上部安装有所述水位传感器(7)。

12.利用权利要求1-10中任一权利要求所述的水位传感器构成的带有液位测控装置的饮料机，其特征在于包括一个或多个饮料盒(19)，所述饮料盒(19)的顶部或侧上部安装有所述水位传感器(7)，与饮料盒(19)相连有出液口(20)。

13.根据权利要求12所述的饮料机，其特征在于所述饮料盒(19)有多个，横和/或纵向组合排列在一个冷柜(21)内，电控出液装置(23)控制所述出液口(20)输出选定的饮料。

14.根据权利要求13所述的饮料机，其特征在于所述各饮料盒(19)上设有固体饮料混合和/或均质装置(22)。

15.根据权利要求14所述的饮料机，其特征在于所述出液口(20)上连接有自吸泵(24)；所述电控出液装置(23)为一个基于嵌入式计算机的现钞支付和/或移动支付的物联网智能自动售卖系统，自吸泵(24)的出液端(25)与对应的水嘴(27)相连。

16.根据权利要求14或15所述的饮料机，其特征在于所述各饮料盒(19)上设有饮用水添加机构(26)和固体饮料原料或浓浆饮料原料加入机构(30)。

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