CN201740566U - 一种热水器水位检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热水器水位检测装置。其特征在于所述的可变电容传感器采用变介质式电容，变介质式电容的两极分别设置在筒状体上，公共电极设置在筒状体的左侧或者右侧，固定电极设置在与公共电极相反的一侧。上述一种热水器水位检测装置，通过在水箱内设置可变电容传感器，使得水位的变化最终反映为振荡器震荡频率的变化，通过与基准频率比较便可精确得知水箱中的水位，克服了传统的热水器检测水位不精确等问题，实现了水位的精确检测，增加了热水的利用率，对水质无任何影响，也彻底消除了水垢对水位检测的影响。

Description

一种热水器水位检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种热水器水位检测装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高和能源危机的临近，电热水器和太阳能热水器的普及率越来越高。在电热水器和太阳能热水器中，水位检测是其中的一项主要功能。因此，水位检测装置具有广阔的前景。

目前在市场上的电热水器和太阳能热水器的检测水位传感器有：电极式传感器装置、霍尔效应的浮子式传感器装置和压力式传感器装置，它们都由各自的缺陷。电极式传感器装置由于和水接触，形成回路而影响水质，其只能分段的检测出水箱里的水位如4段、5段等，不能精确体现出水箱里的水位。霍尔效应的浮子式传感器装置其结构复杂，可靠性不高，其也是只能分段的检测出水箱里的水位如4段、5段等，不能精确体现出水箱里的水位。这两种方式都不能精确体现出水箱里的水位，因此不利于热水的有效利用，也不利于热水器烧胆保护。压力式传感器虽然能够连续的测量出水位的状态，但是其成本偏高，不利于推广。这几种方式在使用一段时间以后，都容易受水垢的影响，造成水位的误判。

因此设计一种成本低、结构简单、耐用、测量精确的水位检测装置是非常必要的。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种热水器水位检测装置的技术方案，其结构简单，能准确的测量出水箱中的水位，对水质无影响，并且能够不受水垢影响保持其测量准确度。

所述的一种热水器水位检测装置，包括水箱，水箱内设置可变电容传感器，可变电容传感器接入开关切换电路后分别与控制器、振荡电路联接，振荡电路的输出与控制器联接，其特征在于所述的可变电容传感器采用变介质式电容，变介质式电容的两极分别设置在筒状体上，公共电极设置在筒状体的左侧或者右侧，固定电极设置在与公共电极相反的一侧。

所述的一种热水器水位检测装置，其特征在于所述的可变电容传感器、开关切换电路和振荡电路设置为一组或者一组以上。

所述的一种热水器水位检测装置，其特征在于所述的开关切换电路采用CD4051芯片。

所述的一种热水器水位检测装置，其特征在于所述的振荡电路由振荡器及其外围电路与可变电容传感器组成，振荡器采用NE555芯片。

所述的一种热水器水位检测装置，其特征在于所述的变介质式电容的固定电极由一个或一个以上金属段构成，相邻的固定电极之间设置间隙，每个固定电极与公共电极构成一个可变电容，固定电极分别接入开关切换电路的相应位置，所述的金属段外包覆绝缘材料。

所述的一种热水器水位检测装置，其特征在于所述的公共电极由一根或一根以上金属段组成，由一根金属段构成的公共电极与每个固定电极相配合，由一根以上金属段构成的公共电极的数量和固定电极的数量相同，且位置一一对应，与每个固定电极相配合，每个金属段外包覆绝缘材料。

所述的一种热水器水位检测装置，其特征在于所述的筒状体为圆柱形或者多边形，且采用绝缘材料制成。

上述一种热水器水位检测装置，通过在水箱内设置可变电容传感器，使得水位的变化最终反映为振荡器震荡频率的变化，通过与基准频率比较便可精确得知水箱中的水位，克服了传统的热水器检测水位不精确等问题，实现了水位的精确检测，增加了热水的利用率，对水质无任何影响，也彻底消除了水垢对水位检测的影响。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的电路结构示意图；

图3为本发明电容传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步说明：

如图1-2所示，一种热水器水位检测装置，包括水箱，水箱内设置可变电容传感器3，可变电容传感器3接入开关切换电路2后分别与控制器1、振荡电路4联接，振荡电路4的输出与控制器1联接，所述的可变电容传感器3、开关切换电路2和振荡电路4设置为一组或者一组以上，开关切换电路2采用CD4051芯片或者其它具有开关功能的芯片，振荡电路4由振荡器及其外围电路与可变电容传感器3组成，可以采用NE555芯片或者其它相同功能的芯片，为了使测出的数据更加准确，可以在水箱内设置多个可变电容传感器3，相应的开关切换电路2和振荡电路4也设置为多组。如图3所示，所述的可变电容传感器3采用变介质式电容，变介质式电容的两极分别设置在筒状体7上，筒状体7为圆柱形或者多边形，且采用绝缘材料制成，公共电极6设置在筒状体7的左侧或者右侧，固定电极5设置在与公共电极6相反的一侧。

如图3所示，变介质式电容的固定电极5由一个或一个以上金属段构成，相邻的固定电极5之间设置间隙，即每个固定电极5之间的距离也可根据精度需要设置相应的距离，每个固定电极5与公共电极6构成一个可变电容，固定电极5分别接入开关切换电路2的相应位置，通过控制器1的I/O口来控制接入开关切换电路2的电容，金属段外包覆绝缘材料；进一步地，公共电极6由一根或一根以上金属段组成，由一根金属段构成的公共电极6与每个固定电极5相配合，由一根以上金属段构成的公共电极6的数量和固定电极5的数量相同，且位置一一对应，与每个固定电极5相配合，每个金属段外包覆绝缘材料，以免和水接触。

本实用新型是这样实现的：由置于水中的可变电容作为振荡器的振荡电容，固定电极5与公共电极6配合水位的变化改变电容间的介质，即可变电容的容量会随水位的变化而变化，可变电容的变化会引起振荡器振荡频率的变化，控制器1通过检测振荡器的输出频率，再与基准频率比较以后便可精确检测出热水器的水位。

本实用新型的工作原理：(a)可变电容传感器3的两极分别位于筒状体7的左右两侧，两极间的传输介质会随着水位的变化而变化，从而使其电容量发生变化；(b)开关切换电路2与可变电容传感器3的固定电极5相连，用于选通某一路可变电容作为振荡电路4的振荡电容；(c)振荡电路4与开关切换电路2相连，用开关切换电路2选通的可变电容作为其振荡电容，可变电容的电容量的变化引起振荡器振荡频率的变化；(d)控制器1与开关切换电路2、振荡电路4相连，控制开关切换电路2的使能及选通通道，检测振荡电路4的振荡频率，再与基准频率比较以后便可精确检测出热水器的水位。

图2中，电子开关CD4501组成了可变电容切换电路，Y0～Y7连接到水位检测计等效的多路电容CT1-CTn，由单片机的3个I/O口作通道选择，CD4501的输出连接到NE555振荡器的CTN端，振荡器将变化的频率Freq送入控制器mcu检测。振荡器的振荡电容是由置于水中的变介质式电容构成的，振荡电容的可变是由于固定电极5与公共电极6之间的介质发生了变化，使得振荡电容发生变化；当水位变化时，NE555振荡电路中接入的电容CTn发生变化，从而引起振荡器输出频率发生变化，单片机可以检测频率信号的大小和频率信号的变化趋势来判断水位情况，振荡信号频率公式如下式：

Freq＝1/0.7(R₂+2R₁)CTn。

在具体实施时，可以设置一个振荡器、一个可变电容或者一个振荡器、一组可变电容，也可以设置多组振荡器和多组可变电容，将可变电容的固定电极5相应的接入开关切换电路2，可以把不同的频率信号送入单片机，从而保证测量数据的准确性。

Claims (7)

1.一种热水器水位检测装置，包括水箱，水箱内设置可变电容传感器(3)，可变电容传感器(3)接入开关切换电路(2)后分别与控制器(1)、振荡电路(4)联接，振荡电路(4)的输出与控制器(1)联接，其特征在于所述的可变电容传感器(3)采用变介质式电容，变介质式电容的两极分别设置在筒状体(7)上，公共电极(6)设置在筒状体(7)的左侧或者右侧，固定电极(5)设置在与公共电极(6)相反的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种热水器水位检测装置，其特征在于所述的可变电容传感器(3)、开关切换电路(2)和振荡电路(4)设置为一组或者一组以上。

3.根据权利要求1所述的一种热水器水位检测装置，其特征在于所述的开关切换电路(2)采用CD4051芯片。

4.根据权利要求1所述的一种热水器水位检测装置，其特征在于所述的振荡电路(4)由振荡器及其外围电路与可变电容传感器(3)组成，振荡器采用NE555芯片。

5.根据权利要求1所述的一种热水器水位检测装置，其特征在于所述的变介质式电容的固定电极(5)由一个或一个以上金属段构成，相邻的固定电极(5)之间设置间隙，每个固定电极(5)与公共电极(6)构成一个可变电容，固定电极(5)分别接入开关切换电路(2)的相应位置，所述的金属段外包覆绝缘材料。

6.根据权利要求1或5所述的一种热水器水位检测装置，其特征在于所述的公共电极(6)由一根或一根以上金属段组成，由一根金属段构成的公共电极(6)与每个固定电极(5)相配合，由一根以上金属段构成的公共电极(6)的数量和固定电极(5)的数量相同，且位置一一对应，与每个固定电极(5)相配合，每个金属段外包覆绝缘材料。

7.根据权利要求1所述的一种热水器水位检测装置，其特征在于所述的筒状体(7)为圆柱形或者多边形，且采用绝缘材料制成。

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