CN205192568U - 一种设置有液位监测装置的液箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种设置有液位监测装置的液箱，其包括非金属材质的箱体，所述箱体的外侧设置有液位监测装置，所述液位监测装置包括若干在竖直方向上间隔分布的感应电极。所述液位监测装置设置在所述箱体外侧的腔壁上。所述箱体的底部设置有非金属材质的连通管，所述液位监测装置设置在所述连通管外侧的腔壁上。本实用新型利用液体的电容特性，通过监测感应电极上的电容大小来监测出液位的高低，本实用新型具有测量精度高，结构简单，可靠性高和不直接接触液体不会对液体形成污染等特点，同时克服了现有的用于家电产品液箱的缺陷。

Description

一种设置有液位监测装置的液箱

技术领域

本实用新型涉及一种设置有液位监测装置的液箱。

背景技术

在家用电器设备中，有相当多的一部分设备其内部是需要盛放液体的，如电热水器、饮水机、咖啡机、豆浆机和洗衣机等，这些设备在其内部都安置了可以盛放液体的液箱，为了使用功能的正常以及使用过程中的安全性，液位监测有其特别重要的作用。首先，用户在使用时需要知道液箱里的液体量，防止在使用过程中出现缺液情况，其次是自动注液控制，即溶液箱是否要注液和液体注满之后停止注液的控制，以及防止液箱溢液都离不开对溶液箱内液位的监测。随着家电产品智能化程度的不断提高，具备液位监测功能液箱的家电产品的品种和数量将呈现出快速增长的态势。

目前应用在家电产品中的液箱基本上不具备液位监测功能，液位监测主要通过外置的液位监测装置来实现，实现液位监测主要有下列三种方式：

（1）电极式：

目前大部分太阳能热水器采用感应电极监测液位（简称电极式），其原理是利用水的导电性能。感应电极按照一定的尺寸要求分布在一根绝缘棒上，构成测量棒，从水箱顶部插入。由于电极式的控制及监测电路比较简单、成本较低，因而在目前得到广泛应用。然而，当感应电极结垢（钠镁离子的附着）之后，导致测量错误的问题一直未能从根本上得到解决，这个问题在水质较差的地方情况更加严重。因此，为了保证测量的准确，必须定期更换测量杆。

（2）干簧管式：

目前大部分饮水机和加湿机以及部分太阳能热水器采用干簧管进行液位监测，简称干簧管式。其原理是在一根测量棒内按照一定的尺寸要求（与电极式一样）分布埋设干簧管，每个干簧管分段设置一个环状的带有永磁铁的浮子，干簧管位于每段的顶部，且限制浮子只在该段向上下移动，当液体的浮力抬起浮子至分段的顶部时永磁铁吸引干簧管动作。测量棒从液箱顶部插入，由于干簧管式存在机械运动（浮子的上下移动），所以它的结构较为复杂并且可靠性更低。

（3）压力式：

目前家用洗衣机多数采用水压传感器测量水位，安装在水箱底部的压力传感器，通过测量水压来确定水位（量），简称压力式。压力式在一定程度上避免了水垢造成的测量问题，可靠性也较好，然而这种传感器的测量精度较低不适用于低液位监测的应用场合，并且结构复杂传感器的成本较高。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种设置有液位监测装置的液箱。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型一种设置有液位监测装置的液箱，其包括非金属材质的箱体，所述箱体的外侧设置有液位监测装置，所述液位监测装置包括若干在竖直方向上间隔分布的感应电极。

进一步地，所述液位监测装置设置在所述箱体外侧的腔壁上。

进一步地，所述箱体的底部设置有非金属材质的连通管，所述液位监测装置设置在所述连通管外侧的腔壁上。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型利用液体的电容特性，通过监测感应电极上的电容大小来监测出液位的高低，本实用新型具有测量精度高，结构简单，可靠性高和不直接接触液体不会对液体形成污染等特点，同时克服了现有的用于家电产品液箱的缺陷。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2的结构示意图；

图3是本实用新型测量原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：

如图1和图3所示，本实用新型一种设置有液位监测装置的液箱，包括非金属材质的箱体1，所述箱体1的外侧设置有液位监测装置2，所述液位监测装置2包括若干个在竖直方向上间隔分布的感应电极3。

在本实施例中，所述液位监测装置2设置在所述箱体1外侧的腔壁上。

本实用新型利用液体的电容特性，通过监测箱体1外侧腔壁的感应电极3上的电容大小来监测出液位的高低，这种方法具有测量精度高，结构简单可靠性高等特点，而且由于感应电极跟液体之间没有直接接触，这样测试装置就不会对被测液体形成污染，除了适用于对水位监测外，还特别适用于对咖啡饮料等液体的监测。

实施例2：

如图2和图3：本实用新型一种设置有液位监测装置的液箱，包括非金属材质的箱体1，所述箱体1的外侧设置有液位监测装置2，所述液位监测装置2包括若干个在竖直方向上间隔分布的感应电极3。

在本实施例中，所述箱体1的底部设置有非金属材质的连通管4，所述液位监测装置2设置在所述连通管4外侧的腔壁上。在部分产品中因为清洁或使用方便的原因液箱需要设置成活动的形式，在本实施例中，由于连通管与箱体是连通的，通过监测连通管的液位高度就能够判断出液箱内液位的高度，这样就可以很好地解决活动式液箱的液位监测问题。

本实用新型的工作原理是：

利用液体具有电容的特性来监测液位的高低。感应电极3按照一定的尺寸要求(当感应电极的面积大于50mm²时就可以获得很好的检测灵敏度)分布在箱体1的外壁上，箱体1一般由塑料等非金属材质制成，当容器内液位超过感应电极3的高度时，该感应电极3上的分布电容就会增加，通过监测感应电极3上电容的大小就可以判别液位是否超过该感应电极3的高度。

液位监测的物理模型如图3所示，其中C1为感应电极与液箱壁之间的电容，C2为液箱壁与大地之间的电容，因此感应电极对大地的电容C为：

其中0为真空的介电常数，x为液箱内介质的相对介电常数，当液位低于感应电极位置时，x为空气的相对介电常数；当液位高于感应电极位置时，x为液箱所盛放液体的相对介电常数，2为液箱壁材质的相对介电常数，S为感应电极的面积。

由于液箱内盛放液体的相对介电常数一般会为空气介电常数的几到几十倍，这使得液箱内液体在低于感应电极位置和高于感应电极位置的情况下，C1也会产生相应的变化，根据以上公式可知感应电极上总的等效电容C也会产生变化（变化量一般在5~50pf），因此通过监测感应电极上的电容值就可以判断液箱内液位是否超过该感应电极的高度。

监测感应电极上的电容值一般采用电容充放电测量技术或张弛振荡测量技术。

电容充放电测量技术利用了电荷保持的原理，就是使用电子一个开关在一个时间内施加一个固定电压到感应电极上对其充电，之后将这个开关关闭，用另一个电子开关将感应电极上的电荷释放到一个电容值更大的采样电容中，通过测量多个充放电周期后采样电容上的电压值，就可以确定感应电极上的电容值，从而判断出液位的高度。

而张弛振荡测量技术是将感应电极感应电容与一个电阻作为张弛振荡器中的振荡单元，使得张弛振荡器的振荡频率跟感应电极电容和电阻的乘积成反比，由于电阻是固定不变的，通过计算在一个固定时间内对振荡器输出脉冲的计数值就可以得出感应电极上的电容值，从而判断出液位的高度。

本实用新型是利用液体的电容特性，通过监测感应电极上的电容大小来监测出液位的高低，这种方法具有测量精度高，结构简单可靠性高和不直接接触液体不会对液体形成污染等特点，同时克服了现有的用于家电产品液箱的诸多缺陷，使采用本专利的家电产品在市场竞争中将取得较为明显的竞争优势。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种设置有液位监测装置的液箱，包括非金属材质的箱体及箱体外侧设有的液位监测装置，液位监测装置包括若干个在竖直方向上间隔分布的感应电极，其特征在于，液位监测装置中在感应电极与液箱壁之间设有电容C1，在液箱壁与地之间设有电容C2。

2.根据权利要求1所述的一种设置有液位监测装置的液箱，其特征在于，液位监测装置设置在箱体外侧的腔壁上。

3.根据权利要求1所述的一种设置有液位监测装置的液箱，其特征在于，箱体底部设置有非金属材质的连通管，液位监测装置设置在连通管外侧的腔壁上。