CN2864503Y - 一种太阳能热水器及水箱水位检测装置 - Google Patents

一种太阳能热水器及水箱水位检测装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种太阳能热水器，包括水箱及用于测量水箱水位的检测装置，所述水位检测装置包括有插入水箱的测量杆以及至少一个设置于所述测量杆的检测单元，所述检测单元包括有热敏电阻、为所述热敏电阻提供自热电流的电源、以及根据热敏电阻自热时的自身温度判断热敏电阻是否浸入水中的水位测量单元。本实用新型还提供一种对应的水箱水位检测装置。本实用新型通过使用热敏电阻，实现了水箱水位的检测。

Description

一种太阳能热水器及水箱水位检测装置
技术领域
本实用新型涉及一种热水器，特别涉及一种太阳能热水器及水箱水位检测装置。
背景技术
太阳能热水器在工作时，通常需要测量水箱内的水位以实现电路的自动控制。此外，用户在使用时也需要知道箱内的水量(水位)。
目前主要采用电极片来测量水箱中的水位，其利用水的导电性能，根据浸没于水中电极片的个数进行水位测量，简称电极式(或称为导电式)。由于电极式的控制电路简单、成本较低因而得到广泛的应用，是目前的主流技术。然而，电极片结垢而导致测量错误的问题一直未能从根本上得到解决。因为电极片结垢之后，或者所结垢的厚度达到一定程度，就不能正常测量水位。在水质较差的情况下误差更加严重。因此为保证测量数据的准确，必须定期更换测量杆。
此外还有采用水压传感器测量水位的方式，其通过位于水箱底部的水压传感器测量水的压力而确定水位，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，然而水温过高造成的破坏并未杜绝。此外，还存在水垢堵塞测量孔而影响测量结果的情况。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，针对上述现有水位测量装置因使用一段时间后出现测量错误的问题，提供一种新型的太阳能热水器及水箱内水位检测装置。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种太阳能热水器，包括水箱及用于测量水箱水位的检测装置，其特征在于，所述水位检测装置包括有插入水箱的测量杆以及至少一个设置于所述测量杆的检测单元，所述检测单元包括有热敏电阻、为所述热敏电阻提供自热电流的电源、以及根据热敏电阻自热时的温度值判断热敏电阻是否浸入水中的水位测量单元。
在本实用新型所述的太阳能热水器中，每一所述检测单元仅包括一个热敏电阻，所述电源为电流源，所述水位测量单元根据热敏电阻自热时的电压判断热敏电阻是否浸入水中，或者所述电源为电压源，所述水位测量单元根据热敏电阻自热时的电流判断热敏电阻是否浸入水中。
在本实用新型所述的太阳能热水器中，所述测量杆上设有多组检测单元，分别位于所述多组检测单元的多个热敏电阻沿所述测量杆的高度方向间隔设置，还包括根据多个水位测量单元的判断结果显示水箱水位的显示单元。
在本实用新型所述的太阳能热水器中，所述热敏电阻表面包括导热的聚四氟乙烯构成的防垢层。
本实用新型还提供一种水箱水位检测装置，包括有插入水箱的测量杆以及至少一个设置于所述测量杆的检测单元，所述检测单元包括有热敏电阻、为所述热敏电阻提供自热电流的电源、以及根据热敏电阻自热时的温度值判断热敏电阻是否浸入水中的水位测量单元。
在本实用新型所述的水箱水位检测装置中，每一所述检测单元仅包括一个热敏电阻，所述电源为电流源，所述水位测量单元根据热敏电阻自热时的电压判断热敏电阻是否浸入水中，或者所述电源为电压源，所述水位测量单元根据热敏电阻自热时的电流判断热敏电阻是否浸入水中。
在本实用新型所述的水箱水位检测装置中，所述热敏电阻表面包括导热的聚四氟乙烯构成的防垢层。
在本实用新型所述的水箱水位检测装置中，所述测量杆上设有多组检测单元，分别位于所述多组检测单元的多个热敏电阻沿所述测量杆的高度方向间隔设置，还包括根据多个水位测量单元的判断结果显示水箱水位的显示单元。
本实用新型的太阳能热水器及水箱水位检测装置，通过使用热敏电阻，实现了水箱水位的检测。此外，本实用新型通过在热敏电阻上设置防水垢层，避免了因检测单元结垢而影响测量结果的问题。
附图说明
图1是本实用新型太阳能热水器的水箱的示意图；
图2是图1中水位测量单元的第一实施例的示意图；
图3是图1中水位测量单元的第二实施例的示意图。
具体实施方式
如图1所示，为本实用新型的太阳能热水器的水箱的示意图。在本实施例中，太阳能热水器包括用于采集太阳能的集热板(图中未示出)、水箱11及用于测量水箱水位的检测装置。其中水位检测装置包括有插入水箱的测量杆12以及至少一个设置于测量杆12上的检测单元13。检测单元13可以为一个，也可以为多个。当测量杆12上具有多个检测单元13时，多个检测单元13在测量杆12上间隔分布，从而使其具有不同的水平高度。
如图2所示，为图1中检测单元13的电路示意图。检测单元13包括有热敏电阻21、供电电源23、以及水位测量单元22。在本实施例中，热敏电阻21的一端接地，另一端连接到供电电源，而水位测量单元22的输入端连接到热敏电阻21的非接地端。
热敏电阻21输入的电流超过一定值时可产生自热，从而超过环境温度。在本实施例中，供电电源23可以是电流源，其可为热敏电阻21提供至少两个不同值的电流，在其中一个较小电流值(本实施例中为小于或等于5mA)下热敏电阻21自身不发热，在另一较大电流值(本实施例中为大于5mA)下热敏电阻21自身发热(即产生自热)。当然，在实际应用中，供电电源23提供的电流大小将根据热敏电阻21的规格不同而不同。
由于在同样的环境温度下空气和水的热导率和比热的不同，从而热散失程度也不同，同一电流值下自热的热敏电阻21在水中和空气中将具有不同的自身温度。本实施例中的水位测量单元22通过测量热敏电阻21在非自热状态下的端电压值获取环境温度，并通过在热敏电阻21在自热状态的端电压值与环境温度下基准电压值比较，从而判断热敏电阻是处于水中，还是处于空气中。
上述的基准电压可通过统计获得，即分别统计在不同环境温度下，自热状态的热敏电阻21分别处于水中和空气中的自身温度值，并取水中和空气中热敏电阻自身温度的中间值作为在对应环境温度下的基准值。
由于热敏电阻21的电阻值随自身温度的不同而不同，因此在某一电流下热敏电阻21的自身温度与热敏电阻21两端的电压值相对应。从而可将温度基准值转化为电压基准值。当测量的电压值大于基准电压时，水位测量单元22判断热敏电阻21处于空气中；而当测量的电压值小于基准电压时，水位测量单元22判断热敏电阻21处于水中。
当然，供电电源23可以是现有的任何方式，例如通过串联电阻方式(如图3所示)、脉冲电流方式等。此外，供电电源23也可采用电压源，而水位测量单元22可通过热敏电阻21中的电流值来判断热敏电阻21是处于水中还是处于空气中。
在本实施例中，可将供电电源23及水位测量单元22集成到一个电路中，并在该电路上存储各环境温度下自热状态的热敏电阻21上电压的基准值。
此外，可通过设置多个检测单元13(通常为4个，可根据水箱的深度进行调节)，并使多个检测单元13间隔地设置在测量杆12上(多个检测单元的热敏电阻设置于测量杆，而检测单元的供电电源和水位测量单元则可集成到同一电路中，从而可统一控制各检测单元的工作，使各热敏电阻自热)，从而使不同检测单元13的多只热敏电阻处于不同高度，当水面的高度发生变化时，通过判别浸没在水中热敏电阻的数量确定水位的高度。当然，还可包括一个显示单元(图中未示出)，该显示单元连接到水位测量单元22的输出端，从而根据水位测量单元22的判断结果(即淹没于水中热敏电阻的个数)显示水箱中的水位。
在测量杆有多个检测单元时，为减少热敏电阻的自热时间，可通过从上到下，热敏电阻依次自热判断是否处于水中来测量水箱中的水位。即首先由处于第一高度的检测单元工作，使其热敏电阻自热以判断是否浸入水中，若浸入水中，则其他热敏电阻不需再自热判断，若未浸入水中，则由第二高度的检测单元进行判断；若第二高度热敏电阻浸入水中，则其下方的热敏电阻不需再自热判断，否则由第三高度的检测单元进行判断，依次类推。
在测量杆有多个检测单元时，且进行初次水位判断后(即已经判断知水位高度后)，还可通过使处于水箱内水位上方和下方的各一个热敏电阻发热，而其他热敏电阻不发热来延长热敏电阻使用寿命。例如当水箱内水位处于第一、第二高度的热敏电阻之间时，仅使第一、第二高度热敏电阻自热；当水箱内水位下降到第二、第三高度热敏电阻之间时，仅使第二、第三高度热敏电阻自热。
此外，为了防水垢和耐高温，可在热敏电阻21表面设置防垢层，例如采用铁氟龙(聚四氟乙烯，PTFE)。从而使热敏电阻RT能够防垢、耐高温(300摄氏度)，此外还具有防水、耐腐蚀、抗老化的性能。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种太阳能热水器，包括水箱及用于测量水箱水位的检测装置，其特征在于，所述水位检测装置包括有插入水箱的测量杆以及至少一个设置于所述测量杆的检测单元，所述检测单元包括有热敏电阻、为所述热敏电阻提供自热电流的电源、以及根据热敏电阻自热时的温度值判断热敏电阻是否浸入水中的水位测量单元。
2、根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，每一所述检测单元仅包括一个热敏电阻，所述电源为电流源，所述水位测量单元根据热敏电阻自热时的电压判断热敏电阻是否浸入水中。
3、根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，每一所述检测单元仅包括一个热敏电阻，所述电源为电压源，所述水位测量单元根据热敏电阻自热时的电流判断热敏电阻是否浸入水中。
4、根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述测量杆上设有多组检测单元，分别位于所述多组检测单元的多个热敏电阻沿所述测量杆的高度方向间隔设置，还包括根据多个水位测量单元的判断结果显示水箱水位的显示单元。
5、根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述热敏电阻表面包括导热的聚四氟乙烯构成的防垢层。
6、一种水箱水位检测装置，其特征在于，包括有插入水箱的测量杆以及至少一个设置于所述测量杆的检测单元，所述检测单元包括有热敏电阻、为所述热敏电阻提供自热电流的电源、以及根据热敏电阻自热时的温度值判断热敏电阻是否浸入水中的水位测量单元。
7、根据权利要求6所述的太阳能热水器，其特征在于，每一所述检测单元仅包括一个热敏电阻，所述电源为电流源，所述水位测量单元根据热敏电阻自热时的电压判断热敏电阻是否浸入水中。
8、根据权利要求6所述的太阳能热水器，其特征在于，每一所述检测单元仅包括一个热敏电阻，所述电源为电压源，所述水位测量单元根据热敏电阻自热时的电流判断热敏电阻是否浸入水中。
9、根据权利要求6所述的水箱水位检测装置，其特征在于，所述热敏电阻表面包括导热的聚四氟乙烯构成的防垢层。
10、根据权利要求6所述的太阳能热水器，其特征在于，所述测量杆上设有多组检测单元，分别位于所述多组检测单元的多个热敏电阻沿所述测量杆的高度方向间隔设置，还包括根据多个水位测量单元的判断结果显示水箱水位的显示单元。
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