专利名称：一种太阳能热水器水位、水温变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子测量装置，特别涉及一种太阳能热水器水位、水温变送器。
背景技术：
目前，太阳能热水器的水位测量大多是采用电接点式的几个点信号，只能显示水位大约在某个范围之内，不能正确测量水位的准确位置。例如，多数采用4个点信号，当水位低于25％，显示为零。这就给实际使用带来不便，给自动控制信号地选取增加了难度。另外，电接点式水位测量的电结点导电体易氧化或结垢，进而导致电接点失效。尤其是在水质差的地方，通常其寿命只有三个月。
太阳能热水器的安装位置均在室外，距用水处有较长的距离，这就对检测信号的传输提出了较高的要求。而目前的水位、水温信号大多采用电压传输方式，需要较多的引线，且信号在长距离传送中会有衰减，同时抗干扰能力差，难以满足日益提高的市场需求。若直接选用工业用液位变送器，性能可以满足要求，但高昂的成本和价格使普通消费者难以接受。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种线路简单、成本低、易安装、寿命长、输出信号线性好、稳定可靠、传输无衰减、抗干扰能力强，其性能和精度能和工业用液位变送器相妣美的太阳能热水器水位、水温变送器。
本实用新型包括水位传感器Cx、双时基集成电路IC1、三端稳压集成电路IC2、温度传感器IC3、电阻R1～R5、电容C1～C2、接线端子B1～B4；IC1的1、2、6三端短接，4、10、14三端短接，12、13两端短接，电容C1跨接IC1的6、7端，电容C2跨接IC1的5端和8端或省略电容C2，IC1的5端和8端直接连通，电阻R1跨接IC1的1、4端，电阻R2跨接IC1的4端和8端或省略电阻R2，电阻R3跨接IC1的10端和13端，电阻R4跨接IC1的7端和9端，电阻R5跨接温度传感器IC3的2端和3端，水位传感器Cx跨接IC1的7端和12端，三端稳压集成电路IC2的1端连接IC1的10端，2端连接IC1的7端，3端连接温度传感器IC3的1端后接DC9～12V电源。接线端子B1连接三端稳压集成电路IC2的3端或温度传感器IC3的1端，B2连接双时基集成电路IC1的7端或三端稳压集成电路IC2的2端，B3连接三端稳压集成电路IC2的3端，B4连接双时基集成电路IC1的12端。
所述的双时基集成电路IC1分为集成电路IC1-A和集成电路IC1-B两部分，IC1-A的5端通过电容C2连通IC1-B的8端。
所述的水位传感器Cx包括变送杆和水箱体；变送杆为导电体，其外侧覆盖绝缘层，水箱体由金属材料制成，变送杆设置在水箱体内，变送杆和水箱体分别形成电容器的两个极，变送杆同时接通双时基集成电路IC1的12、13端，水箱体接通双时基集成电路IC1的7端。
所述的电阻R3的阻值与水位传感器Cx变送杆的直径和长度成函数关系，该阻值使满量程时双时基集成电路IC1的9端输出的脉冲宽度小于100％，不超出线性范围。
本实用新型通常是接入液位、温度数显仪使用的，水位传感器Cx和温度传感器IC3发出的信号由接线端B1、B2、B3相应传送到液位、温度数显仪的A1、A2、A3端。该输入的水位、温度电流信号经液位、温度数显仪相应模数转换器A/D转换后，以直观易读的数字化显示方式输出。水位信号是测量导电液体的液位信号；水温信号是测量液体、气体等场合的温度信号，在只需液位或温度一种信号测量的时候，均可单独使用。
本实用新型线路简单、易安装，仅用三根引线即可实现两种信号的检测和远距离传送。采用电流传送的工作方式，信号无衰减，抗干扰能力强，工作稳定可靠，无易损件，无可动部件，寿命长，能输出连续的线性信号，无盲区、精度高，可达到1级标准，水位误差±1％，水温误差±1/℃，成本低，与目前使用中的大多数传感器相当。
附图1为本实用新型实施例的电路原理图附图2为本实用新型实施例接入的液位、温度数显仪方框图附图3为本实用新型实施例接入的液位、温度数显仪电路原理图
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的实施例进行说明参考附图1，本实用新型实施例包括水位传感器Cx、双时基集成电路IC1 556(分为IC1-A和IC1-B两部分)、三端稳压集成电路IC2 78L05、温度传感器IC3 LM35DZ、电阻R1＝51K、R2＝10K、R3＝150K、R4＝300Ω、R5＝390Ω、电容C1＝C2＝2200P、接线端子B1～B4；IC1的1、2、6三端短接，4、10、14三端短接，12、13两端短接，电容C1跨接IC1的6、7端，电容C2跨接IC1的5端和8端，电阻R1跨接IC1的1、4端，电阻R2跨接IC1的4端和8端，电阻R3跨接IC1的10端和13端，电阻R4跨接IC1的7端和9端，电阻R5跨接温度传感器IC3的2端和3端，水位传感器Cx跨接IC1的7端和12端，三端稳压集成电路IC2的1端连接IC1的10端，2端连接IC1的7端，3端连接温度传感器IC3的1端后接DC9～12V电源。接线端子B1连接三端稳压集成电路IC2的3端或温度传感器IC3的1端，B2连接双时基集成电路IC1的7端或三端稳压集成电路IC2的2端，B3连接三端稳压集成电路IC2的3端，B4连接双时基集成电路IC1的12端。水位传感器Cx包括变送杆和水箱体；变送杆为导电体，其外侧覆盖绝缘层，水箱体由金属材料制成，变送杆设置在水箱体内，变送杆和水箱体分别形成电容器的两个极，变送杆同时接通双时基集成电路IC1的12、13端，水箱体接通双时基集成电路IC1的7端。电阻R3的阻值与水位传感器Cx变送杆的直径和长度成函数关系，该阻值使满量程时双时基集成电路IC1的9端输出的脉冲宽度小于100％，不超出线性范围。
参考附图2、3，本实用新型实施例是接入HD-1型液位、温度数显仪使用的，水位传感器Cx和温度传感器IC3发出的信号由接线端B1、B2、B3相应传送到液位、温度数显仪的A1、A2、A3端。该输入的水位、温度电流信号经液位、温度数显仪相应模数转换器A/D转换后，以直观易读的数字化显示方式输出。
本实用新型实施例的水位变送器由水位传感器和双时基集成电路IC1556及外围元件组成，三端稳压集成电路IC2 78L05稳定其工作点。
水位传感器Cx为电容式，由变送杆和水箱体形成电容器的两个极构成。水介于两极之间，水位越高，电容值越大。当水位变化时，其形成的电容值亦随之变化。变送器将随水位产生的电容值转变为电流信号，直接传送至显示器件。为避免干扰，变送杆必须接至IC1的12、13端，水箱接IC1负电位，传感器两端既不可接错，也不可改用其他形式。
双时基集成电路IC1 556，分为IC1-A和IC1-B两部分，其中IC1-A1、2、6三端短接与电阻R1、C1组成一个类似间接反馈无稳多谐振荡电路，振荡电容C1的充电时间较长，而放电时间极短，所以5端输出脉冲信号占空比很小，C1的充电时间决定了水位信号的最大宽度，IC1-A形成的脉冲经R2、C2微分电路送入IC1-B电路的8端，使放电端13端开路，电源通过R3向水位传感器形成的电容充电，充电时间由R3和水位形成的电容值而定。R3不变，水位越高，电容值越大，充电时间越长，输出的脉冲宽度越大。此脉冲由9端输出，不同宽度的脉冲通过R4变为相应的电流值，同静态电流一起输出，送至显示控制电路。改变R4阻值，可改变输出电流值。
为实现两线制电流传送，采用浮地工作，接地点在负载电阻的另一端。IC2可使IC1的静态电流稳定和9端输出脉冲的幅度不变，防止电源电压波动和负载电阻电压降的变化而引起输出电流偏离正常值。R3的阻值可根据变送杆的直径和长度适当改变，使满量程时9端输出的脉冲宽度小于100％，以避免大于100％超出线性范围。当变送杆为Φ6×320mm时，R3可取150K左右。
水温变送器由IC3及R5组成，传感器IC3选用集成温度传感器LM35DZ，测温范围0～100℃，输出与摄氏温度成正比，灵敏度为10mv/℃，的电压信号，R5将此电压信号变为电流信号送出，使IC3成为一个由温度决定的电流源，R5决定了电流值，阻值可在较宽的范围内选取，只要负载电阻与R5阻值相等就可获得10mv/℃的电压信号，两电阻差值越小，转换精度越高。
变送器线路板设有一个四位接线端子B1～B4，B1接电源正极，水位、水温共用，B2为水位信号输出，B3是水温信号输出，两种信号仅用三根引线；B4是变送杆的连接点，便于现场安装，不用焊接。变送器外壳选用金属材料，用固定螺栓将工作点负端与水箱体连通，形成水位传感器，金属外壳还有预防雷击保护电子元件的作用。
本实用新型实施例中，元件选用的基本要求1.电阻均选用1/4W金属膜，为保证测量精度，R5与温度负载电阻误差±0.5％，两电阻相对误差＜±1％。
2.电容可选用独石、聚丙烯等。
3.变送杆外侧用热缩管绝缘，底端经加热后用尖嘴钳夹紧封固。
4.调整点在显示部分(参见图3A/D转换输入端)，30端为调零点，35、36端调量程。
5.如用电池供电应尽量减少损耗。
(1)增加R5阻值。1000mv/R5(Ω)＝100℃时的输出电流值(mA)(2)减少IC1静态电流，选用7556，此时可降低工作电压为3V。
(3)增加R4阻值，减少信号输出电流，当工作电压5V时，3500mA/R4(Ω)＝满量程(水位)输出电流最大值(mA)。
权利要求1.一种太阳能热水器水位、水温变送器，其特征在于包括水位传感器Cx、双时基集成电路IC1、三端稳压集成电路IC2、温度传感器IC3、电阻R1～R5、电容C1～C2；IC1的1、2、6三端短接，4、10、14三端短接，12、13两端短接，电容C1跨接IC1的6、7端，电容C2跨接IC1的5端和8端或省略电容C2，IC1的5端和8端直接连通，电阻R1跨接IC1的1、4端，电阻R2跨接IC1的4端和8端或省略电阻R2，电阻R3跨接IC1的10端和13端，电阻R4跨接IC1的7端和9端，电阻R5跨接温度传感器IC3的2端和3端，水位传感器Cx跨接IC1的7端和12端，三端稳压集成电路IC2的1端连接IC1的10端，2端连接IC1的7端，3端连接温度传感器IC3的1端后接DC9～12V电源。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器水位、水温变送器，其特征在于还包括接线端子B1～B4；B1连接三端稳压集成电路IC2的3端或温度传感器IC3的1端，B2连接双时基集成电路IC1的7端或三端稳压集成电路IC2的2端，B3连接三端稳压集成电路IC2的3端，B4连接双时基集成电路IC1的12端。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器水位、水温变送器，其特征在于所述的双时基集成电路IC1分为集成电路IC1-A和集成电路IC1-B两部分，IC1-A的5端通过电容C2连通IC1-B的8端。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器水位、水温变送器，其特征在于所述的水位传感器Cx包括变送杆和水箱体；变送杆为导电体，其外侧覆盖绝缘层，水箱体由金属材料制成，变送杆设置在水箱体内，变送杆和水箱体分别形成电容器的两个极，变送杆同时接通双时基集成电路IC1的12、13端，水箱体接通双时基集成电路IC1的7端。
5.根据权利要求1或4所述的一种太阳能热水器水位、水温变送器，其特征在于所述的电阻R3的阻值与水位传感器Cx变送杆的直径和长度成函数关系，该阻值使满量程时双时基集成电路IC1的9端输出的脉冲宽度小于100％，不超出线性范围。
专利摘要一种太阳能热水器水位、水温变送器，包括水位传感器Cx、双时基集成电路IC1、三端稳压集成电路IC2、温度传感器IC3、电阻R1～R5、电容C1～C2、接线端子B1～B4。Cx和IC3发出的信号经液位、温度数显仪A/D转换后，以直观易读的数字化显示方式输出。输出的水位信号、水温信号在只需液位或温度一种信号测量的时候，均可单独使用。本实用新型线路简单、易安装，仅用三根引线即可实现两种信号的检测和远距离传送。所采用的电流传送工作方式，信号无衰减，抗干扰能力强，工作稳定可靠，无易损件，无可动部件，寿命长，能输出连续的线性信号，无盲区、精度高，可达到1级标准，水位误差±1％，水温误差±1/℃，成本与目前使用中的大多数传感器相当。
文档编号F24J2/46GK2692593SQ0327300
公开日2005年4月13日 申请日期2003年6月24日 优先权日2003年6月24日
发明者颜世恕 申请人:颜世恕