专利名称：电容式差动运算浮子液位传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及液位传感器领域，特别涉及一种电容式差动运算浮子液位传感器。
技术背景
在生活和工作中，液位是一个很重要的工作条件，但是液位往往又不直观或不方便观察。以汽车油箱的油(液)位为例，需要时刻知道油位多少，又不方便观看液位，需要运用液位传感器来实时指示存油量。浮子式液位传感器广泛应用在水塔液位、太阳能热水器液位、汽车油箱指示油液位等指示液位的领域。公知的浮子液位传感器的结构由浮子， 连杆，金属触点，碳膜电阻和支架构成。其中“金属触点，碳膜电阻和支架”就是一个电位器。 工作原理浮子漂浮在液面，液位的改变，浮子上下运动，通过连杆带动电位器转动，电位器的金属动触点与和碳膜电阻的相对位置变化，改变电阻，从而改变电流或电压，用仪表显示电压或电流的变化指示液位变化。这种电位器是靠金属动触点的机械摩擦，实现电接触，靠金属动触点移动改变电阻。有机械摩擦，必然有零件磨损。因此公知的液位传感器时常出故障。这是公知的液位传感器的技术缺陷。发明内容
为了克服公知的液位传感器的技术问题，本发明给出一种没有机械摩擦的电容式差动运算浮子液位传感器。
本发明针对公知的液位传感器动触点机械摩擦的技术问题，提供了一种改进的技术方案，变动金属动触点的机械摩擦，为无摩擦电容电接触。电容式差动运算浮子液位传感器的技术方案如图1所示，在环形气密性密封盒内，内置表面绝缘的圆环形导电电极和两个表面绝缘的半圆环形电极。表面绝缘的圆环形导电电极和两个表面绝缘的半圆环形电极之间形成气密性空腔。密封后，在气密性空腔内加入液体滴，液体滴的高度等于环形气密性密封盒内半径。两个半圆环形电极同圆环形电极之间形成两个电容，Cl和C2。两个半圆环形电极竖直安装，两个半圆环形电极所对应的液体滴的面积相当，故两个电容Cl和C2的容量相等。环形气密性密封盒的表面一侧绝缘的圆环形电极和两个表面一侧绝缘的半圆环形电极以及在气密性空腔内加入液体滴后整体构成电容式差动运算浮子液位传感器。电容式差动运算浮子液位传感器过轴线竖直安装后，沿电容式差动运算浮子液位传感器的轴线转动电容式差动运算浮子液位传感器，液体滴在重力的作用下在环形气密性密封盒的下端不动，表面绝缘的圆形导电电极和两个表面绝缘的半圆环形电极之间的液体滴面积发生变化。根据电容原理，转动时两个电容一个容量增加，一个容量减少。由于差动运算作用，容量变化与转动角度成二倍正比关系。
工作原理浮子漂浮在液面，液位的改变，浮子上下运动，浮子通过连杆带动电容式差动运算浮子液位传感器沿轴向转动，两个电容一个容量增加，一个容量减少。由于差动运算作用，电容容量变化与转动角度成二倍正比关系，电容容量变化量经过运算放大器处理后用模拟方式或数字方式显示容量变化即是液位高低信息。
图1是本发明电容式差动运算浮子液位传感器的结构示意图。
其中1、环形气密性密封盒下盖(1)，2、大号圆环形密封圆环O)，3、表面绝缘的圆环形导电电极(3)，4、两个表面绝缘的半圆环形电极0)，5、金属密封外引线(5)，6、液体滴(6)，7、小号圆环形密封圆环(7)，8、环形气密性密封盒上盖(8)。
图2是本发明电容式差动运算浮子液位传感器的工作原理图。
其中9、电容式差动运算浮子液位传感器(9)，10、固定轴(10)，11、连杆(11)，12、 浮子(12)，13、液体液面(13)，14、液体箱(14)。
具体实施方式
本发明电容式差动运算浮子液位传感器是这样加工的。材质选用薄Omm)有机玻璃板，用车床加工外半径为Rl内半径为R4的圆环两片，标志上片和下片。下片作环形气密性密封盒下盖(1)，上片作环形气密性密封盒上盖(8)。材质选用薄(Imm)有机玻璃板，用车床加工外半径为R1，内半径为R2的圆环一片，标志C片，作大号圆环形密封圆环O)。外半径为R3内半径为R4的圆环一片，标志D片，作小号圆环形密封圆环(8)。半径长度大小关系其中Rl >> R2 >> R3 >> R4。材质选用一侧绝缘的铜箔，用车床加工外半径为R2 内半径为R4的圆环两片，一片作表面绝缘的圆环形导电电极(3)，另一片过圆心切断成两片，作两个表面绝缘的半圆环形电极G)。在表面绝缘的圆环形导电电极C3)和两个表面绝缘的半圆环形电极(4)露铜箔处各焊接金属密封外引线( 一根。装配工艺取A片平放，取C片和D片，一面涂胶后，按同圆粘在A片上。粘牢后，A片上的C片和D片的R2和 R3之间形成环形凹槽。在环形凹槽上打小孔并涂胶，在小孔中穿过金属密封外引线(5)后粘接铜箔即表面绝缘的圆环形导电电极(3)。在B片R2和R3之间打小孔并涂胶，在小孔中穿过金属密封外引线( 后并列粘接两个表面绝缘的半圆环形电极G)。把B片粘接在A 片上的C片和D片的R2和R3之间形成环形凹槽上，形成环形密封盒。环形密封盒的内部的R2和R3之间形成环形空腔。在环形空腔上打小孔，注入液体滴。竖立起环形密封盒，液体滴的高度等于R2减R3。两个表面绝缘的半圆环形电极(4)与表面绝缘的圆环形导电电极C3)形成两个电容，Cl和C2。最后密封小孔和三根金属密封外引线(5)。检查环形气密性密封盒的气密性合格后，电容式差动运算浮子液位传感器制作成功。沿电容式差动运算浮子液位传感器的轴线(R4孔)插入固定轴竖直固定电容式差动运算浮子液位传感器后， 电容式差动运算浮子液位传感器的Cl和C2的容量相同，即Cl = C2。绕电容式差动运算浮子液位传感器的轴线转动，Cl和C2两个电容，一个容量增加，一个容量减少。转动90° 时，一个电容容量达到最大，另一个电容容量接近零。这种绕电容式差动运算浮子液位传感器的轴线转动，就是差动运算过程。
工作原理使用时，沿电容式差动运算浮子液位传感器的轴线(R4孔)插入固定轴竖直固定电容式差动运算浮子液位传感器，电容式差动运算浮子液位传感器可以绕轴线转动。连杆的一端与电容式差动运算浮子液位传感器固定，连杆的另一端与浮子连接。浮子放进被测液位的液体中，浮子随液面上下运动，通过连杆带动电容式差动运算浮子液位传感器绕轴线转动。此时Cl和C2的容量，一个容量增加，一个容量减少。Cl和C2的容量变化通过相应的运算电路后，通过数字或模拟显示，指示数量由大变小，或由小变大，实现了液位的高低显示。由于Cl和C2的容量变化电信息同时接到运算放大器的输入端，所以电容式差动运算浮子液位传感器抗电磁干扰能力强。
本发明电容式差动运算浮子液位传感器的有益效果是无机械触点、无摩擦，抗干扰，工作可靠，使用无噪音，寿命长，制作简单，成本低，用途广泛等。
权利要求
1.电容式差动运算浮子液位传感器，其特征是在环形气密性密封盒内，内置表面绝缘的圆环形导电电极和两个表面绝缘的半圆环形电极；表面绝缘的圆环形导电电极和两个表面绝缘的半圆环形电极之间形成气密性空腔；密封后，在气密性空腔内加入液体滴，液体滴的高度等于环形气密性密封盒内半径；两个半圆环形电极同圆环形电极之间形成两个电容，Cl 禾口 C2。
2.根据权利要求1所述的电容式差动运算浮子液位传感器，其特征是两个半圆环形电极竖直安装，两个半圆环形电极所对应的液体滴的面积相当。
3.根据权利要求1所述的电容式差动运算浮子液位传感器，其特征是使用时，沿电容式差动运算浮子液位传感器的轴线(R4孔)插入固定轴竖直固定电容式差动运算浮子液位传感器，电容式差动运算浮子液位传感器可以绕轴线转动。
4.根据权利要求1所述的电容式差动运算浮子液位传感器，其特征是连杆的一端与电容式差动运算浮子液位传感器固定，连杆的另一端与浮子连接。
5.根据权利要求1所述的电容式差动运算浮子液位传感器，其特征是浮子放进被测液位的液体中，浮子随液面上下运动，通过连杆带动电容式差动运算浮子液位传感器绕轴线转动。
全文摘要
本发明涉及液位传感器领域，特别涉及一种电容式差动运算浮子液位传感器。本发明构造在环形气密性密封盒内，内置表面绝缘的圆环形导电电极和两个表面绝缘的半圆环形电极。表面绝缘的圆环形导电电极和两个表面绝缘的半圆环形电极之间形成气密性空腔。在空腔内加入液体滴后构成电容式差动运算浮子液位传感器。浮子随液面上下运动，通过连杆带动电容式差动运算浮子液位传感器绕轴线转动。此时两个电容的容量，一个容量增加，一个容量减少。容量变化通过相应的运算电路后，通过数字或模拟显示，指示数量，实现了液位的高低显示。本发明的有益效果是无摩擦，抗干扰，工作可靠，制作简单，成本低等。
文档编号G01F23/32GK102519554SQ201110411449
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者程有信 申请人:程有信