专利名称：一种太阳能热水器水位测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能热水器水位探测、显示和控制的装置。
背景技术：
目前太阳能热水器在我国已普遍使用，不少热水器通过溢流管是否回流判断水桶是否加满，剩余水量也不知道，水温情况通过放水凭手感试温，易造成热能和水资源的浪费。针对这种情况，市场上已推出了太阳能热水器水位水温测试仪，其水位测试部分一般由水位探头和控制电路组成，水位探头利用水导电原理，依靠分段设置的金属件和水导通产生电信号来显示水位。由于金属在热水中长期浸泡就会在表面产生水垢，时间越长积垢越厚，严重影响其导电性能，使用几个月后仪表就开始出现故障，显示结果和实际情况明显不符。这种仪器可靠性和稳定性都很差，往往导致用户无法使用。水位探头的安装一般是将探头从水桶出气管中塞进内部。由于看不见水桶内部的情况，探头的实际位置无法知道。多塞进一点或少进一点都直接影响水位的测定，再加上电缆折弯后自身的弹性作用，造成探头在水桶中不可能保持垂直状态，探头倾斜也会加大测量误差。
发明内容
本实用新型所要解决的是上述水位仪因水位探头表面结垢而导致的可靠性和稳定性差的问题，解决的另一个问题就是水位探头安装不便而造成的测量误差。
本实用新型是这样解决的该水位探头包括一个中空的浮筒、倾斜开关、固定支架，浮筒与固定支架铰连，倾斜开关固定在浮筒内并与浮筒壁之间形成一个夹角；倾斜开关通过电缆与控制电路相连，浮筒由固定支架安装在太阳能热水器的水桶内。倾斜开关是一种位置移动开关，当倾斜角度发生变化时倾斜开关内的球体随之滚动，滚向两极时形成短路导通，离开两极时形成断路，或者相反。由于浮筒在浮力的作用下跟随水位升降而摆动，带动倾斜开关的角度发生倾斜，只要在浮筒摆到某一水位时调整倾斜开关角度正好触发通断，就可以发出开关电信号，由控制电路进行水位显示或报警以示提醒或控制电磁阀切断水源的动作。本实用新型是利用浮体在水中漂浮升降带动倾斜开关发出电信号，水位探头的电路器件部分全部密封在浮体的内部与水隔离，因此不受水垢的影响。
为了能显示热水器水桶的不同水位，浮筒内固定有数个倾斜开关，各倾斜开关与浮筒壁之间的夹角不等，依次对应不同水位，控制电路上设有相应的水位显示电路。
各倾斜开关在浮筒中分别与一个分压电路上的不同电阻并联，各倾斜开关按所对应的电压信号大小对应水位高低，控制电路设有相应的电压比较电路。这样浮筒内只需分压电路电源线和信号线三根电缆，相对于现有水位探头中的每个水位所需的两根电缆共需6-8根电缆，电缆数目大大减少，有利于水筒出气管的通畅，也便于安装接线。
为了便于水位探头的安装，所述固定支架为U形弹性支架，其U形开口端与浮筒铰连，支架中部宽度大开水桶出气孔的孔径，安装时塞进出气管中能依靠支架自身的弹性胀紧管壁固定不动，安装十分方便，也便于调整它在出气孔上的安装角度，提高水位探头测量精度。
图1为实用新型水位探头结构示意图。
图2为图1俯视图。
图3为水位探头不同水位倾斜开关动作状态示意图。
图4为水位测试控制电路原理图。
图5为水温测试控制电路原理图。
具体实施方式
由图1和图2所示，水位探头由筒体[3]、前后密封塞[1、7]、固定支架[9]、电路板[5]、倾斜开关[4]、温度传感器[12]及电缆[8]组成，筒体[3]两端由前后密封塞[1、7]通过密封圈[2、6]配合密封，固定支架[9]为U形弹性支架，其U形开口端通过轴销[10]及轴套[11]铰连在后密封塞[7]外侧的筒体[3]内，U形支架的中部宽度大开水桶出气孔的孔径，安装时塞进出气管中后能依靠支架自身的弹性胀紧管壁固定不动。电路板[5]固定在筒体[3]内的密封腔中，电路板上固定三个倾斜开关[4]，倾斜开关可以选用水银开关或滚珠开关，三个倾斜开关K1、K2和K3如图3所示，与筒体壁之间的夹角分别为60°、30°和0°，依次对应2-4档三个水位，水桶在无水状态下为1档。当水位上升浮筒绕支架向上摆动，K1、K2和K3依次导通闭合，发出开关电信号。水温传感器[12]安装在浮筒[3]密封腔的底部内壁上。水温传感器及电路板上有电缆[8]与设在室内的控制电路相连。
水位测试控制电路如图4所示，由水位取样电路、比较电路、水位显示电路、报警电路和电磁阀执行电路组成，水位取样电路由电阻R1、R2、R3和R4串联的分压电路组成，倾斜开关K1、K2和K3分别与电阻R1、R2、R3并联，探头电压信号由R3和R4之间输出，上水时随着水位上升开关依次闭合导致电阻依次短路，取样电压相应减小；反之放水时随着水位降低，开关依次断开形成电阻串联，取样电压随之增大。比较电路采用LM324运算放大器集成电路，接成A、B、C、D四个运算放大器，A、B、C的预置参考电压取自由R6、R7、R8和R9串联的分压电路，反相输出端输入探头电压信号，其输出端分别接有发光二极管LED2、LED3、LED4，分别对应显示2-4档水位，1档水位由接在电源正负极之间的发光二极管LED1显示。缺水时倾斜开关全部断开，此时探头取样电压最大，A、B、C反相端电压高于同相端电压，输出端为低电平，发光二极管LED2、LED3、LED4不亮，由于缺水档即1档是与工作电源直接相接，因此只有缺水档的发光二极管LED1点亮表示缺水。上水时随着取样电压减小，当低于某一档位的同相端电压时输出端变为高电平，某档的发光二极管点亮。上水到满桶时倾斜开关全部闭合，取样电压为零，各档位输出端全部变为高电平，发光二极管LED2、LED3、LED4全部点亮。
D的同相端电压由可调电阻W1设定，反相输出端输入探头电压信号，其输出端14脚与报警电路和电磁阀执行电路信号输入端相连。报警电路由放大器三极管Q2和电子蜂鸣器DS组成，电磁阀执行电路由三极管Q1和继电器J1组成，J1线圈连在Q1的射极，D输出端14脚分别通过电阻R11、R13与Q1、Q2的基极相连。上水期间探头电压高于D同相端设定值，输出端14为低电平，三极管Q1导通，继电器J1工作驱动电磁阀开通上水。当水位上升达到设定档位时，探头电压低于D同相端设定值，输出端14变成高电平，三极管Q1截止，继电器J1不工作，电磁阀自动关闭停止上水；同时三极管Q2导通，带动电子蜂鸣器DS发出报警声。
水位控制电路实现了预设档位自动上水控制和自动报警的功能。可调电阻W1按照档位要求在仪器面板上标出指示刻度即可。本实施例只列举了4档水位，实际应用中可根据需要增加或减少档位。
水温测试控制电路如图5所示，由水温传感器、显示电路、控制电路组成。水温传感器采用热敏电阻RW对水温进行取样，由指针式电流表T直接测量RW的电流大小进行显示。当水温变化时RW阻值随之变化，电路中电流也相应发生变化，电流表T指针跟随发生偏转，将电流表的刻度盘改成水温刻度盘从而直接显示水温。可调电阻W2用于调校水温指示，使显示值与实际水温一致。水温控制实际上是控制电加热装置的电源通断。从可调电阻W2的一端取得电压信号，通过运算放大器E与温度设定可调电阻W3的电压信号作比较，输出端发出电平信号触发三极管Q3、Q4工作，带动电子蜂鸣器DS发出报警声，同时驱动继电器J2跳闸，切断电加热装置电源。当水温低于设定温度时，取样电压高于可调电阻W3(W3可在仪表盘上标出对应设定温度的指示刻度)设定电压，运算放大器E输出端为高电平，三极管Q3导通，继电器J2工作对电加热装置进行加热。当水温达到设定温度时，取样电压低于可调电阻W3设定电压，运算放大器输出端为低电平，三极管Q3截止，继电器J2切断电加热装置电源停止加热；同时，三极管Q4导通，带动电子蜂鸣器DS发出报警声，通知用户水温加热已达到设定温度。水温控制电路实现了预设档位自动控制加热和自动报警的功能。
权利要求1.一种太阳能热水器水位测试仪，包括水位探头和控制电路，其特征在于水位探头包括一个中空的浮筒[3]、倾斜开关[4]、固定支架[9]，浮筒[3]与固定支架[9]铰连，倾斜开关[4]固定在浮筒[3]内并与浮筒壁之间形成一个夹角；倾斜开关[4]通过电缆[8]与控制电路相连。
2.根据权利要求1所述的水位测试仪，其特征在于浮筒[3]内固定有数个倾斜开关[4]，各倾斜开关与浮筒壁之间的夹角不等，依次对应不同水位，控制电路上设有相应的水位显示电路。
3.根据权利要求2所述的水位测试仪，其特征在于各倾斜开关在浮筒中分别与一个分压电路上的不同电阻并联，各倾斜开关按所对应的电压信号大小对应水位高低。
4.根据权利要求3所述的水位测试仪，其特征在于控制电路上设有报警电路和电磁阀执行电路。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的水位测试仪，其特征在于所述固定支架[9]为U形弹性支架，其U形开口端与浮筒[3]铰连，U形支架的中部宽度大开水桶出气孔的孔径。
6.根据权利要求5所述的水位测试仪，其特征在于它包括水温检测装置，该装置由水温传感器、水温显示电路和水温控制电路组成，水温传感器[12]安装在浮筒[3]底部的内壁上，并通过线缆与水温显示电路和水温控制电路连接；水温控制电路上接有继电器J2，当水温达到设定值时继电器J2跳闸切断加热装置电源。
专利摘要本实用新型一种太阳能热水器水位测试仪，水位探头包括一个中空的浮筒[3]、倾斜开关[4]、固定支架[9]，浮筒[3]与固定支架[9]铰连，倾斜开关[4]固定在浮筒[3]内；倾斜开关[4]通过电缆[8]与控制电路相连。浮筒在水中漂浮升降带动倾斜开关发出电信号，由控制电路显示水位。由于水位探头电路器件部分全部密封在浮体的内部，不受水垢的影响，可靠性和稳定性好，另外支架与水桶出气孔联接方便可调，安装便利，可提高水位探头安装精度。
文档编号G01F23/24GK2729660SQ20042009158
公开日2005年9月28日 申请日期2004年9月7日 优先权日2004年9月7日
发明者李鹏含 申请人:李鹏含