专利名称：电极式水位传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电极式水位传感器，用于热水器中。
背景技术：
目前电极式水位传感器检测水位的方法普遍采用4个30ΚΩ、10 ΚΩ、10 ΚΩ、10 ΚΩ的电阻进行串联连接，缺水时，电阻值是60ΚΩ，一水位时，30ΚΩ的电阻与水电阻并联 后与3个IOK Ω的电阻串联得到一个电阻值，2水位时，水电阻与40Κ Ω电阻并联后与20ΚΩ 的电阻串联，3水位时，水电阻与50ΚΩ的电阻并联后与10ΚΩ的电阻串联，4水位时，水电 阻与60ΚΩ的电阻并联，控制器5V电压通过一个电阻值与水位传感器的有效值串联分压， 测量它的分压电阻AD值。该技术方法简单，但有非常大的不足，水电阻大于12ΚΩ后，水位 传感器的测量就会出现误差，真实的4水位时会显示3水位，如果水电阻大于30Κ Ω，真实的 4水位会显示2水位，如果水电阻达到60ΚΩ，真实的4水位会显示1水位。但是各地的水 电阻差别很大，从0到几十ΚΩ都有，尤其是随着传感器使用时间的增长，传感器上会结上 水垢，测到的有效水电阻会更大，甚至能达到100Κ Ω，前面所述的传感器显然无法满足市场 的需要，当前太阳能热水器的整机集热管、水箱、连接管道都已经达到10年以上寿命，控制 器达到5年寿命也能实现，唯有水位传感器只能到2年左右，以至于太阳能水位传感器成了 光热行业智能化发展最大的障碍，成了光热行业中的技术短板。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，而提供一种结构设计合 理、对水垢和宽水电阻范围适应能力高的电极式水位传感器。本发明解决上述技术问题采用的技术方案是一种电极式水位传感器，包括一号 电阻、二号电阻、三号电阻、四号电阻、一号水位电极、二号水位电极、三号水位电极、四号水 位电极、公共电极、信号输入端、信号输出端；一号电阻、二号电阻、三号电阻、四号电阻依次 串联；四号电阻与信号输入端电连接；一号电阻分别与信号输出端和公共电极电连接；其 特征在于还包括一号控制电路、二号控制电路、三号控制电路、四号控制电路；一号控制 电路与一号电阻并联，并与一号水位电极电连接；二号控制电路与一号电阻和二号电阻串 联形成的串联电阻并联，并与二号水位电极电连接；三号控制电路与一号电阻、二号电阻、 三号电阻串联形成的串联电阻并联，并与三号水位电极电连接；四号控制电路与一号电阻、 二号电阻、三号电阻、四号电阻串联形成的串联电阻并联，并与四号水位电极电连接。本发明所述的一号控制电路包括一号三极管，一号三极管通过其发射极和集电极 与一号电阻并联，通过基极与一号水位电极电连接。本发明所述的二号控制电路包括二号三极管，二号三极管通过其发射极和集电极 与一号电阻和二号电阻串联形成的串联电阻并联，通过基极与二号水位电极电连接。本发明所述的三号控制电路包括三号三极管，三号三极管通过其发射极和集电极 与一号电阻、二号电阻、三号电阻串联形成的串联电阻并联，通过基极与三号水位电极电连接。本发明所述的四号控制电路包括四号三极管，四号三极管通过其发射极和集电极 与一号电阻、二号电阻、三号电阻、四号电阻串联形成的串联电阻并联，通过基极与四号水 位电极电连接。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果1、设计合理；2、克服了水电阻并 联到主检测回路带来的技术局限性，一举解决了长期困扰行业的技术难题，将造成水位传 感器不良的主要原因解决，可将水位传感器的无故障工作时间由2年不到提高到5年以上， 为光热行业的智能化发展奠定了基础。
图1为本发明的一种形式的电路原理图。图2为本发明的另一种形式的电路原理图。
具体实施例方式下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明。实施例参见图1和图2，本发明实施例包括一号电阻R1、二号电阻R2、三号电阻 R3、四号电阻R4、一号水位电极Jl、二号水位电极J2、三号水位电极J3、四号水位电极J4、公 共电极J、信号输入端HI、信号输出端H2、一号控制电路K1、二号控制电路K2、三号控制电路 K3、四号控制电路K4。一号电阻R1、二号电阻R2、三号电阻R3、四号电阻R4依次串联构成本发明检测的 主回路。一号电阻Rl和二号电阻R2串联形成串联电阻R12。一号电阻R1、二号电阻R2、三 号电阻R3串联形成串联电阻R13。一号电阻R1、二号电阻R2、三号电阻R3、四号电阻R4串 联形成串联电阻R14。四号电阻R4与信号输入端电连接H2。一号电阻Rl分别与信号输出 端Hl和公共电极J电连接。一号控制电路Kl包括一号三极管Ql，一号三极管Ql的发射极和集电极分别接在 一号电阻Rl两端，使得一号三极管Ql与一号电阻Rl并联；一号三极管Ql的基极则与一号 水位电极Jl电连接。一号控制电路Kl通过一号三极管Ql与一号电阻Rl并联，并与一号 水位电极Jl电连接。二号控制电路K2包括二号三极管Q2，二号三极管Q2的发射极和集电极分别接在 串联电阻R12两端，使得二号三极管Q2与串联电阻R12并联；二号三极管Q2的基极则与二 号水位电极J2电连接。二号控制电路K2通过二号三极管Q2与串联电阻R12并联，并与二 号水位电极J2电连接。三号控制电路K3包括三号三极管Q3，三号三极管Q3的发射极和集电极分别接在 串联电阻R13两端，使得三号三极管Q3与串联电阻R13并联；三号三极管Q3的基极则与三 号水位电极J3电连接。三号控制电路K3通过三号三极管Q3与串联电阻R13并联，并与三 号水位电极J3电连接。四号控制电路K4包括四号三极管Q4，四号三极管Q4的发射极和集电极分别接在 串联电阻R14两端，使得四号三极管Q4与串联电阻R14并联；四号三极管Q4的基极则与四 号水位电极J4电连接。四号控制电路K4通过四号三极管Q4与串联电阻R14并联，并与四号水位电极J4电连接。本实施例还包括五号电阻R5、六号电阻R6、七号电阻R7、八号电阻R8。五号电阻 R5、六号电阻R6、七号电阻R7、八号电阻R8四个电阻的一个端子连在一起后与信号输入端 Hl电连接，五号电阻R5的另外一个端子与一号三极管Ql的基极、一号水位电极Jl电连接， 六号电阻R6的另外一个端子与二号三极管Q2的基极、二号水位电极J2电连接，七号电阻 R7的另外一个端子与三号三极管Q3的基极、三号水位电极J3电连接，八号电阻R8的另外 一个端子与四号三极管Q4的基极、四号水位电极J4电连接。五号电阻R5、六号电阻R6、七号电阻R7、八号电阻R8的作用是在没有水进入相应 的电极时，拉高电平，使相应的三极管可靠截止；而当有水进入相应的电极时，分压，使相应 的三极管进入饱和区。在一号电阻R1、二号电阻R2、三号电阻R3、四号电阻R4依次串联构成本发明检测 的主回路中，本实施例还加入了二极管D1，一号电阻R1、二号电阻R2、三号电阻R3、四号电 阻R4、二极管Dl依次串联，二极管Dl的负极则与公共电极J和信号输出端H2电连接。二 极管Dl的作用一是确保正向导通，保护四个三极管；二是起偏置作用，确保四个三极管进 入饱和区。在本实施例中，信号输入端Hl和信号输出端H2集合在接口 H中。一号水位电极J1、二号水位电极J2、三号水位电极J3、四号水位电极J4和公共电 极J配合以检测水位，其原理和构造均为现有技术。本实施例在工作时将接口 H与控制器相连。本实施例的原理是当水箱缺水，一号水位电极J1、二号水位电极J2、三号水位电 极J3、四号水位电极J4均与公共电极J之间没有水电阻存在，一号三极管Q1、二号三极管 Q2、三号三极管Q3、四号三极管Q4截止，使得一号控制电路K1、二号控制电路K2、三号控制 电路K3、四号控制电路K4开路，主回路电阻值为一号电阻R1、二号电阻R2、三号电阻R3、四 号电阻R4四个电阻的串联后的值。控制器检测并显示出对应的0水位。当水箱中水位到1水位时，一号水位电极Jl和公共电极J之间具有水电阻，两者 导通，一号三极管Ql的基极通过一号水位电极Jl、水电阻连接到公共电极J，而公共电极J 连到控制器的地电位上，一号三极管Ql饱和导通，一号电阻Rl被短路，水位传感器的有效 阻值等效于二号电阻R2、三号电阻R3、四号电阻R4三者相加的阻值，控制器检测并显示出 对应的1水位。当水箱中水位到2水位时，二号水位电极J2和公共电极J之间具有水电阻，两者 导通，二号三极管Q2的基极通过二号水位电极J2、水电阻连接到公共电极J，而公共电极J 连到控制器的地电位上，二号三极管Q2饱和导通，一号电阻Rl和二号电阻R2被短路，水位 传感器的有效阻值等效于三号电阻R3、四号电阻R4相加的阻值，控制器检测并显示出对应 的2水位。当水箱中水位到3水位时，三号水位电极J3和公共电极J之间具有水电阻，两者 导通，三号三极管Q3的基极通过三号水位电极J3、水电阻连接到公共电极J，而公共电极J 连到控制器的地电位上，三号三极管Q3饱和导通，一号电阻R1、二号电阻R2、三号电阻R3 被短路，水位传感器的有效阻值等效于四号电阻R4的阻值，控制器检测并显示出对应的3 水位。当水箱中水位到4水位时，四号水位电极J4和公共电极J之间具有水电阻，两者导通，四号三极管Q4的基极通过四号水位电极J4、水电阻连接到公共电极J，而公共电极J 连到控制器的地电位上，四号三极管Q4饱和导通，一号电阻R1、二号电阻R2、三号电阻R3、 四号电阻R4被短路，水位传感器的有效阻值等效于0，控制器检测并显示出对应的4水位。水电阻不参与主电阻回路的并联，而是参与到控制电路中，避免了水垢和宽水电 阻范围的影响，而且水位电极上的电流大幅度降低，约为原来的1/10，极大地延缓了传感器 结水垢的时间，由于水电阻参与的是控制电路部分，识别水电阻的范围也大幅度扩大，扩大 到原来的10倍达到IOOkQ以上，这样对水垢和水电阻的适应能力也提高到原来的10倍。水电阻指的是在当水上升到一定水位时，该水位的水位电极和公共电极之间会被 上升的水充满，该部分的水被当作介质，使得水位电极和公共电极导通，该部分的水即形成 了水电阻，这点是公知技术。
权利要求
1.一种电极式水位传感器，包括一号电阻、二号电阻、三号电阻、四号电阻、一号水位电 极、二号水位电极、三号水位电极、四号水位电极、公共电极、信号输入端、信号输出端；一号 电阻、二号电阻、三号电阻、四号电阻依次串联；四号电阻与信号输入端电连接；一号电阻 分别与信号输出端和公共电极电连接；其特征在于还包括一号控制电路、二号控制电路、 三号控制电路、四号控制电路；一号控制电路与一号电阻并联，并与一号水位电极电连接； 二号控制电路与一号电阻和二号电阻串联形成的串联电阻并联，并与二号水位电极电连 接；三号控制电路与一号电阻、二号电阻、三号电阻串联形成的串联电阻并联，并与三号水 位电极电连接；四号控制电路与一号电阻、二号电阻、三号电阻、四号电阻串联形成的串联 电阻并联，并与四号水位电极电连接。
2.根据权利要求1所述的电极式水位传感器，其特征在于所述的一号控制电路包括 一号三极管，一号三极管通过其发射极和集电极与一号电阻并联，通过基极与一号水位电 极电连接。
3.根据权利要求1所述的电极式水位传感器，其特征在于所述的二号控制电路包括 二号三极管，二号三极管通过其发射极和集电极与一号电阻和二号电阻串联形成的串联电 阻并联，通过基极与二号水位电极电连接。
4.根据权利要求1所述的电极式水位传感器，其特征在于所述的三号控制电路包括 三号三极管，三号三极管通过其发射极和集电极与一号电阻、二号电阻、三号电阻串联形成 的串联电阻并联，通过基极与三号水位电极电连接。
5.根据权利要求1所述的电极式水位传感器，其特征在于所述的四号控制电路包括 四号三极管，四号三极管通过其发射极和集电极与一号电阻、二号电阻、三号电阻、四号电 阻串联形成的串联电阻并联，通过基极与四号水位电极电连接。
全文摘要
本发明涉及一种电极式水位传感器，用于热水器中。本发明的一号电阻、二号电阻、三号电阻、四号电阻依次串联；四号电阻与信号输入端电连接；一号电阻分别与信号输出端和公共电极电连接；一号控制电路与一号电阻并联，并与一号水位电极电连接；二号控制电路与一号电阻和二号电阻串联形成的串联电阻并联，并与二号水位电极电连接；三号控制电路与一号电阻、二号电阻、三号电阻串联形成的串联电阻并联，并与三号水位电极电连接；四号控制电路与一号电阻、二号电阻、三号电阻、四号电阻串联形成的串联电阻并联，并与四号水位电极电连接。本发明设计合理，对水垢和宽水电阻范围适应能力高。
文档编号G01F23/24GK102128661SQ201110032788
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者吴立仁, 徐昌国, 王从凡 申请人:浙江达峰科技有限公司