專利名稱：冷熱水界面高度指示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能夠測量冷熱水界面高度的指示器，屬于測量儀器、儀表領域。
背景技術：
在人們的生活和生產中，經常遇到這種情況，在一個盛滿熱水的容器中從底部加入冷水，上部頂出熱水。在熱水的使用過程中，不知容器中實時還有多少熱水。至目前為止，還沒有一種能夠方便靈活地測量冷熱水界面高度的指示器，這就給人們的生活和生產帶來諸多不便。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現有技術中的不足而向人們提供一種能夠測量冷熱水界面高度的指示器。它是根據熱水的比重較冷水小，在容器中冷熱水有明顯界面的現象，為了解實時容器中的熱水存量而設計的。為實現上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案冷熱水界面高度指示器主要由電源、傳感器、信號處理及顯示器四個部分組成。電源部分的功能是對本指示器的其它部分提供符合要求的直流電源。傳感器部分是將容器內是否都是熱水，是否都是冷水，以及在冷熱水都存在的條件下將冷熱水界面轉換成電信號傳遞給信號處理器。信號處理器部分的功能是將傳感器傳送來的電信號經譯碼邏輯判斷等處理后輸出給顯示器。顯示器部分的功能是將來至信號處理器的信號轉換成光信號，成為人用肉眼能夠識別的光信號。其具體結構是傳感器由熱敏元件CRt、ARt、BRt及CRt1、CRt2，...，CRt(k-1)，CRtk及普通金屬膜電阻CR、AR、BR及C1R、C2R，...，CK-1R，GKR組成。在傳感器的殼體中，上、下各設置一個熱敏元件，將所在位置的溫度信號轉變成電信號，且用導線將這二個位置的電信號連接到電壓比較器P、B上并和三個反相器，一個2輸入與門，二個模擬開關，二個三極管構成一個邏輯并判斷電路。它輸出的信號控制指示燈，當容器中全為熱水時，全部紅燈亮，全部綠燈滅；當容器中全為冷水時，全部綠燈亮，全部紅燈滅；當容器中有熱水又有冷水時，即有紅燈亮，又有綠燈亮。在傳感器的殼體中還等距離上、下放置一排K個熱敏元件，將各自所在位置的溫度轉變成電信號，并用導線分別按順序連接到電壓比較器1、2，...K(K值自確定)上，并且第i個熱敏元件所在位置的溫度為熱(冷)水溫度時(冷、熱水溫度自定義)，所對應的電壓比較器支持第i個(i＝1、2，...K)紅燈(綠燈)亮，同時，第i個綠燈(紅燈)滅。第i個電壓比較器的輸出端經電阻器與紅色指示燈相連，同時與第i個反向器輸入線相連，第i個反向器的輸出端經電阻與綠色指示燈相連(i＝1、2，...K)。電壓比較器P的輸出端與三極管G2基極相連，同時與反向器D相連，反向器D輸出端與2輸入與門的輸入端相連，與門輸出端與模擬開關K1控制端相連的同時并與反向器H相連，反向器H輸出端與模擬開關K2控制端相連；電壓比較器B的輸出端與2輸入與門的另一個輸入端相連，同時與反向器B輸入端相連，反向器輸出端與三極管G3基極相連。其工作原理當溫度升高時(這些熱敏元件為負溫度系數)A、P、B、C1、C2、...CK-1、CK各點電壓均在增高。當電阻值確定后，傳感器將各熱敏電阻所在位置的溫度轉變成電壓信號分別由A、P、B、C1、C2、...CK-1、CK各點輸出。(1)當容器內均為熱水時，P點、B點均為高電位使電壓比較器P與B輸出高電位，進而使G2導通，G3截止，此時紅色指示燈接地，即綠色指示燈與地開路(不可點亮)，與此同時與門輸出低電位，K1裁止，K2導通，A點電位為高電位，經過模擬開關K2輸出給電壓跟隨器E即送至電壓比較器1、2，...K-1、K上的C1、C2，...，CK-1、CK端，此時電壓比較器1、2，...，K1、K均輸出高電平，使紅色指示燈點亮，即綠燈全部息滅。指示出容器內全部為熱水。(2)當容器內全部為冷水時，P、B點均為低電位，此時電壓比較器P、B均輸出低電位，G2截止，C點與地斷開(紅燈不可能點亮)而G3導通，D點接地(綠燈可以被點亮)與此同時，這時的與門輸出為高電平，K1導通，K2截止，由于K1導通至使G E低電平，電壓比較器1、2，...，K-1、K輸出低電平導至所有的綠燈點亮(所有紅燈息滅)，表示容器內全部是冷水。(3)當容器內上部為熱水，下部為冷水時，P為高平，B為低電平，電壓比較器P輸出高電平，B輸出低電平。此時一方面G2與G3同時導通，C、D兩點都接地(紅色、綠色指示燈可同時點亮)；另一方面此時與門輸出低電平，K1截止，K2導通，將A點電位通過K1送至G1，經電壓跟隨器送至電壓比較器1、2，...K-1，K上的E點。如果CRtk、CRtk-1，...CRti在冷水中，而CRt(i-1)、CR(i-2)，...CR在熱水中，則1、2，...i-1號紅燈點亮，且1、2，...i-1號綠燈息滅；同時，i、i+1，...K-1、K號綠燈點亮，i、i+1，...K-1，K號紅燈息滅，若將紅、綠燈如圖2中排成兩豎排，則點亮的紅綠燈的交界處即為冷熱水界面的高度。(4)電源電路。為使電路工作可靠，采用雙電源電路，能使低電平時各電壓比較器輸出為零電平。其成品結構是在容器中豎直地安裝有傳感器，其高度與容器的高度相當。熱敏元件R的個數K由容器的高度和準備放置的指示燈(紅色)之間的距離決定。傳感器外殼由不銹鋼嚴格密封而成，頂端引出線并用樹脂封裝；引線的另一端由K+5針插接件連接。
本發(fā)明能夠實時準確的指示容器中的熱水存量，具有結構科學合理、方便實用，能給人們的生產及生活提供便利的特點。


圖1是本發(fā)明方框示意圖。
圖2是本發(fā)明電源原理圖。
圖3是本發(fā)明的電路原理圖。
圖4是傳感器結構示意圖。
圖5是本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施例參照圖1，冷熱水界面高度指示器主要由電源、傳感器、信號處理及顯示器四個部分組成。電源部分的功能是對本指示器的其它部分提供符合要求的直流電源。傳感器部分是將容器內是否都是熱水，是否都是冷水，以及在冷熱水都存在的條件下將冷熱水界面轉換成電信號傳遞給信號處理器。信號處理器部分的功能是將傳感器傳送來的電信號經譯碼邏輯判斷等處理后輸出給顯示器。顯示器部分的功能是將來至信號處理器的信號轉換，成為人用肉眼能夠識別的的光信號。如容器中全部是熱水(30℃以上)全部紅色發(fā)光管點亮，同時全部綠色發(fā)光管息滅。若容器中全部是冷水(30℃以下)全部綠色發(fā)光管點亮，同時全部紅色發(fā)光管息滅，若容器中有熱水，同時又有冷水，則由紅色發(fā)光管點亮的個數指示實時熱水存量(綠色發(fā)光管亮的個數指示實時冷水存量)。
參照圖2，本發(fā)明的電源電路，市電220V經變壓器變壓，經整流橋整流，再經電容濾波，穩(wěn)壓器7805、7905穩(wěn)壓構成雙電源電路，為整個電路提供電源。
參照圖3，本發(fā)明電路連接關系及其電路原理是傳感器由熱敏電阻CRt、ARt、BRt及CRt1、CRt2，...，CRt(k-1)，CRtk及普通金屬膜電阻CR、AR、BR及C1R、C2R，...CK-1R，CKR組成。在傳感器的殼體中，上、下各設置一個熱敏電阻，將所在位置的溫度信號轉變成電信號，且用導線將這二個位置的電信號連接到電壓比較器P、B上且和三個反相器，一個2輸入與門，二個模擬開關，二個三極管構成一個邏輯并判斷電路。它輸出的信號控制指示燈，當容器中全為熱水時，全部紅燈亮，全部綠燈滅；當容器中全為冷水時，全部綠燈亮，全部紅燈滅；當容器中有熱水又有冷水時，即有紅燈亮，又有綠燈亮。在傳感器的殼體中還等距離上、下放置一排K個熱敏電阻，將各自所在位置的溫度轉變成電信號，并用導線分別按順序連接到電壓比較器1、2，...K(K值自確定)上，并且第i個熱敏電阻所在位置的溫度為熱(冷)水溫度時(冷、熱水溫度自定義)，所對應的電壓比較器支持第i個(i＝1、2，...K)紅燈(綠燈)亮，同時，第i個綠燈(紅燈)滅。第i個電壓比較器的輸出端經電阻器與紅色指示燈相連，同時與第i個反向器輸入線相連，第i個反向器的輸出端經電阻與綠色指示燈相連(i＝1、2，...K)，電壓比較器P的輸出端與三極管G2基極相連，同時與反向器D相連，反向器D輸出端與2輸入與門的輸入端相連，與門輸出端與模擬開關K1控制端相連的同時并與反向器H相連，反向器H輸出端與模擬開關K2控制端相連；電壓比較器B的輸出端與2輸入與門的另一個輸入端相連，同時與反向器B輸入端相連，反向器輸出端與三極管G3基極相連。由圖3可以看出，當溫度升高時(這些熱敏電阻為負溫度系數)A、P、B、C1、、C2、...CK-1、CK各點電壓均在增高。當金屬膜電阻值確定后，傳感器將各熱敏電阻所在位置的溫度轉變成電壓信號分別由A、P、B、C1、 C2、...CK-1、CK各點輸出。(1)當容器內均為熱水時，P點、B點均為高電位使電壓比較器P與B輸出高電位，進而使G2導通，G3截止，此時紅色指示燈接地，即綠色指示燈與地開路(不可點亮)，與此同時與門輸出低電位，K1裁止，K2通，A點電位為高電位，經過模擬開關K2輸出給電壓跟隨器E即送至電壓比較器1、2，...K-1、K上的C1、C2，...，CK-1、CK端，此時電壓比較器1、2，...K1、K均輸出高電平，使紅色指示燈點亮，同時綠燈全部息滅。指示出容器內全部為熱水。(2)當容器內全部為冷水時，P、B點均為低電位，此時電壓比較器P、B均輸出低電位，G2截止，C點與地斷開(紅燈不可能點亮)而G3導通，D點接地(綠燈可以被點亮)與此同時，這時的與門輸出為高電平，K1導通，K2截止，由于K1導通至使GE點為低電平，電壓比較器1、2，...，K-1、K輸出低電平導至所有的綠燈點亮(所有紅燈息滅)，表示容器內全部是冷水。(3)當容器內上部為熱水，下部為冷水時，P為高平，B為低電平，電壓比較器P輸出高電平，B輸出低電平。此時一方面G2與G3同時導通，C、D兩點都接地(紅色、綠色指示燈可同時點亮)；另一方面此時與門輸出低電平，K1截止，K2導通，將A點電位通過K1送至G1，經電壓跟隨器送至電壓比較器1、2，...K-1，K上的E點。如果CRtk，CRtk-1，...CRti在冷水中，而CRti-1、CRi-2，...CR在熱水中，則1、2，...i-1號紅燈點亮，而1、2，...i-1號綠燈息滅；同時，i、i+1，...K-1、K號綠燈點亮，i、i+1，...K-1，K號紅燈息滅，若將紅、綠燈如圖中排成兩豎排，則點亮的紅綠燈的交界處即為冷熱水界面的高度。圖中J為冷水進口；C為熱水出口。
參照圖4、5，其成品結構是在容器中豎直地安裝有傳感器2，傳感器2的高度與容器的高度相當。熱敏電阻R的個數由容器的高度和準備放置的指示燈(紅色)的間距決定。傳感器外殼由不銹鋼嚴格密封而成，其頂端的引出線3用樹脂封裝；引線的另一端由K+5針插接件連接。指示器的殼體1上設有傳感器插口4及電源線3，將電路板安裝在指示器的殼體1中。
權利要求
1.一種冷熱水界面高度指示器，其特征在于在傳感器的殼體中，上、下各設置一個熱敏元件，將所在位置的溫度信號轉變成電信號，且用導線將這二個位置的電信號連接到由電壓比較器P、B和三個反相器，一個2輸入與門，二個模擬開關，二個三極管構成一個邏輯并判斷電路上，它輸出的信號控制指示燈，當容器中全為熱水時，全部紅燈亮，全部綠燈滅；當容器中全為冷水時，全部綠燈亮，全部紅燈滅；當容器中有熱水又有冷水時，即有紅燈亮，又有綠燈亮；在傳感器的殼體中還等距離上、下放置一排K個熱敏元件，將各自所在位置的溫度轉變成電信號，并用導線分別按順序連接到電壓比較器上，并且第i個熱敏元件所在位置的溫度為熱水溫度時，所對應的電壓比較器支持第i個紅燈亮，同時，第i個綠燈滅。
2.根據權利要求1所述的冷熱水界面高度指示器，其特征在于第i個電壓比較器的輸出端經電阻器與紅色指示燈相連，同時與第i個反向器輸入線相連，第i個反向器的輸出端經電阻與綠色指示燈相連，電壓比較器P的輸出端與三極管G2基極相連，同時與反向器D相連，反向器D輸出端與2輸入與門的輸入端相連，與門輸出端與模擬開關K1控制端相連的同時并與反向器H相連，反向器H輸出端與模擬開關K2控制端相連；電壓比較器B的輸出端與2輸入與門的另一個輸入端相連，同時與反向器B輸入端相連，反向器輸出端與三極管G3基極相連。
全文摘要
冷熱水界面高度指示器,其結構是在傳感器的殼體中,上、下各設置一個熱敏元件,將所在位置的溫度信號轉變成電信號,且用導線將這二個位置的電信號連接到由電壓比較器P、B和三個反相器,一個2輸入與門,二個模擬開關,二個三極管構成一個邏輯并判斷電路。它輸出的信號控制指示燈,當容器中全為熱水時,全部紅燈亮;當容器中全為冷水時,全部綠燈亮;當容器中有熱水又有冷水時,既有紅燈亮,又有綠燈亮。在傳感器的殼體中還等距離上、下放置一排熱敏元件,將各自所在位置的溫度轉變成電信號,并用導線連接到電壓比較器上,以指示冷熱水界面的高度。本發(fā)明能夠實時準確的指示容器中的熱水存量,具有結構科學合理、方便實用,能給人們的生產及生活提供便利的特點。
文檔編號G01F23/24GK1372129SQ02109340
公開日2002年10月2日 申請日期2002年3月25日 優(yōu)先權日2002年3月25日
發(fā)明者高田山 申請人:高田山