專利名稱：一種使用溫度傳感器測量水位的傳感器及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用溫度傳感器測量水位的傳感器及其使用方法，特別涉及一種用于太陽能熱水器中的使用溫度傳感器測量水位的的傳感器及其使用方法。
背景技術(shù)：
目前，用于太陽能熱水器中的水位傳感器大多采用電極式，這種傳感器結(jié)構(gòu)簡單， 成本較低，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。但上述傳感器需要比較干燥的工作環(huán)境，由于傳感器長時間浸泡在水中，當(dāng)水滲入傳感器內(nèi)部后，其就完全失效了。為解決上述問題，本領(lǐng)域一般采取改進密封的方法延長傳感器的工作壽命，但由于熱水器中水的溫差變化較大，一般的密封措施無法較長時間的起到應(yīng)有的作用。因此，電極式傳感器必須隔一段時間就進行更換，造成極大的人力和物力浪費。在本領(lǐng)域中，溫度傳感器的使用非常普遍。其體積小，重量輕，尤其重要的是其可以不接觸水工作，因此防水封裝相對容易。如果可以使用溫度傳感器代替電極測量水位，將可以大大延長水位傳感器的使用壽命。而且，由于太陽能熱水器中一般都需要溫度傳感器， 因此，使用溫度傳感器測量水位可以一物兩用，減小傳感器的體積，且溫度傳感器一種通用的標(biāo)準(zhǔn)件，價格與電極相比相對較低，可以顯著降低傳感器的成本。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提出一種使用溫度傳感器測量水位的水位傳感器，其技術(shù)方案如下包括恒流源、多個相同的溫度傳感器、測量電路和密封防水外殼，所述溫度傳感器為電阻溫度傳感器，多個溫度傳感器串聯(lián)，與恒流源組成閉合回路，測量電路可以測量所述閉合回路中每個溫度傳感器兩端的電壓值，所述測量電路和閉合回路都設(shè)置在密封防水外殼中。水位傳感器中還可以包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)控制所述閉合回路的通/斷。水位傳感器中所述測量電路有多個，每個測量電路測量一個溫度傳感器兩端的電壓值；也可以僅有一個，其分別測量每個溫度傳感器兩端的電壓值。水位傳感器密封防水外殼接觸溫度傳感器的部分采用傳熱材料，每兩個相鄰溫度傳感器之間的密封防水外殼上具有隔溫部件。使用溫度傳感器測量水位的原理在于電阻溫度傳感器本質(zhì)上是一個電阻，當(dāng)通以電流時，由于電阻效應(yīng)其會升溫。由于水和空氣的散熱效果不同，其中的電阻溫度傳感器升溫表現(xiàn)也不同。由于空氣是熱的不良導(dǎo)體，在空氣中，溫度傳感器一旦通電，其溫度幾乎會直線上升，如果電流較大，溫度的上升會相當(dāng)明顯；而由于水是熱的良導(dǎo)體，溫度傳感器在水中通電的話，其熱量會很快的傳遞到水中，從而導(dǎo)致其溫度也不會有太快的變化(如果容器較大的話甚至基本不變)。如果將多個相同的電阻溫度傳感器串聯(lián)到恒流源上放入水中，由于采用的是恒流源，每個溫度傳感器產(chǎn)生的熱量大體是相同的，但在水中的溫度傳感器的溫升將會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣中溫度傳感器的溫升，即水中溫度傳感器的溫度小于空氣中溫度傳感器。由于電阻溫度傳感器的溫度變化會使其阻值發(fā)生變化，且系統(tǒng)中采用的是恒流源，就可以通過測量溫度傳感器兩端電壓值的方法測量其是否位于水中，以此測量水位。上述水位傳感器的使用方法如下①將裝置基本豎直的放置于需測量水位容器內(nèi)；②使恒流源向閉合回路通電；③使用測量電路依次測量每個溫度傳感器兩端的電壓值，并將上述電壓值輸出給外接的比較電路，比較電路記錄上述電壓值為第一電壓值；④經(jīng)過一段預(yù)設(shè)的時間后，使用測量電路再次依次測量每個溫度傳感器兩端的電壓值，并將上述電壓值輸出給外接的比較電路，比較電路記錄上述電壓值為第一電壓值；⑤外接的比較電路將各傳感器的第一電壓值與第二電壓值比較，將各傳感器的第一電壓值與第二電壓值的差值記錄為第三電壓值；⑥外接的比較電路將第三電壓值與預(yù)設(shè)的閥值比較，每個第三電壓值對應(yīng)有一個預(yù)設(shè)的閥值，如第三電壓值小于其對應(yīng)的預(yù)設(shè)的閥值，則該第三電壓值所屬的溫度傳感器位于水中，如第三電壓值大于其對應(yīng)的預(yù)設(shè)的閥值，則該第三電壓值所屬的溫度傳感器位于空氣中；⑦根據(jù)步驟⑥中的結(jié)果確定水位。在上述使用方法中，其中所述預(yù)設(shè)的時間為5-120秒，每個第三電壓值對應(yīng)的預(yù)設(shè)的閥值為各自第一電壓值的1% 3%。


附圖1為本發(fā)明一個實施例的剖面圖；附圖標(biāo)記如下1-溫度傳感器，2-測量電路，3-密封防水外殼，4-恒流源，5-隔溫部件。
具體實施例方式參見附圖1，其描述了根據(jù)本發(fā)明所述的水位傳感器的一個優(yōu)選實施例。水位傳感器包括恒流源、多個溫度傳感器、測量電路和密封防水外殼，所述溫度傳感器為電阻溫度傳感器，多個溫度傳感器串聯(lián)，與恒流源組成閉合回路，測量電路可以測量所述閉合回路中每個溫度傳感器兩端的電壓值，其與外接的比較電路連接(比較電路及其與測量電路的連接未示出)，所述測量電路和閉合回路都設(shè)置在密封防水外殼中，以防止水進入外殼中對測量產(chǎn)生影響。水位傳感器中具有控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制所述閉合回路的通/斷，在不進行測時斷開閉合回路，延長恒流源的工作時間。水位傳感器中具有一個測量電路，其分時分別測量每個溫度傳感器兩端的電壓值。但可以理解的是，其也可以設(shè)置多個測量電路，每個測量電路測量一個或多個溫度傳感器的電壓值。水位傳感器密封防水外殼接觸溫度傳感器的部分采用不銹鋼制成，有利于熱的傳導(dǎo)，提高了測量的準(zhǔn)確度，當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，也可以使用其它傳熱材料，例如鋁、銅等。在使用傳熱材料的情況下，每兩個相鄰溫度傳感器之間的密封防水外殼上可以設(shè)置隔溫部件，各溫度傳感器具有熱獨立性，避免由于外殼導(dǎo)熱帶來的干擾。上述水位傳感器的使用方法如下①將裝置基本豎直的放置于需測量水位容器內(nèi)；②使恒流源向閉合回路通電；③使用測量電路依次測量每個溫度傳感器兩端的電壓值，并將上述電壓值輸出給外接的比較電路，比較電路記錄上述電壓值為第一電壓值；④經(jīng)過一段預(yù)設(shè)的時間后，使用測量電路再次依次測量每個溫度傳感器兩端的電壓值，并將上述電壓值輸出給外接的比較電路，比較電路記錄上述電壓值為第一電壓值；⑤外接的比較電路將各傳感器的第一電壓值與第二電壓值比較，將各傳感器的第一電壓值與第二電壓值的差值記錄為第三電壓值；⑥外接的比較電路將第三電壓值與預(yù)設(shè)的閥值比較，每個第三電壓值對應(yīng)有一個預(yù)設(shè)的閥值，如第三電壓值小于其對應(yīng)的預(yù)設(shè)的閥值，則該第三電壓值所屬的溫度傳感器位于水中，如第三電壓值大于其對應(yīng)的預(yù)設(shè)的閥值，則該第三電壓值所屬的溫度傳感器位于空氣中；⑦根據(jù)步驟⑥中的結(jié)果確定水位。在上述使用方法中，其中所述預(yù)設(shè)的時間可以根據(jù)恒流源的電流值和電阻溫度傳感器的類型予以確定，優(yōu)選為5-120秒，雖然在水中溫度傳感器的溫度基本不變，即其兩端的電壓基本不變，但出于避免測量誤差的考慮，應(yīng)設(shè)置閥值，經(jīng)實驗證明，每個第三電壓值對應(yīng)的預(yù)設(shè)的閥值可以為各自第一電壓值的 3%，上述取值可以得到非常好的實際效果。以上所述的外接的比較電路包括儲存數(shù)據(jù)、比較功能，采用普通的比較電路即可， 其設(shè)計方法為本領(lǐng)域的公知常識，因其與本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容無關(guān)，在此不予累述。以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明專利的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種使用溫度傳感器測量水位的水位傳感器，其特征在于，包括恒流源、多個相同的溫度傳感器、測量電路和密封防水外殼，所述溫度傳感器為電阻溫度傳感器，多個溫度傳感器串聯(lián)，與恒流源組成閉合回路，測量電路可以測量所述閉合回路中每個溫度傳感器兩端的電壓值，所述測量電路和閉合回路都設(shè)置在密封防水外殼中。
2.如權(quán)利要求1所述的水位傳感器，其中還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)控制所述閉合回路的通/斷。
3.如權(quán)利要求1所述的水位傳感器，其中所述測量電路有多個，每個測量電路測量一個溫度傳感器兩端的電壓值。
4.如權(quán)利要求1所述的水位傳感器，其中所述測量電路僅有一個，其分別測量每個溫度傳感器兩端的電壓值。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的水位傳感器，其中密封防水外殼接觸溫度傳感器的部分采用傳熱材料，每兩個相鄰溫度傳感器之間的密封防水外殼上具有隔溫部件。
6.一種使用如權(quán)利要求1-5任一所述的裝置測量水位的方法，其特征在于包括以下步驟①將裝置基本豎直的放置于需測量水位容器內(nèi)；②使恒流源向閉合回路通電；③使用測量電路依次測量每個溫度傳感器兩端的電壓值，并將上述電壓值輸出給外接的比較電路，比較電路記錄上述電壓值為第一電壓值；④經(jīng)過一段預(yù)設(shè)的時間后，使用測量電路再次依次測量每個溫度傳感器兩端的電壓值，并將上述電壓值輸出給外接的比較電路，比較電路記錄上述電壓值為第一電壓值；⑤外接的比較電路將各傳感器的第一電壓值與第二電壓值比較，將各傳感器的第一電壓值與第二電壓值的差值記錄為第三電壓值；⑥外接的比較電路將第三電壓值與預(yù)設(shè)的閥值比較，每個第三電壓值對應(yīng)有一個預(yù)設(shè)的閥值，如第三電壓值小于其對應(yīng)的預(yù)設(shè)的閥值，則該第三電壓值所屬的溫度傳感器位于水中，如第三電壓值大于其對應(yīng)的預(yù)設(shè)的閥值，則該第三電壓值所屬的溫度傳感器位于空氣中；⑦根據(jù)步驟⑥中的結(jié)果確定水位。
7.—種如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述預(yù)設(shè)的時間為5-120秒。
8.—種如權(quán)利要求6或7所述的方法，其中每個第三電壓值對應(yīng)的預(yù)設(shè)的閥值為各自第一電壓值的 3%。
全文摘要
一種使用溫度傳感器測量水位的水位傳感器，其特征在于，包括恒流源、多個溫度傳感器、測量電路和外殼，所述溫度傳感器為電阻溫度傳感器，多個溫度傳感器串聯(lián)，與恒流源組成閉合回路，測量電路測量所述閉合回路中每個溫度傳感器兩端的電壓值，所述測量電路和閉合回路都設(shè)置在外殼之中。
文檔編號G01F23/22GK102305654SQ20111021661
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者任守亮, 周玉鳳, 張本超, 曹飛, 李小鵬, 武鑫, 王蕾, 鄒洪威 申請人:山東桑樂太陽能有限公司