专利名称：冷热水界面高度指示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够测量冷热水界面高度的指示器，属于测量仪器、仪表领域。
背景技术：
在人们的生活和生产中，经常遇到这种情况，在一个盛满热水的容器中从底部加入冷水，上部顶出热水。在热水的使用过程中，不知容器中实时还有多少热水。至目前为止，还没有一种能够方便灵活地测量冷热水界面高度的指示器，这就给人们的生活和生产带来诸多不便。

发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足而向人们提供一种能够测量冷热水界面高度的指示器。它是根据热水的比重较冷水小，在容器中冷热水有明显界面的现象，为了解实时容器中的热水存量而设计的。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案冷热水界面高度指示器主要由电源、传感器、信号处理及显示器四个部分组成。电源部分的功能是对本指示器的其它部分提供符合要求的直流电源。传感器部分是将容器内是否都是热水，是否都是冷水，以及在冷热水都存在的条件下将冷热水界面转换成电信号传递给信号处理器。信号处理器部分的功能是将传感器传送来的电信号经译码逻辑判断等处理后输出给显示器。显示器部分的功能是将来至信号处理器的信号转换成光信号，成为人用肉眼能够识别的光信号。其具体结构是传感器由热敏元件CRt、ARt、BRt及CRt1、CRt2，...，CRt(k-1)，CRtk及普通金属膜电阻CR、AR、BR及C1R、C2R，...，CK-1R，GKR组成。在传感器的壳体中，上、下各设置一个热敏元件，将所在位置的温度信号转变成电信号，且用导线将这二个位置的电信号连接到电压比较器P、B上并和三个反相器，一个2输入与门，二个模拟开关，二个三极管构成一个逻辑并判断电路。它输出的信号控制指示灯，当容器中全为热水时，全部红灯亮，全部绿灯灭；当容器中全为冷水时，全部绿灯亮，全部红灯灭；当容器中有热水又有冷水时，即有红灯亮，又有绿灯亮。在传感器的壳体中还等距离上、下放置一排K个热敏元件，将各自所在位置的温度转变成电信号，并用导线分别按顺序连接到电压比较器1、2，...K(K值自确定)上，并且第i个热敏元件所在位置的温度为热(冷)水温度时(冷、热水温度自定义)，所对应的电压比较器支持第i个(i＝1、2，...K)红灯(绿灯)亮，同时，第i个绿灯(红灯)灭。第i个电压比较器的输出端经电阻器与红色指示灯相连，同时与第i个反向器输入线相连，第i个反向器的输出端经电阻与绿色指示灯相连(i＝1、2，...K)。电压比较器P的输出端与三极管G2基极相连，同时与反向器D相连，反向器D输出端与2输入与门的输入端相连，与门输出端与模拟开关K1控制端相连的同时并与反向器H相连，反向器H输出端与模拟开关K2控制端相连；电压比较器B的输出端与2输入与门的另一个输入端相连，同时与反向器B输入端相连，反向器输出端与三极管G3基极相连。其工作原理当温度升高时(这些热敏元件为负温度系数)A、P、B、C1、C2、...CK-1、CK各点电压均在增高。当电阻值确定后，传感器将各热敏电阻所在位置的温度转变成电压信号分别由A、P、B、C1、C2、...CK-1、CK各点输出。(1)当容器内均为热水时，P点、B点均为高电位使电压比较器P与B输出高电位，进而使G2导通，G3截止，此时红色指示灯接地，即绿色指示灯与地开路(不可点亮)，与此同时与门输出低电位，K1裁止，K2导通，A点电位为高电位，经过模拟开关K2输出给电压跟随器E即送至电压比较器1、2，...K-1、K上的C1、C2，...，CK-1、CK端，此时电压比较器1、2，...，K1、K均输出高电平，使红色指示灯点亮，即绿灯全部息灭。指示出容器内全部为热水。(2)当容器内全部为冷水时，P、B点均为低电位，此时电压比较器P、B均输出低电位，G2截止，C点与地断开(红灯不可能点亮)而G3导通，D点接地(绿灯可以被点亮)与此同时，这时的与门输出为高电平，K1导通，K2截止，由于K1导通至使G E低电平，电压比较器1、2，...，K-1、K输出低电平导至所有的绿灯点亮(所有红灯息灭)，表示容器内全部是冷水。(3)当容器内上部为热水，下部为冷水时，P为高平，B为低电平，电压比较器P输出高电平，B输出低电平。此时一方面G2与G3同时导通，C、D两点都接地(红色、绿色指示灯可同时点亮)；另一方面此时与门输出低电平，K1截止，K2导通，将A点电位通过K1送至G1，经电压跟随器送至电压比较器1、2，...K-1，K上的E点。如果CRtk、CRtk-1，...CRti在冷水中，而CRt(i-1)、CR(i-2)，...CR在热水中，则1、2，...i-1号红灯点亮，且1、2，...i-1号绿灯息灭；同时，i、i+1，...K-1、K号绿灯点亮，i、i+1，...K-1，K号红灯息灭，若将红、绿灯如图2中排成两竖排，则点亮的红绿灯的交界处即为冷热水界面的高度。(4)电源电路。为使电路工作可靠，采用双电源电路，能使低电平时各电压比较器输出为零电平。其成品结构是在容器中竖直地安装有传感器，其高度与容器的高度相当。热敏元件R的个数K由容器的高度和准备放置的指示灯(红色)之间的距离决定。传感器外壳由不锈钢严格密封而成，顶端引出线并用树脂封装；引线的另一端由K+5针插接件连接。
本发明能够实时准确的指示容器中的热水存量，具有结构科学合理、方便实用，能给人们的生产及生活提供便利的特点。


图1是本发明方框示意图。
图2是本发明电源原理图。
图3是本发明的电路原理图。
图4是传感器结构示意图。
图5是本发明的结构示意图。
具体实施例参照图1，冷热水界面高度指示器主要由电源、传感器、信号处理及显示器四个部分组成。电源部分的功能是对本指示器的其它部分提供符合要求的直流电源。传感器部分是将容器内是否都是热水，是否都是冷水，以及在冷热水都存在的条件下将冷热水界面转换成电信号传递给信号处理器。信号处理器部分的功能是将传感器传送来的电信号经译码逻辑判断等处理后输出给显示器。显示器部分的功能是将来至信号处理器的信号转换，成为人用肉眼能够识别的的光信号。如容器中全部是热水(30℃以上)全部红色发光管点亮，同时全部绿色发光管息灭。若容器中全部是冷水(30℃以下)全部绿色发光管点亮，同时全部红色发光管息灭，若容器中有热水，同时又有冷水，则由红色发光管点亮的个数指示实时热水存量(绿色发光管亮的个数指示实时冷水存量)。
参照图2，本发明的电源电路，市电220V经变压器变压，经整流桥整流，再经电容滤波，稳压器7805、7905稳压构成双电源电路，为整个电路提供电源。
参照图3，本发明电路连接关系及其电路原理是传感器由热敏电阻CRt、ARt、BRt及CRt1、CRt2，...，CRt(k-1)，CRtk及普通金属膜电阻CR、AR、BR及C1R、C2R，...CK-1R，CKR组成。在传感器的壳体中，上、下各设置一个热敏电阻，将所在位置的温度信号转变成电信号，且用导线将这二个位置的电信号连接到电压比较器P、B上且和三个反相器，一个2输入与门，二个模拟开关，二个三极管构成一个逻辑并判断电路。它输出的信号控制指示灯，当容器中全为热水时，全部红灯亮，全部绿灯灭；当容器中全为冷水时，全部绿灯亮，全部红灯灭；当容器中有热水又有冷水时，即有红灯亮，又有绿灯亮。在传感器的壳体中还等距离上、下放置一排K个热敏电阻，将各自所在位置的温度转变成电信号，并用导线分别按顺序连接到电压比较器1、2，...K(K值自确定)上，并且第i个热敏电阻所在位置的温度为热(冷)水温度时(冷、热水温度自定义)，所对应的电压比较器支持第i个(i＝1、2，...K)红灯(绿灯)亮，同时，第i个绿灯(红灯)灭。第i个电压比较器的输出端经电阻器与红色指示灯相连，同时与第i个反向器输入线相连，第i个反向器的输出端经电阻与绿色指示灯相连(i＝1、2，...K)，电压比较器P的输出端与三极管G2基极相连，同时与反向器D相连，反向器D输出端与2输入与门的输入端相连，与门输出端与模拟开关K1控制端相连的同时并与反向器H相连，反向器H输出端与模拟开关K2控制端相连；电压比较器B的输出端与2输入与门的另一个输入端相连，同时与反向器B输入端相连，反向器输出端与三极管G3基极相连。由图3可以看出，当温度升高时(这些热敏电阻为负温度系数)A、P、B、C1、、C2、...CK-1、CK各点电压均在增高。当金属膜电阻值确定后，传感器将各热敏电阻所在位置的温度转变成电压信号分别由A、P、B、C1、 C2、...CK-1、CK各点输出。(1)当容器内均为热水时，P点、B点均为高电位使电压比较器P与B输出高电位，进而使G2导通，G3截止，此时红色指示灯接地，即绿色指示灯与地开路(不可点亮)，与此同时与门输出低电位，K1裁止，K2通，A点电位为高电位，经过模拟开关K2输出给电压跟随器E即送至电压比较器1、2，...K-1、K上的C1、C2，...，CK-1、CK端，此时电压比较器1、2，...K1、K均输出高电平，使红色指示灯点亮，同时绿灯全部息灭。指示出容器内全部为热水。(2)当容器内全部为冷水时，P、B点均为低电位，此时电压比较器P、B均输出低电位，G2截止，C点与地断开(红灯不可能点亮)而G3导通，D点接地(绿灯可以被点亮)与此同时，这时的与门输出为高电平，K1导通，K2截止，由于K1导通至使GE点为低电平，电压比较器1、2，...，K-1、K输出低电平导至所有的绿灯点亮(所有红灯息灭)，表示容器内全部是冷水。(3)当容器内上部为热水，下部为冷水时，P为高平，B为低电平，电压比较器P输出高电平，B输出低电平。此时一方面G2与G3同时导通，C、D两点都接地(红色、绿色指示灯可同时点亮)；另一方面此时与门输出低电平，K1截止，K2导通，将A点电位通过K1送至G1，经电压跟随器送至电压比较器1、2，...K-1，K上的E点。如果CRtk，CRtk-1，...CRti在冷水中，而CRti-1、CRi-2，...CR在热水中，则1、2，...i-1号红灯点亮，而1、2，...i-1号绿灯息灭；同时，i、i+1，...K-1、K号绿灯点亮，i、i+1，...K-1，K号红灯息灭，若将红、绿灯如图中排成两竖排，则点亮的红绿灯的交界处即为冷热水界面的高度。图中J为冷水进口；C为热水出口。
参照图4、5，其成品结构是在容器中竖直地安装有传感器2，传感器2的高度与容器的高度相当。热敏电阻R的个数由容器的高度和准备放置的指示灯(红色)的间距决定。传感器外壳由不锈钢严格密封而成，其顶端的引出线3用树脂封装；引线的另一端由K+5针插接件连接。指示器的壳体1上设有传感器插口4及电源线3，将电路板安装在指示器的壳体1中。
权利要求
1.一种冷热水界面高度指示器，其特征在于在传感器的壳体中，上、下各设置一个热敏元件，将所在位置的温度信号转变成电信号，且用导线将这二个位置的电信号连接到由电压比较器P、B和三个反相器，一个2输入与门，二个模拟开关，二个三极管构成一个逻辑并判断电路上，它输出的信号控制指示灯，当容器中全为热水时，全部红灯亮，全部绿灯灭；当容器中全为冷水时，全部绿灯亮，全部红灯灭；当容器中有热水又有冷水时，即有红灯亮，又有绿灯亮；在传感器的壳体中还等距离上、下放置一排K个热敏元件，将各自所在位置的温度转变成电信号，并用导线分别按顺序连接到电压比较器上，并且第i个热敏元件所在位置的温度为热水温度时，所对应的电压比较器支持第i个红灯亮，同时，第i个绿灯灭。
2.根据权利要求1所述的冷热水界面高度指示器，其特征在于第i个电压比较器的输出端经电阻器与红色指示灯相连，同时与第i个反向器输入线相连，第i个反向器的输出端经电阻与绿色指示灯相连，电压比较器P的输出端与三极管G2基极相连，同时与反向器D相连，反向器D输出端与2输入与门的输入端相连，与门输出端与模拟开关K1控制端相连的同时并与反向器H相连，反向器H输出端与模拟开关K2控制端相连；电压比较器B的输出端与2输入与门的另一个输入端相连，同时与反向器B输入端相连，反向器输出端与三极管G3基极相连。
全文摘要
冷热水界面高度指示器,其结构是在传感器的壳体中,上、下各设置一个热敏元件,将所在位置的温度信号转变成电信号,且用导线将这二个位置的电信号连接到由电压比较器P、B和三个反相器,一个2输入与门,二个模拟开关,二个三极管构成一个逻辑并判断电路。它输出的信号控制指示灯,当容器中全为热水时,全部红灯亮;当容器中全为冷水时,全部绿灯亮;当容器中有热水又有冷水时,既有红灯亮,又有绿灯亮。在传感器的壳体中还等距离上、下放置一排热敏元件,将各自所在位置的温度转变成电信号,并用导线连接到电压比较器上,以指示冷热水界面的高度。本发明能够实时准确的指示容器中的热水存量,具有结构科学合理、方便实用,能给人们的生产及生活提供便利的特点。
文档编号G01F23/24GK1372129SQ02109340
公开日2002年10月2日 申请日期2002年3月25日 优先权日2002年3月25日
发明者高田山 申请人:高田山