专利名称：一种用于热水器水箱水位检测的传感器及检测电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液位传感器，具体地说，是涉及一种用于热水器水箱水位检 测的传感器，属于传感器技术领域。
背景技术：
目前，太阳能热水器在检测水箱水位时，通常采用的传感器有三种，分别为电阻式 传感器、电容式传感器及接点式传感器。电阻式传感器，是利用水的导电性和电阻特性，配合外围检测电路来检测水箱中 的水位。其缺点是一方面，该类传感器结构复杂，容易损坏，使用寿命低；另一方面，与水 质有直接的关系，不同PH值的水质会产生不同的测量结果，影响水位检测的准确性，导致 传感器测量精度较低，通用性较差。电容式传感器，是利用水和传感器本身形成的电容特性来检测水位。当水位发生 变化时，电容量发生变化，或者电容特性发生改变，从而结合外围检测电路检测出水箱中的 水位。其缺点是一方面，该类传感器所需的外围检测电路结构复杂，成本较高；另一方面， 与电阻式传感器类似，与水质有直接的关系，不同的水质会产生不同的测量结果，影响水位 检测的准确性，导致传感器测量精度较低，通用性较差。接点式传感器，是在水箱上对应不同水位的位置设置若干个金属接点，当水位到 达该接点时，接通该接点与公共接点，利用水的导电性来检测水箱的水位。其缺点是一方 面，接点式传感器体积较大，需要在水箱上开设较大的孔，不利于水箱的密封和保温；另一 方面，金属接点容易结水垢，水垢覆盖在接点上，影响接点的反应灵敏度，因此，降低了传感 器的检测灵敏度和精度；此外，仍需要利用水的导电性来测量，因此，检测结果仍受到水质 的影响。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种用于热水器水箱水位检测的传感器，利用设置在 传感器中的干簧管实现水箱水位的检测，解决现有传感器存在的上述缺点和不足。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现一种用于热水器水箱水位检测的传感器，包括护套，所述护套内设置有基板，在所 述基板上设置有若干个上、下布置的干簧管，用于输出所述干簧管状态信息的连接线引出 至所述护套；所述护套外套设有磁性浮子。根据本实用新型，所述上、下布置的若干个干簧管的中心线位于同一条直线上。根据本实用新型，在所述护套的一端设置有用于将传感器固定在热水器水箱上的 安装部件。根据本实用新型，所述护套采用塑料材料制成。优选的，所述护套采用聚丙烯塑料制成。根据本实用新型，所述基板为PCB线路板，所述干簧管焊接在所述PCB线路板上。
3[0014]本实用新型的另一目的是提供一种用于热水器水箱水位检测的检测电路，用于接 收热水器水箱水位检测传感器的信号，并根据所述传感器的信号输出相应的水位信息；其 中，所述传感器包括护套，所述护套内设置有基板，在所述基板上设置有若干个上、下布置 的干簧管，用于输出所述干簧管状态信息的连接线引出至所述护套；所述护套外套设有磁 性浮子；所述检测电路包括有传感器检测单元及主处理单元，所述传感器检测单元包括有 并联在公共电源和公共地之间、路数与所述干簧管个数相同的若干路并联支路，每路并联 支路包括有相互串联的干簧管和调压电阻，所述主处理单元的检测信号采样端连接在所述 干簧管和所述调压电阻之间的连接点处。根据本实用新型，所述调压电阻可以是上拉电阻形式，其一端与所述公共电源连 接，一端与所述干簧管的一端连接。所述调压电阻也可以是下拉电阻形式，其一端与所述公共地连接，一端与所述干
簧管的一端连接。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的传感器中设置 干簧管和磁性浮子，磁性浮子随水位变化上下浮动，浮动到对应的干簧管位置时，改变干簧 管的开关状态，通过读取干簧管的开关状态实现对热水器水箱水位的检测。利用该传感器 检测水箱水位时，一方面，检测结果不受水质的影响，提高了传感器的通用性和检测精度； 另一方面，通过采用特定材质的护套，使得传感器不易结水垢，提高了传感器的检测灵敏度 和使用寿命；第三，由于该传感器输出的是干簧管的开关状态信号，相应的检测电路只需检 测开关信号即可，电路结构简单，容易实现，且实现方式灵活多样。

图1是本实用新型所述用于热水器水箱水位检测的传感器一个实施例的结构示 意图；图2是本实用新型所述的检测电路中对传感器信号进行检测的第一种传感器检 测单元的原理图；图3是本实用新型所述的检测电路中对传感器信号进行检测的第二种传感器检 测单元的原理图；图4是本实用新型所述的检测电路中对传感器信号进行检测的第三种传感器检 测单元的原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细的描述。图1所示为本实用新型所述用于热水器水箱水位检测的传感器一个实施例的结 构示意图。如图1所示，传感器包括有护套6，在所述护套6内设置有基板2，在所述基板2上 设置有5个干簧管1。在所述护套的下端设置有用于将传感器固定在热水器水箱上的安装 部件4，在所述护套上套设有磁性浮子3。用于输出所述干簧管1状态信息的连接线5引出 至所述护套6，并穿出所述安装部件4。[0026]为防止传感器结水垢、影响传感器的检测灵敏度，所述护套采用塑料材料制成；优 选耐高温、防结水垢的聚丙烯(PP)塑料。所述基板2可以采用PCB线路板来实现，以便于安装固定所述干簧管1。在采用 PCB线路板时，所述干簧管1可以直接插装或焊接在该线路板上。所述5个干簧管1上、下布置在所述基板2上，为尽量减小所述基板2的体积，以 减少传感器的整体尺寸，所述5个干簧管1的中心线位于同一条直线上。所述干簧管1的数量根据热水器水箱水位分档的需要来设置，需要几档水位，则 设置几个干簧管，并不局限于该实施例中的5个。该实施例的传感器的工作原理为将传感器从热水器水箱底部向上插入至水箱 内，并通过所述安装部件4将传感器安装在热水器水箱底部，所述连接线5外露于水箱外 侧。当水箱内水位上升或下降时，所述磁性浮子3随着水位上下浮动。当所述磁性浮子3 浮动到某个干簧管的位置处时，在磁场作用下，该干簧管中的两个簧片将吸合，而没有磁场 作用的干簧管的两个簧片是分开的。每个干簧管的开关状态信息通过所述连接线5输出， 传感器的检测电路通过读取干簧管的开关状态信息，就可检测出当前水箱的水位。通过设 计所述磁性浮子3的磁性大小，保证在任一时刻都会有一个干簧管的簧片吸合，即对应干 簧管的开关状态为闭合状态，以保证能准确检测出水箱中的水位。在检测热水器水箱水位时，需要相应的检测电路与传感器配合，检测电路用于接 收热水器水箱水位检测传感器的信号，并根据所述传感器的信号输出相应的水位信息。与 传感器配合使用的检测电路包括有检测传感器信号的传感器检测单元和对传感器信号进 行处理、输出水位信息的主处理单元。图2是本实用新型所述的检测电路中对传感器信号进行检测的第一种传感器检 测单元的原理图。其中，传感器结构与图1实施例中的结构类似，但传感器中设置有4个干簧管。如图2所示，传感器检测单元包括有4路并联在公共电源VCC和公共地GND之间 的并联支路，分别为干簧管G1和上拉电阻R1串联形成的第一支路、干簧管G2和上拉电阻 R2串联形成的第二支路、干簧管G3和上拉电阻R3串联形成的第三支路以及干簧管G4和上 拉电阻R4串联形成的第四支路。每路并联支路中，在干簧管和上拉电阻之间的连接点处对 应一个信号采样点，连接检测电路中的主处理单元的检测信号采样端。采用该结构的传感 器检测单元，具有4个干簧管的传感器需要引出5根连接线，一根作为各干簧管的公共连接 线，另外4根分别对应4个干簧管的另一端。在4个干簧管G1、G2、G3和G4均处于断开状态时，在上拉电阻的作用下，每个信号 采样端均输出高电平。而当磁性浮子随着水箱水位到达其中某个干簧管位置处，对应处的 干簧管将闭合，其相应的信号采样端将输出一个低电平。检测电路的主处理单元对检测信 号采样端的信号进行采集和处理，即可实现对水箱不同档位水位的检测。图3是本实用新型所述的检测电路中对传感器信号进行检测的第二种传感器检 测单元的原理图。该原理图所对应的传感器结构与图2原理图中的传感器结构相同。图3 原理图与图2原理图基本原理相同，不同之处在于图3中每路并联支路中的电阻R1、R2、R3 及R4均为下拉电阻。在干簧管处于断开状态时，在下拉电阻的作用下，相应的信号采样端 输出低电平。而当磁性浮子随着水箱水位到达其中某个干簧管位置处时，对应处的干簧管将闭合，其相应的信号采样端将输出一个高电平。检测电路的主处理单元对检测信号采样 端的信号进行采集和处理，即可实现对水箱不同档位水位的检测。如果传感器中设置的干簧管个数较多，若采用上述图2及图3原理图实现对传感 器信号的检测，则需要从传感器中引出多条连接线，且电路结构也会比较复杂。对应干簧管 个数较多的传感器，可以采用矩阵扫描方式对传感器中的干簧管开关状态进行检测。如图 4所示，即为采用矩阵扫描方式对传感器信号进行检测的第三种传感器检测单元的原理图。在图4所示的原理图中，需要检测的传感器包括有9个干簧管G1_G9，9个干簧管 可采用3X3矩阵进行开关信号扫描。在这9个干簧管中，干簧管Gl、G2和G3位于1行， 三者的其中一个端子并联在一起，然后通过隔离二极管D3连接主处理单元的扫描端；G1的 另一端通过上拉电阻R1连接在公共电源VCC上，G2的另一端通过上拉电阻R2连接在公共 电源VCC上，G3的另一端通过上拉电阻R3连接在公共电源VCC上。干簧管G4、G5和G6位 于1行，三者的其中一个端子并联在一起，然后通过隔离二极管D2连接主处理单元的另一 扫描端，三者的另一个端子分别通过上拉电阻R1、R2和R 3连接在公共电源VCC上。干簧 管G7、G8和G9位于1行，三者的其中一个端子并联在一起，然后通过隔离二极管D1连接主 处理单元的另一扫描端，三者的另一个端子分别通过上拉电阻R1、R2和R3连接在公共电源 VCC 上。应用上述传感器检测单元检测水箱水位的原理如下检测电路中的主处理单元通 过扫描端定时发出低电平的扫描信号，且扫描信号在三行扫描端轮流发出。在9个干簧管 均处于断开状态时，在上拉电阻的作用下，不管是否有扫描信号，三个信号采样端均输出高 电平。当磁性浮子随着水箱水位到达其中某个干簧管位置处，例如干簧管G5处时，干簧管 G5将闭合。此时，若低电平扫描信号位于D1所在的第一行扫描端，三个信号采样端均输 出高电平；若低电平扫描信号位于D3所在的第三行扫描端，三个信号采样端也均输出高电 平。只有在低电平扫描信号位于D2所在的第二行扫描端时，由于干簧管G5闭合，其所在 支路的信号采样端将输出一个低电平，其余两个信号采样端仍输出高电平。主处理单元根 据检测到的信号采样端的电平信号，并结合扫描端的扫描信号，即可判断出是干簧管G5闭 合，此时水箱水位是干簧管G5所对应的水位。利用上述矩阵扫描检测电路，9个干簧管的传感器只需要引出6根连接线到检测 电路中即可。若为25个干簧管的传感器，可采用5X5的矩阵扫描电路实现传感器检测单 元，此时传感器只需要引出10根连接线到检测电路中。若采用图2或图3中的传感器检测 单元，则需要引出26根连接线。因此，采用图4所示的矩阵扫描形式的传感器检测单元，在 传感器干簧管数量较多时，可大大减少传感器的引出线数量、简化传感器检测单元的电路 结构。当然，图4中的上拉电阻Rl、R2及R3也可以采用下拉电阻的形式，其他电路结构 与图4相同，此时，只需要相应的改变扫描端的扫描电平信号，且信号采样端输出的电平信 号也会发生变化，其工作原理与图4类似，不再赘述。当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式而已，应当指出，对于本技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求一种用于热水器水箱水位检测的传感器，其特征在于，包括护套，所述护套内设置有基板，在所述基板上设置有若干个上、下布置的干簧管，用于输出所述干簧管状态信息的连接线引出至所述护套；所述护套外套设有磁性浮子。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述上、下布置的若干个干簧管的中心 线位于同一条直线上。
3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，在所述护套的一端设置有用于将传感 器固定在热水器水箱上的安装部件。
4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述护套采用塑料材料制成。
5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述护套采用聚丙烯塑料制成。
6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述基板为PCB线路板，所述干簧管焊 接在所述PCB线路板上。
7.一种用于热水器水箱水位检测的检测电路，用于接收热水器水箱水位检测传感器的 信号，并根据所述传感器的信号输出相应的水位信息，其特征在于，所述传感器包括护套， 所述护套内设置有基板，在所述基板上设置有若干个上、下布置的干簧管，用于输出所述干 簧管状态信息的连接线引出至所述护套；所述护套外套设有磁性浮子；所述检测电路包括有传感器检测单元及主处理单元，所述传感器检测单元包括有并联 在公共电源和公共地之间、路数与所述干簧管个数相同的若干路并联支路，每路并联支路 包括有相互串联的干簧管和调压电阻，所述主处理单元的检测信号采样端连接在所述干簧 管和所述调压电阻之间的连接点处。
8.根据权利要求7所述的检测电路，其特征在于，所述调压电阻一端与所述公共电源 连接，一端与所述干簧管的一端连接。
9.根据权利要求7所述的检测电路，其特征在于，所述调压电阻一端与所述公共地连 接，一端与所述干簧管的一端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种用于热水器水箱水位检测的传感器及检测电路，所述传感器包括护套，所述护套内设置有基板，在所述基板上设置有若干个上、下布置的干簧管，用于输出所述干簧管状态信息的连接线引出至所述护套；所述护套外套设有磁性浮子。利用本实用新型所述的传感器检测水箱水位时，检测结果不受水质的影响，提高了传感器的通用性和检测精度。
文档编号G01F23/72GK201594005SQ20102001528
公开日2010年9月29日 申请日期2010年1月14日 优先权日2010年1月14日
发明者徐斌 申请人:徐斌