专利名称：一种渐变式电容传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及水温及水位测量装置，特别涉及一种用于太阳能热水器的渐变式电容 传感器。
背景技术：
太阳能属于清洁可再生能源，具有一次性投入、节约、安全、可靠等优点，逐渐被人 们开发利用。目前，在国家大力宣传建设节约型社会的有利前提下，太阳能光热应用有很大 的市场潜力，太阳能热水器普及率每年都以较高的幅度增加，正在逐渐的被房地产开发商、 市政建设部门所青睐，甚至有些地方政府通过强制或补贴措施推广太阳能。随之发展起来的是太阳能热水器的自动控制系统。太阳能热水器自动控制系统使 得太阳能热水器使用更方便、更省心。目前的水温水位传感器主要是靠电阻电压模拟信号 测量水位。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题现有的水温水位传感器，在太阳能水箱这种高温高湿的恶劣环境，以及由于硬水 结垢后容易造成的信号显示不稳定，导致该传感器使用寿命短、工作不稳定等缺点。因此需 要提供一种在恶劣环境下能够保持稳定性的温度及水位测量装置。

发明内容
为了克服现有技术所述传感器，存在的在恶劣环境下无法保持稳定性的问题，本 发明实施例提供了一种渐变式电容传感器。所述技术方案如下—种渐变式电容传感器，包括塑料组件，设于所述塑料组件内的测量控制器，与所 述塑料组件密封连接的电容接地电极和电容测量电极，与所述电容接地电极和所述电容测 量电极相连的电容修正模块，所述电容接地电极、所述电容测量电极及所述电容修正模块 三者形成U形测量结构，其中，所述电容测量电极与所述电容修正模块外部套设热缩套管， 所述电容接地电极靠近所述电容修正模块的部分套设热缩套管，所述电容接地电极上设有 温度感测器，所述电容接地电极、所述电容测量电极、所述电容修正模块及所述温度感测器 分别通过导线与所述测量控制器相连。具体地，所述电容修正模块包括感应元件，以及分别连接在所述感应元件两端的 第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件与所述电容接地电极相连，所述第二绝缘件通 过螺栓与塞入所述感应元件的金属连接件相连，并且所述第二绝缘件还与所述电容测量电 极相连。具体地，所述第一绝缘件和所述第二绝缘件均采用聚四氟乙烯制成。具体地，所述电容修正模块中的所述感应元件、所述电容接地电极及所述电容测 量电极均采用不锈钢管制成。具体地，所述温度感测器为LM35温度感测器。具体地，所述热缩套管为热缩铁氟龙套管。
具体地，所述塑料组件采用尼龙制成。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是相比现有技术，本发明是基于 电容感应原理测量太阳能热水器水位的传感器，采用的U形测量结构，能实现太阳能热水 器渐变式水位精确测量及变送传输的传感器，具有不易结垢、寿命长及工作稳定的优点。


图1是本发明实施例所述渐变式电容传感器的结构示意图；图2是本发明实施例所述电容修正模块的结构示意图；图3是图2的零件分解图。图中1电容修正模块，1. 1感应元件，1. 2金属连接件，1. 3第二绝缘件，1. 4螺栓， 1.5引出导线，1.6第一绝缘件；2热缩套管，3电容接地电极，4电容测量电极，5温度感测器，6塑料组件，7测量控 制器，8输出信号线。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。如图1所示，本发明实施例所述一种渐变式电容传感器，是用于太阳能热水器的 水温和水位的下置式测量装置，所述传感器包括塑料组件6，设于所述塑料组件6内的测量 控制器7，与所述塑料组件6密封连接的电容接地电极3和电容测量电极4，与所述电容接 地电极3和所述电容测量电极4相连的电容修正模块1，所述电容接地电极3、所述电容测 量电极4及所述电容修正模块1三者形成U形测量结构，其中，所述电容测量电极4与所述 电容修正模块1外部套设热缩套管2，所述电容接地电极3靠近所述电容修正模块1的部分 套设有热缩套管2，所述电容接地电极3上设有温度感测器5，所述电容接地电极3、所述电 容测量电极4、所述电容修正模块1及所述温度感测器5分别通过导线与所述测量控制器7 相连。其中，U形结构不仅从固定和组装上具有支撑和稳定测量结构的作用，也保证了电 容测量电极和电容接地电极的等长、等距和等相对面积，在测量过程中，浸没在水中的部分 会形成一定的电容值，此种结构恰好保证了测量电容时电容值的稳定，随着水位的上升，电 容值呈近似线性变化，数据运算方面也大大的简化。故U形测量结构能实现太阳能热水器 渐变式水位精确测量及变送传输的传感器，具有不易结垢、寿命长及工作稳定的优点。本发明实施例的测量原理是参见图1，在无水的状态下，测量控制器7读取出此 时的初始电容值作为无水信号输出，随着水位的升高电容的两个电极之间逐渐充满介质即 水，电容也会随着水位的升高呈线性变化，测量控制器7通过测量模拟电容量计算出水位 的数字信号，并通过控制器的PWM调制从信号线8输出，输出信号与温度量一起输送到远程 控制仪表显示。本例中，参见图1，所述电容接地电极3与塑料组件6之间、所述电容测量电极4与 塑料组件6之间，优选通过密封塞和塑料组件6结合在一起共同实现了防水和固定。所述 密封塞优选硅胶，更好的保证了密封性能和抗老化性能。
如图2所示，还可参见图3，具体地，所述电容修正模块1(可参见图1)包括感应元 件1. 1，以及分别连接在所述感应元件1. 1两端的第一绝缘件1. 6和第二绝缘件1. 3，所述 第一绝缘件1. 6与所述电容接地电极3相连，所述第二绝缘件1. 3通过螺栓1. 4与塞入所 述感应元件1. 1的金属连接件1. 2相连，并且所述第二绝缘件1. 3还与所述电容测量电极 4相连。其中，螺栓1.4上缠绕着引出导线1.5。本例中，通过第一绝缘件1.6使电容接地 电极3与感应元件1. 1绝缘，通过第二绝缘件1. 3使电容测量电极4与感应元件1. 1的绝 缘，保证了测量的准确性。具体地，如图3所示，本例中，所述第一绝缘件1. 6和第二绝缘件1. 3均优先采用 聚四氟乙烯制成。具体实施时，所述绝缘层可采用任何绝缘树脂。具体地，如图2所示，本例中，优选将所述电容修正模块1(可参见图1)设置在所 述电容测量电极4与所述电容接地电极3的顶端，并且将电容修正模块1的外形轮廓设置 为半圆形。该电容修正模块1(可参见图1)不仅起到了校准电容的作用，而且还起到防止 传感器失效时的跑水作用。具体地，如图1所示，所述电容修正模块1(可参见图1)中的所述感应元件1. 1(可 参见图2、、所述电容接地电极3及所述电容测量电极4均优先采用不锈钢管制成。具体地，如图1所示，本例中，所述温度感测器优选为LM35温度感测器。本例中， 温度感测器5放在U形管的中偏下部位，可以更准确的测量水的温度。具体地，如图1所示，所述热缩套管2优选为热缩铁氟龙套管，具有很低的吸水率， 不仅具有稳定电容的作用还可以有很好的抗结垢效果。具体地，如图1所示，所述塑料组件6优先采用尼龙制成。本发明实施例是根据电容感应原理检测水位，实现渐变式水位测量，其中测量电 极与接地电极采用相平行的两个不锈钢管，能够测量稳定的电容值；温度感测器设于电容 接地电极内的中偏下部位，能够更好的反应温度；电容测量电极、电容修正模块及电容接地 电极的外表面均用热缩铁氟龙套管做为防水密封，不易结垢；因此，本发明能够实现太阳能 热水器水位精确测量及变送传输的传感器，有效解决了目前太阳能热水器水位水温传感器 易结垢、寿命短、工作不稳定的缺点。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种渐变式电容传感器，其特征在于，包括塑料组件，设于所述塑料组件内的测量控 制器，与所述塑料组件密封连接的电容接地电极和电容测量电极，与所述电容接地电极和 所述电容测量电极相连的电容修正模块，所述电容接地电极、所述电容测量电极及所述电 容修正模块三者形成U形测量结构，其中，所述电容测量电极与所述电容修正模块外部套 设热缩套管，所述电容接地电极靠近所述电容修正模块的部分套设热缩套管，所述电容接 地电极内设有温度感测器，所述电容接地电极、所述电容测量电极、所述电容修正模块及所 述温度感测器分别通过导线与所述测量控制器相连。
2.如权利要求1所述的渐变式电容传感器，其特征在于，所述电容修正模块包括感应 元件，以及分别连接在所述感应元件两端的第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件与 所述电容接地电极相连，所述第二绝缘件通过螺栓与塞入所述感应元件的金属连接件相 连，并且所述第二绝缘件还与所述电容测量电极相连。
3.如权利要求1所述的渐变式电容传感器，其特征在于，所述第一绝缘件和所述第二 绝缘件均采用聚四氟乙烯制成。
4.如权利要求1所述的渐变式电容传感器，其特征在于，所述电容修正模块中的所述 感应元件、所述电容接地电极及所述电容测量电极均采用不锈钢管制成。
5.如权利要求1所述的渐变式电容传感器，其特征在于，所述温度感测器为LM35温度 感测器。
6.如权利要求1所述的渐变式电容传感器，其特征在于，所述热缩套管为热缩铁氟龙套管。
7.如权利要求1-6任一项权利要求所述的渐变式电容传感器，其特征在于，所述塑料 组件采用尼龙制成。
全文摘要
本发明公开了一种渐变式电容传感器，属于水温及水位测量装置领域。所述传感器包括塑料组件、测量控制器、电容接地电极、电容测量电极及电容修正模块，电容接地电极、电容测量电极及电容修正模块三者形成U形测量结构，电容测量电极与述电容修正模块外部套设热缩套管，电容接地电极靠近电容修正模块的部分套设热缩套管，电容接地电极内设有温度感测器，电容接地电极、电容测量电极、电容修正模块及所述温度感测器分别通过导线与测量控制器相连。由于本发明是基于电容感应原理测量太阳能热水器水位的传感器，并且采用的U形测量结构，能实现太阳能热水器渐变式水位精确测量及变送传输的传感器，具有不易结垢、寿命长及工作稳定的优点。
文档编号G01F23/26GK102116663SQ20101060894
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者张瑞芳, 惠连才, 李桂荣, 王冬梅, 王国华, 贺胜民 申请人:皇明太阳能股份有限公司