水溫水位傳感器的工藝

1、太陽(yáng)能水溫水位傳感器的功能作用(2009/02/20 11:41)傳感器就是一種能夠感受水溫水位，并且將感受 到的水溫水位轉(zhuǎn)變成變化的電信號(hào)的儀器。在太陽(yáng)熱水器的發(fā)展史上，水溫水位傳感器一 直起著舉足輕重的作用，熱水器的智能化、人性化都 與水溫水位傳感器密不可分，水溫水位測(cè)控儀更是離 不開(kāi)水溫水位傳感器，水溫水位傳感器工作穩(wěn)定是對(duì) 整個(gè)熱水器智能控制的保障。水溫水位傳感器的從無(wú) 到有，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，使用壽命的由短到長(zhǎng)，都與太 陽(yáng)能專業(yè)人士的努力是分不開(kāi)的。傳感器技術(shù)在熱水器的應(yīng)用中，由于受到多種使 用時(shí)惡劣環(huán)境的影響，一般很難保證長(zhǎng)期可靠地使用， 一批批專業(yè)人士雖然制作了多種形式的傳感器，但是

2、 都沒(méi)能解決實(shí)際問(wèn)題，到底這些問(wèn)題能不能解決呢？我們首先要分析技術(shù)上存在的難點(diǎn)，只要能夠找 到解決這些難點(diǎn)的辦法，問(wèn)題也就迎刃而解了。下面 我們從多個(gè)方面探討一下這些問(wèn)題：一、耐高溫問(wèn)題： 傳感器要長(zhǎng)期工作在熱水器 水箱之中，因?yàn)檎婵展艿牡脽崃看?，傳給熱水器水箱 很多熱量，使水箱溫度能長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到iooc左右， 短時(shí)間能達(dá)到13 0。，甚至150。，這就對(duì)傳感 器帶來(lái)了耐高溫問(wèn)題，從太陽(yáng)能界用的第一個(gè)水溫水 位傳感器一直到近期，傳感器的材料在耐高溫方面一 直存在缺陷，在長(zhǎng)期的空曬過(guò)程中、在長(zhǎng)期的水煮過(guò) 程中、在長(zhǎng)期的汽蒸過(guò)程中，不管是電子器件還是其 他的傳感器材料都很容易老化、損壞。突破這一難題

3、， 必須使進(jìn)入水箱的傳感器部分能夠耐高溫，在科學(xué)快 速發(fā)展的今天，我國(guó)已經(jīng)研制出了一種能夠絕緣的、耐高溫的抗 高溫聚丙烯材料，它能夠在150。的環(huán)境中正常使 用，短時(shí)間能耐17 0。高溫，導(dǎo)電的電極部分使用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料SUS31 6卜既能滿足耐高溫，又能滿足耐腐蝕的要求而不耐高溫的電路部分，可以選取遠(yuǎn)離高溫水箱 的結(jié)構(gòu)。這樣傳感器的耐高溫問(wèn)題就解決了。二、密封問(wèn)題：對(duì)太陽(yáng)熱水器水箱里的水溫水位探測(cè)，一般將感溫 探頭和水位探頭都直接接觸水源，而一些感光的器件 做成探測(cè)水位的傳感器成本又過(guò)高，作為一個(gè)熱水器 配件的成本占整個(gè)熱水器成本很大一部分也很不合理，同時(shí)也超過(guò)了人們的購(gòu)買能力，還有一些壓力

4、傳 感器又逃不過(guò)水垢的影響，使壓力傳感器的壽命大打 折扣，所以電極式傳感器一直是太陽(yáng)熱水器傳感器的 主流，但是電極、信號(hào)線和感溫器件的密封問(wèn)題一直 困擾著眾多傳感器研究者們，又因?yàn)樾盘?hào)線的呼吸毛 細(xì)現(xiàn)象，使得信號(hào)線被水汽腐蝕，電阻增大甚至腐蝕 斷信號(hào)線，直接導(dǎo)致控制部件失靈。突破這一難題，就必須選取一種結(jié)構(gòu)，使得信號(hào)線、電子器件等 元件遠(yuǎn)離高溫的水箱，而進(jìn)入水箱的部分僅僅是耐腐 蝕、耐高溫的優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料SUS316L和抗高 溫聚丙烯材料，而不銹鋼材料部分和納米材料部分之 間是用硅膠圈進(jìn)行密封的，用硅膠密封圈進(jìn)行密封， 密封容易且簡(jiǎn)單高效。信號(hào)線和電路部分都在水箱外 邊和不銹鋼材料部分連接，能

5、保證電路部分感受到水箱里面的水溫和水位，電路部分將感受到的 水溫水位準(zhǔn)確轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。傳感器的密封問(wèn)題得以 解決。三、耐水垢問(wèn)題：我國(guó)水質(zhì)不一，很多地區(qū)的水質(zhì)問(wèn)題很嚴(yán)重，水垢給傳感器帶來(lái)很多麻煩，水垢附著在電極和感溫 塊上，造成傳感器感知水位水溫不準(zhǔn)確。突破這一難 題，就必須從電路上找突破口，在連續(xù)的模擬電路作 用下，Ca2+、Mg2+等離子受到一個(gè)固定方向 的電磁力作用，有利于傳感器金屬探頭上水垢的形成， 且鋼鐵等金屬物質(zhì)本身都極易形成水垢，當(dāng)水的溫度 升高時(shí)，他們之間分子勢(shì)能會(huì)增大，就是說(shuō)分子間距 增大，當(dāng)分子間距大到一定程度的時(shí)候，Ca2+、 Mg2+等離子就會(huì)附著在金屬的表面，時(shí)間長(zhǎng)了

6、就 會(huì)形成一層水垢膜，水垢膜的分子間隙較大，所以形 成水垢膜后，水垢生成速度加快，最終導(dǎo)致傳感器電 路部分感受不到準(zhǔn)確的水溫和水位，電路部分再轉(zhuǎn)變 成錯(cuò)誤的電信號(hào)輸出，即傳感器失靈，而電路部分采 用小信號(hào)觸發(fā)原理的數(shù)字電路能大大克服這一缺點(diǎn)， 小信號(hào)觸發(fā)原理能有效減小Ca2+、Mg2+等離 子受到的電磁力。而數(shù)字信號(hào)使水分子受到很小的電 磁力不連續(xù)時(shí)有時(shí)無(wú)，能有效減少因電路導(dǎo)致水 垢的形成；再解決金屬本身形成水垢，可以使用一種 導(dǎo)電的硅膠材料作為優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料的保護(hù)體，硅膠 材料不易形成水垢，這是硅膠等高分子材料的一大特 點(diǎn)，因Ca2+、Mg2+等離子不容易滲透進(jìn)硅膠 高分子連，所以水垢難以形成即不能附著在硅膠表面。 而不銹鋼探頭同樣能夠準(zhǔn)確的感受水位，能保證傳感 器正常的工作，水垢問(wèn)題解決了。四：抗干擾問(wèn)題：當(dāng)今社會(huì)信息縱橫，高壓線、低壓線、信號(hào)塔等電 磁干擾源更是多的令人難以想象，這對(duì)傳感器的信號(hào) 傳輸帶來(lái)很大的影響，以前大多使用電子模擬信號(hào)， 雖然有濾波電路的保護(hù)，但還是不能達(dá)到理想的效果。 突破這一難題，必須采用數(shù)字信號(hào)傳輸，數(shù)字信號(hào)傳 輸具有抗干擾性強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。將上述多套解決方案組合安裝在一起，就組成了新結(jié)構(gòu)的 傳感器，經(jīng)過(guò)多年的研究和多次的改進(jìn)，結(jié)合了多項(xiàng) 專利技術(shù)水平，現(xiàn)在皇明公司已經(jīng)完全成功的研制出 了一種新結(jié)構(gòu)的傳感器，引領(lǐng)傳