專利名稱：一種監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)水量的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
用于測(cè)量太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)水量的傳感器是太陽(yáng)能熱水器的一 個(gè)重要的部件。太陽(yáng)能熱水器的水量測(cè)量和控制都與測(cè)量水量的傳感 器密不可分，穩(wěn)定工作的傳感器是對(duì)整個(gè)太陽(yáng)能熱水器智能控制的保障。
目前，通常使用水位傳感器來(lái)測(cè)量水面在水箱內(nèi)所處的位置，其 間接反映了水箱內(nèi)的水量?，F(xiàn)有的水位傳感器種類繁多，有觸點(diǎn)式、 浮球式等等。這些傳統(tǒng)的傳感器都需要放入水箱內(nèi)并與水接觸。由于
太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)的高溫(能長(zhǎng)時(shí)間處于ioo°c，無(wú)水時(shí)能高達(dá)
200°C)以及在加熱過(guò)程中容易結(jié)上水垢(CaCOO ，這些水位傳感器在 開(kāi)始安裝使用的第一年里故障率達(dá)到了 5%-10%，而三年內(nèi)的故障率 更高達(dá)50%。而一旦水位傳感器出現(xiàn)了故障，售后工程師就不得不爬 上房頂對(duì)其進(jìn)行更換。如此高的故障率造成了用戶使用的不方便，并 增加了維護(hù)成本。
本發(fā)明旨在通過(guò)下面描述的裝置和方法來(lái)解決上述及其其它問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中，直接使用水箱內(nèi)的水量百分比(即，水箱內(nèi)當(dāng)前水 量與滿載水量的百分比)來(lái)反映水箱內(nèi)的水量多少。考慮到水箱的形
狀，水量百分比與傳統(tǒng)意義的水位相比能更準(zhǔn)確地反映水箱內(nèi)的水 量，有利于用戶更準(zhǔn)確的了解當(dāng)前水量以及更準(zhǔn)確地進(jìn)行太陽(yáng)能熱水 器的水量控制。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)水量 的裝置，包括 -至少一個(gè)稱重傳感器，設(shè)置用于感測(cè)太陽(yáng)能熱水器水箱的至少
部分重量；
-控制器，基于來(lái)自稱重傳感器的電信號(hào)得到表征稱重傳感器所 測(cè)重量的測(cè)量值，且
所述控制器進(jìn)一步根據(jù)水箱空載測(cè)量值、滿載測(cè)量值以及當(dāng)前測(cè) 量值計(jì)算出水箱內(nèi)當(dāng)前水量與最大水量的水量百分比。
所述當(dāng)前水量為所述當(dāng)前測(cè)量值減去空載測(cè)量值，所述最大水量 為所述滿載測(cè)量值減去空載測(cè)量值。
所述空栽測(cè)量值和滿載測(cè)量值為在工作人員完成太陽(yáng)能熱水器安 裝后，在水箱空載時(shí)和水箱滿載時(shí)的測(cè)量值。
這種稱重傳感器設(shè)置在太陽(yáng)能熱水器水箱之外，其工作環(huán)境明顯 好于水箱內(nèi)的工作環(huán)境，解決了上述水箱內(nèi)傳統(tǒng)水位傳感器容易結(jié)垢
和高溫易損的問(wèn)題，從而荻得了極低的故障率并延長(zhǎng)了水量測(cè)量裝置 的壽命。
由于上述稱重傳感器設(shè)置在太陽(yáng)能熱水器水箱之外，所以也方便 了工程人員的安裝以及對(duì)傳感器的校準(zhǔn)工作；另一方面，所述水量測(cè) 量裝置不需要對(duì)原太陽(yáng)能熱水器的水箱進(jìn)行任何改動(dòng)，所以其對(duì)現(xiàn)有 的太陽(yáng)能熱水器具有很高的適應(yīng)性。
根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)水量的裝置還包括顯示 器，用于顯示由控制器計(jì)算得出的水量百分比。
由于稱重傳感器測(cè)量精度高，所以根據(jù)本發(fā)明的裝置不但可以象 現(xiàn)有太陽(yáng)能熱水器一樣為用戶提供幾個(gè)離散的水量顯示(例如0%、 25 %、 50%、 75%和100%)，還可以實(shí)現(xiàn)所述水箱內(nèi)水量的連續(xù)顯示。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)水量 的方法，包括
-使用至少一個(gè)稱重傳感器來(lái)感測(cè)太陽(yáng)能熱水器水箱的至少部分 重量；
-使用控制器，基于來(lái)自稱重傳感器的電信號(hào)得到表征稱重傳感 器所測(cè)重量的測(cè)量值，且進(jìn)一步根據(jù)所述水箱空載測(cè)量值、滿載測(cè)量 值以及當(dāng)前測(cè)量值計(jì)算出水箱內(nèi)當(dāng)前水量與最大水量的水量百分比。
下面將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。


圖1示出了太陽(yáng)能熱水器中傳統(tǒng)的水位傳感器；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的使用稱重傳感器的太陽(yáng)能熱水器 水箱內(nèi)水量監(jiān)測(cè)裝置。
參照以下描述的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的這些及其其它方面將變 得更加清楚。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了太陽(yáng)能熱水器使用的傳統(tǒng)水位傳感器，其中傳統(tǒng)水位 傳感器2位于太陽(yáng)能熱水器水箱1的內(nèi)部，其伸入到水面以下一直到 接近水箱底部的位置，傳統(tǒng)水位傳感器2能直接感測(cè)水位，即水面所 處位置的變化。
圖1所示的傳統(tǒng)水位傳感器工作于太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)，由于真 空管的得熱量大，傳遞給熱水器很多的熱量，使得水箱溫度能長(zhǎng)時(shí)間 達(dá)到100。C，在無(wú)水時(shí)甚至能高達(dá)200。C，如此高的溫度增加了水位傳 感器的故障率，降低了水位傳感器的壽命。
另一方面，很多地方的水質(zhì)都存在著不同程度的問(wèn)題，在加熱過(guò) 程中產(chǎn)生的水垢附著在傳感器上，造成了傳感器感測(cè)水位不準(zhǔn)確。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的使用稱重傳感器的太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi) 水量監(jiān)測(cè)裝置。水箱具有多個(gè)重力支撐點(diǎn)7，在其中一個(gè)重力支撐點(diǎn)上 設(shè)置有一個(gè)稱重傳感器3，其承受了水箱的部分重量。稱重傳感器3將 所承受的重量轉(zhuǎn)換為mV級(jí)的電信號(hào)，并提供給控制器4。控制器4包 含有放大器、低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器以及單片機(jī)(微處理器)。在控 制器4中，來(lái)自稱重傳感器3的電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換，然 后由單片機(jī)進(jìn)行處理得到表征稱重傳感器所承受重量的測(cè)量值。使用 單片機(jī)處理來(lái)自稱重傳感器的電信號(hào)以得到表征稱重傳感器所承受重 量的測(cè)量值對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是一項(xiàng)成熟的已知技術(shù)，在這里 就不再贅述。
在工作人員完成對(duì)太陽(yáng)能熱水器的安裝后，在太陽(yáng)能熱水器水箱 為空時(shí)測(cè)得表征稱重傳感器所承受重量的測(cè)量值，即水箱的空栽測(cè)量 值GN;在水箱裝滿水時(shí)測(cè)得表征稱重傳感器所承受重量的測(cè)量值，即 水箱的滿載測(cè)量值GF。在單片機(jī)中存儲(chǔ)所測(cè)得的空栽測(cè)量值Gn和滿栽
測(cè)量值GF。
應(yīng)注意到，雖然在本實(shí)施例中稱重傳感器感測(cè)到的是水箱的部分 重量，但是一旦完成太陽(yáng)能熱水器的安裝，在水箱內(nèi)水量處于任何位 置時(shí)，稱重傳感器所感測(cè)的水箱部分重量與水箱總重量之間的比例是 恒定的，所以可直接使用稱重傳感器的測(cè)量值來(lái)計(jì)算水箱內(nèi)的水量百 分比。
結(jié)合上述水箱空載測(cè)量值GN、水箱滿栽測(cè)量值GF以及所測(cè)得的 水箱當(dāng)前測(cè)量值Gc，由單片機(jī)根據(jù)下列公式計(jì)算出當(dāng)前水箱內(nèi)的水量 百分比Wl，即水箱內(nèi)的當(dāng)前水量與最大水量的百分比
<formula>complex formula see original document page 7</formula>
可以看出，本實(shí)施例提出了 一種全新的測(cè)量太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi) 水量的方案。由于使用的稱重傳感器位于太陽(yáng)能熱水器水箱外部，徹 底解決了傳統(tǒng)的處于水箱內(nèi)的傳感器由于遭受高溫和水垢而造成的高 故障率問(wèn)題。另外，現(xiàn)有稱重傳感器技術(shù)成熟，成本較低，所以也降 低了太陽(yáng)能熱水器整體上的成本。
單片機(jī)可以將計(jì)算得到的水箱水量百分比WL輸出到顯示裝置5， 顯示給用戶。由于現(xiàn)在的稱重傳感器已經(jīng)具有很好的靈敏度，所以通 過(guò)上述方法得到的水量百分比也具有足夠的精確度。與現(xiàn)有技術(shù)中的 水位測(cè)量裝置相比較，根據(jù)本發(fā)明的水量監(jiān)測(cè)裝置不但能夠在幾個(gè)離
散的水量百分比值，例如0%、 25%、 50%、 75%和100%顯示水量， 而且還能向顯示裝置實(shí)時(shí)輸出連續(xù)變化的水量百分比值。
計(jì)算得到的水量百分比值除了顯示給用戶，而且還能用于對(duì)水箱 內(nèi)水量的自動(dòng)控制。在控制器內(nèi)，可以根據(jù)用戶所需設(shè)置一個(gè)預(yù)定水 量百分比，當(dāng)上述計(jì)算得到的水量百分比低于該預(yù)定水量百分比時(shí)， 控制器打開(kāi)太陽(yáng)能熱水器的上水電磁閥6向水箱注水，并且當(dāng)計(jì)算得 到的水量百分比達(dá)到該預(yù)定水量百分比時(shí)，控制器能夠關(guān)閉所述上水 電磁閥6以停止向水箱注水。
同時(shí)，控制器內(nèi)還設(shè)置有一個(gè)例如為5%的警戒水量百分比，當(dāng)所 述水箱內(nèi)水量百分比低于該警戒水量百分比時(shí)，控制器打開(kāi)太陽(yáng)能熱 水器的上水電磁閥6以向水箱注水，直到水量達(dá)到上述預(yù)定水量百分 比。 通過(guò)預(yù)定水量百分比和警戒水量百分比的設(shè)置，結(jié)合實(shí)時(shí)測(cè)得的 當(dāng)前水量百分比，就能夠?qū)崿F(xiàn)水箱內(nèi)水量的自動(dòng)控制，避免了水箱內(nèi) 水量過(guò)高或過(guò)低，既保證了熱水器的加熱效率又保證了熱水器的安全。
上述實(shí)施例中使用一個(gè)稱重傳感器來(lái)測(cè)量當(dāng)前水箱的部分重量， 但本發(fā)明不限于此，也可以使用多個(gè)稱重傳感器。使用不同數(shù)量的稱 重傳感器的區(qū)別僅在于所使用的每個(gè)稱重傳感器所承受的重量不同而 已，可以使用任意一個(gè)稱重傳感器的測(cè)量值來(lái)計(jì)算所述水量百分比， 也可以使用多個(gè)稱重傳感器的測(cè)量值之和來(lái)計(jì)算所述水量百分比。因 此，根據(jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)的情況以及特別的需要，可以使用其它數(shù)量的稱重 傳感器來(lái)對(duì)水箱進(jìn)行稱重。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚本發(fā)明不限于上述示例性的實(shí)施例，本發(fā) 明可體現(xiàn)為不偏離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它形式。因此，本發(fā)明所請(qǐng)求保護(hù) 的范圍由后面的權(quán)利要求進(jìn)行限制，而非上述說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容，而且所 有屬于權(quán)利要求等同物范圍內(nèi)的各種變型都包括在其中。另外，權(quán)利 要求中詞語(yǔ)"包括"不排除其它元件或者步驟，詞語(yǔ)"一個(gè)"不排除 多個(gè)。權(quán)利要求書(shū)中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋來(lái)限制所涉及的權(quán)利要 求。
權(quán)利要求
1、一種監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能熱水器水箱(1)內(nèi)水量的裝置，包括至少一個(gè)稱重傳感器(3)，設(shè)置用于感測(cè)太陽(yáng)能熱水器水箱(1)的至少部分重量；控制器(4)，基于來(lái)自稱重傳感器的電信號(hào)得到表征稱重傳感器所測(cè)重量的測(cè)量值，且所述控制器進(jìn)一步根據(jù)水箱的空載測(cè)量值、滿載測(cè)量值以及當(dāng)前測(cè)量值計(jì)算出水箱內(nèi)當(dāng)前水量與最大水量的水量百分比。
2、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述當(dāng)前水量為所述當(dāng)前測(cè)量值減去空栽測(cè)量值，所述最大水量為所述滿載測(cè)量值減去空栽測(cè)量值。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，還包括顯示器(5)，用于顯示由控制器計(jì)算得出的水量百分比。
4、 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述顯示器連續(xù)地顯示所述水量百分比。
5、 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述顯示器僅在幾個(gè)離散點(diǎn)顯示所述水量百分比。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述控制器(4)設(shè)置有一個(gè)預(yù)定水量百分比，當(dāng)所述水箱內(nèi)水量百分比低于該預(yù)定水量百分比時(shí)，控制器打開(kāi)太陽(yáng)能熱水器的上水電磁閥(6)以向水箱注水，且當(dāng)所述水箱內(nèi)水量百分比到達(dá)該預(yù)定水量百分比時(shí)，控制器關(guān)閉所述上水電磁閥以停止向水箱注水。
7、 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述控制器(4)還設(shè)置有一個(gè)警戒水量百分比，當(dāng)所述水箱內(nèi)水量百分比低于該警戒水量百分比時(shí)，控制器打開(kāi)太陽(yáng)能熱水器的上水電磁閥(6)以向水箱注水，且當(dāng)所述水箱內(nèi)水量百分比到達(dá)該預(yù)定水量百分比時(shí)，控制器關(guān)閉所述上水電磁閥以停止向水箱注水。
8、 一種監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)水量的方法，包括使用至少一個(gè)稱重傳感器(3)來(lái)感測(cè)太陽(yáng)能熱水器水箱(1)的至少部分重量；使用控制器(4)，基于來(lái)自稱重傳感器的電信號(hào)得到表征稱重傳 感器所測(cè)重量的測(cè)量值，且進(jìn)一步使用所述控制器，根據(jù)所述水箱的空載測(cè)量值、滿栽測(cè)量 值以及當(dāng)前測(cè)量值計(jì)算出水箱內(nèi)當(dāng)前水量與最大水量的水量百分比。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述當(dāng)前水量為所述當(dāng)前測(cè)量值減去空載測(cè)量值，所述最大水量 為所述滿載測(cè)量值減去空載測(cè)量值。
10、 如權(quán)利要求8或9所述的方法，還包括使用顯示器(5)向用戶顯示由控制器計(jì)算得出的水量百分比。
11、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中 所述顯示器連續(xù)地顯示所述水量百分比。
12、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中 所述顯示器僅在幾個(gè)離散點(diǎn)顯示所述水量百分比。
13、 如權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述控制器(4)設(shè)置有一個(gè)預(yù)定水量百分比，當(dāng)所述水箱內(nèi)水量 百分比低于該預(yù)定水量百分比時(shí)，控制器打開(kāi)太陽(yáng)能熱水器的上水電 磁閥(6)以向水箱注水，且當(dāng)所述水箱內(nèi)水量百分比到達(dá)該預(yù)定水量百分比時(shí)，控制器關(guān)閉 所述上水電磁閥以停止向水箱注水。
14、 如權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述控制器(4)還設(shè)置有一個(gè)警戒水量百分比，當(dāng)所述水箱內(nèi)水 量百分比低于該警戒水量百分比時(shí)，控制器打開(kāi)太陽(yáng)能熱水器的上水 電磁閥(6)以向水箱注水，且當(dāng)所述水箱內(nèi)水量百分比到達(dá)該預(yù)定水量百分比時(shí)，控制器關(guān)閉 所述上水電磁閥以停止向水箱注水。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對(duì)太陽(yáng)能熱水器水箱內(nèi)水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的裝置，包括至少一個(gè)稱重傳感器，設(shè)置用于感測(cè)太陽(yáng)能熱水器水箱的至少部分重量；控制器，基于來(lái)自稱重傳感器的電信號(hào)得到表征稱重傳感器所測(cè)重量的測(cè)量值，并進(jìn)一步根據(jù)水箱的空載測(cè)量值、滿載測(cè)量值以及當(dāng)前測(cè)量值計(jì)算出水箱內(nèi)當(dāng)前水量與最大水量的水量百分比。
文檔編號(hào)G01F23/20GK101206134SQ20071016034
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者劉冠軍, 孫文龍, 潔 高 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司