專利名稱：全自動電容式水位傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水位傳感器，尤其涉及設有兩個電容器通過電容量比值確定水 位高度以避免溫度對電容量影響的電容式水位傳感器。
背景技術：
水位傳感器廣泛應用于我們的日常生活中，例如熱水器、魚缸等一些裝水容器 中，目前，用得較多的水位傳感器為電容式水位傳感器，但是現(xiàn)有的電容式水位傳感器 在測量水位的時候受溫度影響，當水溫變化時，即使水位沒有變化，電容也會隨之變 化；例如專利號97221569.7記載的一種電容式水位傳感器，其主要組成部分是一個由A 電極和B電極加上兩者之間的介質(zhì)構成的電容式探頭，由于水的介電常數(shù)遠大于空氣， 因而當浸泡探頭的高度發(fā)生變化時，其電容值會發(fā)生明顯變化，從而計算出所測水位高 度；但是當溫度發(fā)生變化的時候，例如水位傳感器用在太陽能熱水器的時候，水的溫度 也總在起較大變化，傳感器的電容量也會隨之有較大變化，此時，電容量的改變不一定 是水位的變化，此時，傳感器測出的水位將不準確。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術的不足，旨在提供一種設置有兩個電容器通過電容量 的比值測算水位變化以避免溫度對電容量影響的高精度的電容式水位傳感器。本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的全自動電容式水位傳感器，包括公共 端電容電極板、第一電容電極板、第二電容電極板、第三電容電極板、電容電極板絕緣 外殼、MCU電路板及導線；公共端電容電極板、第一電容電極板、第二電容電極板及第 三電容電極板設置在電容電極板絕緣外殼內(nèi)部，公共端電容電極板、第一電容電極板、 第二電容電極板及第三電容電極板為長條狀電極板，第一電容電極板、第二電容電極板 及第三電容電極板設置在同一條直線上，公共端電容電極板設置在另一條直線上，且第 一電容電極板、第二電容電極板及第三電容電極板所在直線與公共端電容電極板所在直 線平行；第一電容電極板與第二電容電極板之間及第二電容電極板與第三電容電極板之 間略有間隙，第一電容電極板及第三電容電極板形狀相同且較短于第二電容電極板；所 述的MCU電路板設置有四個電極接線端子，其中，包括三個同性電極接線端子及一個異 性電極接線端子；所述的三個同性電極接線端子通過導線分別與第一電容電極板、第二 電容電極板及第三電容電極板電連接，所述的異性電極接線端子通過導線與公共端電容 電極板電連接；公共端電容電極板分別與第一電容電極板、第二電容電極板及第三電容 電極板組成第一電容、第二電容及第三電容。下面對以上技術方案做進一步闡述所述電容電極板絕緣外殼設置第一電容電極板的一端為電容電極板絕緣外殼的 底端，電容電極板絕緣外殼設置第三電容電極板的一端為電容電極板絕緣外殼的頂端； MCU電路板設置在電容電極板絕緣外殼的頂端。[0007]本實用新型還包括一溫度傳感器，所述的溫度傳感器設置在所述電容電極板絕 緣外殼底端；溫度傳感器設置有信號輸出端口，所述的MCU電路板還設置有一溫度傳感 器信號輸入端口，溫度傳感器之信號輸出端口與MCU電路板之溫度傳感器信號輸入端口 通過導線信號連接。所述的公共端電容電極板、第一電容電極板、第二電容電極板及第三電容電極 板為覆銅板。所述的MCU電路板還設置有兩線制水位信號和溫度信號合并的信號輸出端口。還包括一 MCU電路板外殼，MCU電路板設置于MCU電路板外殼內(nèi)部。所述電容電極板絕緣外殼為圓柱狀殼體，第一電容電極板、第二電容電極板及 第三電容電極板設置在電容電極板絕緣外殼內(nèi)部側面的一條高上，公共端電容電極板設 置在電容電極板絕緣外殼內(nèi)部側面的另一條高上。本實用新型的有益效果在于其一、在使用本實用新型的全自動電容式水位傳 感器之前，先將傳感器安裝于盛水容器，電容電極板絕緣外殼的底端安裝于盛水容器的 底部，電容電極板絕緣外殼的頂端安裝于盛水容器上部，公共端電容電極板與第一電容 電極板組成第一電容Cl，公共端電容電極板與第二電容電極板組成第二電容C2;在測量 之前，將第一電容電極板處于水面以下，第二電容電極板處于水面以上，盛水容器進水 前，水面高度為A-A’，MCU電路板分別記錄第一電容Cl、第二電容C2的值，并計算 出比值C2/C1 = H1，此時記錄的是零水位0%。然后開始加水，當水位浸沒第二電容電 極板時，水面高度為B-B’，MCU電路板分別記錄第一電容Cl、第二電容C2的值，并計 算出比值C2/C1 = H2，此時是滿水位100%。盛水容器用水時，水面高度將慢慢降低， MCU電路板同樣分別記錄第一電容Cl、第二電容C2的值，并計算出比值C2/C1 = H’， 那么，當前的水面高度為(H’-H1)/(H2-H1)X100%。最后，將測量的結果通過水位信號 和溫度信號合并的信號輸出端口傳至外設的主控板顯示出來，以便控制水位；如此設計 的結構，當本水位傳感器用于像太陽能熱水器之類溫度變化較大的盛水容器時，即使溫 度發(fā)生了變化，電容器的電容量發(fā)生變化時，第二電容與第一電容的比值不受其影響， 確保了測量水位的精度；其二、公共端電容電極板與第三電容電極板組成第三電容C3， 第一電容電極板及第三電容電極板為形狀相同的電容電極板，當中途遇到停電時，MCU 電路板失去記憶，重新來電時，當MCU電路板測得C3小于Cl時，將發(fā)出進水指令；當 C3等于Cl時，將發(fā)出停止進水指令，如此將不會導致MCU電路板失去記憶而忘記進水 或進水過剩損壞盛水容器；其三、本實用新型還設置有一溫度傳感器，在本實用新型用 于像熱水器之類的盛水容器時，可以通過溫度傳感器讀出水溫；其四，本申請的申請人 在先申請的專利中使用了一個電極代替公共端電容電極板，將會導致水電解，使得水質(zhì) 變壞，而換成公共端電容電極板后能保持水質(zhì)不變。
說明附圖

圖1為本實用新型全自動電容式水位傳感器第一種實施方式的結構示意圖；圖2為本實用新型之水位浸沒第一電容電極板的示意圖；圖3為本實用新型之水位浸沒第二電容電極板的示意圖；圖4為本實用新型之測量水位的示意圖；[0017]圖5為本實用新型全自動電容式水位傳感器第二種實施方式的結構示意圖。圖中，1、公共端電容電極板；2、第一電容電極板；3、第二電容電極板；4、 第三電容電極板；5、電容電極板絕緣外殼；6、MCU電路板；7、溫度傳感器；8、水 位信號和溫度信號合并的信號輸出端口 ； 9、盛水容器。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的結構作進一步說明。參照圖1所示，本 實用新型的全自動電容式水位傳感器包括公共端電容電極板1、第一電容電極板2、第二 電容電極板3、第三電容電極板4、電容電極板絕緣外殼5、MCU電路板6及導線；公共 端電容電極板1、第一電容電極板2、第二電容電極板3及第三電容電極板4為覆銅板。 本實用新型還包括一 MCU電路板外殼，MCU電路板6設置于MCU電路板外殼內(nèi)部。 公共端電容電極板1、第一電容電極板2、第二電容電極板3及第三電容電極板4設置在 電容電極板絕緣外殼5內(nèi)部，公共端電容電極板1、第一電容電極板2、第二電容電極板 3及第三電容電極板4為長條狀電極板，第一電容電極板2、第二電容電極板3及第三電 容電極板4設置在同一條直線上，公共端電容電極板1設置在另一條直線上，且第一電容 電極板2、第二電容電極板3及第三電容電極板4所在直線與公共端電容電極板1所在直 線平行；第一電容電極板2與第二電容電極板3之間及第二電容電極板3與第三電容電極 板4之間略有間隙，第一電容電極板2及第三電容電極板4形狀相同且較短于第二電容電 極板3; MCU電路板6設置有四個電極接線端子，其中，包括三個同性電極接線端子及 一個異性電極接線端子；三個同性電極接線端子通過導線分別與第一電容電極板2、第 二電容電極板3及第三電容電極板4電連接，異性電極接線端子通過導線與公共端電容電 極板1電連接；公共端電容電極板1分別與第一電容電極板2、第二電容電極板3及第三 電容電極板4組成第一電容、第二電容及第三電容。電容電極板絕緣外殼5設置第一電 容電極板2的一端為電容電極板絕緣外殼5的底端，電容電極板絕緣外殼5設置第三電容 電極板4的一端為電容電極板絕緣外殼5的頂端；MCU電路板6設置在電容電極板絕緣 外殼5的頂端。溫度傳感器7設置在電容電極板絕緣外殼5底端；溫度傳感器7設置有信號輸出 端口，MCU電路板6還設置有一溫度傳感器信號輸入端口，溫度傳感器7之信號輸出端 口與MCU電路板6之溫度傳感器信號輸入端口通過導線信號連接。MCU電路板6還設 置有兩線制水位信號和溫度信號合并的信號輸出端口 8。在具體使用本水位傳感器時，如圖2所示，先將傳感器安裝于盛水容器9，電容 電極板絕緣外殼5的底端安裝于盛水容器9的底部，電容電極板絕緣外殼5的頂端安裝于 盛水容器9上部；在測量之前，將第一電容電極板2處于水面以下，第二電容電極板3處 于水面以上，此時的水面高度為A-A’，MCU電路板6分別記錄第一電容Cl、第二電容 C2的值，并計算出比值C2/C1 = H1，此時記錄的是零水位0%。然后開始加水，當水位 浸沒第二電容電極板3時，參照圖3所示，水面高度為B-B’，MCU電路板6分別記錄第 一電容Cl、第二電容C2的值，并計算出比值C2/C1 =H2，此時是滿水位100%。盛水 容器9用水時，參照圖4所示，水面高度將慢慢降低，當水面降低到一定的時候，假設此 時的水面高度為X-X’，MCU電路板6同樣分別記錄第一電容Cl、第二電容C2的值，并
5計算出比值C2/C1 = H’，那么，當前的水面高度為(Η’-Η1)/(Η2-Η1)Χ100%。最后， 將測量的結果通過水位信號輸出端口傳至外設的主控板顯示出來，以便控制水位；如此 設計的結構，當本水位傳感器用于像太陽能熱水器之類溫度變化較大的盛水容器9時， 即使溫度發(fā)生了變化，電容器的電容量發(fā)生變化時，第二電容與第一電容的比值不變， 確保了測量水位的精度。具體來說，例如將本實用新型的水位傳感器應用于太陽能熱水器上，太陽能熱 水器的儲水箱的最高水位為0.5M，最低水位為0.1M，最低水位時剛好淹沒第一電容電 極板2，此時C2/C1 = Hl,記錄的是零水位0% ；水位0.5M時剛好淹沒第二電容電極 板3，此時C2/C1=H2，記錄的是零水位100%，Hl = 0.2H2 ；當用水的時候，水面高 度下降到X-X’，MCU電路板6同樣分別記錄第一電容Cl、第二電容C2的值，并計算 出比值C2/C1=H’，H’ = 0.8H2，那么，當前的水面高度為(Η’-Η1)/(Η2_Η1)Χ0.5Μ = 0.375Μ。假設當此時用戶停止用水，太陽能熱水器內(nèi)水溫由原來的35度上升為45度 的時候，此時的第一電容Cl、第二電容C2的電容值都增加了，但是(Η’-Η1)/(Η2-Η1) Χ0.5Μ = 0.375Μ的結果不變。如此，即確保了電容式水位傳感器可以在像熱水器之類的 儲水箱上應用，且其測得的水位結果精度準確。另外，公共端電容電極板1與第三電容電極板4組成第三電容C3，第一電容電 極板2及第三電容電極板4為形狀相同的電容電極板，當中途遇到停電時，MCU電路板6 失去記憶，重新來電時，當MCU電路板6測得C3小于Cl時，將發(fā)出進水指令；當C3 等于Cl時，將發(fā)出停止進水指令，如此將不會導致MCU電路板6失去記憶而忘記進水 或進水過剩損壞盛水容器9。其次一點，在用于像熱水器之類的盛水容器9時，還可以通過溫度傳感器7讀出 水溫。圖5是本實用新型全自動電容式水位傳感器的第二種實施方式，參照圖5所示， 電容電極板絕緣外殼5為圓柱狀殼體，第一電容電極板2、第二電容電極板3及第三電容 電極板4設置在電容電極板絕緣外殼5內(nèi)部側面的一條高上，公共端電容電極板1設置在 電容電極板絕緣外殼5內(nèi)部側面的另一條高上。根據(jù)上述說明書的揭示和指導，本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述 實施方式進行適當?shù)淖兏托薷?。因此，本實用新型并不局限于上面揭示和描述的具體 實施方式，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護范 圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明， 并不對本實用新型構成任何限制。
權利要求1.全自動電容式水位傳感器，其特征在于包括公共端電容電極板、第一電容電極 板、第二電容電極板、第三電容電極板、電容電極板絕緣外殼、MCU電路板及導線；公共端電容電極板、第一電容電極板、第二電容電極板及第三電容電極板設置在電 容電極板絕緣外殼內(nèi)部，公共端電容電極板、第一電容電極板、第二電容電極板及第三 電容電極板為長條狀電極板，第一電容電極板、第二電容電極板及第三電容電極板設置 在同一條直線上，公共端電容電極板設置在另一條直線上，且第一電容電極板、第二電 容電極板及第三電容電極板所在直線與公共端電容電極板所在直線平行；第一電容電極板與第二電容電極板之間及第二電容電極板與第三電容電極板之間略 有間隙，第一電容電極板及第三電容電極板形狀相同且較短于第二電容電極板；所述的MCU電路板設置有四個電極接線端子，其中，包括三個同性電極接線端子 及一個異性電極接線端子；所述的三個同性電極接線端子通過導線分別與第一電容電極 板、第二電容電極板及第三電容電極板電連接，所述的異性電極接線端子通過導線與公 共端電容電極板電連接；公共端電容電極板分別與第一電容電極板、第二電容電極板及 第三電容電極板組成第一電容、第二電容及第三電容。
2.根據(jù)權利要求1所述的全自動電容式水位傳感器，其特征在于所述電容電極板 絕緣外殼設置第一電容電極板的一端為電容電極板絕緣外殼的底端，電容電極板絕緣外 殼設置第三電容電極板的一端為電容電極板絕緣外殼的頂端；MCU電路板設置在電容電 極板絕緣外殼的頂端。
3.根據(jù)權利要求1所述的全自動電容式水位傳感器，其特征在于還包括一溫度傳 感器，所述的溫度傳感器設置在所述電容電極板絕緣外殼底端；溫度傳感器設置有信號 輸出端口，所述的MCU電路板還設置有一溫度傳感器信號輸入端口，溫度傳感器之信號 輸出端口與MCU電路板之溫度傳感器信號輸入端口通過導線信號連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的全自動電容式水位傳感器，其特征在于所述的公共端電 容電極板、第一電容電極板、第二電容電極板及第三電容電極板為覆銅板。
5.根據(jù)權利要求1所述的全自動電容式水位傳感器，其特征在于所述的MCU電路 板還設置有兩線制水位信號和溫度信號合并的信號輸出端口。
6.根據(jù)權利要求1所述的全自動電容式水位傳感器，其特征在于還包括一MCU電 路板外殼，MCU電路板設置于MCU電路板外殼內(nèi)部。
7.根據(jù)權利要求1所述的全自動電容式水位傳感器，其特征在于所述電容電極板 絕緣外殼為圓柱狀殼體，第一電容電極板、第二電容電極板及第三電容電極板設置在電 容電極板絕緣外殼內(nèi)部側面的一條高上，公共端電容電極板設置在電容電極板絕緣外殼 內(nèi)部側面的另一條高上。
專利摘要本實用新型公開了一種全自動電容式水位傳感器，涉及水位傳感器技術領域，其實現(xiàn)的技術方案是MCU電路板設置有三個同性電極接線端子及一個異性電極接線端子；三個同性電極接線端子通過導線分別與第一電容電極板、第二電容電極板及第三電容電極板電連接，異性電極接線端子通過導線與公共端電容電極板電連接；公共端電容電極板分別與第一電容電極板、第二電容電極板及第三電容電極板組成第一電容、第二電容及第三電容；其有益效果在于當本水位傳感器用于像太陽能熱水器之類溫度變化較大的盛水容器時，即使溫度發(fā)生了變化，電容器的電容量發(fā)生變化時，第二電容與第一電容的比值不受其影響，確保了測量水位的精度。
文檔編號G01F23/26GK201795834SQ20102052006
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權日2010年9月6日
發(fā)明者黎繼興 申請人:深圳市南方泰科軟件技術有限公司