專利名稱：一種液位傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測液位的裝置，更具體地，涉及一種液位傳感器。
背景技術：
目前的家用電器中，有很多都涉及到對液體液位的探測，如湯煲或中藥煲等，能否在最合適的時候停止加熱往往決定著剩余湯汁或藥液的品質，同時，設置液位傳感器還可以有效地防止干燒，不過就目前來說，現有技術中對液位的探測效果并不理想。以中藥煲為例，最初的中藥煲設置的液位探測裝置包括微處理器和與微處理器相連的兩根探棒，上述液位探測裝置通過微型處理器來測量兩根探棒之間的電阻變化從而測量中藥煲內藥液的液位，即當兩根探針之間有藥液時，兩根探針通過藥液導通，兩根探針之間的藥液相當于一個電阻；當兩根探針之間沒有藥液時，兩根探針之間的電阻為無窮大，如此，通過上述電阻的變化來檢測藥液液位。但是，這種方式的準確度不高，在實踐中，因各種藥液的電解度不同，這種方式可能會造成該輸出信號時未輸出或提早輸出錯誤信號的情況，用戶的體驗度并不好。另一種方式是，煲體底部設置有一個導電體，導電體接地，探棒安裝在煲體上，且位于煲體內的適當位置，探棒通過導線分別與微處理器的一個低電平腳和一個高電平腳連接，其中探棒為電容的一個電極，導電體為電容的另一個電極，藥液為電容兩極之間的介質，從而在探棒與導電體之間形成一個藥液電容器C，該電容值C隨著藥液的減少而變化， 由此通過測量兩個電極之間的電容可以間接測量出藥液的高度，不過在實踐中，這種測量方式的準確度還是不高，有約十分之一的幾率可能發生誤檢，還是需要改進。
實用新型內容本實用新型的目的，就是克服現有技術的不足，提供一種液位傳感器。為了達到本實用新型的目的，采用如下技術方案—種液位傳感器，包括一端開口的半封閉導熱殼體和設置于導熱殼體內的發熱模塊，所述發熱模塊與導熱殼體的頂部抵接，所述導熱殼體內部還設置有用于檢測發熱模塊靠近導熱殼體頂部一側溫度的感溫元件，與發熱模塊和感溫元件連接設置有控制單元。進一步地，所述感溫元件為熱敏電阻。作為一種具體實施例，所述發熱模塊包括導熱塊和內置發熱器，所述導熱塊一端抵接于導熱殼體的頂部，另一端設置有用于容納內置發熱器的開口，所述熱敏電阻設置于內置發熱器和導熱塊之間。作為另一種具體實施例，所述發熱模塊包括集成式發熱器，所述集成式發熱器一端抵接于導熱殼體的頂部，所述熱敏電阻設置于集成式發熱器和導熱殼體之間。進一步地，所述導熱殼體和發熱模塊為柱狀結構，所述發熱模塊的至少一部分外側壁與導熱殼體的內側壁相接觸。更進一步地，所述發熱模塊和導熱殼體頂部內側之間設置有用于固定發熱模塊和傳遞熱量的導熱膠。還進一步地，所述發熱模塊的頂部形狀與導熱殼體頂部內側形狀相互配合并緊密接觸。再更進一步地，所述導熱殼體的材質為不銹鋼，所述導熱塊的材質為鋁。與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于通過在導熱殼體內部設置有用于檢測發熱模塊靠近導熱殼體頂部一側溫度的感溫元件，實現了對與感溫元件緊密接觸的發熱模塊和導熱殼體溫度的監控，進一步可以判斷導熱殼體頂部是否位于液體中，最終實現了對液位的感測；同時，該液位傳感器結構簡單，易于生產和制造，適用范圍廣。
圖1是本實用新型實施例一所述液位傳感器的正向剖面圖。圖2是本實用新型實施例一所述液位傳感器的側向剖面圖。圖3是本實用新型實施例一所述液位傳感器的裝配示意圖。圖4是本實用新型實施例一所述液位傳感器用于無加熱容器的示意圖。圖5是本實用新型實施例二所述液位傳感器中導熱塊的變形例剖視圖。圖6是本實用新型實施例三所述液位傳感器中導熱塊的變形例剖視例。圖7是本實用新型實施例四所述液位傳感器中導熱塊的變形例剖視圖。圖8是本實用新型實施例五所述液位傳感器中導熱塊的變形例主視圖。圖9是本實用新型實施例五所述液位傳感器中導熱塊的變形例俯視圖。圖10是本實用新型實施例六所述液位傳感器的正向剖視圖。圖11是本實用新型實施例六所述液位傳感器的側向剖視圖。參見圖1 圖4，1 發熱模塊；11-導熱塊；12-內置發熱器；2 熱敏電阻；3 導熱塊；4 導熱殼體；5 發熱盤；51 密封圈；52 螺釘；53 壓片，6-容器。[0029]參見圖5，11’導熱塊。參見圖6，11”導熱塊。參見圖7，11”，導熱塊。參見圖8，圖9，11””導熱塊。參見圖10、圖11，1’ 發熱模塊；12 ‘ 集成式發熱器。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型做進一步說明實施例一參見圖1 圖3，本實用新型所述的一種液位傳感器，包括一端開口的半封閉導熱殼體4和設置于導熱殼體4內的發熱模塊1，所述發熱模塊1與導熱殼體4的頂部接觸，所述導熱殼體4內部還設置有用于檢測發熱模塊1靠近導熱殼體4頂部一側溫度的感溫元件， 與發熱模塊1和感溫元件連接設置有控制單元，上述感溫元件為其阻值可隨溫度改變的半導體材料，在本實施例中，感溫元件為熱敏電阻2，上述發熱模塊1包括導熱塊11，該導熱塊 11 一端抵接于導熱殼體4的頂部，另一端設置有用于容納內置發熱器12的開口，熱敏電阻
42位于內置發熱器12和導熱塊11之間，上述導熱殼體4和發熱模塊1為柱狀結構，發熱模塊1的至少一部分外壁與導熱殼體4的內側壁相接觸，在實際應用中，導熱殼體4可以制作為圓柱形或棱柱形結構，導熱塊11可以為棱柱形或圓柱形結構，導熱塊11的外表面與導熱殼體4的內側壁接觸用于支撐導熱塊11避免其松動，就實施例而言，導熱殼體4為圓柱形， 導熱塊11呈四棱柱，導熱塊11與導熱殼體4的內側壁為線接觸，為了讓發熱模塊1和導熱殼體4的頂部內側接觸部分緊固連接并不至有間隙，導熱塊11的頂部形狀與導熱殼體4頂部內側形狀相互配合并緊密接觸，導熱塊11和導熱殼體4頂部內側之間還設置有用于固定導熱塊11和傳遞熱量的導熱膠，上述內置發熱器12的工作電壓為198V-242V，熱敏電阻2 的工作電壓為5-12V，為了能夠快速地傳遞熱量，所述導熱殼體4和導熱塊11均選用導熱率較高的材質制作，在本實施例中，導熱塊11的材質為鋁，內置發熱器12為PTC發熱器，為了進一步保證導熱殼體不污染其所檢測的液體，導熱殼體的材質優選為不銹鋼。基于上述結構，本實用新型所述液位傳感器通過以下步驟實現對液位的檢測1)將液位傳感器安裝在用于容納并加熱液體的容器6內，上述液位傳感器沿豎直方向安裝于容器6的底部，如果容器的加熱元件同樣設置于容器6底部，也可以將液位傳感器設置于加熱元件上，以中藥煲為例，本例所示的中藥煲在底部設置有用于加熱藥液的發熱盤5，所述液位傳感器在豎直方向與發熱盤5通過螺釘52和壓片53實現固定，為了避免藥液從液位傳感器邊緣滲漏，在液位傳感器和發熱盤5接觸的地方還設置有密封圈51 ；2)在容器6內加入液體，用以煎制中藥；3)啟動發熱模塊1，控制單元檢測并記錄熱敏電阻2的阻值，當熱敏電阻2阻值在單位時間內的變化量小于第一預設值I^ltl時，記錄熱敏電阻2的阻值R1并按如下規則判斷容器內液位高低，其中第一預設值Rltl為表征熱敏電阻2的阻值趨于穩定的一個參考值，其具體數值可由試驗進行標定31)如隊小于第二預設值I^2tl，說明容器內液位低于設定液位H，執行以下操作311)控制單元關閉發熱模塊并輸出提示信號；本例中使用的感溫元件為NTC(Negative Temperature coefficient)熱敏電阻， 其特性是環境溫度越高，熱敏電阻阻值越小，在本步驟中，如果加入容器6內的待加熱液體未浸沒液位傳感器導熱殼體4的頂端，則發熱模塊1產生的熱量因無法散開而在導熱殼體4 頂部形成局部干燒，使該部分的溫度急劇上升導致熱敏電阻2的阻值維持在一個較小的數值Rmin，如第二預設值R2O對應的高度為液位傳感器的高度H，則顯然Rmin < R20,從而可以判斷出液體量加得不足夠，控制單元以燈光或聲音的方式輸出信號向用戶發出警示。32)如R1大于I^2tl，說明容器內液位高于液位傳感器的高度H，與(31)的判斷方式相同，如果加入容器6內的待加熱液體浸沒了液位傳感器導熱殼體4的頂端，則發熱模塊1 產生的熱量通過導熱殼體4周圍的液體迅速散開，發熱模塊1溫度無法升高，故熱敏電阻2 的阻值也維持在一個較大的數值Rmax，顯然Rmax < R20,從而可以判斷出加入容器6的液體量足夠，此時執行以下步驟321)控制單元關閉發熱模塊1并啟動容器熱源加熱液體至沸騰，322)啟動發熱模塊1，控制單元檢測并記錄熱敏電阻2的阻值，當熱敏電阻2阻值在單位時間內的變化量小于第三預設值R3tl時，記錄熱敏電阻12的阻值R3。在本例中，判斷液體是否沸騰很容易檢測，一種可能的方法是在溶液中設置一個與控制單元相連的溫度傳感器，當容器內的溫度達到液體沸點時，則回傳信號啟動內置發熱器12，在內置發熱器12 開啟后，其熱量通過導熱塊11傳遞給熱敏電阻2和導熱殼體4，因為導熱殼體4被藥液包圍，故傳遞到其上的熱量很快即被藥液吸收，因為沸騰后的液體溫度不會再升高，故該部分被吸收的熱量多數用于形成水蒸氣，所以在這個階段，導熱殼體4和導熱塊11頂部接觸部分的溫度并不會明顯升高，在一段時間后，上述熱量交換過程趨于平衡，熱敏電阻2的阻值在單位時間內變化量小于第三預設值民。并趨近于零，此時認為上述熱交換的達到平衡狀態，以上第三預設值R3tl為在液體處于較高溫度時表征熱敏電阻2的阻值趨于穩定的一個參考值，其具體數值可由試驗進行標定并將其存儲在控制單元中。323)間隙性地關閉容器熱源，控制單元檢測并記錄熱敏電阻2的阻值，當熱敏電阻阻值在單位時間內的變化量小于第三預設值R3tl時，記錄熱敏電阻2的阻值R4,當R3和R4 的阻值差IR3-R4I大于第四預設值R4tl時，控制單元輸出提示信號并停止對液體的加熱，否則返回到步驟(322)。上一步驟的檢測獲得了傳感器整體浸入沸騰的液體內時熱敏電阻2的阻值，為監測熱敏電阻2的阻值提供了比較標準，本步驟中，開始時候液位傳感器還處于整體浸沒于液體中的狀態，還需要繼續加熱進行蒸煮，不過隨著加熱過程的繼續進行，中藥煲內的液面不斷下降，該過程中控制單元對熱敏電阻2的阻值進行間歇性檢測，在檢測過程中為了減少液面波動對檢測結果造成影響，檢測過程中都將發熱盤5加以關閉，與步驟(3 類似地， 當啟動內置發熱器12后，其產生的熱量對導熱塊11和導熱殼體4進行加熱，當導熱殼體4 的頂部露出液面一定高度后，由于導熱殼體4的周圍沒有液體可以帶走其熱量，故內置發熱器12通過導熱塊3使該位置形成局部干燒，使該部分的溫度急劇上升，從而使與其緊密接觸的導熱塊11頂部溫度升高，該溫度進一步影響到熱敏電阻2，使得熱敏電阻2的阻值明顯下降，則R3-R4的值也急劇增加，當上述電阻值差大于第四預設值R4ci后，認為此時液面已經低于液位傳感器，從而發出提示信號，上述第四預設值R4tl用于表征R3和R4之間的阻值發生明顯變化的參考值，具體數量也需要根據實驗事先測得并存儲于控制單元內。基于上述步驟(31)和(3 中控制單元通過熱敏傳感器對液位的探測，參見圖4， 本實用新型所述的液位傳感器也可設置于未帶加熱元件的容器6中用于對液位進行探測， 其方法和步驟(31)和(3 相同，在實踐中，可以對普通儲水容器6的液位進行檢測，如在水缸進行加水過程中，控制單元可以根據熱敏電阻2傳出信號的不同來控制是否繼續加水。應該理解，除發熱模塊1的結構外，本實施例所公開的液位傳感器的整體結構和工作原理也適用于本說明書中的其他實施例。實施例二參見圖5，為了讓熱敏電阻2盡可能多地隨導熱殼體4頂部溫度的變化而變化，應盡可能減少導熱塊與導熱殼體4內側壁的接觸面積，本實施例在導熱塊11’的棱上設置有不連續的凸點，使導熱塊11’的外側壁和導熱殼體4的內側壁實現點接觸，從而在熱量傳遞過程中，由于導熱塊11’與導熱殼體4側邊的接觸面積減少，熱量更多地通過導熱塊11’頂部位置與導熱殼體4進行傳遞，從而使得熱敏電阻2對導熱殼體4頂部的感應更加敏感，增加了整個檢測的靈敏度。實施例三[0054]參見圖6，作為另一個實施例，本例公開導熱塊的的另一種變形例11”，該變形例在實施例二的基礎上將變形塊11’的弧狀凸點更改為類三角形凸點，在保證了導熱塊11” 的支撐強度的同時進一步減少了導熱塊11”的整體用料。實施例四參見圖7，作為又一個實施例，本例公開導熱塊的另一種變形例11”’，該實施例在實施例1所述導熱塊11的兩個相對面上開有凹槽，使本變形例中導熱塊11 ‘ ”的棱與導熱殼體4的內側壁實現不連續的線接觸，在保證導熱塊11”’有足夠強度的前提下減少了其棱與導熱殼體4的接觸面積，增加了液位傳感器檢測的靈敏度。實施例五參見圖8和圖9，本實施例公開導熱塊11的另一個變形例，在本例中，導熱塊11”” 為大致圓柱狀，其側面開有豎形凹槽，用于間隔這些凹槽的側壁與導熱殼體4的內側壁實現部分面接觸，在保證導熱塊11””有足夠強度的前提下減少了其與導熱殼體4的接觸面積，增加了液位傳感器檢測的靈敏度。實施例六參見圖10和圖11，與實施例一 實施例五相比，本實施例所公開的液位傳感器， 其發熱模塊1只有集成式發熱器12’ 一個整體，所述集成式發熱器12’ 一端抵接于導熱殼體4的頂端，兩者之間設置有感溫元件，所述感溫元件為熱敏電阻2，集成式發熱器12’在充電后，其溫度變化改變引起導熱殼體4的溫度變化，由于熱敏電阻2設置集成式發熱器12’ 和導熱殼體4頂部內側之間，也可實現對發熱模塊1和散熱殼體4的溫度探測，其對液位的檢測方法與實施例一所中所述的方法一致。應該理解，本實用新型并不局限于上述具體實施例，凡是熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。
權利要求1.一種液位傳感器，其特征在于，包括一端開口的半封閉導熱殼體和設置于導熱殼體內的發熱模塊，所述發熱模塊與導熱殼體的頂部抵接，所述導熱殼體內部還設置有用于檢測發熱模塊靠近導熱殼體頂部一側溫度的感溫元件，與發熱模塊和感溫元件連接設置有控制單元。
2.如權利要求1所述的液位傳感器，其特征在于，所述感溫元件為熱敏電阻。
3.如權利要求2所述的液位傳感器，其特征在于，所述發熱模塊包括導熱塊和內置發熱器，所述導熱塊一端抵接于導熱殼體的頂部，另一端設置有用于容納內置發熱器的開口， 所述熱敏電阻設置于內置發熱器和導熱塊之間。
4.如權利要求2所述的液位傳感器，其特征在于，所述發熱模塊包括集成式發熱器，所述集成式發熱器一端抵接于導熱殼體的頂部，所述熱敏電阻設置于集成式發熱器和導熱殼體之間。
5.如權利要求3或4所述的液位傳感器，其特征在于，所述導熱殼體和發熱模塊為柱狀結構，所述發熱模塊的至少一部分外側壁與導熱殼體的內側壁相接觸。
6.如權利要求3或4所述的液位傳感器，其特征在于，所述發熱模塊和導熱殼體頂部內側之間設置有用于固定發熱模塊和傳遞熱量的導熱膠。
7.如權利要求3所述的液位傳感器，其特征在于，所述發熱模塊的頂部形狀與導熱殼體頂部內側形狀相互配合并緊密接觸。
8.如權利要求3所述的液位傳感器，其特征在于，所述導熱殼體的材質為不銹鋼，所述導熱塊的材質為鋁。
專利摘要本實用新型涉及一種液位傳感器，所述液位傳感器包括一端開口的半封閉導熱殼體和設置于導熱殼體內的發熱模塊，所述發熱模塊與導熱殼體的頂部抵接，所述導熱殼體內部還設置有用于檢測發熱模塊靠近導熱殼體頂部一側溫度的感溫元件，與發熱模塊和感溫元件連接設置有控制單元，上述傳感器通過控制單元對設置于導熱殼體內且與發熱模塊相接觸的感溫元件的監控，實現了對與感溫元件緊密接觸的發熱模塊和導熱殼體溫度的監控，進一步可以判斷導熱殼體頂部是否位于液體中，最終實現了對液位的感測，檢測靈敏度高，可靠性好，是一種結構簡單，價格低廉，適用范圍廣的液位傳感器。
文檔編號G01F23/22GK202255545SQ201120377658
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者吳紹風, 張建, 楊志橋 申請人:廣東天際電器股份有限公司