解析水溫水位傳感器相關問題

解析水溫水位傳感器相關問題

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變成變化的電信號的儀器。在太陽能熱水器的發(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，水溫水位測控儀更是離不開水溫水位傳感器，水溫水位傳感器工作穩(wěn)定是對整個熱水器智能控制的保障。水溫水位傳感器的從無到有，從簡單到復雜，使用壽命的由短到長，都與太陽能專業(yè)人士的努力是分不開的。

　　傳感器技術在熱水器的應用中，由于受到多種使用時惡劣環(huán)境的影響，一般很難保證長期可靠地使用，一批批專業(yè)人士雖然制作了多種形式的傳感器，但是都沒能解決實際問題，到底這些問題能不能解決呢？

　　我們首先要先分析技術上存在的難點，只要能夠找到解決這些難點的辦法，問題也就迎刃而解了。

　　下面我們從多個方面探討一下這些問題：

一、耐高溫問題：

　　傳感器要長期工作在熱水器水箱之中，因為真空管的得熱量大，傳給熱水器水箱很多熱量，使水箱溫度能長時間達到100度左右，短時間能達到130度，甚至150度，這就對傳感器帶來了耐高溫問題，從太陽能界用的第一個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，在長期的空曬過程中、在長期的水煮過程中、在長期的汽蒸過程中，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，必須使進入水箱的傳感器部分能夠耐高溫，在科學快速發(fā)展的今天，我國已經(jīng)研制除了一種能夠絕緣的、耐高溫的抗高溫聚丙烯材料，它能夠在150度的環(huán)境中正常使用，短時間能耐170度高溫，導電的電極部分使用優(yōu)質不銹鋼材料SUS316L，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，可以選取遠離高溫水箱的結構。這樣傳感器的耐高溫問題就解決了。

二、密封問題：

　　對太陽能熱水器水箱里的水溫水位探測，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水位的傳感器成本又過高，作為一個熱水器配件的成本占整個熱水器成本很大一部分也很不合理，同時也超過了人們的購買能力，還有一些壓力傳感器又難逃水垢的影響，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能熱水器傳感器的主流，但是電極、信號線和感溫器件的密封問題一直困擾著眾多傳感器研究者們，又因為信號線的呼吸毛細現(xiàn)象，使的信號線被水汽腐蝕，電阻增大甚至腐蝕斷信號線，直接導致控制部件失靈。

　　突破這一難題，就必須選取一種結構，使得信號線、電子器件等元件遠離高溫的水箱，而進入水箱的部分僅僅是耐腐蝕、耐高溫的優(yōu)質不銹鋼材料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行密封的，用硅膠密封圈進行密封，密封容易且簡單高效。信號線和電路部分都在水箱外邊和不銹鋼材料部分連接，能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確轉變成電信號。傳感器的密封問題得以解決。

三、耐水垢問題：

　　我國水質不一，很多地區(qū)的水質問題很嚴重，水垢給傳感器帶來很多麻煩，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，且鋼鐵等金屬物質本身都極易形成水垢，當水的溫度升高時，他們之間的分子勢能會增大，就是說分子間距增大，當分子間距大到一定程度的時候，Ca²⁺、Mg²⁺等離子就會附著在金屬的表面，時間長了就會形成一層水垢膜，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，最終導致傳感器電路部分感受不到準確的水溫和水位，電路部分再轉變成錯誤的電信號輸出，即傳感器失靈，而電路部分采用小信號觸發(fā)原理的數(shù)字電路能大大克服這一缺點，小信號觸發(fā)原理能有效減小Ca²⁺、Mg²⁺等離子受到的電磁力，而數(shù)字信號使水分子受到很小的電磁力不連續(xù)——時有時無，能有效減少因電路導致水垢的形成；再解決金屬本身形成水垢，可以使用一種導電的硅膠材料作為優(yōu)質不銹鋼材料的保護體，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，因Ca²⁺、Mg²⁺等離子不容易滲透進硅膠高分子連，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確的感受水位，能保證傳感器正常的工作，水垢問題解決了。

四、抗干擾問題：

　　當今社會信息縱橫，高壓線、低壓線、信號塔等電磁干擾源更是多的令人難以想象，這對傳感器的信號傳輸帶來很大的影響，以前大多使用電子模擬信號，雖然有濾波電路的保護，但還是不能達到理想的效果。突破這一難題，必須采用數(shù)字信號傳輸，數(shù)字信號傳輸具有抗干擾性強，數(shù)據(jù)傳輸準確的優(yōu)點。

　　將上述多套解決方案組合安裝在一起，就組成了新結構的傳感器，經(jīng)過多年的研究和多次的改進，結合了多項專利技術水平，現(xiàn)在皇明公司已經(jīng)完全成功的研制出了一種新結構的傳感器，引領傳感器設計潮流，采用新結構、新材料、數(shù)字電路，完全能夠解決困擾太陽能熱水器行業(yè)多年的傳感器難題，經(jīng)有關部門檢驗認可開始準備全面上市，愿此技術能在太陽能熱水器的升級換代中發(fā)揮作用，能對太陽能的智能化應用有所促進。