太陽能熱水器水位傳感器的選擇與設(shè)計

太陽能熱水器水位傳感器形形***，但真正商品化的有以下幾種。
一、傳感器類型
1．渦流計量式傳感器
渦流計量式傳感器是利用水流推動葉輪轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生脈沖信號，從而計算出水箱中還存有多少水量。但這種傳感器由于受到啟動水流大小、葉輪的惰性等因素的影響，走向市場后不久就被淘汰。
2．內(nèi)置浮子式傳感器
內(nèi)置浮子式傳感器是利用磁性浮子隨水面的上升或下降使測量管中的干簧管通斷從而產(chǎn)生信號，顯示出水箱中水量的多少。這種傳感器在開放式液位測量與控制中應(yīng)用較多，但在熱水器中應(yīng)用不理想。首先這種傳感器需垂直安裝，由于太陽能熱水器水箱是全封閉機構(gòu)，使傳感器安裝難度較大。其次由于熱水器水箱溫度較高析出的水垢使浮子卡死，使測量失效，所以用作太陽能傳感器也不太理想。
3．外置浮子式傳感器
外置浮子式傳感器的應(yīng)用成功解決了水垢吸附表面及安裝難的缺點，但在測量簡中出現(xiàn)了黏性的潮濕物質(zhì)，極易粘住浮子而使測量失效。從實際使用效果來看，也不理想。
4．內(nèi)置電極接觸式傳感器
電極接觸式傳感器是利用水的導(dǎo)電性原理制作而成。在傳感器上安裝多個金屬導(dǎo)電電極，兩個金屬電極用水短路即產(chǎn)生信號，從而顯示出水箱中水量的多少。此種傳感器在多年實際使用中性能較穩(wěn)定，在正常情況下一般壽命能達到一年以上。
二、傳感器饋電電壓與電流的設(shè)計
由于以上1、2、3種均為非接觸測量所以無特殊要求，只要信號可靠就可以了，現(xiàn)主要時論第4種傳感器。水垢是影響傳感器使用壽命的主要原因，因為水垢是導(dǎo)電性極差的物質(zhì)。大部分人認為水垢是由于使用直流饋電的原因，然而在實際使用中發(fā)現(xiàn)極大部分水垢是由于冷水經(jīng)熱水器加熱而形成，其影響遠比電流影響大得多。
1．傳感器饋電電流的設(shè)計
傳感器饋電電流一般設(shè)計為100uA級以下，這樣的電流對傳感器的水垢影響可小至忽略不汁。當電流超過100uA時，電流影響將超過加熱影響。
2．輸入電阻的設(shè)計
一般的輸入電阻應(yīng)沒計在100k-150k之間。太小抗干擾能力較強，但由于水質(zhì)在每個地方均不一樣其導(dǎo)電性也不同，所以過小可能由于靈敏度過低而提前失效。為保證在每個地方均能可靠，在設(shè)計時一般不要小于100k。輸入阻抗過高會因靈敏度過高而出現(xiàn)測量出錯且抗干擾能力變差，在試驗中以不高于150k為宜。
3．饋電電壓的設(shè)計
目前市場上的產(chǎn)品有直流饋電、交流饋電及直流脈沖幾種。從理論上講交流饋電能去除水垢，但在實際使用中交流饋電電流極弱且交流測量由于電路結(jié)構(gòu)的限制不能使輸入電阻設(shè)計得較高，所以使用效果不明顯，甚至總體技術(shù)指標低于直流饋電。筆者認為采用何種方式饋電關(guān)鍵還看電路的設(shè)計結(jié)構(gòu)。在饋電電壓的選擇方面，由于水的導(dǎo)電性與電壓成平方關(guān)系，所以在可能的情況下電壓應(yīng)高一點，不要低于3V，因為低于3V時其導(dǎo)電電阻明顯增大而影響使用壽命，一般取4．5V～6V。