太陽能熱水工程控制系統——水位水溫傳感器(二)

　　太陽能熱水工程控制系統——水位水溫傳感器(一)

　　連接前面部分

　　三、太陽能熱水器常用的水位水溫傳感器

　　要正確使用和靈活安裝太陽能熱水器，就必須充分了解太陽能熱水器的傳感器的原理和結構。

　　1.導電式水位水溫傳感器(探頭)

　　在傳感器中間還帶有溫度探頭，目前50%以上的太陽能熱水器的傳感器是采用導電式傳感器，優點是成本低，安裝簡便;最大的缺點是受水的質量影響大，易結垢。水質好的地方可以用一年以上，最好的可以使用5年;水質差的只能使用幾十天，最短的只有兩個星期。一般情況下，壽命在一年左右。雖然導電式傳感器有致命的缺點，但由于成本低、安裝簡便，目前還是使用最廣泛的太陽能的水位溫度器件。其結構如圖5-9。

　　傳感器的探頭是由熱縮套管和不銹鋼管做成的，里面安裝由4個電阻和一個熱敏電阻組成的電子電路(實際為等效電路)，其安裝方法見圖5—10。

　　2.浮子式水位控制傳感器(探頭)

　　這種傳感器的水位和溫度是分開的。有1個浮子和4個浮子之分，一般采用4個浮子的為多。浮子式方案中，采用浮子和溫度探頭分開的安裝方式，這樣各自在不同的位置進行探測，比較準確，浮子又與水箱分離，利用同水位原理探測水位，傳感器的環境溫度比太陽能水箱內的溫度低，這樣延長了傳感器的壽命。這種傳感器一般做成可以拆卸的，如果浮子臟了，或是結垢了，可以拆下來清洗，還可以反復使用，這樣可以達到在太陽能有效的生命期內不要更換水位傳感器的目的。溫度探頭另外安裝，可以安裝在熱水出水口附近，溫度顯示比較準確。根據實踐得出的結論，溫度傳感器的故障率很小，一般在5%以下，壽命在10年以上。浮子式方案的缺點是成本比較高，安裝比較復雜。

　　所以目前用的不多。但隨著人們對太陽能熱水器可靠性的要求提高，浮子式的使用量可能會增加。

　　浮子式水位傳感器的結構如圖5—11。

　　傳感器上有4個浮子，帶有磁鐵的浮子浮在水面上，當水位上升時浮子跟著上升，當它浮到干簧管附近時，被浮子上擋圈擋住，傳感器內部相應干簧管導通，送出水位信號給控制系統，告知水面的位置。實際中家用太陽能浮子式的傳感器的浮子是4個，主要考慮的是實際使用中斷電時的狀況和浮子浮動范圍不能太大。傳感器內部的電子原理與導電式一樣，不再贅述。溫度探頭就是一個熱敏電阻，安裝在一邊封死的探頭體內，溫度傳感器的故障率很低，一般不超過2%，只要探頭體不漏水，壽命可達10年以上。

　　3.電極導電式水位傳感器(探頭)

　　電極式水位傳感器，利用的是水的導電式原理做成的，其優點是簡單易行。比如用電線剪成不同長度的線端，放入水中，就行了。電極式水位傳感器在水塔等低溫水箱中使用較多，但由于太陽能水箱的溫度比較高，電機極易腐蝕和結垢，造成信號探測錯誤。所以在太陽能的探測器中用得較少，如有應用，也是要將電極做成比較粗大的不銹鋼條或者銅條，這樣比較耐腐蝕，壽命相對長一點。電極式探頭的示意如圖5—12所示。

　　目前，國內已經自然形成了較為統一的電子線路探測方案，為各種控制儀的傳感器的互換創造了好的條件。

　　了解了水位溫度傳感器的原理，可以知道：傳感器的輸出一般是4條線(有部分是2條的)，其中兩條是傳遞溫度信號的，兩條是傳遞水位的。用萬用表100kΩ以上的擋測量，能量出電阻的(阻值在7～10kΩ)是溫度線，另外兩條就是水位線，水位線的阻值一般在60kΩ左右(西子導電式)。水位和溫度的電子線路都是由電阻組成，所以它是沒有極性的，接頭可以互調。下面舉一個例子說明如何靈活應用傳感器原理的。

　　例：有一臺承壓式太陽能熱水器，水位不需要控制，水箱側面留有探測溫度的盲孔，以便控制溫度，手頭上有一臺普通的“西子牌”控制儀，如何達到控制太陽能溫度的目的?

　　解決的辦法：

　　(1)用10kΩ，B值為3800左右的熱敏電阻兩端焊上導線，用熱縮套管將熱敏電阻保護起來(其他保護方法也可以)，做成一個簡易的水溫探頭，將它插入測溫孔中。將導線與控制儀傳感器導線連接(如果沒有標記，可以試著連接傳感器導線中的兩條，有溫度出現，且與水溫相近的就是了，其他兩條同時可斷定為水位線)。

　　(2)將水位的兩條導線短接(如有lkΩ左右的電阻更好)。

　　(3)此時控制儀顯示當前水的溫度，同時顯示水位為滿格，太陽能熱水器可以正常工作了(如電加熱)。

　　如果沒有測溫孔，用戶可以通過三通，還有水箱的排污口，使用圖5—8的溫度傳感器進行溫度探測，效果跟本例是一樣的。

　　還有一些傳感器，如壓電式傳感器、厚膜電阻傳感器，由于應用不多，這里暫不介紹。

　　未完待續……

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