太阳能热水器水位传感器的选择与设计

太阳能热水器水位传感器形形***，但真正商品化的有以下几种。
一、传感器类型
1．涡流计量式传感器
涡流计量式传感器是利用水流推动叶轮转动而产生脉冲信号，从而计算出水箱中还存有多少水量。但这种传感器由于受到启动水流大小、叶轮的惰性等因素的影响，走向市场后不久就被淘汰。
2．内置浮子式传感器
内置浮子式传感器是利用磁性浮子随水面的上升或下降使测量管中的干簧管通断从而产生信号，显示出水箱中水量的多少。这种传感器在开放式液位测量与控制中应用较多，但在热水器中应用不理想。首先这种传感器需垂直安装，由于太阳能热水器水箱是全封闭机构，使传感器安装难度较大。其次由于热水器水箱温度较高析出的水垢使浮子卡死，使测量失效，所以用作太阳能传感器也不太理想。
3．外置浮子式传感器
外置浮子式传感器的应用成功解决了水垢吸附表面及安装难的缺点，但在测量简中出现了黏性的潮湿物质，极易粘住浮子而使测量失效。从实际使用效果来看，也不理想。
4．内置电极接触式传感器
电极接触式传感器是利用水的导电性原理制作而成。在传感器上安装多个金属导电电极，两个金属电极用水短路即产生信号，从而显示出水箱中水量的多少。此种传感器在多年实际使用中性能较稳定，在正常情况下一般寿命能达到一年以上。
二、传感器馈电电压与电流的设计
由于以上1、2、3种均为非接触测量所以无特殊要求，只要信号可靠就可以了，现主要时论第4种传感器。水垢是影响传感器使用寿命的主要原因，因为水垢是导电性极差的物质。大部分人认为水垢是由于使用直流馈电的原因，然而在实际使用中发现极大部分水垢是由于冷水经热水器加热而形成，其影响远比电流影响大得多。
1．传感器馈电电流的设计
传感器馈电电流一般设计为100uA级以下，这样的电流对传感器的水垢影响可小至忽略不汁。当电流超过100uA时，电流影响将超过加热影响。
2．输入电阻的设计
一般的输入电阻应没计在100k-150k之间。太小抗干扰能力较强，但由于水质在每个地方均不一样其导电性也不同，所以过小可能由于灵敏度过低而提前失效。为保证在每个地方均能可靠，在设计时一般不要小于100k。输入阻抗过高会因灵敏度过高而出现测量出错且抗干扰能力变差，在试验中以不高于150k为宜。
3．馈电电压的设计
目前市场上的产品有直流馈电、交流馈电及直流脉冲几种。从理论上讲交流馈电能去除水垢，但在实际使用中交流馈电电流极弱且交流测量由于电路结构的限制不能使输入电阻设计得较高，所以使用效果不明显，甚至总体技术指标低于直流馈电。笔者认为采用何种方式馈电关键还看电路的设计结构。在馈电电压的选择方面，由于水的导电性与电压成平方关系，所以在可能的情况下电压应高一点，不要低于3V，因为低于3V时其导电电阻明显增大而影响使用寿命，一般取4．5V～6V。