選擇太陽能、熱水器水溫水位傳感器需要考慮的問題
2018.03.02
選擇太陽能、熱水器水溫水位傳感器需要考慮的問題
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(zhuǎn)變成變化的電信號的儀器。在太陽熱水器的發(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(gè)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(fù)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(shù)在熱水器的應(yīng)用中，由于受到多種使用時(shí)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(shí)際問題，到底這些問題能不能解決呢?我們首先要分析技術(shù)上存在的難點(diǎn)，只要能夠找到解決這些難點(diǎn)的辦法，問題也就迎刃而解了。
下面我們從多個(gè)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?yàn)檎婵展艿牡脽崃看?，傳給熱水器水箱很多熱量，使水箱溫度能長時(shí)間達(dá)到100℃左右，短時(shí)間能達(dá)到130℃，甚至150℃，這就對傳感器帶來了耐高溫問題，從太陽能界用的第一個(gè)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(jìn)入水箱的傳感器部分能夠耐高溫，在科學(xué)快速發(fā)展的今天，我國已經(jīng)研制出了一種能夠絕緣的、耐高溫的抗高溫聚丙烯材料，它能夠在150℃的環(huán)境中正常使用，短時(shí)間能耐170℃高溫，導(dǎo)電的電極部分使用優(yōu)質(zhì)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(yuǎn)離高溫水箱的結(jié)構(gòu)。這樣傳感器的耐高溫問題就解決了。
二、密封問題
對太陽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(gè)熱水器配件的成本占整個(gè)熱水器成本很大一部分也很不合理，同時(shí)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?yàn)樾盘柧€的呼吸毛細(xì)現(xiàn)象，使得信號線被水汽腐蝕，電阻增大甚至腐蝕斷信號線，直接導(dǎo)致控制部件失靈。突破這一難題，就必須選取一種結(jié)構(gòu)，使得信號線、電子器件等元件遠(yuǎn)離高溫的水箱，而進(jìn)入水箱的部分僅僅是耐腐蝕、耐高溫的優(yōu)質(zhì)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(jìn)行密封的，用硅膠密封圈進(jìn)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(zhǔn)確轉(zhuǎn)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(zhì)不一，很多地區(qū)的水質(zhì)問題很嚴(yán)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(zhǔn)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(gè)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(zhì)本身都極易形成水垢，當(dāng)水的溫度升高時(shí)，他們之間的分子勢能會增大，就是說分子間距增大，當(dāng)分子間距大到一定程度的時(shí)候，Ca2+、Mg2+等離子就會附著在金屬的表面，時(shí)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(dǎo)致傳感器電路部分感受不到準(zhǔn)確的水溫和水位，電路部分再轉(zhuǎn)變成錯(cuò)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(diǎn)，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(shí)有時(shí)無，能有效減少因電路導(dǎo)致水垢的形成;再解決金屬本身形成水垢，可以使用一種導(dǎo)電的硅膠材料作為優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料的保護(hù)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(diǎn)，因Ca2+、Mg2+等離子不容易滲透進(jìn)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(zhǔn)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(dāng)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(hù)，但還是不能達(dá)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(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。將上述多套解決方案組合安裝在一起，就組成了新結(jié)構(gòu)的傳感器，經(jīng)過多年的研究和多次的改進(jìn)，結(jié)合了多項(xiàng)專利技術(shù)水平，現(xiàn)在國內(nèi)上些廠家采用新結(jié)構(gòu)、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(guān)部門檢驗(yàn)認(rèn)可開始準(zhǔn)備全面上市，愿此技術(shù)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(yīng)用有所促進(jìn)。
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