中心議題:

• 電極式傳感器存在致命缺陷
• 采用電容傳感是解決傳感器技術難題的必由之路

解決方案:

• 電極式傳感器封裝工藝直接影響產品質量，還存在水垢等難以解決問題
• 電容傳感器具有結構簡單、動態響應快、分辨率高、易實現非接觸測量等突出的優點
• 電容式傳感器技術正在向智能化方向發展
• 電容傳感器存在寄生電容這一難以解決問題

傳感器作為太陽能熱水器電子控制系統中的感覺器官，承載系統的信息源，采集來自儲水箱里的水溫、水量等信息，在太陽能熱水器的多功化和智能化方面具有舉足輕重的地位。 
  
然而，傳感技術在太陽能熱水器的應用中由于受到惡劣使用環境的影響，一直很難保證長期可靠地運行，一批批專業人士雖然制作了多種形式的傳感器，但是都沒能從根本上解決品質問題，直到現在就連一年以上的使用壽命都還很難保障；傳感技術和智能控制技術的落后，已成為影響行業發展的最大瓶頸。對此我們認為，只有找準問題的癥結所在，科學分析，逐一梳理，做到有的放矢，選擇合適的傳感技術，才能達到事半功倍的效果，制造出符合設計要求的理想產品。   

目前使用的電極式傳感器有三大致命缺陷   
由于太陽能熱水器是民用產品，考慮到電子控制系統的制造成本，制作簡單、價格低廉的電極式傳感器一直被生產廠家所普遍采用，但由于它的工作原理和采集方法都是傳感技術中最原始、最落后的部分，存在著以下三大致命的、無法克服的缺陷：   

電極式傳感器是直接利用水的電阻檢測水位，這種傳感器一般以不銹金屬，或導電硅橡膠作為導電體，其封裝工藝的優劣直接關系到產品的質量。因為，太陽熱水器儲水箱內的環境特征是高溫（空曬達180℃以上）、高壓（沸騰時超過一個在這樣的環境中標準大氣壓）、高潮態（濕度達到飽和），若封裝工藝不過關，其絕緣防護體有可能在短時間內就造成脹裂滲水，導致內部電路短路、檢測功能失效。因此，只有在封裝技術與工藝上有根本性的突破，才有提高產品質量的基礎。 
  
假定封裝工藝解決了，還有水垢的問題。由于水中的無機鹽或礦物質在60度以上的高溫狀態下會形成水垢，特別在電極的作用下會加快水垢的形成，在電極表面形成絕緣帶造成采集信號失真。為了解決這類問題一些廠家推出了膠棒式傳感器，利用膠類表面的活性即伸縮性延緩了水垢的形成，這無疑是一個進步，但在水沸騰時接口處在高壓氣流作用下振動頻率極高，極易造成硅膠體和導電橡膠體粘合連結部位的損傷或開裂，另外，儲水箱內的高低溫轉換也會使硅膠體產生熱脹冷縮現象，也很容易造成傳感器的變型，彎曲或開裂。  
 
為了解決上述二個技術難題，采用這類傳感器的控制儀生產廠家已探索了十多年，至今也還未能找到真正行之有效的解決方法，像什么“實芯”、“膠棒”、“錘子式”等等，都曾經聲稱已解決了傳感器的使用壽命問題，但投放市場不到一年，都紛紛證明這些只不過是廠家的概念炒作、或者是一種美好的意愿罷了！退一步說，假定上述問題已經能夠解決，還有水電阻的一致性問題，水的成份為H2O，是氫氧化合物，水本身是絕緣的。傳感器信號的采集主要是利用溶解于水中的無機鹽或礦物質，不同區域不同流域水的電阻值變化較大，為了解決這個問題需在控制器上增加一個微調開關，往往為了得到一個真實的信號，需反復調試，無疑給安裝工作增添了麻煩。若水質中的導電質的含量極少，還有可能調試無效。
   
綜上所述，這種電極式傳感器具有許多先天性的致命缺陷，是無法運用現有的技術予以解決的！  

采用電容傳感是解決傳感器技術難題的必由之路  
電容傳感技術投入應用已長達一個世紀，它具有結構簡單、動態響應快、易實現非接觸測量等突出的優點，特別適用于酸類，堿類，氯化物，有機溶劑，液態CO2，氨水，PVC粉料，灰料，油水界面等液體位測量。目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、糧食等行業中應用廣泛。 

電容式水位傳感器是依據電容原理而制作，以耐高溫耐腐蝕的聚四氟乙烯絕緣導線作為感應體，水作為電容的介質淹沒感應導線越高，產生的電容量就越大，且能隨著水位升降呈線性變化，控制系統通過檢測電容量的大小變化來計取太陽能熱水器儲水箱里的水位，具有結構合理、動態范圍大、分辨率高（水位顯示可分成100檔甚至是1000檔），無密封防水要求、不受水質水垢影響、無使用壽命周期等優點。 

但是，電容式傳感器在太陽能熱水器的實際應用中，由于太陽能熱水器儲水箱的內膽直徑通常只有30—36公分，可獲取的電容變化量往往僅有幾十個或100來個皮法的大小，屬于微弱電容的檢測，若想有較高的顯控精度，其測量值的準確性與穩定性顯得優為重要。然而，電容式傳感器恰恰在這方面存在嚴重缺陷：它的工作原理是需要根據被測量程對零水位點和滿水位點的電容量進行預先設定，但在使用過程中隨著溫度、濕度、以及元器件的性能等因素的變化會產生寄生電容，而且是隨機性的,其寄生電容甚至可以超過被測電容的變化量；當發生此種現象后，盡管被測電容的變化量與水位變化的對應關系不會改變，可是由于預定的測量常數與實際電容量已不一致，控制系統所計取的水位與實際水位會有很大的誤差，從而頻頻發生誤控或失控事故，導致電容式傳感器在太陽能熱水器上沒有實際使用價值，這也是電容式傳感器遲遲未能大批量上市的主要原因。 

隨著微處理器技術的不斷進步，電容式傳感器技術正在向智能化方向發展，所謂智能化就是將傳感器獲取信息的功能與專用的微處理器的信息分析、處理等功能緊密結合在一起。由于微處理器具有計算與邏輯判斷功能，故可以方便地對傳感器所采集的數據進行存儲記憶、比較分析、并能夠對實際水位的電容量變化進行實時監控、自動校正；從而有效地解決了以往受寄生電容影響、導致電容式傳感器準確性、穩定性、及可靠性差的技術難題，使電容式傳感器所具有的分辨率高、調控能力強、不受水質水垢影響、無使用壽命周期等優點能在太陽能熱水器的應用上得到充分體現，并可因此而賦予控制系統強大的功能，確保太陽能熱水器在水量控制、水溫顯示、上水、輔助電加熱等方面無限接近理想的智能模式，真正開啟太陽能熱水器家電化時代。 

勿容置疑的是，就像通訊行業中的數字式手機淘汰先前的模擬手機一樣，電容式傳感器的出現是傳感器技術的一次重大突破和革命，也是今后太陽能熱水器測控技術發展的必然趨勢!