CN101738240A - 电容传感式燃油计量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃油计量装置，特别是电容传感式燃油计量仪，包括由比较式电容传感器组，电容量测量变送器电路板和信号处理、计算、显示仪表电路板，所述比较式电容传感器组插入油箱内，利用比较式电容传感器组的电容量随极板间的介质的介电常数变化而变化，只要测出测量电容的电容值就能测出油箱的存油量。本发明与现有燃油指针式显示表相比具有以下有益效果：高精度、高灵敏度、高可靠性，能精确计量车载油箱的存油量和加油量，能同时监察加油量和燃油质量；无机械移动，抗震性能好。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃油计量装置，特别是电容传感式燃油计量仪。
背景技术
此前，国内外汽车市场中，对车载油箱内存油量的计量，几乎都采用浮子式液位传感器传感测量，检测浮子在燃油液面上的漂浮位置，利用指针式仪表显示。因此，灵敏度低、误差大、响应速度慢、温度稳定性差、零点漂移大、耐震能力低、可靠性差，且不易维护、保养和检修，使不少汽车的油量表都如同虚设。
此外，由于计量精度远小于加油站加油机的标定精度，故无法监察油箱的加油量，燃油内的含水率也无法测定，因此也不能监察燃油的质量。
发明内容
本发明克服了上述缺点，提供了一种计量精度高、灵敏度高、同时能监察燃油质量的电容传感式燃油计量仪。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：包括由比较式电容传感器组，电容量测量变送器电路板和信号处理、计算、显示仪表电路板三部分组成，所述比较式电容传感器组插入油箱内，检测得到电容值，所述电容量测量变送电路板与所述比较式电容传感器组相连，将检测到的不同电容值转换成不同宽度的脉冲信号，控制信号处理、计算、显示电路板包括脉冲形成电路、脉冲计数电路、单片机和显示器，所述脉冲计数电路根据所述电容量测量变送电路板输出的脉冲信号的宽度，对脉冲形成电路产生的脉冲计数，将此脉冲计数值送入单片机进行计算和校正，最后送显示器显示。
比较式电容传感器组可具有至少两个圆筒电极组成的含水率测量电容器。
将燃油介质电容传感器与全空气介质参考电容传感器处在完全相同的工作环境条件下，并对二者的变化进行互相关运算以克服工作环境条件变化对测量数据的影响。
所述信号处理、计算、显示板组装成面板显示仪可安装在汽车驾驶台的控制面板上；或可组装成手持便携式仪器，通过五芯电缆插头直接与电容量测量变送器相连，在加油现场监察加油。
所述电容传感器组可为多个同轴相套的管状电极。
所述电容量测量变送器电路板和信号处理、计算、显示仪表电路板之间还可包括信号选择电路，将所述电容传感器组输出的信号有选择的发往所述信号处理单元。
所述电容量测量变送器电路板和信号处理、计算、显示仪表电路板之间可通过相匹配的五芯防水插头、插座相连接。
所述显示器可采用4位数码显示器。
本发明与现有燃油指针式显示表相比具有以下有益效果：高精度、高灵敏度、高可靠性，能精确计量车载油箱的存油量和加油量，其计量精度＞±0.2％FS高于加油站加油机的额定计量精度±0.3％FS，检测车载油箱存油的含水率，其测量精度为±2％；能同时监察加油量和燃油质量；无机械移动，抗震性能好。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中电容传感器组的结构示意图；
图3为本发明的电容量测量电路板电原理示意图；
图4为本发明的信号处理、计算、显示仪表原理示意图；
图5为本发明中电容测量变换电路的原理图；
图6为本发明在油箱处的安装结构示意图；
图7为本发明在车辆面板处的安装结构示意图。
具体实施方式
如图1中所示，为本发明的原理框图，主要是由比较式的电容传感器组1，电容量测量变送器2，和信号处理、计算、显示仪表板3组成。
所述比较式电容传感器组1如图2中所示，由同轴相套的4支管状电极组成，其中包括：接地电极5，作为电容器组的公共电极板，安放在空气介质电容器极板4和燃油介质电容器极板6之间；含水率测量电容器极板7，安放在电容器组最外层。四根电极引出线互相经绝缘，防爆处理，从同一圆孔进入电容量测量变送器2。
所述电容量测量变送器2如图3中所示，由三组相同的电容测量变换电路11、13、14、信号选择电路12和防水五芯插座15组成。所述电容测量变化电路11、13、14分别将空气介质电容器极板4、燃油介质电容器极板6和含水率测量电容器极板7检测的电容信号，经C/A变换成与电容值成比例的测量信号，通过五芯防水插座15输出。所述信号选择电路12可采用74LS153，将所述电容传感器组1输出的信号有选择的发往所述信号处理单元。
如图4中所示，所述五芯防水插座15与五芯防水插头17相连，通过电缆将测量信号送进信号处理、计算、显示仪表电路板3。所述信号处理、计算、显示仪表板3由计数脉冲形成电路16、计数器及缓冲器19和作为信号处理单元的单片机18(AT89C52)，将进入的测量信号经计算和变换后送入4位数码显示器20显示。所述电容测量变换电路将所述比较式电容传感器组检测的不同的电容值，转换成不同宽度的脉冲信号，输出给所述脉冲计数电路19，所述脉冲计数电路19根据所述电容测量变换电路输出的脉冲信号宽度，对脉冲形成电路16产生的脉冲计数，使得脉冲计数电路19计量的脉冲个数与所述电容测量变换电路输出的脉冲信号宽度成正比。
如图5中所示，为所述电容测量变换电路的原理图，包括信号比较器21、22和双稳态触发器23。所述接地电极5与空气介质电容器极板4产生的参考电容25，所述接地电极5与燃油介质电容器极板6或含水率测量电容器极板7产生的测量电容24分别与所述双稳态触发器23相连，在V01和V02端获得变换后的检测信号，输出到所述信号选择电路12。
同轴圆筒形极板构成的电容传感器组1的电容量随极板间的介质的介电常数变化而变化。空气的介电常数约等于1，燃油的介电常数约等于2，水的介电常数约等于80。测量电容两极板之间的介质随存油量变化而变化，因此，测量电容的电容值与油箱内的存油量，即油箱内燃油的深度成比例，只要测出测量电容的电容值就能测出油箱的存油量。相应，只要测出加油前的存油量和加油后的的存油量，两者相减，就是该油箱在加油站的加油量，相应只要测出含水率测量电容的电容值，经相应的计算，也就能测出油箱存油的含水率。比较加油前和加油后的含水率就能监察加油站所加油的质量。
如图6中所示，为本发明油箱处的安装结构示意图，将电容传感器组与电容量测量变送器箱连接成整件26，经防爆处理后，经密封、防震垫8，安装在油箱27顶部。信号处理、计算、显示仪表板3安装在汽车的驾驶台面板29上。
首先，将比较式电容传感器组和电容量测量变送器进行机械和电气连接组装成整件，然后从燃油油箱顶部的园孔(该孔可以新开，也可以是原浮子指针式油量表的安装孔)将整件的比较式电容传感器组部分插入油箱中，直至与油箱底部相接触。整件与油箱通过密封防震耐油橡胶垫8相连接，采用镙栓镙帽连接方式紧密固牢成一体。测量信号经电容量测量变送器顶部的防水五芯插座、插头、五芯绝缘屏蔽电缆与信号处理、计算、显示仪表电路板相连接。最后将信号处理、计算、显示仪表安装在汽车驾驶台面板上。供司机随时观察、监视油箱的存油量以及加油时监测加油量和所加燃油的质量。由同轴圆管组成的比较式电容传感器组的圆管，可以是铜管也可以是不锈钢管或铝管。表面涂复附着力很强的防腐、绝缘、防爆涂层。电容量测量变送电路将传感器组的电容值转换成与电容量比例的脉宽信号经五芯电缆传输到信号处理、计算、显示板控制脉冲计数器对计数脉冲信号形成电路产生的脉冲计数，将脉宽信号转换成数字信号，即将与存油量成比例的电容传感器的电容值转换成数字信号。最后经计算、校正、即得出代表油箱存油量的数椐，在驾驶台面板上显示出来。
以上对本发明所提供的电容传感式燃油计量仪进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种电容传感式燃油计量仪，其特征在于：包括由比较式电容传感器组，电容量测量变送器电路板和信号处理、计算、显示仪表电路板，所述比较式电容传感器组插入油箱内，检测得到电容值，所述电容量测量变送电路板与所述比较式电容传感器组相连，将检测到的不同电容值转换成不同宽度的脉冲信号，控制信号处理、计算、显示电路板包括脉冲形成电路、脉冲计数电路、单片机和显示器，所述脉冲计数电路根据所述电容量测量变送电路板输出的脉冲信号的宽度，对脉冲形成电路产生的脉冲计数，将此脉冲计数值送入单片机进行计算和校正，最后送显示器显示。
2.根据权利要求1所述的电容传感式燃油计量仪，其特征在于：比较式电容传感器组具有圆筒电极与圆筒电极组成的含水率测量电容器，使仪器具有含水率测量功能，能监察所加燃油质量。
3.根据权利要求1所述的电容传感式燃油计量仪，其特征在于：将燃油介质电容传感器与全空气介质参考电容传感器处在完全相同的工作环境条件下，并对二者的变化进行互相关运算以克服工作环境条件变化对测量数据的影响。
4.根据权利要求1所述的电容传感式燃油计量仪，其特征在于：信号处理、计算、显示板组装成面板显示仪安装在汽车驾驶台的控制面板上；或组装成手持便携式仪器，通过五芯电缆插头直接与电容量测量变送器相连，在加油现场监察加油。
5.根据权利要求2所述的电容传感式燃油计量仪，其特征在于：所述电容传感器组为多个同轴相套的管状电极。
6.根据权利要求1或2所述的电容传感式燃油计量仪，其特征在于：所述电容量测量变送器电路板和信号处理、计算、显示仪表电路板之间还包括信号选择电路，将所述电容传感器组输出的信号有选择的发往所述信号处理单元。
7.根据权利要求1或2所述的电容传感式燃油计量仪，其特征在于：所述电容量测量变送器电路板和信号处理、计算、显示仪表电路板之间通过相匹配的五芯防水插头、插座相连接。
8.根据权利要求1或2所述的电容传感式燃油计量仪，其特征在于：所述显示器采用4位数码显示器。
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