CN102444445B

CN102444445B - 一种机油液位测量装置及方法

Info

Publication number: CN102444445B
Application number: CN 201110329942
Authority: CN
Inventors: 佟德辉; 孙少军; 姜文博; 徐文俊; 密德元; 赵光亮
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: CN102444445A

Abstract

本发明公开一种机油液位测量装置及方法。一种机油液位测量装置，包括：放入机油中的电阻丝；提供电流给电阻丝的电流电路；获取电阻丝输出的电压和电阻丝的温度，依据电压和所述温度，确定机油的液位高度，并显示液位高度的控制器。应用上述技术方案，将电阻丝放入机油中，由电流电路提供电流给所述电阻丝。控制器获取电阻丝输出的电压和电阻丝的温度，由于当电阻丝浸入所述机油的高度不同，其温度不同，进而电阻丝的电阻不同，电阻丝产生不同的电压，进而控制器可以依据电压和温度，确定机油的液位高度，并显示液位高度。与现有技术相比，本发明提供的机油液位测量装置无需在发动机停止工作的前提下检测，实现了对机油液位高度的实时检测。

Description

一种机油液位测量装置及方法

技术领域

本发明涉及测量设备技术领域，更具体地说，涉及一种机油液位测量装置及方法。

背景技术

现有机油液位测量是由驾驶员通过观察机油标尺实现的，具体为：当驾驶员要获知机油液位时，停止发动机工作，打开发动机盖，取下机油标尺，观察机油标尺上机油的位置，从而获知机油液位的高度。

上述机油液位测量需要在发动机停止工作时，才可以由驾驶员检测，即上述机油液位测量无法实现实时检测。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种机油液位测量装置及方法，实现对机油液位高度的实时检测。技术方案如下：

基于本发明的一方面，提供一种机油液位测量装置，包括：

放入机油中的电阻丝；

提供电流给所述电阻丝的电流电路；

获取所述电阻丝输出的电压和电阻丝的温度，依据所述电压和所述温度，确定所述机油的液位高度，并显示所述液位高度的控制器。

优选地，所述电流电路包括：电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、电容和运算放大器；其中：

所述第一电阻和所述第二电阻串联连接在所述电源和接地端之间；

所述电容一端连接所述第一电阻和所述第二电阻的连接点，另一端连接接地端；

所述第三电阻和所述第四电阻串联连接在所述第一电阻和所述第二电阻的连接点和所述电阻丝之间；

所述第五电阻连接在所述运算放大器的反相输入端和接地端之间；

所述运算放大器的正相输入端连接所述第三电阻和所述第四电阻的连接点，输出端连接在所述第六电阻和所述第七电阻的连接点；

所述第六电阻的另一端连接所述运算放大器的反相输入端和所述第五电阻的连接点，所述第七电阻的另一端连接所述电阻丝。

优选地，所述运算放大器的输出端和所述第六电阻和所述第七电阻的连接点通过NPN型三极管连接，其中：所述NPN型三极管的基极连接所述运算放大器的输出端，发射极连接所述第六电阻和所述第七电阻的连接点，集电极连接第一电源。

优选地，所述运算放大器的输出端和所述第六电阻和所述第七电阻的连接点通过NPN型达林顿管连接，其中：所述NPN型达林顿管的基极连接所述运算放大器的输出端，发射极连接所述第六电阻和所述第七电阻的连接点，集电极连接第一电源。

优选地，所述电源为供电电池。

优选地，所述供电电池的电压值为5V。

优选地，所述第三电阻和所述第四电阻的阻值为10KΩ。

基于本发明的另一方面，还提供一种机油液位测量方法，包括：

将电阻丝放入机油中，所述电阻丝浸入所述机油的高度不同，其温度不同；

提供电流给所述电阻丝；

获取所述电阻丝输出的电压和电阻丝的温度，依据所述电压和所述温度，确定所述机油的液位高度，并显示所述液位高度。

优选地，所述依据所述电压和所述温度，确定所述机油的液位高度包括：

在预先构建的电阻丝电压、电阻丝温度和机油液位对应关系的三维图形中，查询获取到的电阻丝的电压和温度对应的机油液位，以确定机油的液位高度。

应用上述技术方案，将电阻丝放入机油中，由电流电路提供电流给所述电阻丝。控制器获取电阻丝输出的电压和电阻丝的温度，由于当电阻丝浸入所述机油的高度不同，其温度不同，进而电阻丝的电阻不同，电阻丝产生不同的电压，进而控制器可以依据电压和温度，确定机油的液位高度，并显示液位高度。与现有技术相比，本发明提供的机油液位测量装置无需在发动机停止工作的前提下检测，实现了对机油液位高度的实时检测。

附图说明

图1为本发明实施例公开的机油液位测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的机油液位测量装置中电阻丝电压、电阻丝温度和机油液位对应关系的三维图形；

图3为本发明实施例公开的机油液位测量装置中电流电路的一种电路图；

图4为本发明实施例公开的机油液位测量装置中电流电路的另一种电路图；

图5为本发明实施例公开的机油液位测量装置中电流电路的再一种电路图；

图6为本发明实施例公开的机油液位测量方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

发明人发现，当驾驶员需要获知机油液位高度时，必须停止发动机工作，从发动机内取出机油标尺，观察机油标尺上机油的位置，从而获知机油液位高度。即现有机油液位测量无法实现实时检测。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种机油液位测量装置，基于电阻丝放入机油内的高度不同，产生不同的温度和电压，进一步依据电压和温度确定机油的液位高度，具体请参阅图1。图1为本发明实施例公开的机油液位测量装置的结构示意图，包括：电阻丝11、电流电路12和控制器13。其中：

电阻丝11放入机油中。电流电路12提供电流给电阻丝11。当电阻丝11浸入机油的高度不同时，其温度不同，进而电阻丝11的电阻不同，进而在电流电路12提供恒定电流给电阻丝11时，电阻丝11浸入机油高度不同，电阻丝11产生不同的电压。

控制器13，获取电阻丝11输出的电压和该电压对应的温度，依据电压和温度，确定机油的液位高度，并显示液位高度。具体为：在预先构建的电阻丝电压、电阻丝温度和机油液位对应关系的三维图形中，查询获取到的电阻丝的电压和温度对应的机油液位，以确定机油的液位高度。预先构建的电阻丝电压、电阻丝温度和机油液位对应关系的三维图形可以参阅图2，其中：X轴为电阻丝温度T，Y轴为机油液位高度H，Z轴为电阻丝电压U。当控制器13获取到电阻丝11的电压和温度时，查找三维图形中对应的点，之后由该点向YZ面作投影，进而确定点对应的Z轴数值，即机油液位高度H。

上述电流电路12可以是一个恒流源。由于电阻丝11的阻值变化在0～10Ω，其灵敏度高，进而需要电流电路12具有很高的精度和稳定性，以保证电阻丝11输出的电压准确，保证测量精度。然而恒流源的精度较低，很难保证电阻丝11输出的电压准确，降低测量精度。为了解决该问题，上述电流电路还可以采用图3所示的电路图。

图3为本发明实施例中电流电路12的电路图，包括：电源U、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、电容C和运算放大器U1。其中：

第一电阻R1和第二电阻R2串联连接在电源U和接地端之间。电容C一端连接第一电阻R1和第二电阻R2的连接点，另一端连接接地端。第三电阻R3和第四电阻R4串联连接在第一电阻R1和第二电阻R2的连接点和电阻丝11之间。第五电阻R5连接在运算放大器U1的反相输入端和接地端之间。运算放大器U1的正相输入端连接第三电阻R3和第四电阻R4的连接点，输出端连接在第六电阻R6和第七电阻R7的连接点。第六电阻R6的另一端连接运算放大器U1的反相输入端和第五电阻R5的连接点，第七电阻R7的另一端连接电阻丝11。其中：第三电阻R3和第四电阻R4的阻值远大于第七电阻R7和电阻丝11上的阻值，如第三电阻R3和第四电阻R4的阻值为10KΩ。

图3中运算放大器U1放大前后的电压关系为：

(\frac{U \times R 4}{R 3 + R 4} + \frac{R_{s} \times I \times R 3}{R 3 + R 4}) (1 + \frac{R 6}{R 5}) = I \times (R 7 + R_{s}),

其中：U为第二电阻R2的电压，R_S为电阻丝11的电阻，I为电阻丝11上的电流。

将上述公式划分为两部分：

\frac{R_{s} \times I \times R 3}{R 3 + R 4} (1 + \frac{R 6}{R 5}) = I \times R_{s}

和

\frac{U \times R 4}{R 3 + R 4} (1 + \frac{R 6}{R 5}) = I \times R 7 .

从上述公式可以看出，由于第三电阻R3和第四电阻R4的阻值远大于第七电阻R7和电阻丝11上的阻值，所以电阻丝11上的电流I取决于U、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7的阻值。

发明人经过多次实验总结出，本发明实施例公开的机油液位测量中电阻丝11的阻值变化范围为0～10Ω。由于电阻丝11的阻值远小于第三电阻R3和第四电阻R4的阻值，在计算第三电阻R3的电压时，忽略了电阻丝11对第三电阻R3的影响，从而对测量精度造成影响。本发明实施例中测量精度α为：

α = \frac{U \times \frac{R 4}{R 3 + R 4}}{U \times \frac{R 4 + R_{s}}{R 3 + R 4 + R_{S}}} \times 100 % = \frac{R 4}{R 3 + R 4} \times \frac{R 4 + R_{s}}{R 3 + R 4 + R_{S}} \times 100 %

将R3＝R4＝10KΩ，R_S＝10Ω代入上式，得出最小精度为99.95％，即本发明实施例公开的机油液位测量装置中电流电路12的最小精度为99.95％，可以满足电阻丝11对电流精度的要求，进而保证电阻丝11输出的电压精度高，提高了装置的测量精度。

上述运算放大器U1的输出端和第六电阻R6和第七电阻R7的连接点可以通过NPN型三极管T连接，其中：NPN型三极管T的基极连接运算放大器U1的输出端，发射极连接第六电阻R6和第七电阻R7的连接点，集电极连接第一电源VCC，如图4所示。之所以选用NPN型三极管T，是为了放大电流电路12产生的电流，以避免电流电路12产生的电流无法满足电阻丝11的电流要求，即无法提供200mA的恒定电流要求。

当然，运算放大器U1的输出端和第六电阻R6和第七电阻R7的连接点还可以通过NPN型达林顿管连接，其中：NPN型达林顿管的基极连接运算放大器U1的输出端，发射极连接第六电阻R6和第七电阻R7的连接点，集电极连接第一电源，具体电路图请参阅图5。NPN型达林顿管与NPN型三极管T相比，可以进一步放大电流。

电源12可以为供电电池，其电压值为5V。第一电源VCC为运算放大器U1、NPN型三极管T和电阻丝11提供电压，综合考虑电阻丝11的输出功率和NPN型三极管T的耐压值，将第一电源VCC的电压值设定为12V。

应用上述技术方案，将电阻丝11放入机油中，由电流电路12提供电流给所述电阻丝11。控制器13获取电阻丝11输出的电压和电阻丝11的温度，由于当电阻丝11浸入所述机油的高度不同，其温度不同，进而电阻丝11的电阻不同，电阻丝11产生不同的电压，进而控制器13可以依据电压和温度，确定机油的液位高度，并显示液位高度。与现有技术相比，本发明提供的机油液位测量装置无需在发动机停止工作的前提下检测，实现了对机油液位高度的实时检测。此外，当电流电路12采用图3所示的电路图时，还可以进一步提高装置的测量精度。

与上述装置实施例相对应，本发明实施例还公开了一种机油液位测量方法，如图6所示，包括：

S101：将电阻丝放入机油中，所述电阻丝浸入所述机油的高度不同，其温度不同。

S102：提供电流给所述电阻丝。

S103：获取所述电阻丝输出的电压和电阻丝的温度，依据所述电压和所述温度，确定所述机油的液位高度，并显示液位高度。具体为：在预先构建的电阻丝电压、电阻丝温度和机油液位对应关系的三维图形中，查询获取到的电阻丝的电压和温度对应的机油液位，以确定机油的液位高度。电阻丝电压、电阻丝温度和机油液位对应关系的三维图形请参阅图2，对此不再加以阐述。

应用上述技术方案，由于当电阻丝浸入所述机油的高度不同，其温度不同，进而电阻丝的电阻不同，当电阻丝内留有电流时，电阻丝产生不同的电压，进而控制器可以依据电压和温度，确定机油的液位高度。与现有技术相比，本发明提供的机油液位测量方法无需在发动机停止工作的前提下检测，实现了对机油液位高度的实时检测。

以上所述实施例，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种机油液位测量装置，其特征在于，包括：

放入机油中的电阻丝；

提供电流给所述电阻丝的电流电路，其中，所述电流电路包括：电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、电容和运算放大器，

所述第一电阻和所述第二电阻串联连接在所述电源和接地端之间，

所述电容一端连接所述第一电阻和所述第二电阻的连接点，另一端连接接地端，

所述第三电阻和所述第四电阻串联连接在所述第一电阻和所述第二电阻的连接点和所述电阻丝之间，

所述第五电阻连接在所述运算放大器的反相输入端和接地端之间，

所述运算放大器的正相输入端连接所述第三电阻和所述第四电阻的连接点，输出端连接在所述第六电阻和所述第七电阻的连接点，

所述第六电阻的另一端连接所述运算放大器的反相输入端和所述第五电阻的连接点，所述第七电阻的另一端连接所述电阻丝；

2.根据权利要求1所述的机油液位测量装置，其特征在于，所述运算放大器的输出端和所述第六电阻和所述第七电阻的连接点通过NPN型三极管连接，其中：所述NPN型三极管的基极连接所述运算放大器的输出端，发射极连接所述第六电阻和所述第七电阻的连接点，集电极连接第一电源。

3.根据权利要求1所述的机油液位测量装置，其特征在于，所述运算放大器的输出端和所述第六电阻和所述第七电阻的连接点通过NPN型达林顿管连接，其中：所述NPN型达林顿管的基极连接所述运算放大器的输出端，发射极连接所述第六电阻和所述第七电阻的连接点，集电极连接第一电源。

4.根据权利要求1所述的机油液位测量装置，其特征在于，所述电源为供电电池。

5.根据权利要求4所述的机油液位测量装置，其特征在于，所述供电电池的电压值为5V。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的机油液位测量装置，其特征在于，所述第三电阻和所述第四电阻的阻值为10KΩ。

7.一种机油液位测量方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的机油液位测量方法，其特征在于，所述依据所述电压和所述温度，确定所述机油的液位高度包括：