CN108279052B - 一种高可靠性的自振式房车水箱水位检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高可靠性的自振式房车水箱水位检测方法，其在循环充放电的过程中，主动往发射电极上叠加高频激励脉冲，叠加的高频激励脉冲的频率接近有水时金属电极的自振频率，远离无水时金属电极的自振频率。迫使金属电极达到最佳的自振频点，从而降低电路的综合阻抗，提高检测灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及水箱水位检测领域，具体涉及一种高可靠性的自振式房车水箱水位检测方法。
背景技术
房车水箱一般需要通过电容传感器进行监测水位，针对房车监测水箱水位的功能需求，目前采用的水箱水位检测方式可规类为以下两种：
一、接触式的金属探针或探点过水导通；例如，专利公开号为CN105606179A开一种水箱水位检测方法及系统，定期获取水位探针上的电压值作为探针电压值 ；将所述探针电压值与保存的电压门限值作比较，如果所述探针电压值低于所述电压门限值，则判断所述水箱水位高于所述水位探针，更新有水数据为所述探针电压值，如果所述探针电压值高于所述电压门限值，则判断所述水箱水位低于所述水位探针，更新无水数据为所述探针电压值；根据所述有水数据和所述无水数据更新所述电压门限值。
二、非接触式的测试金属片电容量的方式；例如，专利公告号为CN206208344U的中国专利公布了一种非接触式液位传感，其包括印刷电路板构成的底板和在地板正面的电容检测芯片，其中，所述底板的背面为金属薄膜构成的也为感应区，也为感应区作为电容通过导线与电容检测芯片连接，所述传感器还包括设置在底板正面的电容检测芯片连接的贴式端子。
上述两种方式都可以实现对水箱水位的检测，但在进行房车水箱水位检测时，易受车载电气干扰，存在信号不稳定的弊端。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高可靠性的自振式房车水箱水位检测方法，其检测的可靠性高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高可靠性的自振式房车水箱水位检测方法，其具体如下：
将两个金属电极平行设置在水箱上，形成电容传感器，两个金属电极分别为发射电极和接收电极；
根据水箱材质、水的介电常数、金属电极的材质，并结合公式C=εS/d测试获取电容传感器在有水时的电容值C有水以及在无水时的电容值C无水，其中，ε为金属电极间的综合介电常数，S为两金属电极对应面积，d为两金属电极间的间距；
根据电容传感器在有水时的电容值C有水以及在无水时的电容值C无水并结合容抗与频率的关系公式f=1/(2πRC),得到电容传感器在有水时的自振频率f有水和在无水时的自振频率f无水；
在对电容传感器循环充放电进行电荷量检测的过程中，通过MCU处理器向电容传感器的发射电极叠加高频激励脉冲，该高频激励脉冲的频率接近金属电极在有水时的自振频率f有水，远离金属电极在无水时的自振频率f无水。
所述电容传感器的发射电极为一金属电极板，所述接收电极则由多个档位金属电极片构成，多个档位金属电极片位于同一直线上，且其相互之间设有间距。
采用上述方案后，本发明由于发射电极上叠加了频率接近f有水的高频激励脉冲，使得水箱有水时电容传感器的阻抗降至最小，无水时阻抗陡然上升，迫使电容传感器的发射电极发出的电信号选择性地从与水有接触的接收电极通过。对比传统的无差别放大检测信号的做法，有效的提高了水箱水位检测的稳定性和抗干扰性。
附图说明
图1为本发明电容传感器的检测示意图；
图2为本发明电容传感器示意图；
图3为金属电极间的阻抗与频率的分布关系图。
具体实施方式
参照图1至图3所示，本发明高可靠性的自振式房车水箱水位检测方法具体如下：
首先将两个金属电极平行设置在水箱上，形成电容传感器，两个金属电极分别为发射电极和接收电极，其中，发射电极为一金属电极板，接收电极则由多个档位金属电极片构成，多个档位金属电极片位于同一直线上，且其相互之间设有间距，也就是说，各个档位金属电极片之间不接触。
根据水箱材质、水的介电常数、金属电极的材质，并结合公式C=εS/d测试获取电容传感器在有水时的电容值C有水以及在无水时的电容值C无水，其中，ε为金属电极间的综合介电常数，S为两金属电极对应面积，d为两金属电极间的间距。
根据电容传感器在有水时的电容值C有水以及在无水时的电容值C无水并结合容抗与频率的关系公式f=1/(2πRC),得到电容传感器在有水时的自振频率f有水和在无水时的自振频率f无水。
在对电容传感器循环充放电进行电荷量检测的过程中，通过MCU处理器向电容传感器的发射电极叠加高频激励脉冲，该高频激励脉冲的频率接近金属电极在有水时的自振频率f有水，远离金属电极在无水时的自振频率f无水。
由于发射电极上叠加了频率接近f有水的高频激励脉冲，使得水箱有水时电容传感器的阻抗降至最小，无水时阻抗陡然上升，迫使电容传感器的发射电极发出的电信号选择性地从与水有接触的接收电极通过。对比传统的无差别放大检测信号的做法，有效的提高了水箱水位检测的稳定性和抗干扰性。
上述MCU处理器通过充电单元和放电单元对电容传感器的发射电极叠加高频激励脉冲。其中，充电单元包括电容C3、电容C4、三极管Q1和电阻R2，其中，电容C3和电容C4并联，其一端连接电源V，另一端接地；电阻R2一端连接电源V，另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接电源V，而三极管Q1的集电极连接电容传感器的发射电极；三极管Q1的基极通过电容C5连接至MCU处理器。放电单元包括三极管Q2和电阻R4，三极管Q2的基极通过电容C6连接至MCU处理器，三极管Q2的基极同时还连接电阻R4的一端，而电阻R4的另一端接地，三极管Q2的发射极接地；三极管Q2的集电极连接到电容传感器的发射电极。
上述充电单元和放电单元的工作原理：MCU处理器给驱动电路发送驱动波形，当WaterL处于低电平时，Q1导通，Q2截止，电源V给电容传感器的感应电容Cx充电；当WaterL处于高电平时，Q1截止，Q2导通，电容传感器的感应电容Cx对地放电。
本发明的关键在于，本发明在循环充放电的过程中，主动往发射电极上叠加高频激励脉冲，叠加的高频激励脉冲的频率接近有水时金属电极的自振频率，远离无水时金属电极的自振频率。迫使金属电极达到最佳的自振频点，从而降低电路的综合阻抗，提高检测灵敏度。
以上所述，仅是本发明实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种高可靠性的自振式房车水箱水位检测方法，其特征在于：
将两个金属电极平行设置在水箱上，形成电容传感器，两个金属电极分别为发射电极和接收电极；
根据水箱材质、水的介电常数、金属电极的材质，并结合公式C=εS/d测试获取电容传感器在有水时的电容值C有水以及在无水时的电容值C无水，其中，ε为金属电极间的综合介电常数，S为两金属电极对应面积，d为两金属电极间的间距；
根据电容传感器在有水时的电容值C有水以及在无水时的电容值C无水并结合容抗与频率的关系公式f=1/(2πRC),得到电容传感器在有水时的自振频率f有水和在无水时的自振频率f无水；
在对电容传感器循环充放电进行电荷量检测的过程中，通过MCU处理器向电容传感器的发射电极叠加高频激励脉冲，该高频激励脉冲的频率接近金属电极在有水时的自振频率f有水，远离金属电极在无水时的自振频率f无水。
2.根据权利要求1所述的一种高可靠性的自振式房车水箱水位检测方法，其特征在于：所述电容传感器的发射电极为一金属电极板，所述接收电极则由多个档位金属电极片构成，多个档位金属电极片位于同一直线上，且其相互之间设有间距。
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