CN108489573A - 一种汽车冷却液的液位检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种汽车冷却液的液位检测装置，属于汽车电子技术领域，解决了现有汽车冷却液的液位检测装置的检测结果的可靠性较低的问题。本发明所述的汽车冷却液的液位检测装置：当方波信号生成单元生成高电平信号时，该高电平信号依次经DC/AC转换单元、限流单元和正向导通单元为液位传感单元LT提供液位检测用工作电源，通电后的液位传感单元LT对汽车冷却液的液位进行检测。当方波信号生成单元生成低电平信号时，液位传感单元LT完成液位检测，液位传感单元LT上的压降经由反向导通单元、限流单元和正向导通单元构成的串联回路进行泄放。液位判断单元用于根据限流单元与正向导通单元的公共端的信号来判断汽车冷却液的液位是否正常。
Description
技术领域
本发明涉及一种液位检测装置，属于汽车电子技术领域。
背景技术
为了确保汽车发动机能够在正常的工作温度下运转，需要对汽车冷却液的液位进行实时检测，以避免因汽车冷却液的液位过低而导致汽车发动机的水温过高，汽车系统机件损坏。
现有汽车冷却液的液位检测装置均采用液位传感器作为检测元件。液位传感器近似等效为阻容器件，在汽车冷却液的液位正常和过低两种状态下，其阻抗有着明显的差别。
现有汽车冷却液的液位检测装置采用检测电路与液位传感器配合工作。现有的检测电路通常由分压电阻、RC低通滤波电路和钳位保护电路等构成。在长时间工作的条件下，与这种检测电路配合工作的液位传感器，其阻抗参数会在汽车冷却液的液位状态不变的情况下发生变化，进而影响现有汽车冷却液的液位检测装置的检测结果的可靠性。
发明内容
本发明为解决现有汽车冷却液的液位检测装置的检测结果的可靠性较低的问题，提出了一种汽车冷却液的液位检测装置。
本发明所述的汽车冷却液的液位检测装置包括检测电路、液位传感单元LT和液位判断单元；
检测电路包括方波信号生成单元、DC/AC转换单元、限流单元、正向导通单元和反向导通单元；
当方波信号生成单元生成高电平信号时，该高电平信号依次经DC/AC转换单元、限流单元和正向导通单元为液位传感单元LT提供液位检测用工作电源，通电后的液位传感单元LT对汽车冷却液的液位进行检测；
当方波信号生成单元生成低电平信号时，液位传感单元LT完成液位检测，液位传感单元LT上的压降经由反向导通单元、限流单元和正向导通单元构成的串联回路进行泄放；
液位判断单元用于根据限流单元与正向导通单元的公共端的信号来判断汽车冷却液的液位是否正常。
作为优选的是，液位判断单元采用MCU单元来实现，液位判断单元还用于为方波信号生成单元提供驱动信号。
作为优选的是，方波信号生成单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管和电压源VCC；
三极管为NPN型三极管；
MCU单元的PWM信号输出端与电阻R1的第一端相连，电阻R1的第二端同时与电阻R2的第一端和三极管的基极B相连，电阻R2的第二端和三极管的发射极E均与电源地相连，三极管的集电极C经电阻R3与电压源VCC相连；
三极管与电阻R3的公共端为方波信号生成单元的方波信号输出端。
作为优选的是，DC/AC转换单元为电容C1，限流单元为电阻R4、正向导通单元和反向导通单元分别为二极管D1和二极管D2；
电容C1的第一端与所述方波信号输出端相连，电容C1的第二端同时与电阻R4的第一端和二极管D2的阴极相连，电阻R4的第二端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极和二极管D2的阳极均与液位传感单元LT相连。
作为优选的是，当限流单元与正向导通单元的公共端的信号为高电平时，液位判断单元的判断结果为汽车冷却液处于低液位状态；
当限流单元与正向导通单元的公共端的信号为低电平时，液位判断单元的判断结果为汽车冷却液处于正常液位状态。
与现有汽车冷却液的液位检测装置相比，本发明所述的汽车冷却液的液位检测装置的检测电路对液位传感单元LT进行非连续性供电。DC/AC转换单元将方波信号生成单元生成的直流方波信号转换为交流信号，并将该交流信号作为液位传感单元LT的检测信号。液位传感单元LT根据该检测信号对汽车冷却液的液位进行检测。在完成一次检测后，反向导通单元、限流单元和正向导通单元构成液位传感单元LT上的压降的泄放回路，以保证液位传感单元LT的工作状态与检测信号同步。这种设计理念不仅提高了现有汽车冷却液的液位检测装置的检测结果的准确性与可靠性，而且延长了液位传感单元LT的使用寿命。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明所述的汽车冷却液的液位检测装置进行更详细的描述，其中：
图1为实施例所述的汽车冷却液的液位检测装置的电路原理图；
图2为实施例提及的汽车冷却液自正常液位状态转变为低液位状态时，恢复时间与节点3电压值的对应数据图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明所述的汽车冷却液的液位检测装置进一步说明。
实施例：下面结合图1和图2详细地说明本实施例。
本实施例所述的汽车冷却液的液位检测装置包括检测电路、液位传感单元LT和液位判断单元；
检测电路包括方波信号生成单元、DC/AC转换单元、限流单元、正向导通单元和反向导通单元；
当方波信号生成单元生成高电平信号时，该高电平信号依次经DC/AC转换单元、限流单元和正向导通单元为液位传感单元LT提供液位检测用工作电源，通电后的液位传感单元LT对汽车冷却液的液位进行检测；
当方波信号生成单元生成低电平信号时，液位传感单元LT完成液位检测，液位传感单元LT上的压降经由反向导通单元、限流单元和正向导通单元构成的串联回路进行泄放；
液位判断单元用于根据限流单元与正向导通单元的公共端的信号来判断汽车冷却液的液位是否正常。
本实施例的液位判断单元采用MCU单元来实现，液位判断单元还用于为方波信号生成单元提供驱动信号。
本实施例的方波信号生成单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管和电压源VCC；
三极管为NPN型三极管；
MCU单元的PWM信号输出端与电阻R1的第一端相连，电阻R1的第二端同时与电阻R2的第一端和三极管的基极B相连，电阻R2的第二端和三极管的发射极E均与电源地相连，三极管的集电极C经电阻R3与电压源VCC相连；
三极管与电阻R3的公共端为方波信号生成单元的方波信号输出端。
在本实施例中，DC/AC转换单元为电容C1，限流单元为电阻R4、正向导通单元和反向导通单元分别为二极管D1和二极管D2；
电容C1的第一端与所述方波信号输出端相连，电容C1的第二端同时与电阻R4的第一端和二极管D2的阴极相连，电阻R4的第二端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极和二极管D2的阳极均与液位传感单元LT相连。
当限流单元与正向导通单元的公共端的信号为高电平时，液位判断单元的判断结果为汽车冷却液处于低液位状态；
当限流单元与正向导通单元的公共端的信号为低电平时，液位判断单元的判断结果为汽车冷却液处于正常液位状态。
本实施例的液位传感单元LT采用液位传感器来实现。在图1中，液位传感器等效为并联的电阻C2和电阻R5。
本实施例的液位判断单元采用MCU单元来实现，方波信号生成单元采用MCU单元来驱动。DC/AC转换单元采用电容耦合的方式滤除方波信号生成单元所生成方波信号中的直流分量，使之成为交流信号。该交流信号依次经限流单元和正向导通单元接入液位传感单元LT。限流单元与正向导通单元的公共端，即节点3，接入MCU单元的检测口。
本实施例所述的汽车冷却液的液位检测装置的电压泄放功能主要由反向导通单元来实现，在液位传感单元LT完成一次检测时，反向导通单元开始工作，进而实现压降的泄放。
本实施例的限流单元、正向导通单元和反向导通单元还能够构成电路保护单元。当外部电压过高时，由于正向导通单元的作用，该支路截止，电流依次经反向导通单元和限流单元流入MCU单元的检测口，只要保证该支路的电流小于5mA即可达到保护的目的。
本实施例所述的汽车冷却液的液位检测装置的电气元件的参数或者型号如下：
R1＝4K7，R2＝4K7，R3＝2K，R4＝75K，C1＝0.47uF，D1和D2的型号均为M7，三极管的型号为MMBT5551，VCC的额定输出电压为12V。
下面结合具体实验数据来说明本实施例所述的汽车冷却液的液位检测装置的检测过程：
汽车冷却液的液位正常时的检测过程：MCU单元驱动三极管，得到高电平为12V、低电平为0V的直流方波信号，即节点1的信号，检测时间为4ms，检测周期为43ms。直流方波信号经电容C1耦合，得到交流方波信号，即节点2的信号，与直流方波信号相比，交流方波信号的幅值向下平移1V。交流方波信号经电阻R4和二极管D1接入液位传感单元LT，得到液位正常时的节点3信号。在检测时，节点3信号的幅值为0.8V，停止检测时，节点3信号的幅值为-0.4V。由于二极管D1的作用，节点4的检测电压为0.4V(低电平有效)，停止检测电压为0V。在检测完成时，二极管D2开始工作，由于此时节点2的电位为负值，液位传感单元LT上的压降可泄放至0V。
汽车冷却液的液位过低时的检测过程：MCU单元驱动三极管，得到高电平为12V、低电平为0V的直流方波信号，即节点1的信号，检测时间为4ms，检测周期为43ms。直流方波信号经电容C1耦合，得到交流方波信号，即节点2的信号，与直流方波信号相比，交流方波信号的幅值向下平移1V。交流方波信号经电阻R4和二极管D1接入液位传感单元LT，得到液位过低时的节点3信号。在检测时，节点3信号的幅值为8.2V，停止检测时，节点3信号的幅值为-0.4V。由于二极管D1的作用，节点4的检测电压为7.8V(高电平有效)，停止检测电压为0V。在检测完成时，二极管D2开始工作，由于此时节点2的电位为负值，液位传感单元LT上的压降可泄放至0V。
液位状态转换时的检测时间：当汽车冷却液自正常液位状态转变为低液位状态时，检测时间为5s左右。逆向变化时，所需时间较短，瞬间即可完成。图2为汽车冷却液自正常液位状态转变为低液位状态时，恢复时间与节点3电压值的对应数据图。图2中，在一组对应的数据中，前者为恢复时间，后者为节点3电压值。如图2所示，本实施例所述的汽车冷却液的液位检测装置的响应速度较快，而且检测结果有保证。
本实施例所述的汽车冷却液的液位检测装置，其检测电路的控制原理简单，响应速度快，不仅能够延长液位传感单元LT的使用寿命，而且能够提高应用系统的稳定性。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (5)
1.一种汽车冷却液的液位检测装置，其特征在于，所述液位检测装置包括检测电路、液位传感单元LT和液位判断单元；
检测电路包括方波信号生成单元、DC/AC转换单元、限流单元、正向导通单元和反向导通单元；
当方波信号生成单元生成高电平信号时，该高电平信号依次经DC/AC转换单元、限流单元和正向导通单元为液位传感单元LT提供液位检测用工作电源，通电后的液位传感单元LT对汽车冷却液的液位进行检测；
当方波信号生成单元生成低电平信号时，液位传感单元LT完成液位检测，液位传感单元LT上的压降经由反向导通单元、限流单元和正向导通单元构成的串联回路进行泄放；
液位判断单元用于根据限流单元与正向导通单元的公共端的信号来判断汽车冷却液的液位是否正常。
2.如权利要求1所述的汽车冷却液的液位检测装置，其特征在于，液位判断单元采用MCU单元来实现，液位判断单元还用于为方波信号生成单元提供驱动信号。
3.如权利要求2所述的汽车冷却液的液位检测装置，其特征在于，方波信号生成单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、三极管和电压源VCC，三极管为NPN型三极管；
MCU单元的PWM信号输出端与电阻R1的第一端相连，电阻R1的第二端同时与电阻R2的第一端和三极管的基极B相连，电阻R2的第二端和三极管的发射极E均与电源地相连，三极管的集电极C经电阻R3与电压源VCC相连；
三极管与电阻R3的公共端为方波信号生成单元的方波信号输出端。
4.如权利要求3所述的汽车冷却液的液位检测装置，其特征在于，DC/AC转换单元为电容C1，限流单元为电阻R4、正向导通单元和反向导通单元分别为二极管D1和二极管D2；
电容C1的第一端与所述方波信号输出端相连，电容C1的第二端同时与电阻R4的第一端和二极管D2的阴极相连，电阻R4的第二端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极和二极管D2的阳极均与液位传感单元LT相连。
5.如权利要求1所述的汽车冷却液的液位检测装置，其特征在于，当限流单元与正向导通单元的公共端的信号为高电平时，液位判断单元的判断结果为汽车冷却液处于低液位状态；
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