CN109798951A

CN109798951A - 一种车载油位检测的自矫正电路及方法

Info

Publication number: CN109798951A
Application number: CN201711145554.0A
Authority: CN
Inventors: 陈远; 兰伟华; 肖振隆; 杨磊
Original assignee: Xiamen Yaxon Networks Co Ltd
Current assignee: Xiamen Yaxon Networks Co Ltd
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2019-05-24
Anticipated expiration: 2037-11-17
Also published as: CN109798951B

Abstract

本发明公开了一种车载油位检测的自矫正电路及方法，包括双刀双掷电子开关、液位传感器等效电阻、恒流电路、电压检测电路和MCU微控制器；所述双刀双掷电子开关与所述恒流电路、电压检测电路、MCU微控制器和液位传感器等效电阻分别相连以进行开关状态切换实现不同端口的连通；所述MCU微控制器根据采集到的液位传感器等效电阻对应的电压值控制所述双刀双掷电子开关的工作状态以对所述液位传感器等效电阻阻值进行矫正。本发明一种车载油位检测的自矫正电路及方法基于双刀双掷电子开关、恒流电路和电压检测电路，通过MCU微控制器实现对液位传感器等效电阻阻值的自动矫正，从而实现对车载油位的正确显示。

Description

一种车载油位检测的自矫正电路及方法

技术领域

本发明涉及车载油位检测技术领域，特别涉及一种车载油位检测的自矫正电路及方法。

背景技术

油量信息是车载仪表对驾驶员展示的关键信息，驾驶员由此判断车辆的续航里程。因此油箱燃油液位的检测尤为重要，如果检测不准确会使得驾驶员判断错误，导致车辆在行驶中耗光燃油停车，这在高速路上尤其危险。

目前大部分的燃油油量由液位传感器来检测，其中电阻型传感器的总体结构可视为一种可变电阻，不同的电阻值对应不同的油位高度。但是随着车辆使用的年限变长，电阻型液位传感器受到腐蚀、磨损等因素影响，对外表现的阻值不断变大，主要原因是可滑动部分和整个电阻接触部分的接触电阻变大和整个电阻本身的变大，这样就会导致检测到的油量比实际的油量要大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种车载油位检测的自矫正电路及方法，基于双刀双掷电子开关、恒流电路和电压检测电路，通过MCU微控制器实现对液位传感器等效电阻阻值的自动矫正，从而实现对车载油位的正确显示。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种车载油位检测的自矫正电路，包括：一双刀双掷电子开关、一液位传感器等效电阻、一恒流电路、一电压检测电路和一MCU微控制器；所述双刀双掷电子开关第一输入端与所述恒流电路的输出端相连接，其第二输入端通过第七电阻与所述电压检测电路的直流电源相连接，其第一输出端与所述液位传感器等效电阻的动片引脚相连接，其第二输出端与所述述液位传感器等效电阻的一定片引脚相连接；所述液位传感器等效电阻的另一定片引脚接地；所述MCU微控制器的第一电压采集输入端通过第十电阻与所述液位传感器等效电阻的动片引脚相连接，其第二电压采集输入端通过第八电阻与所述直流电源相连接，其第三电压采集输入端通过第十一电阻与所述双刀双掷电子开关第二输入端相连接；所述MCU微控制器根据采集到的液位传感器等效电阻对应的电压值控制所述双刀双掷电子开关的工作状态以对所述液位传感器等效电阻阻值进行矫正。

优选的，所述恒流电路包括第一运算放大器和第二运算放大器；所述第一运算放大器的正向输入端通过第一电阻与参考电压相连接，其反向输入端通过第三电阻接地，其输出端通过串接的第四电阻和第五电阻与其反向输入端相连接；所述第一运算放大器的输出端还通过串接的第五电阻和第六电阻分别与所述第二运算放大器的正向输入端、所述双刀双掷电子开关的第一输入端相连接；所述第二运算放大器的反向输入端和输出端相连接，且通过第二电阻与所述第一运算放大器的正向输入端相连接。

优选的，所述电压检测电路还包括第九电阻；所述第八电阻和所述第九电阻串接于所述直流电源和地之间。

优选的，所述电压检测电路还包括与所述第九电阻并联的第一电容。

优选的，所述电压检测电路还包括与所述第九电阻并联的第二稳压二极管；所述第二稳压二极管的负极连接于所述第八电阻和第九电阻之间，其正极接地。

优选的，所述MCU微控制器的第三电压采集输入端通过一第三电容接地。

优选的，所述MCU微控制器的第三电压采集输入端与一第三稳压二极管的负极相连接；所述第三稳压二极管的正极接地。

优选的，所述MCU微控制器的第一电压采集输入端通过一第二电容接地。

优选的，所述MCU微控制器的第一电压采集输入端与一第一稳压二极管的负极相连接；所述第一稳压二极管的正极接地。

一种车载油位检测的自矫正方法，应用在所述车载油位检测的自矫正电路，包括如下步骤：

车辆启动时MCU微控制器控制双刀双掷电子开关的第一输入端与第一输出端相连通；并通过第一电压采集输入端采集液位传感器等效电阻对应的电压值，存储为V_Rf；

车辆工作过程中MCU微控制器判断实时采集液位传感器等效电阻对应的电压值，当采集到的电压值等于V_Rf/2时，控制双刀双掷电子开关的第二输入端与第二输出端相连通；并通过第一电压采集输入端采集液位传感器等效电阻对应的电压值V’_Rf，通过第二电压采集输入端采集直流电源对应的电压值Vcc，通过第三电压采集输入端采集双刀双掷电子开关的第二输入端的电压值Vc；

MCU微控制器根据电压值Vcc和Vc计算液位传感器等效电阻值Rf’_总，记为Rf’_总＝Vc*R7/(Vcc-Vc)，其中R7表示第七电阻的阻值；将Rf’_总和已知的出厂液位传感器等效电阻值Rf_总进行对比；

如果Rf’_总相对于Rf_总的变化大于第一预设范围，则用Rf’_总替代出厂Rf_总，将V_Rf中间矫正为(Rf’_总/2)*I_o，控制双刀双掷电子开关的第一输入端与第一输出端相连通；其中V_Rf中间等于一半液位时候的电压值，I_o表示恒流电路输出的电流；

如果Rf’_总等于Rf_总或者变化的大小在第一预设范围内，则根据电压值Vc和V’_Rf计算出Rf’_总/2＝V’_Rf*Rf_总/Vc，将Rf’_总/2和Rf_总/2值进行对比，如果Rf’_总/2等于Rf_总/2或者变化的大小在第二预设范围内，则不进行矫正；如果Rf’_总/2相对于Rf_总/2的变化大于第二预设范围，则按照△Rf＝Rf_总/2-Rf’_总/2的矫正因子，对V_Rf中间进行矫正，用V’_Rf中间＝V_Rf中间+I_o*△Rf替代V_Rf中间，其中V’_Rf中间等于阻值发生变化后一半液位时候的电压值。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

(1)本发明基于双刀双掷电子开关、恒流电路和电压检测电路，通过MCU微控制器实现对液位传感器等效电阻阻值的自动矫正，从而实现对车载油位的正确显示；

(2)本发明将软硬件进行结合，电路结构简单，软件算法易于实现，节省了开发成本，并能对液位传感器等效电阻阻值进行自动矫正，降低了行车风险，延长了油位传感器使用寿命。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种车载油位检测的自矫正电路及方法不局限于实施例。

附图说明

图1为本实施例一种车载油位检测的自矫正电路图。

具体实施方式

参见图1所示，一种车载油位检测的自矫正电路，包括：一双刀双掷电子开关U4、一液位传感器等效电阻Rf、一恒流电路、一电压检测电路和一MCU微控制器U3；所述双刀双掷电子开关U4第一输入端B与所述恒流电路的输出端相连接，其第二输入端C通过第七电阻R7与所述电压检测电路的直流电源Vcc相连接，其第一输出端A与所述液位传感器等效电阻Rf的动片引脚相连接，其第二输出端D与所述述液位传感器等效电阻Rf的一定片引脚相连接；所述液位传感器等效电阻Rf的另一定片引脚接地；所述MCU微控制器U3的第一电压采集输入端ADC1通过第十电阻R10与所述液位传感器等效电阻Rf的动片引脚相连接，其第二电压采集输入端ADC2通过第八电阻R8与所述直流电源Vcc相连接，其第三电压采集输入端ADC3通过第十一电阻R11与所述双刀双掷电子开关U4第二输入端C相连接；所述MCU微控制器U3根据采集到的液位传感器等效电阻对应的电压值控制所述双刀双掷电子开关U4的工作状态以对所述液位传感器等效电阻Rf阻值进行矫正。

进一步的，所述恒流电路包括第一运算放大器U1和第二运算放大器U2；所述第一运算放大器U1的正向输入端通过第一电阻R1与参考电压Vref相连接，其反向输入端通过第三电阻R3接地，其输出端通过串接的第四电阻R4和第五电阻R5与其反向输入端相连接；所述第一运算放大器U1的输出端还通过串接的第五电阻R5和第六电阻R6分别与所述第二运算放大器U2的正向输入端、所述双刀双掷电子开关U4的第一输入端B相连接；所述第二运算放大器U2的反向输入端和输出端相连接，且通过第二电阻R2与所述第一运算放大器U1的正向输入端相连接。本实施例中，所述第三电阻R3等于第四电阻R4，所述第一电阻R1等于第二电阻R2。

进一步的，所述电压检测电路还包括第九电阻R9；所述第八电阻R8和所述第九电阻R9串接于所述直流电源Vcc和地之间。

进一步的，所述电压检测电路还包括与所述第九电阻R9并联的第一电容C1，所述第一电容C1为滤波电容。

进一步的，所述电压检测电路还包括与所述第九电阻R9并联的第二稳压二极管D2；所述第二稳压二极管D2的负极连接于所述第八电阻R8和第九电阻R9之间，其正极接地。所述第二稳压二极管D2用于保护所述MCU微控制器U3的第二电压采集输入端ADC2。

进一步的，所述MCU微控制器U3的第三电压采集输入端ADC3通过一第三电容C3接地，所述第三电容C3为滤波电容。

进一步的，所述MCU微控制器U3的第三电压采集输入端ADC3与一第三稳压二极管D3的负极相连接；所述第三稳压二极管D3的正极接地。所述第三稳压二极管D3用于保护所述MCU微控制器U3的第三电压采集输入端ADC3。

进一步的，所述MCU微控制器U3的第一电压采集输入端ADC1通过一第二电容C2接地，所述第二电容C2为滤波电容。

进一步的，所述MCU微控制器U3的第一电压采集输入端ADC1与一第一稳压二极管D1的负极相连接；所述第一稳压二极管D1的正极接地。所述第一稳压二极管D1用于保护所述MCU微控制器U3的第一电压采集输入端ADC1。

车辆启动工作时MCU微控制器U3控制双刀双掷电子开关U4的第一输入端B与第一输出端A相连通；并通过第一电压采集输入端ADC1采集液位传感器等效电阻Rf对应的电压值，存储为V_Rf；

车辆工作过程中MCU微控制器U3判断实时采集液位传感器等效电阻Rf对应的电压值，当采集到的电压值等于V_Rf/2时，控制双刀双掷电子开关U4的第二输入端C与第二输出端D相连通；并通过第一电压采集输入端ADC1采集液位传感器等效电阻Rf对应的电压值V’_Rf，通过第二电压采集输入端ADC2采集直流电源Vcc对应的电压值Vcc，通过第三电压采集输入端ADC3采集双刀双掷电子开关U4的第二输入端C的电压值Vc；

MCU微控制器U3根据电压值Vcc和Vc计算液位传感器等效电阻Rf值Rf’_总，记为Rf’_总＝Vc*R7/(Vcc-Vc)，其中R7表示第七电阻R7的阻值；将Rf’_总和已知的出厂液位传感器等效电阻Rf值Rf_总进行对比；

如果Rf’_总相对于Rf_总的变化大于第一预设范围，则用Rf’_总替代出厂Rf_总，将V_Rf中间矫正为(Rf’_总/2)*I_o，控制双刀双掷电子开关U4的第一输入端B与第一输出端A相连通；其中V_Rf中间等于一半液位时候的电压值，I_o表示恒流电路输出的电流；

如果Rf’_总等于Rf_总或者变化的大小在第一预设范围内，则根据电压值Vc和V’_Rf计算出Rf’_总/2＝V’_Rf*Rf_总/Vc，将Rf’_总/2和Rf_总/2值进行对比，如果Rf’_总/2等于Rf_总/2或者变化的大小在第二预设范围内，则不进行矫正；如果Rf’_总/2相对于Rf_总/2的变化大于第二预设范围，则按照△Rf＝Rf_总/2-Rf’_总/2的矫正因子，对Rf_总/2进行矫正，用V’_Rf中间＝V_Rf中间+I_o*△Rf替代V_Rf中间，其中V’_Rf中间等于阻值发生变化后一半液位时候的电压值。

本发明的工作原理如下：

车辆出厂的时候先进行油量传感器的标定，一般传感器的阻值设为Rf_总，和液位成线性关系，即油量一半的时候，电阻值也是一半。由恒流电路可知I_o＝V_ref/R6，将双刀双掷电子开关切到A-B连接，其中Rf对应的电压值由ADC1采集，用V_Rf标识，则Rf＝V_Rf/I_o。

在实际用车当中，按照一般人用车加油习惯，较大的概率会在一次加油中触发一次油量到一半的事件，在两次加油之间有较大概率油量会下降到一半的位置。因此，取油量一半的时候作为油位传感器自矫正的触发点，测试一半油量时候的初始Rf_总/2对应的V_Rf中间的值并存储在MCU中。

具体的，车辆启动工作时电路中的双刀双掷电子开关切到A-B连接状态，由ADC1实时采集V_Rf值，当检测到的值等于V_Rf中间的时候触发自矫正动作，将开关切到C-D连接状态，读取此时采集的Vcc值和V’_Rf值和C点的电压值Vc，本实施例中的Vcc采用车载蓄电池电压，这样可以节省电路成本。其中Vcc的值由ADC2采集，Vc值由ADC3采集。

考虑到传感器的阻值变化分两个部分，一个是电阻值本身的变大，另一种是接触电阻的变大。那么矫正也需要分两步进行。

第一步：对本身电阻值的矫正。

根据Vcc值和Vc值计算传感器总电阻值记为Rf’_总＝Vc*R7/(Vcc-Vc)，将Rf’_总和已知的出厂Rf_总值进行对比，如果这个时候Rf_总的值没有变化或者变化的大小在可接受的范围内(这个误差范围可以根据实际情况进行配置)，则进行第二步的矫正。如果变化的大小不可接受则将Rf’_总替代出厂Rf_总值，并对V_Rf中间也进行矫正为Rf’_总/2*I_o，且双刀双掷电子开关切回A-B连接状态，等待下一次的触发。

第二步：在第一步的矫正基础上，对接触电阻变大进行矫正。

根据Vc值和V’_Rf值计算出此时的Rf’_总/2＝V’_Rf*Rf_总/Vc，将Rf’_总/2和已知的Rf_总/2值进行对比，如果这个时候Rf_总/2的值没有变化或者变化的大小在可接受的范围内(这个误差范围可以根据实际情况进行配置)，那么结束矫正。如果接触电阻变化不可接受则按照

△Rf＝Rf_总/2-Rf’_总/2的矫正因子，对V_Rf中间进行矫正，即使用V’_Rf中间＝V_Rf中间+I_o*△Rf替代V_Rf中间。

最后，油量可表示为(V_Rf/I_o-△Rf)/Rf_总。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种车载油位检测的自矫正电路，其特征在于，包括：一双刀双掷电子开关、一液位传感器等效电阻、一恒流电路、一电压检测电路和一MCU微控制器；所述双刀双掷电子开关第一输入端与所述恒流电路的输出端相连接，其第二输入端通过第七电阻与所述电压检测电路的直流电源相连接，其第一输出端与所述液位传感器等效电阻的动片引脚相连接，其第二输出端与所述述液位传感器等效电阻的一定片引脚相连接；所述液位传感器等效电阻的另一定片引脚接地；所述MCU微控制器的第一电压采集输入端通过第十电阻与所述液位传感器等效电阻的动片引脚相连接，其第二电压采集输入端通过第八电阻与所述直流电源相连接，其第三电压采集输入端通过第十一电阻与所述双刀双掷电子开关第二输入端相连接；所述MCU微控制器根据采集到的液位传感器等效电阻对应的电压值控制所述双刀双掷电子开关的工作状态以对所述液位传感器等效电阻阻值进行矫正。

2.根据权利要求1所述的车载油位检测的自矫正电路，其特征在于，所述恒流电路包括第一运算放大器和第二运算放大器；所述第一运算放大器的正向输入端通过第一电阻与参考电压相连接，其反向输入端通过第三电阻接地，其输出端通过串接的第四电阻和第五电阻与其反向输入端相连接；所述第一运算放大器的输出端还通过串接的第五电阻和第六电阻分别与所述第二运算放大器的正向输入端、所述双刀双掷电子开关的第一输入端相连接；所述第二运算放大器的反向输入端和输出端相连接，且通过第二电阻与所述第一运算放大器的正向输入端相连接。

3.根据权利要求1所述的车载油位检测的自矫正电路，其特征在于，所述电压检测电路还包括第九电阻；所述第八电阻和所述第九电阻串接于所述直流电源和地之间。

4.根据权利要求3所述的车载油位检测的自矫正电路，其特征在于，所述电压检测电路还包括与所述第九电阻并联的第一电容。

5.根据权利要求3所述的车载油位检测的自矫正电路，其特征在于，所述电压检测电路还包括与所述第九电阻并联的第二稳压二极管；所述第二稳压二极管的负极连接于所述第八电阻和第九电阻之间，其正极接地。

6.根据权利要求1所述的车载油位检测的自矫正电路，其特征在于，所述MCU微控制器的第三电压采集输入端通过一第三电容接地。

7.根据权利要求1所述的车载油位检测的自矫正电路，其特征在于，所述MCU微控制器的第三电压采集输入端与一第三稳压二极管的负极相连接；所述第三稳压二极管的正极接地。

8.根据权利要求1所述的车载油位检测的自矫正电路，其特征在于，所述MCU微控制器的第一电压采集输入端通过一第二电容接地。

9.根据权利要求1所述的车载油位检测的自矫正电路，其特征在于，所述MCU微控制器的第一电压采集输入端与一第一稳压二极管的负极相连接；所述第一稳压二极管的正极接地。

10.一种车载油位检测的自矫正方法，其特征在于，应用在如权利要求1～9中任意一项权利要求所述的电路，包括如下步骤：

如果Rf’_总等于Rf_总或者变化的大小在第一预设范围内，则根据电压值Vc和V’_Rf计算出Rf’_总/2＝V’_Rf*Rf_总/Vc，将Rf’_总/2和Rf_总/2值进行对比，如果Rf’_总/2等于Rf_总/2或者变化的大小在第二预设范围内，则不进行矫正；如果Rf’_总/2相对于Rf_总/2的变化大于第二预设范围，则按照ΔRf＝Rf_总/2-Rf’_总/2的矫正因子，对V_Rf中间进行矫正，用V’_Rf中间＝V_Rf中间+I_o*ΔRf替代V_Rf中间，其中V’_Rf中间等于阻值发生变化后一半液位时候的电压值。