CN1278913A - 液位指示器 - Google Patents

Abstract

一种液位指示器(10)采用一具有一细长p－c板的液体密封的塑料封套(44),p－c板上有一安装成沿板的横向引导光的一光源(52)和一也安装成沿板的横向接收光的光传感器(54)。指示器还有一透镜结构(45),它是封套的一部分,为光源发出的并接收在光传感器的光提供基本上固体反射路径。当封套的外面被空气或液体包围使,透镜反射的光的量会改变,并由光传感器(54)来计量。

Description

液位指示器

技术领域

本发明涉及液位指示器，尤其涉及不采用活动零件的电子型指示器。

背景技术

尤其是，本发明涉及对于1989年6月20申请的名称为“液位指示仪”的第4，840，137号美国专利中所公开的指示器的改进，该专利与本申请具有共同的所有权。

美国专利4，840，137中所公开的所有内容援引在本申请中以作参考。

上述的美国专利4，840，137举例说明和描述了一种液位指示器，它具有一半透明的杯状外壳，一端封闭，该端构造成能形成一折射光的棱镜。安装在外壳里面的是一光源和一光传感器。在所公开的实施例中，光源和传感器被一装载块(72)固定在操作位置。后者具有用于光源和传感器的安装座，使它们的位置彼此略微靠拢。基本上，指示器探测透镜浸入液体中时光在透镜内部折射的变化。到达传感器的光的变化转换成计量在透镜外面区域中的液位。

用所公开的结构可进行分辨率相当高的计量。由于空间要求和汽车制造商的约束，已变成这专利的该专利申请提出之后，对所公开的结构进行修改以便应用一细长的内印刷电路板，该电路板含有向光源提供电力以及处理光传感器输出所必需的各种电路。

这种修改的结果是，一种建议是光源和光传感器安装在其本身与主印刷电路板相垂直的小型印刷电路板上。

但是，在小型印刷电路板的组件中以及在小型印刷电路板与主印刷电路板之间建立电气连接具有一个显著的缺陷，即使印刷电路板延长了。

此外，指示器用在汽车中时受到振动，它必须要能可靠操作，并且要能长期使用。

于1991年3月5日授权的、名称为“使用聚四氟乙烯全氟烷氧基(polytetrafuoroethlylene perfluoroalkoxy)材料的光学液位传感器”的、转让给在纽约Buffalo的Conax Buffalo公司的第4，998，022号美国专利中清楚简明地解释了本发明所涉及的那类液位指示器的操作理论。尤其参考该专利附图的第一页和从第6栏第l0行开始的说明部分。将第4，998，022号的美国专利的全部内容援引于本申请中，作为特别参考。

发明概要

已授权的指示器和其它折射型的指示器的上述缺陷基本上被本发明所克服，作为一个目的，本发明提供了一种新颖的改进的液位指示器，它结构简单，操作可靠。

本发明另一个目的是提供一种如上所述的改进的液位指示器，由于本发明有助于批量生产技术，所以它组装更容易，制造费用下降。

本发明另一有关的目的是提供一种如上所述的改进的液位指示器，其中，保护各种构件不与被测量的液体偶然接触，还阻止它们振动，可有预期的较长的使用寿命。

本发明的又一个目的是提供一种如上特征的改进的液位指示器，这种指示器尤其能通用，在初始组装之后不需要调整。

本发明的又一个目的是提供一种如上所述的改进的液位指示器，其中，光传感器和光源以及其电路都安全地安装在一密封的外壳内。

本发明的再一个目的是提供一种如上所述的改进的液位指示器，其中，简化了在一油箱或容器中的安装，不需要专门的工具或夹具。

为了实现上述目的，本发明提供一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，这种装置包括如下几个部分的组合：一具有电路的细长p—c板；一安装在p—c板一端沿该板的横向发光的光源，该光源与板的电路相连；以及安装在p—c板所述一端的光响应装置，以接收沿板的横向发射的光线。光响应装置也与板的电路相连。另外再设置一封闭p—c板的细长流体密封的封套以及在封套上的透镜装置，对光源发出的、光响应装置接收的光提供一基本上固体的反射路径。透镜装置有助于在封套的外面建立当封套的外面被具有与透镜装置的折射率不同的折射率的液体所包围时偏离固体的反射路径的一路径。

这种结构能使光源和光响应装置都能与其它元件一起沿横向直接安装在p—c板上，不需要将两元件中的任何一个“指”向透镜装置。因而达到了组件相当简单并提高了可靠性的目的。

其它的特征和优点将在下文中显示。

附图简要说明

附图中，示出了本发明的一较佳实施例。

图1是本发明液位指示器的轴向剖视图，该指示器包括一封套和一在里面的p—c板，该指示器适用于监控在一诸如汽油罐、油箱或汽车的其它液体储存器的容器中的液位。

图2是相对图1垂直而截取的图1的指示器的轴向剖视图。

图3是用于图1和2指示器的p—c板的平面视图。

图4是图1和2的指示器的左视图。

图5是指示器封套的透镜装置示意图，它示出了在透镜装置自身内能被大部分内反射的光束路径。

实施本发明的最佳模式以及工业实用性

图1和2示出了一探测油箱或容器中的预定高度是否有液体的液体指示器。指示器总的用标号10表示。在某些方面中，本液体指示器构造的安装结构类似于申请人的前面提到的第4，840，137号美国专利。

尤其是，提供一种管状金属连接件12，它具有一本体、一六边形头部16和若干螺纹18，以将连接件12插入要使用指示器的容器的螺纹孔(未示出)中。为了使螺纹孔的壁密封，设置一横截面为矩形的弹性密封圈20和一弹性O形圈22，这两者的结构都是传动的结构。

连接件12带有塑料模制的电气连接件或终端块24，它有一带有三孔的以容纳三个电气阳端子或管脚28、30和30以连接到下面要描述的一电路板的横向壁26。连接块24有一杯形凹部34(见图4)和一其内设置管脚28—32的椭圆形侧缘36，以连接到电气连接插座和汽车的有关接线束(未示出)。

连接件12有一外凸缘38，它如图所示在连接块24一凸肩40的上面，并永久保持这样。连接件12与连接块24之间的密封由另一O形圈42所形成。

根据本发明，提供一种新颖改进的形状细长的流体密封的塑料外壳、管状封套或空心管44和一单件的多面透镜装置45，以为封套内部产生的光提供一基本上固体的反射路径，从而有助于在封套44的外面建立仅仅在封套44被液体包围的时候偏离预定的内部反射的光路径的一光路径。在通常情况下，液体折射率与构成封套44的塑料的折射率是不同的。透镜装置45为圆锥行棱镜46的形式，如图所示。细长封套和细长p—c板有一共同的轴线。

参阅图1和2，在管状封套44中安装一与其轴线一致的细长p—c板48，该p—c板48具有在图1中用虚轮廓线示意的电路50。电路50的一部分包括一光源和一光传感器。在一较佳应用中以及如图所示，光源为一发光二极管52，光传感器包括一光电晶体管54，最好是Darlington型的，以便提高灵敏度。p—c板有一中线，发光二极管52和光电晶体管54位于中线上，同时发光二极管52设置在光电晶体管54与p—c板48端部或顶端之间。

此外，根据本发明，发光二极管52和光电晶体管54直接安装在p—c板上，使它们彼此并列，同时发光二极管52面朝板48横向的一个方向，最好与板48相垂直，光电晶体管54面对板48横向的反方向，也最好与板48相垂直。透镜装置45包括多个总的用56、58、60、62、64和66表示的棱镜表面。当p—c板48固定在封套44内部的适当位置时，如图1和2所示，一表面56直接设置在发光二极管52的前面，另一表面66直接设置在光电晶体管54的前面。这种结构使在图5中用箭头表示的从发光二极管52发出的光束能够进入相邻的光接收表面56并在通过表面58进行内部反射，从而到达表面60。在那里，根据封套44是否浸没在液体中，光束经过另外的反射朝向表面62，或另外通过透镜装置45或棱镜46转向，并通过表面60出去而进入液体。在后者情况下，光束路径偏离它的否则完全位于透镜装置内的固体反射路径。

另一方面，在表面60没有液体的情况下，此后被反射的光束将经过另一次反射朝向棱镜表面62。这种反射将导致在塑料封套内部引导光束朝向表面64，再沿垂直方向到达光透射表面66，并通过表面66被光电晶体管54检测。在这样的情况下，光束路径基本上通过封套44和透镜装置45的固体塑料材料。光电晶体管54的导电情况就表明封套没有侵没在液体中。

用于发光二极管52和光电晶体管54的电子学可采用多种形式。三个接触管脚28、30和32提供了从汽车接线束(未示出)到p—c板48的电气连接。p—c板48还具有许多用于激励发光二极管52和处理光电晶体管54输出的电有源和无源元件(未示出)，为清晰起见，图1—3中省略了这些元件。

此外，本发明提供了一种在p—c板48远端与封套之间的缓冲安装装置，它包括一O形圈68。在一较佳实施例中，p—c板48的该端部有一具有头部分或放大部分的顶部70，形成一颈部72，O形圈68配合在放大部分上并占据了颈部72。封套44的该端部内在74处有一圆筒形凹入部分，在本发明它构成了一与O形圈68配合的承座。这样的结构使p—c板48以一种可靠的方式被支承，以防冲击或振动。可用O形圈68与封套44的该端部的圆筒形内表面74之间的弹性接合来自动使p—c板48达到所期望的定中心。因而O形圈不仅为p—c板48提供了缓冲安装，还在p—c板的端部70与封套圆筒形内表面之间提供滑动配合。

封套44可伸缩地容纳在连接件12内，前面提到的O形圈42还为封套44提供了密封。图1示出了一层施加在管脚28—32附近的横向壁26的环氧密封剂76，以密封管脚穿过的孔。

包括发光二极管52和光电晶体管54配置的所公开的结构与大部分采用远定位光源和远定位光传感器的已有技术的指示器相比具有显著的优点。由于本发光二极管52和光电晶体管54的侧向配置，有关安装这些元件的前者问题完全消除，那是由于这些元件与其它有源和无源的电子元件一起平靠在p—c板上。因此，对它们形成电气连接不会遇到任何问题，这与上述提到的第4，840，137号美国专利的装置中所采用的结构不同，这里如该专利的图1所示，用一独立的支承块引导元件56和62的电气导线。

事实上，p—c板48啮合于封套44，以致板和封套具有所示的相对关系，这种关系是棱镜表面56—66与光发射二极管52和光电晶体管54对齐以及p—c板48与管脚28—32对齐所必需的。

从上文可以看出，我已提供了一种新颖的改进的液位指示器，它结构简单，使用可靠。在p—c板48上的光发射二极管52和光电晶体管54的对齐安装简化了组装。由O形圈68提供的p—c板48的端部的支承也有助于组装；重要的是该端部在使用中不偏移或振动，O形圈68有效地使这种情况发生的可能性降到最低。

因而可以看出所公开的指示器在液位指示器领域代表了一种显著的进步和提高。

在不脱离本发明的基本精神的情况下可进行各种变换和改变。

每一所附的权利要求构成了本发明的一个方面，它是独立的、有别于所以其它的权利要求，因此，在确定任何新颖性或有效性而根据已有技术装置进行审查时，要以这种方式来处理每一权利要求。

Claims (27)

1．一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，这种装置包括如下几个部分的组合：

一其上具有电路的细长p—c板；

一安装在p—c板一端直接沿该板的横向发光的光源，所述光源与该板的电路相连；

安装在p—c板所述一端的光响应装置，以接收沿该板的横向引导的光，所述光响应装置也与该板的电路相连；

一封闭p—c板的细长流体密封的封套；以及

在所述封套上的透镜装置为所述光源发出的、在所述光响应装置接收的光提供一基本上固体反射路径，

所述透镜装置有助于在所述封套的外面建立当所述封套的外面被具有与透镜装置的折射率不同的折射率的液体所包围时偏离所述固体反射路径的一路径。

2．如权利要求1所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，在p—c板的一端与所述封套一端之间具有提供一滑动配合的装置。

3．如权利要求1所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，具有分别在p—c板与封套的另一端之间提供一固定件的可配合装置。

4．如权利要求2所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，在所述滑动配合处在p—c板与封套之间具有缓冲装置。

5．如权利要求4所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，所述缓冲装置包括一弹性O形圈。

6．如权利要求5所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，所述O形圈安装在p—c板的所述一个端部。

7．如权利要求2所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，所述透镜装置包括一多面单件光传播结构，它具有一轴线和一位于所述轴线上的容纳p—c板的所述一个端部的凹入部分。

8．如权利要求1所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，所述光源和光响应装置位于在细长p—c板两端之间延伸的一中线上。

9．如权利要求1所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，所述p—c板的所述一个端部有一顶部，所述光源位于所述顶部与光响应装置之间。

10．如权利要求2所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，所述封套包括一塑料管，它具有一包括所述滑动配合的封闭端。

11．如权利要求2所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，所述封套包括一具有一封闭端的光传播塑料管，封闭端包括所述透镜装置。

12．如权利要求11所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，透镜装置包括在所述塑料管端部上的圆锥形外表面。

13．如权利要求12所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，透镜装置包括在封套内部的诸成对的棱镜表面，这些表面设置在封套内部的相对的表面上。

14．如权利要求13所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，一对棱镜表面的一个表面面对所述光源，另一对棱镜表面的一个表面面对所述光响应装置。

15．如权利要求14所述的一种能够响应容器中的液体到达预定高度的装置，其特征在于，诸对棱镜表面的其它表面分别与诸对棱镜表面的前面提到的表面倾斜设置。

16．一种液位指示器，它包括如下几个部分的组合：

一具有一封闭端的便于浸没在液体中的空心管；

一基本上是平的电路板，设置在所述管内，它装有一面朝离开板的一侧的方向的光源，还装有一面朝离开板的相对侧的方向的光传感器；以及

在所述封闭端的棱镜装置，用来接收来自所述光源的光并当空心管的封闭端未浸没在液体中时，它能够在内部反射光，使光朝向光传感器，当管的封闭端浸没在所述液体中时，所述棱镜装置衰减光传感器接收的光。

17．一种如权利要求16所述的液位指示器，其特征在于，所述棱镜有一设置在光源附近的光接收表面和一设置在光传感器附近的光透射表面。

18．一种如权利要求17所述的液位指示器，其特征在于，所述光接收和光透射表面彼此基本上是平行的，并设置在电路板的相对两侧上。

19．一种如权利要求17所述的液位指示器，其特征在于，所述光接收表面基本上设置在由所述光源发射的光的路径上。

20．一种如权利要求17所述的液位指示器，其特征在于，所述光透射表面紧邻所述光传感器。

21．一种如权利要求16所述的液位指示器，其特征在于，光接收表面基本上与电路板的平面共面。

22．一种如权利要求16所述的液位指示器，其特征在于，光透射表面基本上与电路板的平面共面。

23．一种如权利要求16所述的液位指示器，其特征在于，光源和光传感器在线路板上彼此轴向分离。

24．一种如权利要求16所述的液位指示器，其特征在于，光源和光传感器轴向离开空心管的封闭端，并彼此轴向分离。

25．一种如权利要求16所述的液位指示器，其特征在于，空心管的端部具有基本上是圆锥形的外表面结构。

26．一种如权利要求25所述的液位指示器，其特征在于，圆锥行表面结构具有一轴线，其中，光接收表面和光透射表面基本上都平行于所述轴线。

27．一种如权利要求16所述的液位指示器，其特征在于，还包括弹性的缓冲装置，它设置在空心管的封闭端并与电路板接合，从而使电路板在管内定中心。

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