CN201772914U - 一种梳状电容式油位传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种梳状电容式油位传感器，包括蚀刻在玻璃纤维板上的多个电容传感单元，每个电容传感单元分别与一信号处理电路连接，其特征是：所述的电容传感单元由一个梳状的第一电极和一个梳状的第二电极组成，并相互插入对方的间隙之间；所述的信号处理电路包括电源部分、信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分；电源部分为信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分供电。本实用新型由于采用了在单块玻璃纤维板上附着梳状电极的形式，从根本上杜绝了双极板电容传感器由于挂液对测量结果的影响和干扰；具有结构简单，体积小、重量轻，容易加工制造，测量精度高，工作性能稳定持久的优点。

Description

一种梳状电容式油位传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器，具体涉及一种梳状电容式油位传感器。

背景技术

油位传感器安装在燃油箱内，采集燃油箱内油面高度变化的信号传输给控制器处理后，再传到油表指示出燃油箱内剩余的油量。目前，大多数汽车使用的油位传感器是浮子式变电阻传感器，虽然构造简单，但输出的电阻值是跳跃的，且精度不高，致使输出的信号分辨率低，不能确切地测定汽车燃油箱内的油量，油表指示误差在10％左右。为了提高油位传感器的精确度，有的汽车采用了金属板状电容式油位传感器，电容式油位传感器的精确度虽然比浮子式变电阻传感器高，但使用一段时间后，两极板之间就会沉积杂质，如不及时清除，同样会影响精确度，此外，金属极板的重量太重，要求附加支撑的强度和刚度较高。有的汽车采用的电容式油位传感器是管状玻璃纤维电镀电极，虽然避开了沉积杂质对精确度的影响，但仍然存在重量偏重，结构和加工制作都较复杂的缺点。因此，需要摆脱现有技术的束缚，探索新的技术方案。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种梳状电容式油位传感器，它结构简单，体积小、重量轻，容易加工制造，测量精度高，工作性能稳定持久。

本实用新型所述的一种梳状电容式油位传感器，包括蚀刻在玻璃纤维板上的多个电容传感单元，每个电容传感单元分别与一信号处理电路连接，其特征是：所述的电容传感单元由一个梳状的第一电极和一个梳状的第二电极组成，并相互插入对方的间隙之间；所述的信号处理电路包括电源部分、信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分；

电源部分包括二极管D1、三端稳压器，为信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分供电；

信号输入部分包括第一芯片U3、第二芯片U4，第一芯片U3的CC0、CC1、CC2、CC3、CC4、CC5脚分别与玻璃纤维板上的6个电容传感单元的第一电极连接，第二芯片U4的CC6、CC7、CC8、CC9、CC10、CC11脚分别与玻璃纤维板上的6个电容传感单元的第二电极连接；

信号处理部分包括单片机U2(型号C8051F330)，该单片机U2的第6、7、8、9、10、11、12、14、20脚与信号输入部分连接；信号输入部分的第一芯片U3和第二芯片U4将采集到的电容电极信号，经U2计算处理后传送给信号输出部分。例如：梳状电极单元CC0，当CC0单元检测到的信号时，通过U3的12脚输入并由14脚传送到U2的第6脚，处理完成的信号通过U2的13脚输出送到信号输出部分

信号输出部分包括运算放大器U2A、场效应管Q1、稳压二极管D2，该信号输出部分与单片机U2的13脚PWM连接；信号输出部分将液位高度信号模拟为显示仪表需要的电阻信号输出到液位显示仪表。例如：将R7处得到的液位信号处理后，通过P2的3脚传送给液位显示仪表。

所述的一种梳状电容式油位传感器，其特征是：所述的信号处理电路和多个电容传感单元设在同一块玻璃纤维板上。

本实用新型通过梳状电容在油液和空气中电容值的不同来监测油位的高度，并通过信号处理电路将在不同油位下的电容值信号转换为相应的电阻值信号提供给显示仪表，从而兼容了传统的浮子式电阻油位传感器。

本实用新型采用了在单块玻璃纤维板上附着梳状电极的形式，从根本上杜绝了双极板电容传感器由于挂液(双极板的间距较小而产生的液体介质在两个极板之间的吸附效应)对测量结果的影响和干扰；结构简单，体积小、重量轻，容易加工制造，测量精度高，工作性能稳定持久。

附图说明

图1是本实用新型的整体式结构示意图。

图2是一组电容传感单元的示意图。

图3是本实用新型的分体式结构示意图。

图4是信号处理电路的电源部分的电路图。

图5是信号处理电路的信号输入部分的电路图。

图6是信号处理电路的信号处理部分的电路图。

图7是信号处理电路的信号输出部分的电路图。

图8是执行软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

参见图1和图2所示的一种梳状电容式油位传感器，包括蚀刻在玻璃纤维板1上的多个电容传感单元3，每个电容传感单元分别与一信号处理电路2连接；所述的电容传感单元3由一个梳状的第一电极4和一个梳状的第二电极5组成，并相互插入对方的间隙之间；

所述的信号处理电路包括电源部分、信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分；

参见图4，电源部分包括二极管D1、三端稳压器，为信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分供电；

参见图5，信号输入部分包括第一芯片U3、第二芯片U4，第一芯片U3的CC0、CC1、CC2、CC3、CC4、CC5脚分别与玻璃纤维板1上的6个电容传感单元的第一电极4连接，第二芯片U4的CC6、CC7、CC8、CC9、CC10、CC11脚分别与玻璃纤维板1上的6个电容传感单元的第二电极5连接；

参见图6，信号处理部分包括单片机U2(型号C8051F330)，该单片机U2的第6、7、8、9、10、11、12、14、20脚与信号输入部分连接；信号输入部分的第一芯片U3和第二芯片U4将采集到的电容电极信号，经U2(C8051F330)计算处理后传送给信号输出部分。例如：梳状电极单元CC0，当CC0单元检测到的信号时，通过U3的12脚输入并由14脚传送到U2的第6脚，处理完成的信号通过U2的13脚输出送到信号输出部分

参见图7，信号输出部分包括运算放大器U2A、场效应管Q1、稳压二极管D2，该信号输出部分与单片机U2的13脚PWM连接；信号输出部分将液位高度信号模拟为显示仪表需要的电阻信号输出到液位显示仪表。例如：将R7处得到的液位信号处理后，通过P2的3脚传送给液位显示仪表。

参见图3，是一种分体式结构，将信号处理电路2设在一块玻璃纤维板上，多个电容传感单元3设在另一块玻璃纤维板上。

参见图8，该图是执行软件流程图。

上电后，首先读取各电容传感单元的标定参数，由信号输入电路和信号处理电路巡检电容传感单元的容值变化，并对测量值进行滤波处理；处理后的测量值经特定算法计算出液体的介电常数，并在此基础上计算出当前的液位高度，最后，滤波整形后的液位信号通过信号输出电路将液位信号模拟成电阻信号输出给显示仪表。

Claims (5)

1.一种梳状电容式油位传感器，包括蚀刻在玻璃纤维板(1)上的多个电容传感单元(3)，每个电容传感单元分别与一信号处理电路(2)连接，其特征是：所述的电容传感单元(3)由一个梳状的第一电极(4)和一个梳状的第二电极(5)组成，并相互插入对方的间隙之间；所述的信号处理电路(2)包括电源部分、信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分；电源部分包括二极管D1、三端稳压器，为信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分供电。

2.根据权利要求1所述的一种梳状电容式油位传感器，其特征是：所述的信号输入部分包括第一芯片U3、第二芯片U4，第一芯片U3的CC0、CC1、CC2、CC3、CC4、CC5脚分别与玻璃纤维板(1)上的6个电容传感单元的第一电极(4)连接，第二芯片U4的CC6、CC7、CC8、CC9、CC10、CC11脚分别与玻璃纤维板(1)上的6个电容传感单元的第二电极(5)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种梳状电容式油位传感器，其特征是：所述的信号处理部分包括单片机U2，该单片机U2的第6、7、8、9、10、11、12、14、20脚与信号输入部分连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种梳状电容式油位传感器，其特征是：所述的信号输出部分包括运算放大器U2A、场效应管Q1、稳压二极管D2，该信号输出部分与单片机U2的13脚PWM连接；信号输出部分通过P2的3脚传送给液位显示仪表。

5.根据权利要求1或2所述的一种梳状电容式油位传感器，其特征是：所述的信号处理电路(2)和多个电容传感单元(3)设在同一块玻璃纤维板(1)上。

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