CN202273727U - 机油传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机油传感器，其特征在于：在印刷电路板上烧结有第一热敏电阻、第二热敏电阻和发热电阻，其中第一热敏电阻到所述发热电阻的空间距离大于第二热敏电阻到发热电阻的空间距离，且第二热敏电阻和发热电阻之间连接有导热介质，第一热敏电阻串接在第一电流电路与接地端之间，第二热敏电阻串接在第二电流电路与接地端之间，发热电阻串接在第三电流电路与接地端之间，其显著效果是：利用发热电阻的电流热效应以及热敏电阻的热感应特性来实现机油油位的检测，构思巧妙；相对于复杂的机械结构而言，采用电学检测，电路结构简单，避免了因为机械运动而造成的设备故障和安全隐患，检测的准确性较高。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，具体地说，是一种用于检测发动机机油油位的传感器。
背景技术
在通用的汽油机上，为了防止因为缺少机油导致发动机损坏，行业上普遍采用机械式的机油传感器。传统的机械式机油传感器设置有机油传感器工作腔，在工作腔内的机油上浮有浮子，通过在浮子上安装检测部件，利用机油浮力托升浮子来实现油位检测，从而控制发动机点火。
现有机械式的机油传感器存在的缺陷是：机械式的检测机构，往往容易因为机械设备故障而导致错误检测，特别是对于汽车上面的发动机，在汽车运动的情况下，机油箱内的机油容易晃动，漂浮的浮子也跟着机油一起晃动，浮子上连接的机械设备容易发生碰撞甚至损坏，不但检测结果不准确，还容易出现安全隐患。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单的电子式的机油传感器，克服了机械式机油传感器精度低、稳定性差、容易损坏等缺陷，其技术方案如下：
一种机油传感器，在印刷电路板上安装第一热敏电阻、第二热敏电阻和发热电阻，其中第一热敏电阻到所述发热电阻的空间距离大于第二热敏电阻到发热电阻的空间距离，且第二热敏电阻和发热电阻之间连接有导热介质。
利用发热电阻的电流热效应以及热敏电阻的热感应特性，将安装有第一热敏电阻、第二热敏电阻以及发热电阻的印刷电路板安装在发动机的外壳上，如果机油箱内存在机油并淹没了第二热敏电阻和发热电阻，发热电阻发散的热量将被机油盒中的机油吸收，第二热敏电阻感应到的热量不多，电阻的阻值变化较小，如果机油盒内的机油较少，当第二热敏电阻和发热电阻没有被机油淹没，发热电阻散发的热量将通过导热介质传递到第二热敏电阻上，随着温度的升高，第二热敏电阻的阻值会增大。
所述第一热敏电阻串接在第一电流电路与接地端GND之间，第二热敏电阻串接在第二电流电路与接地端GND之间，发热电阻串接在第三电流电路与接地端GND之间，当第二热敏电阻的受热后阻值增加时，第二热敏电阻上所分得的电压也将增加，通过检测第一热敏电阻和第二热敏电阻两端的电压差即可判定机油盒内机油的油位是否低于某一固定高度，从而提醒增加机油，防止机油被烧干而引起的发动机损坏。
所述印刷电路板采用厚膜电路，所述印刷电路板为厚膜基板，在所述印刷电路板上烧结所述第一热敏电阻、第二热敏电阻以及发热电阻。采用厚膜电路的显著优点是耐高温，并且没有焊接元件，不会在电路板和元件之间残留油液。
为了增强热传递效果，所述第二热敏电阻采用贴片元件，与传统技术的区别还在于，使热敏电阻的敏感面紧贴所述印刷电路板。
直接采用印刷电路板上的金属导热线作为导热介质，该金属导热线布置在第二热敏电阻和发热电阻的接地端之间或电源端之间，该金属导热线即可作为电连接，又可作为热传递带，其传递效果比采用其它附加的导热体更优良，结构更简单。
为了简化电路设计的难度并提高检测的准确性，所述第一电流电路由第四电阻和第五电阻组成，其中第五电阻的一端连接在电源正极VCC上，第五电阻另一端串所述第四电阻后接所述第一热敏电阻；
所述第二电流电路为第六电阻(R6)，该第六电阻(R6)串接在电源正极VCC与所述第二热敏电阻之间；
所述第三电流电路是将发热电阻连接到电源正极VCC。
所述发热电阻和第二热敏电阻设置在同一水平面上。
信号提取时，将第一热敏电阻和第四电阻串联后的分压点作为第一电压检测点，将第二热敏电阻的分压点作为第二电压检测点。通常情况下，所述第一热敏电阻和第二热敏电阻的性能参数相同，采用的热敏电阻标称阻值为1000欧姆、100欧姆或50欧姆，在同一电源电压下，如果将第五电阻和第六电阻设为相同的阻值，由于第一热敏电阻和第二热敏电阻的性能参数相同，如果机油箱中存在机油将第二热敏电阻淹没，发热电阻发散的热量将大部分被机油吸收，第二热敏电阻受热较少，电阻阻值变化较少，第四电阻阻值偏小，通常为热敏电阻标称阻值的5％至15％，第一热敏电阻和第四电阻串联后的分压值肯定比第二热敏电阻单独分压所得的值高，即在有机油淹没第二热敏电阻的情况下，第一电压检测点所检测的值大于第二电压检测点所检查的值。
如果机油箱内的机油即将耗尽，第二热敏电阻和发热电阻没有被机油淹没，发热电阻发散的热量大部分将通过金属导热线传递到第二热敏电阻上，第二热敏电阻感应到周围环境温度的变化，使得电阻值不断升高，最终第二热敏电阻的阻值大于第一热敏电阻和第四电阻串联所得的值，最终使得第二电压检测点所检查的电压值高于第一电压检测点所检查的电压值。
所述印刷电路板设置有竖直向下的延伸段L，所述第二热敏电阻与发热电阻的水平位置高于所述延伸段L。
所述延伸段L的延伸长度大于3mm。
机油在某些情况下，可能在印刷电路板的最低处形成油滴，如果油滴靠近第二热敏电阻与发热电阻，则会产生浸润，使检测失准。在印刷电路板上设计一个延伸段L，并且优选地，该延伸段L的延伸长度至少为3mm，可以使油滴下移，并且使印刷电路板上的油膜变薄，不影响第二热敏电阻与发热电阻。
所述印刷电路板设置成A、B两块，所述第二热敏电阻与发热电阻设置在A块上，所述第一热敏电阻设置在B块上。
本实用新型的显著效果是：利用发热电阻的电流热效应以及热敏电阻的热感应特性来实现机油油位的检测，构思巧妙；相对于复杂的机械结构而言，采用电学检测，电路结构简单，成本低廉，避免了因为机械运动而造成的设备故障和安全隐患，检测的准确性较高。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理图；
图2是本实用新型的安装结构示意图；
图3是图1中印刷电路板1设置有延伸段L的左视图；
图4是图1中印刷电路板1未设置延伸段L的左视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示：一种机油传感器，在印刷电路板1上安装第一热敏电阻R1、第二热敏电阻R2和发热电阻R3，其中第一热敏电阻R1到所述发热电阻R3的空间距离大于第二热敏电阻R2到发热电阻R3的空间距离，且发热电阻R3和第二热敏电阻R2处于同一水平面上，在所述第二热敏电阻R2和发热电阻R3之间还连接有金属导热线，该金属导热线为导热介质11。
所述第一热敏电阻R1串接在第一电流电路与接地端GND之间，所述第二热敏电阻R2串接在第二电流电路与接地端GND之间，所述发热电阻R3串接在第三电流电路与接地端GND之间。
所述第一电流电路由第四电阻R4和第五电阻R5组成，其中第五电阻R5的一端连接在电源正极VCC上，第五电阻R5另一端串所述第四电阻R4后接所述第一热敏电阻R1；
所述第二电流电路为第六电阻R6，该第六电阻R6串接在电源正极VCC与所述第二热敏电阻R2之间；
所述第三电流电路是将发热电阻R3连接到电源正极VCC。
所述印刷电路板1采用厚膜电路，使得该印刷电路最高可以忍受200℃的高温环境。所述印刷电路板1为厚膜基板，所述第一热敏电阻R1、第二热敏电阻R2以及发热电阻R3通过印刷烧结在所述印刷电路板1上，且第二热敏电阻R2的敏感面紧贴所述印刷电路板1，在印刷电路板1的第二热敏电阻R2和发热电阻R3的接地端之间印刷金属导热线，该金属导热线即作为接地端的电连接，又作为发热电阻R3与第二热敏电阻R2之间的热传递带。所述第一热敏电阻R1和第二热敏电阻R2性能参数相同，均采用Pt1000型的热敏电阻，在25℃的常温环境下，热敏电阻的阻值约1100Ω，如果环境温度变为80℃时，热敏电阻的阻值将上升至1300Ω以上，将第四电阻R4和第五电阻R5的取值定为50Ω，将第六电阻R6的阻值定为100Ω，为了使发热电阻R3发热更高，一般取50Ω。在系统工作在情况下，如果机油干涸，只需要发热电阻R3发射的热量使第二热敏电阻R2阻值变化50殴即可检测出正确结果。
如图2所示，在具体实施过程中，印刷有第一热敏电阻R1、第二热敏电阻R2以及发热电阻R3的印刷电路板1作为机油传感器的探头安装在机油箱2的底壳处，探头经支撑管与信号处理箱3连接，在信号处理箱3内设置有PCB电路板，所述第四电阻R4第五电阻R5以及第六电阻R均布置在PCB电路板上，机油传感器的探头上只有4个引线端子，分别为所述第一电流电路连接端I1、第二电流电路连接端I2、第三电流电路连接端I3以及接地端GND，探头上的引线端子分别经过补偿导线与PCB板上对应的接口端连接，在PCB板上还可以设置相应的电压比较电路，将第一热敏电阻R1和第四电阻R4串联后的分压点作为第一电压检测点V1，将第二热敏电阻R2的分压点作为第二电压检测点V2，通过判定第一电压检测点V1和第二电压检测点V2的变化关系，即可判定出机油箱内油位的高低，从而输出相应的控制信号或报警信号Sin。
如图4所示，所述印刷电路板设置有竖直向下的延伸段L，所述第二热敏电阻R2与发热电阻R3的水平位置高于所述延伸段L，其延伸长度大于3mm。
如图5所示，机油在某些情况下，可能在印刷电路板的最低处形成油滴，如果油滴靠近第二热敏电阻R2与发热电阻R3，则会产生浸润，使检测失准。如果在印刷电路板上设计一个延伸段L，其延伸长度至少为3mm，可以使油滴下移，并且使印刷电路板上的油膜变薄，不影响第二热敏电阻R2与发热电阻R3。
在不同的应用场所，所述印刷电路板1还可以设置成A、B两块，第二热敏电阻R2与发热电阻R3设置在A块上，第一热敏电阻R1设置在B块上。
本实用新型的工作原理是：
利用发热电阻R3的电流热效应以及热敏电阻的热感应特性，如果机油箱中存在机油将第二热敏电阻R2淹没，发热电阻R3发散的热量将大部分被机油吸收，第二热敏电阻R2受热较少，电阻阻值变化较少，第四电阻R4阻值偏小，第一热敏电阻R1和第四电阻R4串联后的分压值肯定比第二热敏电阻R2单独分压所得的值高，即在有机油淹没第二热敏电阻R2的情况下，第一电压检测点V1所检测的值大于第二电压检测点V2所检查的值。
如果机油箱内的机油即将耗尽，第二热敏电阻R2和发热电阻R3没有被机油淹没，因为第一热敏电阻R1到所述发热电阻R3的空间距离大于第二热敏电阻R2到发热电阻R3的空间距离，第二热敏电阻R2与所述发热电阻R3之间连接有金属导热线11，第二热敏电阻R2将吸收发热电阻R3发散的热量，使得电阻值不断升高，最终第二热敏电阻R2的阻值大于第一热敏电阻R1和第四电阻R4串联所得的值，即使得第二电压检测点V2所检查的电压值高于第一电压检测点V1所检查的电压值。
通过设置电压判别比较电路，很容易即可识别出第一电压检测点V1和第二电压检测点V2的电压变化情况，从而判定出机油箱内机油油位的高低，如果机油干涸，可以提醒增加机油，防止机油被烧干而引起的发动机损坏。
Claims (11)
1.一种机油传感器，其特征在于：在印刷电路板(1)上安装第一热敏电阻(R1)、第二热敏电阻(R2)和发热电阻(R3)，其中第一热敏电阻(R1)到所述发热电阻(R3)的空间距离大于第二热敏电阻(R2)到发热电阻(R3)的空间距离，且第二热敏电阻(R2)和发热电阻(R3)之间还连接有导热介质(11)。
2.根据权利要求1所述的机油传感器，其特征在于：所述第一热敏电阻(R1)串接在第一电流电路与接地端GND之间，所述第二热敏电阻(R2)串接在第二电流电路与接地端GND之间，所述发热电阻(R3)串接在第三电流电路与接地端GND之间。
3.根据权利要求2所述的机油传感器，其特征在于：所述第一电流电路由第四电阻(R4)和第五电阻(R5)组成，其中第五电阻(R5)的一端连接在电源正极VCC上，第五电阻(R5)另一端串所述第四电阻(R4)后接所述第一热敏电阻(R1)；
所述第二电流电路为第六电阻(R6)，该第六电阻(R6)串接在电源正极VCC与所述第二热敏电阻(R2)之间；
所述第三电流电路是将发热电阻(R3)连接到电源正极VCC。
4.根据权利要求1所述的机油传感器，其特征在于：所述印刷电路板(1)采用厚膜电路，所述印刷电路板(1)为厚膜基板，在所述印刷电路板(1)上烧结所述第一热敏电阻(R1)、第二热敏电阻(R2)、发热电阻(R3)、导热介质(11)。
5.根据权利要求1所述的机油传感器，其特征在于：所述第一热敏电阻(R1)和第二热敏电阻(R2)的性能参数相同。
6.根据权利要求1所述的机油传感器，其特征在于：所述第二热敏电阻(R2)采用贴片元件，其敏感面紧贴所述印刷电路板(1)。
7.根据权利要求1所述的机油传感器，其特征在于：所述发热电阻(R3)和第二热敏电阻(R2)处于同一水平面上。
8.根据权利要求1所述的机油传感器，其特征在于：所述导热介质(11)为印刷电路板(1)上的金属导热线，该金属导热线布置在第二热敏电阻(R2)和发热电阻(R3)的接地端之间或电源端之间。
9.根据权利要求1所述的机油传感器，其特征在于：所述印刷电路板(1)设置有竖直向下的延伸段L，所述第二热敏电阻(R2)与发热电阻(R3)的水平位置高于所述延伸段L。
10.根据权利要求9所述的机油传感器，其特征在于：所述延伸段L的延伸长度大于3mm。
11.根据权利要求1所述的机油传感器，其特征在于：所述印刷电路板(1)设置成A、B两块，所述第二热敏电阻(R2)与发热电阻(R3)设置在A块上，所述第一热敏电阻(R1)设置在B块上。
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