CN202748102U

CN202748102U - 一种油位监控装置

Info

Publication number: CN202748102U
Application number: CN 201220319313
Authority: CN
Inventors: 赖国贵; 袁章平; 康朝晖; 江华; 王军贤; 魏端正; 李文武; 毕传文
Original assignee: Zhejiang CFMOTO Power Co Ltd
Current assignee: Zhejiang CFMOTO Power Co Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2022-06-29

Abstract

本实用新型实施例提供了一种油位监控装置。该装置包括：漂浮于油面的浮动部件、磁体部件、霍尔传感器以及检测部件，其中：所述浮动部件与所述磁体部件或霍尔传感器连接，所述浮动部件可随油位上下变化发生升降运动，浮动部件的升降运动使磁体部件对所述霍尔传感器的磁感应强度发生变化；所述检测部件与所述霍尔传感器连接，用于检测霍尔传感器的输出电压，并根据霍尔传感器输出的电压值确定油位。本申请实施例提高了油位监控装置的监控精度，延长了监控装置的使用寿命。

Description

一种油位监控装置

技术领域

本实用新型涉及监控技术领域，尤其涉及一种油位监控装置。

背景技术

自动化交通工具通常以油(如汽油、柴油等)为原料，通过将油燃烧的热能转换为动能以驱动交通工具行驶。出于行车安全等因素的考虑、需要及时发现油桶内油量变化情况。在这种需求之下，通过人为定时或周期性地查看的方式并不现实，一种较为普遍的方式是在油箱附近设置油位监控装置，用于对油位变化进行实时监控，从而针对油位情况采取必要的处理措施。

现有技术中的油位监控装置通常由铍青铜电刷加厚膜电阻组成，这类型的油位监控装置需要将厚膜电阻浸没在油中。然而，无论是那种油，在其中均或多或少含有硫、磷等物质，由于厚膜电阻对这些物质的抗腐蚀性差，容易受到腐蚀，腐蚀后的厚膜电阻将使监控装置的监控精度受到影响。此外，油位在车辆行驶过程中会发生震荡，厚膜电阻与油的摩擦加剧，这种摩擦加剧了厚膜电阻的腐蚀，从而降低了厚膜电阻的使用期限，由此影响到油位监控装置的整体使用寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种油位监控装置，该监控装置利用霍尔效应原理实现磁电转换，通过监控电压变化确定油位变化情况，以解决现有技术的油位监控装置因厚膜电阻受油的腐蚀引起的监控精度受到影响的问题。

本实用新型实施例给出油位监控装置包括：漂浮于油面的浮动部件、磁体部件、霍尔传感器以及检测部件，其中：

所述浮动部件与所述磁体部件或霍尔传感器连接，所述浮动部件可随油位上下变化发生升降运动，浮动部件的升降运动使磁体部件对所述霍尔传感器的磁感应强度发生变化；

所述检测部件与所述霍尔传感器连接，用于检测霍尔传感器的输出电压，并根据霍尔传感器输出的电压值确定油位。

优选地，所述浮动部件通过连接杆与磁体部件连接，所述磁体部件为圆弧形磁钢，该圆弧形磁钢通过转轴固定，所述霍尔传感器固定于圆弧形磁钢一端的旁侧，浮动部件升降运动使圆弧形磁钢可绕着所述转轴旋转。

进一步优选地，所述圆弧形磁钢为钕铁硼磁钢。

优选地，所述霍尔传感器包括RC滤波电路和用于提供稳定工作电压的三端稳压器。

进一步优选地，所述检测部件包含仪表盘，用于呈现油位变化情况。

本实用新型实施例的技术方案基于霍尔效应的原理对现有油位监控装置进行合理改进，在油面上设置浮动部件，浮动部件可随油位变化而改变磁体部件对霍尔传感器的磁感应轻度，使霍尔传感器的输出电压呈线性变化趋势，进而通过检测部件检测霍尔传感器的输出电压值即可确定油位的变化。

与现有技术相比，由于本实用新型实施例的油位监控精度由霍尔传感器受到的磁感应强度决定，漂浮于油面之上的浮动部件仅仅起到改变磁体部件对霍尔传感器的磁感应强度大小的作用，因此，浮动部件是否受到轻微腐蚀以及与油面的摩擦情况如何，均不影响油位监控精度，从而确保了整个监控装置具有较好的监控性能。

此外，由于浮动部件用于漂浮于油面之上，可采取塑料等任何具体的防腐蚀性材料，从而延长浮动部件的使用时间，由此提高整个监控装置的使用寿命。

附图说明

图1(a)为霍尔效应的原理图；

图1(b)为霍尔元件的工作特性曲线图；

图2为本申请实施例的油位监控装置结构组成框图；

图3(a)为图2所述实施例的一个实例的组成示意图的主视图；

图3(b)为图2所述实施例的一个实例的组成示意图的左视图；

图4(a)为一种霍尔传感器的结构组成图；

图4(b)为另一种霍尔传感器的结构组成图。

具体实施方式

本实用新型实施例通过对现有的监控装置进行合理改造，利用霍尔效应原理实现磁电转换，通过监控电压变化确定油位，从而解决了现有技术的油位监控装置因厚膜电阻与油接触引起的监控精度受到影响的问题。此外，本申请的技术方案还能增加油位监控装置的使用寿命。

为了更清楚地理解本实用新型的发明目的，技术特征，下面先对霍尔效应以及霍尔元件等作简要介绍，然后结合附图及具体实施实例对本实用新型再做进一步详细说明。

在传感器技术领域，霍尔效应是各种传感器的物理基础。霍尔效应是指对位于磁场中的导体施加一个电压，所施加电压的方向垂直于磁场方向，在这种条件下，将发生如下现象：在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上将产生另一个电压，该电压称为霍尔电压，这类现象被称为霍尔效应。参见图1(a)，该图示出了霍尔效应的原理图。图中I为控制电流，B为磁感应强度，d为半导体基片的厚度，U_H为霍尔电压。根据霍尔效应的相关知识，上述几个物理量间存在下述关系：

U_H＝R_HIB/d

式中：R_H为霍尔常数。由上式可知，霍尔电压的大小与控制电流I和磁感应强度B成正比，当控制电流I一定时，霍尔电压U_H的大小只与磁感应强度的大小有关。

在工业应用过程中，人们根据霍尔效应制作出了霍尔元件或包含霍尔元件的霍尔传感器。参见图1(b)，该图示出了霍尔元件的工作特性曲线。从图1(b)可以看出，当磁体靠近霍尔元件使霍尔元件受到的磁场强度增大时，输出的电压(霍尔电压)随之增加，反之减小。比如，当额定工作电压为5V、磁感应强度B在-90m T到90m T内线性变化时，输出电压V_OUT在0.9V到4.25V范围内相应的线性变化，静态输出电压V0＝2.5V(即磁感应强度为零时)。

由上述介绍可知，在磁体固定时，可以通过改变磁体与霍尔元件的距离来改变磁场强度大小，进而改变霍尔元件的电压输出。正是基于这样的认识，本申请实施例提供了一种油位监控装置。参见图2，该图示出了本申请实施例的油位监控装置的结构组成框图。本实施例的油位监控装置包括：漂浮于油面的浮动部件201、磁体部件202、霍尔传感器203以及检测部件204，其中：

浮动部件201与磁体部件202连接，浮动部件201可随油位上下变化发生升降运动，浮动部件201的升降运动使磁体部件201与霍尔传感器203之间的相对距离发生变化(注：图中的虚点表示磁场)；

检测部件204与霍尔传感器203连接，用于检测霍尔传感器的输出电压，并根据霍尔传感器输出的电压值确定油位。

本实施例的工作原理是：当油量增加、油面上升时，漂浮于油面上的浮动部件201被抬高，由于浮动部件201与磁体部件202连接，浮动部件的上升运动将使磁体部件202与霍尔传感器203之间的相对距离发生变化，由此导致霍尔传感器203受到的磁感应强度随之变化，霍尔传感器203在不同磁感应强度作用下其输出电压发生线性变化，与霍尔传感器203连接的检测部件204检测到电压输出后，即可根据电压变化情况确定油位的变化。当油量减少、油面下降时，漂浮于油面上的浮动部件201随之下沉，由于浮动部件201与磁体部件202连接，浮动部件的下降运动将使磁体部件202与霍尔传感器203之间的相对距离发生变化，由此导致霍尔传感器203受到的磁感应强度随之变化，霍尔传感器203在不同磁感应强度作用下其输出电压发生线性变化，与霍尔传感器203连接的检测部件204检测到电压输出后，即可根据电压变化情况确定油位的变化。

本实施例的技术方案基于霍尔效应的原理对现有油位监控装置进行合理改进，在油面上设置浮动部件，浮动部件可随油位变化而改变磁体部件和霍尔传感器之间的相对距离，磁体部件与霍尔传感器间相对距离的变化使霍尔传感器的输出电压呈线性变化趋势，进而通过检测部件检测到霍尔传感器的输出电压值后确定油位的变化。与现有技术相比，由于本实施例的油位监控精度由磁体部件和霍尔传感器之间的相对距离决定，漂浮于油面之上的浮动部件仅仅起到改变磁体部件和霍尔传感器间相对距离大小的作用，因此，浮动部件是否受到轻微腐蚀以及与油面的摩擦情况如何，均不影响油位监控精度，从而确保了整个监控装置具有较好的监控性能。

为了更进一步说明上述实施例的技术方案，下面以一个具体实例进行说明。参见图3(注：图中未示出检测部件)，该图示出了上述实施例的一个实例的组成示意图，其中图3(a)为主视图，图3(b)为左视图。该实例中的浮动部件为浮子301，磁体部件为圆弧形磁钢302，该圆弧形磁钢302通过转轴305固定，浮子301与圆弧形磁钢302之间通过连接杆306连接，霍尔传感器303固定设置于圆弧形磁钢一端的旁侧。本实例在不改变油箱口部安装结构的情况下，将装有霍尔传感器的PCB电路板放置在现用厚膜电阻传感器位置封装，圆弧形磁钢放置在电刷位置，镶嵌在凹槽中密封，做成无接触电位器形状。在具体应用过程中，可选用永久性磁钢，但为保证产品的耐久性和可靠性，本实例优选矫顽力极高、磁场稳定的钕铁硼磁钢做工作磁场。

本实例工作时：(1)如果油位上升，浮子将抬高，通过连接杆的作用，圆弧形磁钢绕轴发生顺时针旋转，由于霍尔传感器的位置固定，圆弧形磁钢旋转后与霍尔传感器发生相对运动，霍尔传感器与圆弧形磁钢的相对位置由一个磁极(S或N)向另一个磁极(N或S)转化，霍尔传感器受到的磁感应强度增加，根据霍尔传感器的磁场强度-电压输出曲线[参见图1(b)]可知，霍尔传感器受到的磁感应强度增加，输出电压随之增加，检测部件检测到电压变化后即可确定油位升高；(2)如果油位下降，浮子将下沉，通过连接杆的作用，圆弧形磁钢绕轴发生逆时针旋转，由于霍尔传感器的位置固定，圆弧形磁钢旋转后与霍尔传感器的相对运动，霍尔传感器受到的磁感应强度降低，输出电压随之下降，检测部件检测到电压变化后即可确定油位降低。

本实例用磁钢替代了传统油位监控装置的电刷随浮子球上下运动，霍尔电路替代传统油位传感器厚膜电阻检测油量变化，因此，同样能取得上述实施例所述的相对于现有技术的效果。此外，除该效果外，由于本实例的浮子用于漂浮于油面之上，可采取塑料等任何具体的防腐蚀性材料，从而延长浮子的使用时间，由此提高整个监控装置的使用寿命。

上述实施例和实例中均是采取霍尔传感器的位置固定，通过改变磁体部件(圆弧形磁钢)的位置(位移)使得磁体部件与霍尔传感器之间的相对距离，进而改变霍尔传感器受到的磁感应强度大小。实际上，本申请并不仅仅限于该实现方式，任何其他能够实现本实用新型发明目的的其他方式均可采用。比如，将磁体部件的位置固定，浮动部件与霍尔传感器连接，通过浮动部件引动霍尔传感器，进而改变霍尔传感器与磁体部件之间的相对距离，该方式同样可以使霍尔传感器受到的磁感应强度发生与油位对应的变化。此外，除这种通过改变磁体部件与霍尔传感器之间的相对距离来改变霍尔传感器的磁感应强度外，还可以采取其他等同替代方式来实现磁感应强度的改变，比如，在实际工业应用过程中，还可采取电磁体，即通过改变磁性材料上的线圈匝数来改变磁场大小，这时可将磁体部件与霍尔传感器的位置均固定，而仅通过浮动部件的升降运动改变磁体部件上的线圈多少，进而改变磁体部件的磁感应强度大小，通过磁感应强度大小的改变影响霍尔传感器的电压输出，再检测电压输出确定油位情况。

上述实施例和实例中的霍尔传感器的具体类型，本申请并不进行任何限定，只要具有磁感应强度与输出电压间的特性关系曲线、能够实现本实用新型的发明目的均可。比如，可以采用附图4(a)所示的较为基本的霍尔元件作为霍尔传感器，，该霍尔传感器除霍尔元件H外，还包括工作电压输入端、接地端和电压输出端，以及一个运算放大器。也可以采用进一步包含了其他功能部件的霍尔器件作为霍尔传感器。参见图4(b)，该图示出了一种常见的霍尔传感器类型。该类型的霍尔传感器电路结构中包含一个二极管、三端稳压器、RC滤波电路以及若干的电容。二极管作用在于防止电源反接，保证霍尔传感器的正常磁感应强度-电压输出特性；三端稳压器的作用在于向霍尔传感器提供一个稳定的工作电压，以确保油位监控的精度不受电压不稳定引起的精度变化，而仅反映由浮动部件带动的磁体部件与霍尔传感器之间距离变化对电压输出、油位监控的影响；RC滤波电路实现滤波，电容容易防止过电压烧毁霍尔传感器。实际应用中，三端稳压器可根据现实情况选用7805型三端稳压器，霍尔元件H可采用TS49E型号，该型号的霍尔传感器具有功耗低、灵敏度高、线性度好、耐温性能强，以及采用TO-92SP封装体积小、易于集成在印刷电路板上等优点。

上述实施例和实例中的检测部件用于对霍尔传感器的输出电压进行检测，具体实现时可直接采用一些电压探测仪器，比如电压表、万用表等，这些仪器指示出电压情况后，通过简单的变换即可得到油位变化。也可对这些仪器作简单的修改，通过观测改造后的仪器的数值了解油位变化情况。比如，将仪表上的电压刻度标记为油位刻度，这样可直接从该表中读出油位数值。现实应用中，为方便阅示油位变化，可采用一个仪表盘，通过该仪表盘呈现油位变化情况，比如，通过数码元件采集霍尔传感器的电压值，然后对该电压值进行模数转换，将模数转换后的信息经过单片机处理，将结果呈现在LCD屏幕上。

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

Claims

1.一种油位监控装置，其特征在于，该装置包括：漂浮于油面的浮动部件、磁体部件、霍尔传感器以及检测部件，其中：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述浮动部件通过连接杆与磁体部件连接，所述磁体部件为圆弧形磁钢，该圆弧形磁钢通过转轴固定，所述霍尔传感器固定于圆弧形磁钢一端的旁侧，浮动部件升降运动使圆弧形磁钢可绕着所述转轴旋转。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述圆弧形磁钢为钕铁硼磁钢。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述霍尔传感器包括RC滤波电路和用于提供稳定工作电压的三端稳压器。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述检测部件包含仪表盘，用于呈现油位变化情况。