CN202750071U - 一种车辆加油用电容传感器控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车辆加油用电容传感器控制电路，包括一锁相环芯片、压控振荡器、有源晶振芯片和差分放大器，锁相环芯片输入端分别与压控振荡器、有源晶振芯片以及电容传感器的极板相连，输出端与差分放大器相连。采用该控制电路，通过对电容传感器测得油品电压进行处理，能够有效测得该油品的相应标号。
Description
技术领域
本实用新型属于检测设备、尤其是涉及一种车辆加油用电容传感器控制电路。
背景技术
现今石油制品已深入到我们的日常生活中，不论在医学、化工和新材料开发中它们都扮演着重要的角色，其中与我们最为密切的便是汽油了。据南方日报报道，4月13日邱女士开车到高州南湖加油站加油,没想到加的280.04元的93号“汽油”只有60元是纯汽油，其余的竟然全是水。又有报道称，郑州高新技术产业开发区的一家加油站屡次往汽油里掺水，不但令车主赔了油钱，发动机也可能因此损坏。而近年来随着油价的飞速上涨，那些黑心加油站为了获取更大的利益更是变本加厉，使得此类事件的发生越来越频繁。通过日常生活中的观察与分析，造成此类事件的根本原因在于汽车传统油箱的设计不合理，这种不合理的设计使得车主对车辆所加油量不具有明确的知情权，所加汽油的实际标号就更不用说了。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种车辆加油用电容传感器控制电路，能够有效测出车辆加油的油品标号。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：
一种车辆加油用电容传感器控制电路，包括一锁相环芯片、压控振荡器、有源晶振芯片和差分放大器，锁相环芯片输入端分别与压控振荡器、有源晶振芯片以及电容传感器的极板相连，输出端与差分放大器相连。
所述锁相环芯片采用74HC4046型锁相环芯片。
采用本实用新型的车辆加油用电容传感器控制电路，能够根据电容传 感器所测的不同油品电压，来分辨出不同汽油标号。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式本实用新型进行详细说明：
图1是本实用新型的车辆加油用电容传感器控制电路的结构示意图。
图2是本实用新型的干簧管传感器的一部分控制电路图。
图3是本实用新型的干簧管传感器的另一部分控制电路图。
图4是本实用新型的主电路的液位测量电路图。
图5是本实用新型的电容传感器的一部分控制电路图。
图6是本实用新型的电容传感器的另一部分控制电路图。
图7是本实用新型的主电路的电源电路图。
图8是本实用新型的主电路的汽油标号检测电路图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的车辆加油用电容传感器控制电路主要包括储油箱1、端盖2、干簧管传感器3、电容传感器4和显示器5，端盖2上设有呈漏斗状的进有孔6且盖设于储油箱1内，干簧管传感器3和电容传感器4的上端固设于端盖2上，下端分别插入储油箱1内，用以分别检测液位和电压来反映加油量和油品标号，并且干簧管传感器3和电容传感器4的输出端通过导线7连接至显示器5，用以显示测量结果。所述干簧管传感器3包括由多根单根干簧管串联连接构成的管身、及套设于管身上的浮子8，浮子8随储油箱1内液面升降，并触发相应液位高度的。与一般的压力传感器相比，选用干簧管传感器3具有极好的精确度，不受环境影响，即使车内汽油的温度会随车辆运行不断升高，也不会影响其测量精度。所述端盖2顶部还设有接线盒9，所述的干簧管传感器3和电容传感器4的上端及导线7连接部分密封于接线盒9内。如此，能够避免干簧管传感器3和电容传感器4全部浸没在油内，从而引入带电的元素造成安全隐患。
本实用新型的检测装置的电路设计分为三大部分：主板电路、干簧管传感器控制电路和电容传感器4控制电路。主板电路又包括电源电路、液 位测量电路和汽油标号检测电路三部分。
请参阅图2所示，以7根干簧管首尾相接构成干簧管传感器为例，由其构成的液位检测电路包括7个首尾相串联的电阻R1-R6、R10，电阻间均并接有一常开开关S1-S7，S1-S7另一端均连接至平滑电路，该平滑电路包括平滑电阻R7和平滑电容C1，平滑电阻R7一端与常开开关S1-S7的输出端相连，另一端与平滑电容C1相连，平滑电容C1另一端接地。当浮子随着油位升高而上升，依次闭合不同分压电的开关S1-S7，并把不同的分压电的信号输出，并通过平滑电路使电压缓慢上升，从而可避免显示器示数时由一个数值直接转变为另一数值。
请结合图3所示，平滑电路将不同分压点的信号分别输入至电压缓冲器与电压模拟器。电压模拟器包括放大器LVM358和电容C2构成，是为了增强信号的驱动能力；电压比较器也包括放大器LVM358，是将输出的电压与参考电压进行比较，当加入的油量超过设定范围，即超出干簧管所能检测的最大范围时，此时输出的电压大于参考电压，电压比较器导出高电平信号，同时触发液位测量电路。
请结合图4所示，当平滑电路将不同分压点的信号输入至电压模拟器，电压模拟器增强信号的驱动能力后将信号输入至主板电路中的液位测量电路，构成一个单稳态电路。该液位测量电路包括74CH123型的单稳态电路芯片，通过电阻R10、电容C4能够得到一个固定的时间参数4s,当油位超过最高点时单稳态电路被触发，蜂鸣器持续鸣叫4s，4s后停止鸣叫。若此时依旧向装置中倒入汽油，单稳态电路再次被触发，蜂鸣器持续鸣叫4s 。
请参阅图5所示，电容传感器的控制电路包括一锁相环芯片U1、压控振荡器、有源晶振芯片Y1和差分放大器，锁相环芯片U1输入端分别与压控振荡器、有源晶振芯片Y1以及电容传感器的极板相连，输出端与差分放大器相连。具体原理如下：该锁相环芯片U1使用74HC4046型锁相环芯片，它主要由压控振荡器（VCO）和频率比较器构成。C7是本振电容，设定值为100皮法；若将极板间电容记为C极板，则C=C7+C极板，其中C7与R1、R2构成RC震荡，即压控振荡器。通过压控振荡器输出的的频率记作fRC。其中fRC与输入电压成正比。将有源晶振芯片Y1与锁相环芯片U1的14接 口相连，其中有源晶振芯片Y1设定值为100MHz，记作f0。频率比较器将fRC与f0进行比较并输出，输出值等于│fRC-f0│，记作V0。当两极板间未加入任何介质时，此时输出电压为1V，该值也就是空气的介电常数，记作V空气。若向容器内加入汽油，fRC减小，此时f0＞fRC.从而使得│fRC-f0│值变大，即V0值变大。因为fRC与输入电压成正比，所以随着V0值变大，fRC也变大并再次输入至频率比较器与有源晶振芯片Y1进行比较。该电路循环运作，直至fRC等于有源晶振芯片Y11MHz，这其中电压的变化量记为ΔV，因此V油=1V+ΔV.当加入不同标号的汽油时ΔV不同，因此电路能够分辨出不同标号的汽油。
请结合图6所示，由实验得V93#油的平均值为2.5V，V97#油的平均值为2.8V。由于实验数值较为接近，因此在上一部分的电路中增加了一个主要由电容C9、电阻R11、两个放大器U3A、U3B构成的差分放大器，并设定VW1为2V，其中差分放大器的增益 
计算公式为：V输出=（V0-VW1）*G。根据该公式进行计算，V93#汽油输出=（2.5V-2V）*4.7=2.42V,V 97#汽油输出=（2.8V-2V）*4.7=3.76V，差别明显。经过多次实验获得了规律，并由此完成了电容传感器的后期电路：输出电压值超过3.5V的为97#汽油，介于2V与3.5V之间的即为93#汽油。
请参阅图7所示，主板电路的电源电路主要包括电源BT1、开关SW1和一个由78XX系列稳压芯片构成的稳压电路，当输入电压大于等于9V时，设定输出电压始终等于5V。
请参阅图8所示，电容传感器4能够分辨93#汽油和97#汽油，但这仅仅是一个模拟量，怎样使该模拟量转变为数字量？在汽油标号检测电路中主要用到两个电压比较器U1A、U1B以及一个门控缓冲器U2A。电容传感器4将所得信号分别输入至主板电路的高低电压处，两处的电压比较器将输入信号与参考信号进行比较，其中低电压处的参考信号为2V,高电压处的参考信号为4V。若输入信号大于参考信号，则电压比较器输出高电平信号，即设定的电路电压5V；若小于参考信号，则电压比较器输出信号为0.按此原理，若向电路中加入93#汽油时（输入电压为2.42V），低点压处的电压 比较器输出为5V，高点压处的电压比较器输出为0，因此LED显示屏显示93#汽油；但若加入的是97#汽油，则显示屏上会同时显示93#汽油与97#汽油，这显然不合理，因此在电路中又添加了门控缓冲器。门控缓冲器使高低点压处输入的电压值进行比较，并将示数较大的一方输出。输出后信号驱动三极管使得LED显示屏显示正确的汽油标号。首先以93#汽油为例，当2.42V电压分别输入至高低电压处的电压比较器时，高电压比较器输出0V将门控缓冲器的门控信号打开，使得低点压比较器的输出信号通过74HC125型门控缓冲器，输出后驱动三极管T1使LED显示屏显示93#汽油；因为高电压比较器的输出为0，不能够驱动三极管T2，因此显示屏无法显示97#汽油。再以97#汽油为例，向高低电压比较器分别输入3.76V时，高低电压比较器同时输出高电平信号，此时高点压处将门控信号关闭，使得低点压处无法驱动三极管，而高点压处驱动三极管使显示屏显示97#汽油
综上所述，在油价飞速上涨的今天，采用本实用新型的检测装置能够令车主对汽油有着明确的知情权，最大程度避免一些不法加油站为获取更多利益而克扣汽油，甚至在油中掺水这种事件的发生。通过干簧管传感器3和电容传感器4到达上述目的，测量快速精准，具有很高的应用价值。另外，该装置成本低廉、性能稳定，并具有较高的安全性，可安装在任何装载汽油的地方，通过电子传感装置的转换得到当前实时油量以及所加汽油的标号，并且测量结果在液晶显示屏上以数字显示，可令车主对车辆所加汽油的油品、油量具有直观的认识。
但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
Claims (2)
1.一种车辆加油用电容传感器控制电路，其特征在于：
包括一锁相环芯片、压控振荡器、有源晶振芯片和差分放大器，锁相环芯片输入端分别与压控振荡器、有源晶振芯片以及电容传感器的极板相连，输出端与差分放大器相连。
2.根据权利要求1所述的车辆加油用电容传感器控制电路，其特征在于：所述锁相环芯片采用74HC4046型锁相环芯片。
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| CN 201220268330 CN202750071U (zh) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | 一种车辆加油用电容传感器控制电路 |
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| CN103840825A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-06-04 | 合肥工业大学 | 全数字集成电容式传感器接口电路 |
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2012
- 2012-06-07 CN CN 201220268330 patent/CN202750071U/zh not_active Expired - Fee Related
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