CN205192574U - 一种通用型外贴超声波油位计 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于汽车油位计技术领域，公开了一种通用型外贴超声波油位计。该油位计包括相连接的主机和探头，所述主机包括单片机、发射电路、接收电路、信号调理电路、显示屏；所述发射电路的一端与探头连接，且用于向探头发射信号，所述发射电路的另一端与单片机连接；所述接收电路的一端与探头连接，且用于接收探头发出的信号，所述接收电路的另一端与信号调理电路的一端连接，所述信号调理电路的另一端与单片机连接；所述显示屏与单片机连接；该油位计大福降低了测量的盲区，同时降低了产品的设计成本，提高了产品的性价比。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车油位计技术领域，特别涉及一种通用型外贴超声波油位计。
背景技术
目前，常用的油罐油位计主要以接触式测量为主，即需要在油罐顶部开孔，然后将测量杆插入油罐中，通过法兰或螺纹连接，其主要缺点是接触式测量、需要开孔、后期安装维护不方便。市面上已经出现的外贴超声波液位计也可用于油罐油位测量，但普遍存在盲区大(目前都在100mm以上)、价格贵、性价比不高的缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种通用型外贴超声波油位计，该油位计大福降低了测量的盲区，同时降低了产品的设计成本，提高了产品的性价比。
为达到以上目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。
一种通用型外贴超声波油位计，其特征在于：包括相连接的主机和探头，所述主机包括单片机、发射电路、接收电路、信号调理电路、显示屏；
所述发射电路的一端与探头连接，且用于向探头发射脉冲信号，所述发射电路的另一端与单片机连接；所述接收电路的一端与探头连接，且用于接收探头发出的电信号，所述接收电路的另一端与信号调理电路的一端连接，所述信号调理电路的另一端与单片机连接；所述显示屏与单片机连接；
所述接收电路包含用于接收探头发出的信号的耦合电容，所述耦合电容的另一端与限幅电路的一端连接，所述限幅电路的另一端与单片机的I\O口连接；
所述信号调理电路包含前置滤波放大电路、初级增益可调的放大电路和二级增益可调的放大电路，所述前置滤波放大电路的输入端与限幅电路相连接，所述前置滤波放大电路的输出端与初级增益可调的放大电路的输入端连接，所述初级增益可调的放大电路的输出端与二级增益可调的放大电路的输入端连接，所述二级增益可调的放大电路的输出端与单片机连接。
上述技术方案的特点和进一步改进：
进一步的，所述发射电路包含用于接收单片机发出的超声脉冲信号的推挽驱动电路，所述推挽驱动电路的输入端与单片机的I\O口连接，其输出端与开关MOS管的栅极连接；所述开关MOS管的源极接地，其漏极与变压器初级的一端连接；所述变压器初级的另一端与电源相连，所述变压器次级与探头相连接。
进一步的，所述主机还包括与单片机连接的输出电路。
进一步的，所述主机还包括与单片机连接的时钟及复位电路。
进一步的，所述探头包括设置在金属壳内底部的压电片，所述压电片与金属壳通过导电胶连接，所述压电片的上端与导电柱的一端连接，所述导电柱的另一端连接有接线板，所述接线板还与信号电缆连接；所述接线板与金属壳的接触处设置有挡圈，所述挡圈成对对称分布于接线板的对应端，所述压电片上部设置有用于吸收和抑制杂波干扰的吸声材料。
进一步的，所述探头通过磁铁吸附或胶粘方式安装在油箱外的底部。
本实用新型的通用型外贴超声波油位计，由单片机控制发射电路发射脉冲信号，脉冲信号经探头后变为机械波，机械波穿透油箱及油箱里的油并经油面返回至探头，探头再把机械波转化为电信号；电信号经过接收电路和信号调理电路后送至单片机，单片机分析处理回波信号，根据声速和回波时间计算出油位值，并通过显示屏显示，输出电路输出4～20mA信号。通过非接触式的超声测量技术，安装维护只需在油箱外部操作，使得油箱油位计的安装维护十分方便。通用型外贴超声波油位计针对市面上现有产品的缺点，通过改变收发电路、测量算法和探头频率设计，大福降低了测量的盲区，可使盲区减小到40mm，扩展了测量下限，同时降低了产品的设计成本，提高了产品的性价比。
附图说明
图1为本实用新型的一种通用型外贴超声波油位计的结构示意图；
图2为图1中所示的发射电路的结构示意图；
图3为图1中所示的接收电路的结构示意图；
图4为图1中所示的信号调理电路的结构示意图；
图5为图1中所示的探头的结构示意图；
图中：1、显示屏；2、发射电路；3、接收电路；4、信号调理电路；5、探头；6、输出电路；7、单片机；8、时钟及复位电路；2-1、推挽驱动电路；2-2、变压器；2-3、开关MOS管；3-1、耦合电容；3-2、限幅电路；4-1、前置滤波放大电路；4-2、初级增益可调的放大电路；4-3、二级增益可调的放大电路；5-1、信号电缆；5-2、金属壳；5-3、挡圈；5-4、导电柱；5-5、接线板；5-6、吸声材料；5-7、导电胶；5-8、压电片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
参照图1，为本实用新型的一种通用型外贴超声波油位计的结构示意图；该通用型外贴超声波油位计包括相连接的主机和探头5，探头5通过线缆与主机相连；主机包括单片机7、发射电路2、接收电路3、信号调理电路4、显示屏1，单片机采用高性能ARMCortex-M3核STM32F103RE微处理器。
发射电路2的一端与探头5连接，且用于向探头5发射脉冲信号，发射电路2的另一端与单片机7连接；接收电路3的一端与探头5连接，且用于接收探头5发出的电信号，接收电路3的另一端与信号调理电路4的一端连接，信号调理电路4的另一端与单片机7连接；显示屏1与单片机7连接；显示屏1实现测量结果的显示，由单片机7控制输出结果。
如图2所示的发射电路的结构示意图；发射电路2包含用于接收单片机7发出的超声脉冲信号的推挽驱动电路2-1，推挽驱动电路2-1的输入端与单片机7的I\O口连接，其输出端与开关MOS管2-3的栅极连接；开关MOS管2-3的源极接地，其漏极与变压器2-2初级的一端连接；变压器2-2初级的另一端与电源相连，变压器2-2次级与探头5相连接。发射电路2用于发射超声波脉冲信号，在发射时，单片机7通过驱动发射电路2，将脉冲信号发射到探头5。
如图3所示的接收电路的结构示意图；接收电路3包含用于接收探头5发出的信号的耦合电容3-1，耦合电容3-1的另一端与限幅电路3-2的一端连接，限幅电路3-2的另一端与单片机7的I\O口连接。接收电路3用于接收超声回波信号，在接收时，探头5将回波信号转换成电信号。
如图4所示的信号调理电路的结构示意图；信号调理电路4包含前置滤波放大电路4-1、初级增益可调的放大电路4-2和二级增益可调的放大电路4-3，前置滤波放大电路4-1的输入端与限幅电路3-2相连接，前置滤波放大电路4-1的输出端与初级增益可调的放大电路4-2的输入端连接，初级增益可调的放大电路4-2的输出端与二级增益可调的放大电路4-3的输入端连接，二级增益可调的放大电路4-2的输出端与单片机7连接，单片机7控制初级增益可调的放大电路4-2和二级增益可调的放大电路4-3的增益调节，两级增益可调放大电路级联可实现最大64级增益动态调节，为降低盲区提供了硬件保证，最终两级放大后的信号送入单片机，由单片机通过数据采集分析以及算法处理。信号调理电路4用于滤除干扰信号以及放大接收信号，接收信号通过信号调理后，送入单片机7进行信号处理。
主机还包括与单片机7连接的输出电路6，输出电路实现4～20mA电流信号，由单片机控制输出电流。通过输出电路6将工业现场变送器测量结果(模拟量)远传至主控室的电气标准，实现了分布-集中组网管理的模式，提高了工厂现场智能化、高效化、安全化。
主机还包括与单片机7连接的时钟及复位电路8。
如图5所示的探头的结构示意图；探头5包括设置在金属壳5-2内底部的压电片5-8，压电片5-8与金属壳5-2通过导电胶5-7连接，压电片5-8的上端与导电柱5-4的一端连接，导电柱5-4的另一端连接有接线板5-5，接线板5-5还与信号电缆5-1连接；接线板5-5与金属壳5-2的接触处设置有挡圈5-3，挡圈5-3成对对称分布于接线板5-5的对应端，压电片5-8上部设置有用于吸收和抑制杂波干扰的吸声材料5-6。
探头5通过磁铁吸附或胶粘方式安装在油箱外的底部。
本实用新型的通用型外贴超声波油位计，单片机选用STM32F103RE单片机，由单片机7控制发射电路2发射脉冲信号，脉冲信号经探头5后变为机械波，机械波穿透油箱及油箱里的油并经油面返回至探头5，探头5再把机械波转化为电信号；电信号经过接收电路3和信号调理电路4后送至单片机7，单片机7分析处理回波信号，根据声速和回波时间计算出油位值，并通过显示屏1显示，输出电路输出4～20mA信号。通过非接触式的超声测量技术，安装维护只需在油箱外部操作，使得油箱油位计的安装维护十分方便。通过非接触式的超声测量技术，安装维护只需在油箱外部操作，使得油箱油位计的安装维护十分方便。通用型外贴超声波油位计针对市面上现有产品的缺点，通过改变收发电路、测量算法和探头频率设计，大福降低了测量的盲区，可使盲区减小到40mm，扩展了测量下限，同时降低了产品的设计成本，提高了产品的性价比。
尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。
Claims (6)
1.一种通用型外贴超声波油位计，其特征在于：包括相连接的主机和探头(5)，所述主机包括单片机(7)、发射电路(2)、接收电路(3)、信号调理电路(4)、显示屏(1)；
所述发射电路(2)的一端与探头(5)连接，且用于向探头(5)发射脉冲信号，所述发射电路(2)的另一端与单片机(7)连接；所述接收电路(3)的一端与探头(5)连接，且用于接收探头(5)发出的电信号，所述接收电路(3)的另一端与信号调理电路(4)的一端连接，所述信号调理电路(4)的另一端与单片机(7)连接；所述显示屏(1)与单片机(7)连接；
所述接收电路(3)包含用于接收探头(5)发出的信号的耦合电容(3-1)，所述耦合电容(3-1)的另一端与限幅电路(3-2)的一端连接，所述限幅电路(3-2)的另一端与单片机(7)的I\O口连接，
所述信号调理电路(4)包含前置滤波放大电路(4-1)、初级增益可调的放大电路(4-2)和二级增益可调的放大电路(4-3)，所述前置滤波放大电路(4-1)的输入端与限幅电路(3-2)相连接，所述前置滤波放大电路(4-1)的输出端与初级增益可调的放大电路(4-2)的输入端连接，所述初级增益可调的放大电路(4-2)的输出端与二级增益可调的放大电路(4-3)的输入端连接，所述二级增益可调的放大电路(4-3)的输出端与单片机(7)连接。
2.如权利要求1所述的一种通用型外贴超声波油位计，其特征在于：所述发射电路(2)包含用于接收单片机(7)发出的超声脉冲信号的推挽驱动电路(2-1)，所述推挽驱动电路(2-1)的输入端与单片机(7)的I\O口连接，其输出端与开关MOS管(2-3)的栅极连接；所述开关MOS管(2-3)的源极接地，其漏极与变压器(2-2)初级的一端连接；所述变压器(2-2)初级的另一端与电源相连，所述变压器(2-2)次级与探头(5)相连接。
3.如权利要求2所述的一种通用型外贴超声波油位计，其特征在于：所述主机还包括与单片机(7)连接的输出电路(6)。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种通用型外贴超声波油位计，其特征在于：所述主机还包括与单片机(7)连接的时钟及复位电路(8)。
5.如权利要求1-3任一项所述的一种通用型外贴超声波油位计，其特征在于：所述探头(5)包括设置在金属壳(5-2)内底部的压电片(5-8)，所述压电片(5-8)与金属壳(5-2)通过导电胶(5-7)连接，所述压电片(5-8)的上端与导电柱(5-4)的一端连接，所述导电柱(5-4)的另一端连接有接线板(5-5)，所述接线板(5-5)还与信号电缆(5-1)连接；所述接线板(5-5)与金属壳(5-2)的接触处设置有挡圈(5-3)，所述挡圈(5-3)成对对称分布于接线板(5-5)的对应端，所述压电片(5-8)上部设置有用于吸收和抑制杂波干扰的吸声材料(5-6)。
6.如权利要求5所述的一种通用型外贴超声波油位计，其特征在于：所述探头(5)通过磁铁吸附或胶粘方式安装在油箱外的底部。
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