CN209342205U - 新型油位传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型油位传感器，包括检测仓、电子仓、浮子以及磁铁；检测仓包括钢管以及磁敏传感器，磁敏传感器安装于钢管内，并沿钢管轴向根据预设间隔固定设置，钢管的上端与电子仓密封连接；电子仓内设有输入输出调理电路，磁敏传感器与输入输出调理电路电连接，输入输出调理电路的输出端连接导线；浮子中间开孔，钢管置于浮子的孔中，浮子内嵌磁铁；当新型油位传感器放置于油液中时，浮子在油液的浮力作用下沿钢管的轴向移动；磁敏传感器在检测到磁铁时生成感应信号并传输至输入输出调理电路，输入输出调理电路将感应信号转换为数字信号后通过导线向外输出。本实用新型采用磁敏传感器的非接触测量方式，增加了油位传感器的密封性。

Description

新型油位传感器

技术领域

本实用新型涉及车用传感器领域，特别涉及一种新型油位传感器。

背景技术

目前，利用油位传感器测量车辆油箱内燃料的多少，常规的油位传感器采用浮子带动滑片在电阻片上滑动结构，通过浮子随不同的油液面高度上的移动来输出对应的电阻值，不同电阻值反映对应不同的油液面。这种结构有如下几个缺陷：

1、滑片和电阻片直接接触，而且为运动器件，因此很难实现电阻片和滑片的密封，电阻片容易堆积杂质，导致阻值变化，影响测量精度，带来较大的测量误差。

2、由于摩擦的原因，电阻片和滑片的寿命都有限，特别是在车辆运行过程中，浮子随油液面的晃动，带动滑片在小范围内重复滑动，局部磨损严重，大大减少了器件寿命。

3、由于摩擦和密封的原因，使用过程中产生的细微颗粒进入油液中，对使用油液的管路、阀门等器件造成磨损，减少器件的使用寿命。

另外，现有技术中也有其他改进方案，例如采用浮子带动磁铁运动，利用干簧管在磁铁的一定强度磁场的作用下会动作的特性，配合电阻，实现不同油液面输出不同阻值完成测量，也方便实现检测元件的密封，对油液污染少，检测器件寿命比电阻片和滑片长。但是，这种方案也存在许多缺陷：

1、干簧管为机械开关，多次动作后也存在机械寿命的问题。

2、干簧管为机械开关，频响低，响应时间长，存在触点弹跳抖动现象，影响输出。

3、干簧管体积较大，造成传感器体积大，预设间隔大，液面分辨率低。

4、干簧管为玻璃密封，在安装应力和强烈振动的情况下会存在破裂漏气风险。

5、在强烈的机械振动情况下，机械触点会存在误动作的风险。

6、强磁场下存在簧片磁化的问题，造成开关动作后无法复位，最终输出错误信息。

综上所述，目前的油位传感器需要改进，需要提高使用寿命和工作可靠性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的油位传感器均存在很多问题，导致需要提高使用寿命和工作可靠性的缺陷，提供一种新型油位传感器，适用于在重卡、大客车、船舶、高铁等物体的较大油箱中进行油位检测。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型提供了一种新型油位传感器，包括检测仓、电子仓、浮子以及磁铁；

所述检测仓包括钢管以及多个磁敏传感器，所述多个磁敏传感器安装于所述钢管内，所述多个磁敏传感器沿所述钢管的轴向根据预设间隔固定设置，所述钢管的上端与所述电子仓密封连接；

所述电子仓内设有输入输出调理电路，所述多个磁敏传感器的输出端均与所述输入输出调理电路的输入端电连接，所述输入输出调理电路的输出端连接导线；

所述浮子中间开孔，所述钢管置于所述浮子的孔中，所述浮子内嵌所述磁铁；

当所述新型油位传感器放置于油液中时，所述浮子用于在油液的浮力作用下沿所述钢管的轴向移动；所述磁敏传感器用于在检测到所述磁铁时生成感应信号并传输至所述输入输出调理电路，所述输入输出调理电路用于将所述感应信号转换为数字信号后通过所述导线向外输出；

所述钢管的下端设有下密封件，所述电子仓的上端设有上密封件。

较佳地，所述新型油位传感器还包括上卡环和下卡环，用于卡设于所述钢管上，对所述浮子进行限位。

较佳地，所述磁敏传感器为霍尔开关传感器、磁阻开关传感器或电子开关。

较佳地，所述输入输出调理电路还包括CPU(中央处理器)，所述CPU用于对接收到的感应信号进行温度补偿。

较佳地，所述输入输出调理电路还用于输出模拟电压信号和/或模拟电流信号。

较佳地，所述输入输出调理电路的输出端包括RS485输出接口(一种数字接口)和/或CANopen输出接口(一种数字接口)，用于输出所述数字信号。

较佳地，所述钢管以及所述电子仓的材质均为不锈钢。

较佳地，所述下密封件的材质为不锈钢，所述下密封件通过激光密封焊接于所述钢管的下端。

较佳地，所述上密封件的材质为不锈钢，所述上密封件通过激光密封焊接于所述电子仓的上端。

较佳地，所述预设间隔的取值范围为3mm-50mm。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型采用磁敏传感器的非接触测量方式，增加了油位传感器的密封性和使用寿命，既可以防止传感器内的杂质污染油液，又可以防止油液进入到传感器内部，对器件造成影响；采用这种结构原理的油位传感器抗振动、防磁化、分辨率高、响应速度快，适用于重卡、大客车、船舶、高铁等物体的较大油箱中，可以替代现有的滑动电阻式油位传感器和干簧管式油位传感器；并且本实用新型实现无开关磨损、频响高、寿命长。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的新型油位传感器的剖视图。

图2为本实用新型较佳实施例的新型油位传感器的主视图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

如图1-2所示，本实用新型提供了一种新型油位传感器，包括检测仓7、电子仓3、浮子10以及磁铁9；

所述检测仓7包括钢管8以及多个磁敏传感器6，所述多个磁敏传感器6安装于所述钢管8内，所述多个磁敏传感器6沿所述钢管8的轴向根据预设间隔固定设置在电路板上，所述钢管8的上端与所述电子仓3密封连接；电路板有一定的刚性，可以固定支撑磁敏传感器，同时给磁敏传感器提供工作电源，并且保持间隔的稳定。

所述电子仓3内设有输入输出调理电路4，所述多个磁敏传感器6的输出端均与所述输入输出调理电路4的输入端电连接，所述输入输出调理电路4的输出端连接导线1；

所述浮子10中间开孔，所述钢管8置于所述浮子10的孔中，所述浮子10内嵌所述磁铁9；

当所述新型油位传感器放置于油液中时，所述浮子10用于在油液的浮力作用下沿所述钢管8的轴向上下移动；所述磁敏传感器6用于在检测到所述磁铁9时生成感应信号并传输至所述输入输出调理电路4，所述输入输出调理电路4用于将所述感应信号转换为数字信号后通过所述导线1向外输出；具体地，所述输入输出调理电路4会通过所述导线1将所述数字信号输出至外部采集模块(如PLC(可编程逻辑控制器)或采集卡)，进而外部采集模块就可以获知油液的当前油位。

在本实用新型的具体实施过程中，所有输出数据和油位成线性关系，如果接口输出为数字信号，数字信号为油液位置乘以一个比例系数，接收到数字信号后，除以这个比例系数，就为油液的位置数据，如果是采集的模拟量，比如电压是0～5V，其中5V对应测量的最大位置，0V对应测量的最小位置，其他数值按照比例对应，如2.5V对应测量的中间位置。

所述钢管8的下端设有下密封件12，所述电子仓3的上端设有上密封件2，所述下密封件12用于对所述钢管8的下端进行密封，所述上密封件2用于对所述电子仓的上端进行密封。

另外，所述新型油位传感器还包括上卡环5和下卡环11，用于卡设于所述钢管8上，对所述浮子10进行限位；而优选地，所述上卡环5和所述下卡环11的位置可以根据实际需要进行调整。

优选地，所述钢管8以及所述电子仓3的材质均为不锈钢；所述下密封件12的材质为不锈钢，所述下密封件12通过激光密封焊接于所述钢管8的下端；所述上密封件2的材质为不锈钢，所述上密封件2通过激光密封焊接于所述电子仓3的上端。

优选地，所述磁敏传感器可以为霍尔开关传感器、磁阻开关传感器或电子开关，具体地，所述磁敏传感器可以选用多维科技有限公司生产的TMR1340(磁敏传感器的具体型号)，或者其他公司的类似功能产品；或者，所述磁敏传感器可以选用台湾美伽生产的MH257(磁敏传感器的具体型号)，或者其他公司的类似功能产品；上述几种传感器都输出相同的开关信号，差异在于，不同类型传感器的功耗、响应频率、灵敏度、抗干扰能力、温度范围和适应场所有差异，根据用户的使用环境、需求不同组合成不同规格的产品。

优选地，所述输入输出调理电路4还包括CPU，所述CPU用于对接收到的感应信号进行温度补偿，具体地，由于物体的热胀冷缩特性，如果没有补偿，在不同温度下，输出信号会有差异，电路板上设置有温度传感器，CPU内部存储有不同温度下输出信号的误差数据，CPU获取温度传感器的实时温度，查找对应温度下的误差数据，对输出结果进行修正，完成温度补偿功能。以及所述CPU具体会对接收到的感应信号进行详细处理，并转换为模拟电压信号、模拟电流信号或数字信号进行输出；具体地，由于外部采集模块有的支持电压输入，有的支持电流输入，有的支持数字量输入，本实用新型的油位传感器采集到油位后，变换成标准的电压输出(0～5V或者0～10V或者0.5～4.5V)、电流输出(4～20mA)和数字输出，用户根据外部采集模块的接口接任何一个都可以，所有输出数据和油位成线性关系。

优选的，所述输入输出调理电路的CPU可以选用ST公司(意法半导体公司)生产的STM32L031E6(CPU的具体型号)，或者其他公司的类似功能产品；而STM32L031E6是一种功能比较强大的32位的单片机，具有极高的性能、主流的Cortex内核(一种处理器内核)、超多的外设、优异的实时性能、极低的开发成本以及杰出的功耗控制。

STM32L031E6还新增低功耗运行和低功耗睡眠两个低功耗模式，通过利用超低功耗的稳压器和振荡器，微控制器可大幅度降低在低频下的工作功耗，稳压器不依赖电源电压即可满足电流要求。STM32L031E6还提供动态电压升降功能，这是一项成功应用多年的节能技术，可进一步降低芯片在中低频下运行时的内部工作电压。

并且优选地，所述输入输出调理电路的输出端包括RS485输出接口和/或CANopen输出接口，用于输出所述数字信号。

所述磁敏传感器之间的预设间隔的取值范围可以为3mm-50mm。

在本实用新型的具体实施过程中，磁敏传感器在磁场的作用下，会输出开关信号，所有的磁敏传感器的开关信号并行输入到输入输出调理电路的CPU中，CPU对开关信号进行分析，可以得出磁铁对应的油液面位置，经过补偿得到油液面对应的数字量，例如：50mm的油位高度上，均匀分布11个磁敏传感器，每个传感器之间的间距为5mm，液面带动磁铁运动，从下到上磁敏传感器编号依次为0～11，经过对应的磁敏传感器时，磁敏传感器会输出开关信号，判断第几个磁敏传感器有信号输出，就可以得到当前的液面，比如编号为5号的磁敏传感器有开关信号输出，则可以判断液面高度为25mm，比如编号为8号的磁敏传感器有开关信号输出，则可以判断液面高度为40mm。再利用D/A(数模转换)电路对高度的数字量进行转换，转换成模拟量电压信号，再经过放大，成为标准的电压信号，另外电压信号同时送到电压电流转换电路，转换成标准的电流信号，上述D/A电路以及电压电流转换电路具体都包括在所述输入输出调理电路中。

当然，在本实用新型中，针对磁敏传感器间隔太近的情况，可能会有多个磁敏传感器同时检测到磁铁，现有常规模拟电路无法处理这种情况，本实用新型的油位传感器采用CPU作为处理中心，将所有的信号并行接收进来，对信号进行分析，可以得出磁铁对应的中心位置，如果编号为5号和6号的磁敏传感器都检测到磁铁，都有信号送入CPU，CPU可以判定磁铁位于编号为5号和6号的磁敏传感器之间，可以输出5.5位置对应的信号；如果编号为5号、6号和7号的磁敏传感器都检测到磁铁，都有信号送入CPU，CPU可以判定磁铁位于编号为6号的磁敏传感器的位置，可以输出6位置对应的信号；如果编号为5号、6号、7号和8号的磁敏传感器都检测到磁铁，都有信号送入CPU，CPU可以判定磁铁位于编号为6号和7号的磁敏传感器之间，可以输出6.5位置对应的信号，这样的优点是输出信号的分辨率增加了一倍，将现有的缺点转化为本实用新型的优点，其他情况类似。

下面简单说明本实用新型的新型油位传感器的使用方法，具体步骤如下：

S1、根据使用要求调整上卡环、下卡环的位置。

S2、选择合适的测量位置，将油位传感器垂直固定到油箱上，确保测量位置在上下卡环之间。

S3、将导线连接到外部采集模块(例如PLC、采集卡)。

S4、手动移动浮子，从采集模块确认油位传感器输出正常变化。比如，油位传感器采集的是0～5V的电压信号范围，在测量的最小位置，采集卡采集的数据应是0V，在测量的最大位置，采集卡采集的数据应是5V，而且从最小位置逐渐向最大位置移动的过程中，输出电压应当有规律的依次增大，输出电压均匀变化，从最大位置逐渐向最小位置移动的过程中，输出电压应当有规律的依次减小，输出电压均匀变化，S4中具体根据上述原理就可以确认油位传感器输出是否正常。

S5、改变油位，从采集模块确认油位传感器正常反映油位。具体可通过注入不同的油液，形成不同的油液面，从而控制浮子的不同位置，参考S4的方法，观察不同油液面，应该对应不同的电压输出。从最小位置到最大位置，输出电压应当有规律依次增大，最大电压对应满量程，以此来确认油位传感器是否可以正常反应油位。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当了解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求述限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型油位传感器，其特征在于，包括检测仓、电子仓、浮子以及磁铁；

所述检测仓包括钢管以及多个磁敏传感器，所述多个磁敏传感器安装于所述钢管内，所述多个磁敏传感器沿所述钢管的轴向根据预设间隔固定设置，所述钢管的上端与所述电子仓密封连接；

所述电子仓内设有输入输出调理电路，所述多个磁敏传感器的输出端均与所述输入输出调理电路的输入端电连接，所述输入输出调理电路的输出端连接导线；

所述浮子中间开孔，所述钢管置于所述浮子的孔中，所述浮子内嵌所述磁铁；

当所述新型油位传感器放置于油液中时，所述浮子用于在油液的浮力作用下沿所述钢管的轴向移动；所述磁敏传感器用于在检测到所述磁铁时生成感应信号并传输至所述输入输出调理电路，所述输入输出调理电路用于将所述感应信号转换为数字信号后通过所述导线向外输出；

所述钢管的下端设有下密封件，所述电子仓的上端设有上密封件。

2.如权利要求1所述的新型油位传感器，其特征在于，所述新型油位传感器还包括上卡环和下卡环，用于卡设于所述钢管上，对所述浮子进行限位。

3.如权利要求1所述的新型油位传感器，其特征在于，所述磁敏传感器为霍尔开关传感器、磁阻开关传感器或电子开关。

4.如权利要求1所述的新型油位传感器，其特征在于，所述输入输出调理电路还包括CPU，所述CPU用于对接收到的感应信号进行温度补偿。

5.如权利要求1所述的新型油位传感器，其特征在于，所述输入输出调理电路还用于输出模拟电压信号和/或模拟电流信号。

6.如权利要求1所述的新型油位传感器，其特征在于，所述输入输出调理电路的输出端包括RS485输出接口和/或CANopen输出接口，用于输出所述数字信号。

7.如权利要求1所述的新型油位传感器，其特征在于，所述钢管以及所述电子仓的材质均为不锈钢。

8.如权利要求1所述的新型油位传感器，其特征在于，所述下密封件的材质为不锈钢，所述下密封件通过激光密封焊接于所述钢管的下端。

9.如权利要求1所述的新型油位传感器，其特征在于，所述上密封件的材质为不锈钢，所述上密封件通过激光密封焊接于所述电子仓的上端。

10.如权利要求1所述的新型油位传感器，其特征在于，所述预设间隔的取值范围为3mm-50mm。