專利名稱：車用水位傳感器及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于汽車構造的技術領域，涉及汽車上的檢測報警裝置，更具體地 說，本發(fā)明涉及一種車用水位傳感器。另外，本發(fā)明還涉及這種車用水位傳感 器的控制方法。
背景技術：
隨著現(xiàn)代汽車技術的進步和發(fā)展，汽車大規(guī)模地進入千家萬戶和人民生活 的各個領域，已經(jīng)成為普通大眾的代步工具，汽車產(chǎn)品的安全、舒適、環(huán)保和 經(jīng)濟性能以及提高汽車產(chǎn)品的效率已成為人們關注的話題。
現(xiàn)代汽車為了進一步提高可靠性，減少不必要的損壞，增加了一些特殊功 能的傳感器，如為了保證正常的水位，防止發(fā)動機和齒輪箱的損壞，增加了水 位傳感器。在發(fā)動機的水箱內增加低水位報警功能，用來防止發(fā)動機水箱內的 冷卻水過少后將發(fā)動機燒壞；在齒輪箱的油水分離器后加裝水位傳感器， 一但 水位達到一定的量，則提醒司機或維修人員將水放干凈，防止因水過多而損壞 齒輪箱。
近幾年來，國際上對汽車排放標準的逐步提高，整車控制系統(tǒng)和電子技術 的快速發(fā)展，現(xiàn)代汽車對電子式、或數(shù)字化的傳感器的需求也越來越大。新的 電子控制技術和傳感技術的發(fā)展成為企業(yè)提高產(chǎn)品性能、質量與贏得市場的關 鍵。數(shù)字化的傳感器一方面是用來提高產(chǎn)品的抗干擾能力，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性; 另一方面是用來提高產(chǎn)品的測量精度，增加產(chǎn)品的附加功能，實現(xiàn)多種功能的 復合。
傳統(tǒng)的水位傳感器如本說明書中的附圖1所示的水位傳感器1，是一種單觸 點的水位開關式報警結構，它僅起到一個開關的作用。 一般釆用一體式的結構， 它由金屬接頭12、金屬接頭絕緣套13、螺帽8、錐螺紋9、金屬探頭ll和觸頭 絕緣套10構成。近幾年來，國際市場上出現(xiàn)了一種利用模擬電路和延時電路設
計的方式，使傳統(tǒng)的開關式水位傳感器具備了延時報警控制和信號輸出功能， 但其外圍模擬電路復雜、輸出的模擬信號易受汽車上復雜電磁環(huán)境干擾，產(chǎn)品 的整體抗干擾能力不高。另外，產(chǎn)品如用總線技術的汽車或控制系統(tǒng)中，則需 要另加上相應的轉換器，使產(chǎn)品的成本大幅度提高。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的第一個問題是提供一種車用水位傳感器，其目的是提高 傳感器的整體抗干擾能力及實現(xiàn)對產(chǎn)品的兼容性和功能的復合性要求。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為
本發(fā)明所提供的這種車用水位傳感器，包括螺帽、錐螺紋、觸點絕緣套及 金屬探頭，所述的水位傳感器上的金屬探頭通過線束與數(shù)字控制系統(tǒng)由信號線 路連接。
本發(fā)明為了提高上述總體技術方案的新穎性、創(chuàng)造性和實用性，還進一步 提供了更具體的技術方案，使其更加完善和可行
所述的數(shù)字控制系統(tǒng)中設微處理器，所述的微處理器的輸出信號為開關模 式，或者為頻率方式，或者為電流方式，或者為電壓方式，或者所述的輸出信 號為上述輸出方式的任意組合。
所述的水位傳感器的感應元件為壓力感應芯片。
所述的水位傳感器為兩個分立構件連接，即其中一個構件為所述的線束 裝在外殼內，在外殼上與線束相反的一端設凸起的聯(lián)接套；另一個構件為所述 的金屬探頭通過觸點絕緣套裝在螺帽及錐螺紋內，在螺帽上與安裝金屬探頭相 反的端部設凸起的聯(lián)接芯；所述的聯(lián)接芯插入聯(lián)接套內并構成緊配合，使上述 兩個構件邊為一體；在聯(lián)接芯與聯(lián)接套緊配合的狀態(tài)下，所述的金屬探頭與線 束的電路導通。所述的水位傳感器為多觸點水位傳感器，即其金屬探頭的數(shù)量為兩個或多
于兩個，多個金屬探頭與線束連接的電路互相絕緣；所述的多個金屬探頭在其 從螺帽及錐螺紋伸出的位置互不相同。
在所述的外殼內，設金屬屏蔽層，罩在金屬探頭與線束連通的導線外。
所述的數(shù)字控制系統(tǒng)設在所述的外殼內。
本發(fā)明所要解決的第二個問題是提供上述車用水位傳感器所采用的控制方 法，其目的與上述技術方案是相同的。該方法的具體技術方案是
在上述技術方案中所述的數(shù)字控制系統(tǒng)，由車載電源供電，水位信號由金 屬探頭獲取，通過所述的微處理器處理，然后輸出報警信號，所述的數(shù)字控制 系統(tǒng)的報警方式為燈光報警；或者所述的報警方式為聲音報警；或者所述的報 警方式為語言報警；或者所述的報警方式為燈光報警、聲音報警和語言報警的 任意組合的報警方式
以上所述的車用水位傳感器的控制方法，所述的金屬探頭()將水位信號 轉換為電壓信號，其設定的電壓值為U。，所述的控制方法的控制過程為
a) 、上電；
b) 、數(shù)字控制系統(tǒng)中的微處理器讀取由金屬探頭傳來的電壓值；
C)、判斷電壓值是否大于U。，如果是，則啟動燈光報警，同時進入步驟d); 如果否，則返回步驟b);
d) 、啟動延時計數(shù)器；
e) 、在延時計數(shù)器進行時間計數(shù)的同時，微處理器判斷電壓值是否大于U。， 如果是，則繼續(xù)進行時間計數(shù)；如果否，則返回步驟b);
f) 、判斷時間計數(shù)是否達到設定值，即倒數(shù)計時是否為零，如果是，進入步
驟g);如果否，返回步驟e);
g) 、啟動聲音報警，或者啟動語言報警，或者同時啟動聲音報警和語言報
塾。
本發(fā)明采用上述技術方案，提高了水位傳感器的整體抗干擾能力，實現(xiàn)對 產(chǎn)品的兼容性和功能的復合性要求，使信號輸出可選擇開關模式、頻率、電流 和電壓等多種方式，并實現(xiàn)多點報警和數(shù)字化輸出選擇功能；提高了產(chǎn)品的可 靠性；同時降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟性。
下面對本說明書各幅附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明
圖1為本說明書背景技術中涉及的水位傳感器的結構示意圖2為本發(fā)明提供的一體式單觸點水位傳感器的結構示意圖3為本發(fā)明提供的組合式單觸點水位傳感器結構連接關系示意圖4為本發(fā)明提供的一體式多觸點水位傳感器的結構示意圖5為本發(fā)明提供的組合式多觸點水位傳感器結構連接關系示意圖6為本發(fā)明提供的水位傳感器的控制功能示意圖7為本發(fā)明中的水位傳感器的控制方式的過程邏輯框圖。
圖中標記為
1、水位傳感器，2、多觸點水位傳感器，3、單觸點水位傳感器，4、線束， 5、外殼，6、聯(lián)接套，7、聯(lián)接芯，8、螺帽，9、錐螺紋，10、觸頭絕緣套，11、 金屬探頭，12、金屬接頭，13、金屬接頭絕緣套。
具體實施例方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發(fā)明的具體實施方式
如所涉及 的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及 工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域 的技術人員對本發(fā)明的發(fā)明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
如圖2至圖5所表達的本發(fā)明的結構，本發(fā)明為一種車用水位傳感器，包
括螺帽8、錐螺紋9、觸點絕緣套10及金屬探頭11。其中，金屬探頭ll是傳感 元件，以獲得水位的信號；用觸點絕緣套10實現(xiàn)絕緣的作用；錐螺紋9用于在 機體上的安裝，且錐螺紋能起到良好的密封作用；螺帽8在水位傳感器緊固時 起旋緊作用。
在本說明書的背景技術部分，論述了現(xiàn)有技術存在的缺陷，為了克服這些 缺陷，實現(xiàn)提高傳感器的整體抗干擾能力及實現(xiàn)對產(chǎn)品的兼容性和功能的復合 性要求的目的，本發(fā)明采取了如下的技術方案
本發(fā)明所提供的這種車用水位傳感器，所述的水位傳感器1上的金屬探頭 11通過線束4與數(shù)字控制系統(tǒng)由信號線路連接。
上述技術方案，不同于一般的低水位報警器僅實現(xiàn)固定水位的開關報警功 能，而是將水位信號經(jīng)過本發(fā)明所提供的數(shù)字控制系統(tǒng)中的計算機程序處理， 實現(xiàn)延時、報警、控制的數(shù)字化信號輸出，其輸出信號可以實現(xiàn)脈沖式的數(shù)字 化方波頻率信號、電流或是電壓信號，并可通過對頻率信號占空比的設定和選 擇，使傳感器產(chǎn)品能直接適應現(xiàn)代新型高檔汽車上總線技術對傳感器信號的特 殊需求。采用數(shù)字控制系統(tǒng)大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，它比模擬信號更適 合于計算機處理，更易于實現(xiàn)功能的多樣化和與其它軟硬件的兼容。
本發(fā)明還提供下面的水位傳感器1結構的具體實施示例，供本領域的技術 人員在實施本發(fā)明時，選擇應用
實施示例一
本發(fā)明以上所述的數(shù)字控制系統(tǒng)中設微處理器，所述的微處理器的輸出信 號為開關模式，或者為頻率方式，或者為電流方式，或者為電壓方式，或者所 述的輸出信號為上述輸出方式的任意組合。
本發(fā)明設置了獨立的電源電路，用于提高相關產(chǎn)品在汽車上的抗干擾能力; 數(shù)據(jù)處理采用汽車級八位單片機和獨立開發(fā)的軟件程序；結構選用標準的接口
聯(lián)接方式， 一體化設計，結構緊湊，性能穩(wěn)定，質量可靠。
可以根據(jù)需要設定報警形式，如選擇電路中的燈光、聲音或語言報警形式， 也可通過對信號頻率選擇設定。同樣使用微處理器對水位信號進行預處理，信 號輸出可選擇開關模式、頻率、電流和電壓等多種方式，實現(xiàn)數(shù)字化輸出和延 時報警選擇功能。
實施示例二
如圖3和圖5所示，本發(fā)明所提供的水位傳感器1為兩個分立構件連接，
即其中一個構件為所述的線束4裝在外殼5內，在外殼5上與線束4相反的
一端設凸起的聯(lián)接套6;另一個構件為所述的金屬探頭11通過觸點絕緣套10裝
在螺帽8及錐螺紋9內，在螺帽8上與安裝金屬探頭11相反的端部設凸起的聯(lián) 接芯7;所述的聯(lián)接芯7插入聯(lián)接套6內并構成緊配合，使上述兩個構件邊為一 體；在聯(lián)接芯7與聯(lián)接套6緊配合的狀態(tài)下，所述的金屬探頭11與線束4的電 路導通。
傳統(tǒng)的電子式水位傳感器是控制電路與傳感頭一體的， 一般因傳感頭是一 個簡單的觸點開關，很少有損壞的，通常都是控制電路有故障需要維修或更換， 其拆裝需用工具，還涉及到密封和可靠性問題，需要有專業(yè)人業(yè)進行操作，而 隨著汽車進入家庭，導致維護不方便，如果更換一只新的，成本也較高。為便 于拆裝，本發(fā)明采取的技術方案是水平將傳感器的設計分成兩部分，制造時將 控制電路部分和感應頭部分分開，中間用標準接口設計連接，通過揷拔方式形 成一個組合式的產(chǎn)品，如圖3和圖5所示，其它的控制部分則和數(shù)字式多觸點 水位傳感器、數(shù)字式單觸點水位傳感器的控制部分完全一樣。
其外形結構可用高強度的耐高溫的工程塑料一次復合而成，簡化機械零件 和裝配過程，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。
實施示例三本發(fā)明采用微機械加工技術生產(chǎn)出的汽車用壓力感應芯片，輔以獨立電源 電路、信號處理電路和獨立開發(fā)設計的軟件程序，實現(xiàn)壓力信號數(shù)字化輸出， 并采用三線輸出和兩線輸出方式選擇，標準接口設計，以及可靠的高壓和高強 度的密封技術。
本發(fā)明取消了傳統(tǒng)壓力傳感器利用模片變形來驅動杠桿機構運動，推動滑 線電阻彈片在電阻板上的運動，從而實現(xiàn)隨壓力變化而傳感器輸出電阻變化的 方式，采用專用的微型壓力感應芯片進行壓力變化測試，將壓力變化的電壓信 號通過計算機程序處理轉化為數(shù)字性的頻率或電流信號，直接輸給車用儀表、 發(fā)動機控制系統(tǒng)或中央處理系統(tǒng)來進行報警或控制調整，輸出頻率也可選擇脈 寬調節(jié)方式實現(xiàn)與整車總線技術的對接。線路板的封閉和傳感器的總裝是利用 高強度的耐高溫的樹脂膠整體封裝后，再利用金屬結構的接頭進行機械圈壓封 裝，以進一步提高傳感器的抗壓強度。采用一體化的結構設計，結構緊湊，配 套專用數(shù)據(jù)處理程序，有效提高了產(chǎn)品的性能和可靠性，降低了制造成本和零 件加工成本。
實施示例四
除了以上所述的采用單觸點的水位傳感器的結構方案，本發(fā)明還特別提出 了多觸點的水位傳感器的技術方案即本發(fā)明所述的水位傳感器1還為多觸點 水位傳感器2，即其金屬探頭11的數(shù)量為兩個或多于兩個，多個金屬探頭11與 線束連接的電路互相絕緣；所述的多個金屬探頭11在其從螺帽8及錐螺紋9伸 出的位置互不相同。
采用上述技術方案，使本發(fā)明具有多個水位觸點，可根據(jù)水位高低需要設 定觸點位置，信號處理單元根據(jù)不同位置觸點的開關，將水位信號經(jīng)過計算機 程序處理，實現(xiàn)延時、報警、控制的數(shù)字化信號輸出，
實施示例五
本發(fā)明為了提高水位傳感器的抗電磁千擾的能力，采取了如下措施;在所述 的外殼5內，設金屬屏蔽層，罩在金屬探頭11與線束4連通的導線外。由于采 用了上述結構，傳感器內傳送的信號不再受外界、特別是汽車電氣系統(tǒng)的強電 干擾，使得其傳遞的信號準確、穩(wěn)定可靠。
實施示例六
本發(fā)明所述的數(shù)字控制系統(tǒng)設在所述的外殼5內。特別地，所述的數(shù)字控 制系統(tǒng)設在所述的金屬屏蔽層之內。實現(xiàn)了傳感器結構的集成化。
該結構的目的同樣是為了使整個數(shù)字控制系統(tǒng)不受外部的強電磁干擾，使 系統(tǒng)的工作穩(wěn)定
本發(fā)明還提供上述車用水位傳感器所采用的控制方法，該方法的具體技術 方案是-
如圖6所示，在上述技術方案中所述的數(shù)字控制系統(tǒng)，由車載電源供電， 水位信號由金屬探頭ll獲取，通過所述的微處理器處理，然后輸出報警信號， 所述的數(shù)字控制系統(tǒng)的報警方式為燈光報警；或者所述的報警方式為聲音報警； 或者所述的報警方式為語言報警；或者所述的報警方式為燈光報警、聲音報警 和語言報警的任意組合的報警方式
以上所述的車用水位傳感器的控制方法，所述的金屬探頭(11)將水位信 號轉換為電壓信號，其設定的電壓值為U。，如圖7所示，所述的控制方法的控 制過程為
a) 、上電；
b) 、數(shù)字控制系統(tǒng)中的微處理器讀取由金屬探頭11傳來的電壓值；
C)、判斷電壓值是否大于U。，如果是，則啟動燈光報警，同時進入步驟d); 如果否，則返回步驟b); d)、啟動延時計數(shù)器；e) 、在延時計數(shù)器進行時間計數(shù)的同時，微處理器判斷電壓值是否大于U。， 如果是，則繼續(xù)進行時間計數(shù)；如果否，則返回步驟b);
f) 、判斷時間計數(shù)是否達到設定值，即倒數(shù)計時是否為零，如果是，進入步 驟g);如果否，返回步驟e);
g) 、啟動聲音報警，或者啟動語言報警，或者同時啟動聲音報警和語言報塾。
綜上所述，本發(fā)明使用數(shù)字控制系統(tǒng)微處理器對水位信號進行預處理，使 信號輸出可選擇開關模式、頻率、電流和電壓等多種方式，并實現(xiàn)多點報警和 數(shù)字化輸出選擇功能。與現(xiàn)有技術相比，其結構和工作原理上有著很大的區(qū)別， 具有突出的實質性的特點，而且在技術上取得顯著進步，在工業(yè)上有推廣應用 的價值，因此，本發(fā)明具有新穎性、創(chuàng)造性和實用性。另外，本發(fā)明涉及的產(chǎn) 品結構及其該產(chǎn)品的制造方法，同屬一個總體的發(fā)明構思。
上面結合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上 述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性 的改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在 本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種車用水位傳感器，包括螺帽(8)、錐螺紋(9)、觸點絕緣套(10)及金屬探頭(11)，其特征在于所述的水位傳感器(1)上的金屬探頭(11)通過線束(4)與數(shù)字控制系統(tǒng)由信號線路連接。
2、 按照權利要求1所述的車用水位傳感器，其特征在于所述的數(shù)字控制 系統(tǒng)中設微處理器，所述的微處理器的輸出信號為開關模式，或者為頻率方式， 或者為電流方式，或者為電壓方式，或者所述的輸出信號為上述輸出方式的任 意組合。
3、 按照權利要求1或2所述的車用水位傳感器，其特征在于所述的水位 傳感器(1)的感應元件為壓力感應芯片。
4、 按照權利要求1或2所述的車用水位傳感器，其特征在于所述的水位傳感器(1)為多觸點水位傳感器(2)，即其金屬探頭(11)的數(shù)量為兩個或多 于兩個，多個金屬探頭(11)與線束連接的電路互相絕緣；所述的多個金屬探 頭(11)在其從螺帽(8)及錐螺紋(9)伸出的位置互不相同。
5、 按照權利要求1或2所述的車用水位傳感器，其特征在于所述的水位 傳感器(1)為兩個分立構件連接，即其中一個構件為所述的線束(4)裝在外殼(5)內，在外殼(5)上與線束(4)相反的一端設凸起的聯(lián)接套(6);另 一個構件為所述的金屬探頭(11)通過觸點絕緣套(10)裝在螺帽(8)及錐螺 紋(9)內，在螺帽(8)上與安裝金屬探頭(11)相反的端部設凸起的聯(lián)接芯 (7);所述的聯(lián)接芯(7)插入聯(lián)接套(6)內并構成緊配合，使上述兩個構件 邊為一體；在聯(lián)接芯(7)與聯(lián)接套(6)緊配合的狀態(tài)下，所述的金屬探頭(11) 與線束(4)的電路導通。
6、 按照權利要求5所述的車用水位傳感器，其特征在于在所述的外殼(5) 內，設金屬屏蔽層，罩在金屬探頭(11)與線束(4)連通的導線外。
7、 按照權利要求5所述的車用水位傳感器，其特征在于所述的數(shù)字控制 系統(tǒng)設在所述的外殼(5)內。
8、 按照權利要求2所述的車用水位傳感器采用的控制方法，所述的數(shù)字控 制系統(tǒng)由車載電源供電，水位信號由金屬探頭(11)獲取，通過所述的微處理 器處理，然后輸出報警信號，其特征在于所述的數(shù)字控制系統(tǒng)的報警方式為 燈光報警；或者所述的報警方式為聲音報警；或者所述的報警方式為語言報警; 或者所述的報警方式為燈光報警、聲音報警和語言報警的任意組合的報警方式。
9、 按照權利要求7所述的車用水位傳感器的控制方法，所述的金屬探頭(11 )將水位信號轉換為電壓信號，其設定的電壓值為U。，其特征在于所述的控制 方法的控制過程為-a) 、上電；b) 、數(shù)字控制系統(tǒng)中的微處理器讀取由金屬探頭(11)傳來的電壓值；C)、判斷電壓值是否大于U。，如果是，則啟動燈光報警，同時進入步驟d); 如果否，則返回步驟b);d) 、啟動延時計數(shù)器；e) 、在延時計數(shù)器進行時間計數(shù)的同時，微處理器判斷電壓值是否大于U。， 如果是，則繼續(xù)進行時間計數(shù)；如果否，則返回步驟b);f) 、判斷時間計數(shù)是否達到設定值，即倒數(shù)計時是否為零，如果是，進入步 驟g);如果否，返回步驟e);g) 、啟動聲音報警，或者啟動語言報警，或者同時啟動聲音報警和語言報警。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車用水位傳感器，包括螺帽(8)、錐螺紋(9)、觸點絕緣套(10)及金屬探頭(11)，所述的水位傳感器(1)上的金屬探頭(11)通過線束(4)與數(shù)字控制系統(tǒng)由信號線路連接。本發(fā)明還公開了這種車用水位傳感器采用的控制方法。采用上述技術方案，提高了水位傳感器的整體抗干擾能力，實現(xiàn)對產(chǎn)品的兼容性和功能的復合性要求，使信號輸出可選擇開關模式、頻率、電流和電壓等多種方式，并實現(xiàn)多點報警和數(shù)字化輸出選擇功能；提高了產(chǎn)品的可靠性；同時降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟性。
文檔編號G01F23/14GK101368838SQ20081002110
公開日2009年2月18日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權日2008年7月25日
發(fā)明者陳建海 申請人:陳建海