專利名稱：車用液位報(bào)警保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于汽車車身電氣領(lǐng)域，具體涉及一種利用液體壓力傳感器測(cè)量車上 液體容器內(nèi)的液體壓力后通過(guò)電壓比較器進(jìn)行安全判別，并在必要時(shí)可采取報(bào)警和保護(hù)措 施的裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的類似液位檢測(cè)裝置主要是借助大多數(shù)液體的導(dǎo)電性實(shí)現(xiàn)的。在某種液體的 儲(chǔ)液罐壁面上的某個(gè)深度上設(shè)置一枚探針，當(dāng)液面超出該位置時(shí)，液體浸沒(méi)探針，液體可以 使電流流過(guò)，相關(guān)電路被接通，此時(shí)，報(bào)警電路不會(huì)發(fā)出報(bào)警，而當(dāng)液位低于探針位置時(shí)，檢 測(cè)電路被切斷，報(bào)警電路被接通，發(fā)出報(bào)警。此類裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。但是，這種測(cè)量方式過(guò)于簡(jiǎn)單、粗糙，容易 受到外部條件變化的影響，在工作中的可靠性不好。又由于探針位置固定，無(wú)法調(diào)整。當(dāng)被 檢測(cè)的液體性質(zhì)或者探針本身發(fā)生變化時(shí)，無(wú)法通過(guò)調(diào)整來(lái)校正系統(tǒng)的判別條件，會(huì)導(dǎo)致 裝置工作時(shí)的準(zhǔn)確性，甚至?xí)斐裳b置的誤報(bào)。此外，這類裝置通常只具備報(bào)警功能，不具 備保護(hù)功能，只能起到提示駕駛員的作用，而不能進(jìn)一步的對(duì)被檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)， 在功能上有其局限性。此外，上述裝置不能用于檢測(cè)絕緣或?qū)щ娦暂^差的液體。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種測(cè)量精度更高、可調(diào)整、具備報(bào)警和保護(hù)雙重功 能，并且可以用于檢測(cè)絕緣或?qū)щ姴畹囊后w的車用液位報(bào)警保護(hù)裝置。本實(shí)用新型所提供的車用液位報(bào)警保護(hù)裝置，具體包括信號(hào)采集模塊、電壓轉(zhuǎn)換 模塊、信號(hào)比較模塊以及報(bào)警和保護(hù)控制模塊，其中的信號(hào)采集模塊1采用壓力傳感器作 為測(cè)量元件，并安裝于被測(cè)液體容器9的底部；信號(hào)比較模塊包括彼此獨(dú)立工作的電壓比 較器A和電壓比較器B，這2個(gè)電壓比較器的輸入端分別與壓力傳感器的輸出端相連，電壓 比較器A的輸出端與報(bào)警模塊5的輸入端連接，電壓比較器B的保護(hù)控制模塊3的輸入端 連接；電壓轉(zhuǎn)換模塊7的輸入端與外接電源8連接，輸出端分別于電壓比較器A和電壓比較 器B的另一個(gè)輸入端連接，為其提供合適的工作電壓。本實(shí)用新型所提供的車用液位報(bào)警保護(hù)裝置中的保護(hù)控制模塊3為一個(gè)串聯(lián)在 被保護(hù)設(shè)備電路的干路中的常閉合繼電器。而且在所述的常閉合繼電器與被保護(hù)設(shè)備電路 之間可以串聯(lián)一個(gè)二極管，用以保障只有單一方向的電流可以驅(qū)動(dòng)保護(hù)控制模塊。本實(shí)用新型所提供的車用液位報(bào)警保護(hù)裝置中的報(bào)警模塊5可以是LED發(fā)光二極 管，或蜂鳴器，或二者的組合。而且報(bào)警模塊與電壓比較器的輸出端采用共陽(yáng)極接法。本實(shí)用新型所提供的車用液位報(bào)警保護(hù)裝置中的外接電源8可以采用車載的蓄 電池。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)使用傳感器作為測(cè)量裝置，輸出穩(wěn)定，測(cè)重可靠。[0011]測(cè)量裝置使用壓力傳感器代替了此前系統(tǒng)上常用的探針，使得測(cè)量更加準(zhǔn)確、可 靠，抗外部干擾的能力更強(qiáng)，也更便于后期電控系統(tǒng)的進(jìn)一步處理和使用。探針一般使用金 屬材質(zhì)，長(zhǎng)期的使用必然會(huì)產(chǎn)生銹蝕、變形等問(wèn)題，而在傳統(tǒng)系統(tǒng)中的測(cè)量和判別都完全依 靠其進(jìn)行，所以使得系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確和可靠程度下降，而使用傳感器則可以避免諸如此類 的問(wèn)題。探針系統(tǒng)在有較大的外部干擾時(shí)，會(huì)表現(xiàn)的非常不穩(wěn)定，比如車輛行駛在顛簸或者 傾斜路面時(shí)，被檢測(cè)的液體液面會(huì)發(fā)生較大幅度的變動(dòng)，嚴(yán)重影響探針系統(tǒng)判別的正確性， 造成誤報(bào)等，干擾駕駛員的判斷。而使用壓力傳感器測(cè)量時(shí)，使用對(duì)于小幅度液面變化響應(yīng) 較弱的傳感器就可以盡可能減少顛簸路面上誤報(bào)的可能，而傳感器布置在被檢測(cè)液體容器 的底面中心，當(dāng)容器發(fā)生傾斜時(shí)，對(duì)壓力傳感器的測(cè)量影響被降到最小，可以避免其對(duì)判別 結(jié)果產(chǎn)生的影響，大大提升了系統(tǒng)的抗干擾能力。傳統(tǒng)系統(tǒng)的控制方式完全不具備后期再 處理的能力，也因此限制了系統(tǒng)的功能性，在使用傳感器后，輸出的電壓信號(hào)可以直接被其 它控制系統(tǒng)利用，為系統(tǒng)功能的擴(kuò)展留出了很大余地。(2)裝置具備調(diào)整功能，可以根據(jù)不同液體性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。此前的傳統(tǒng)探針系統(tǒng)的判別完全是利用被檢測(cè)液體與探針導(dǎo)通，當(dāng)液體的性質(zhì)或 探針本身發(fā)生變化時(shí)，比如使用了不同的風(fēng)窗清洗劑或者探針發(fā)生變形或銹蝕，系統(tǒng)的判 別條件就會(huì)相應(yīng)的發(fā)生改變。并且由于探針位置固定，當(dāng)上述改變發(fā)生時(shí)，無(wú)法通過(guò)調(diào)節(jié)探 針的位置來(lái)校正系統(tǒng)。基于上述原因，在本實(shí)用新型中增加了獨(dú)立的進(jìn)行判別電路。判別 電路的核心是電壓比較器，電壓比較器工作的基本原理是比較兩個(gè)分別由正相端和反相端 輸入的電壓信號(hào)，當(dāng)正相端輸入大于反相端輸入時(shí)，比較器輸出正的電源電壓值，即輸出一 個(gè)高電平；反之，則輸出一個(gè)低電平。壓力傳感器測(cè)量輸出的電壓值由反相端輸入到比較 器，正相端輸入的是比較電壓的基準(zhǔn)信號(hào)，也就是被檢測(cè)系統(tǒng)安全臨界值所對(duì)應(yīng)的電壓，這 個(gè)電壓信號(hào)是由電源進(jìn)行調(diào)壓后給出的，調(diào)壓是通過(guò)滑動(dòng)變阻器實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)系統(tǒng)探針不 能實(shí)現(xiàn)的調(diào)整功能，在本實(shí)用新型中，借助可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)電壓得以實(shí)現(xiàn)。除此之外，在增加 獨(dú)立的判別電路以后，還可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)比較功能。所謂多級(jí)比較，就是將壓力傳感器輸出 的電壓值同時(shí)引入多個(gè)電壓比較器進(jìn)行比較，不同的電壓比較器對(duì)應(yīng)不同的基準(zhǔn)電壓，可 以實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)液位信號(hào)與多個(gè)不同安全限度的液位臨界值的比較，各個(gè)電壓比較器后所帶 負(fù)載也不同，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了不同液位觸發(fā)不同的功能，使得裝置的功能性大大提升，工作更精 密。本實(shí)用新型中將傳感器電壓進(jìn)行了兩次比較，分別用于觸發(fā)報(bào)警電路和保護(hù)電路。對(duì) 于報(bào)警電路，觸發(fā)時(shí)所對(duì)應(yīng)的液位要略高于保護(hù)電路。這樣，當(dāng)液位到達(dá)報(bào)警臨界值時(shí)，裝 置首先向駕駛員發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提示駕駛員及時(shí)進(jìn)行檢查和補(bǔ)充。而如果液位在報(bào)警 電路觸發(fā)后仍舊繼續(xù)下降一段高度，才會(huì)觸發(fā)保護(hù)電路，這樣分條件觸發(fā)可以給駕駛員留 出維修的時(shí)間。保護(hù)電路被觸發(fā)后，會(huì)在必要時(shí)切斷被檢測(cè)液體相關(guān)設(shè)備的電路，防止其繼 續(xù)工作帶來(lái)的設(shè)備損壞。(3)裝置在報(bào)警的基礎(chǔ)上增加了保護(hù)電路。傳統(tǒng)系統(tǒng)往往只具備報(bào)警功能，只能提醒駕駛員進(jìn)行必要的檢查，只能被動(dòng)的減 少事故發(fā)生的可能性，而本實(shí)用新型不僅保留了基本的報(bào)警功能，還增加了保護(hù)功能。保護(hù) 功能是通過(guò)保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)的，保護(hù)電路的觸發(fā)條件是在報(bào)警電路觸發(fā)后液面又下降一段高 度。保護(hù)電路的保護(hù)裝置是與電壓比較器輸出端串聯(lián)的一個(gè)常閉合繼電器，保護(hù)電路連接 的是繼電器的控制端，而繼電器的受控端串聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備的干路中。在該通路上還串聯(lián)了一個(gè)二極管，二極管的作用是保證電路的單向?qū)ㄐ?，使得僅在被檢測(cè)液位低于安全基 準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，電路才能導(dǎo)通，防止相關(guān)系統(tǒng)由于誤報(bào)而被強(qiáng)制停止工作。之所以使用常閉繼 電器是因?yàn)樵谡Ｇ闆r下，由于二極管的作用，保護(hù)電路中不會(huì)有電流流過(guò)，受控端常閉保 證受控設(shè)備可以正常使用，而只有當(dāng)超出了安全閾值，保護(hù)電路中出現(xiàn)電流，繼電器才被吸 開(kāi)，切斷受控端的電路斷路。(4)本裝置可以用于檢測(cè)絕緣或?qū)щ娦圆畹囊后w傳統(tǒng)裝置是依靠液體導(dǎo)電性實(shí)現(xiàn)的，因而不適用于絕緣或?qū)щ娦圆畹囊后w。本裝 置的工作原理是依靠液體內(nèi)部的壓力P = ρ gh，因而與液體的導(dǎo)電性無(wú)關(guān)，可以用于檢測(cè) 傳統(tǒng)系統(tǒng)所無(wú)法檢測(cè)的液體，應(yīng)用范圍更廣。
以下結(jié)合附圖說(shuō)明和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1車用液位報(bào)警保護(hù)裝置示意圖；圖中1-壓力傳感器，2-電壓比較器B，3_保護(hù)控制模塊，4-被保護(hù)設(shè)備電路， 5-報(bào)警模塊，6-電壓比較器A，7-電壓轉(zhuǎn)換模塊，8-外接電源，9-被測(cè)液體容器；圖2車用液位報(bào)警保護(hù)裝置電路原理圖；圖3車用液位報(bào)警保護(hù)裝置控制流程具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型的總體示意圖。圖2是本實(shí)用新型的電路連接圖。其中Vl是整套裝置的電源，在使用時(shí)由車載蓄 電池供給，蓄電池的輸出電壓為12V左右。非線性電壓源V2代表的是用于檢測(cè)液位高度的 壓力傳感器的輸出電壓值，傳感器的輸出電壓隨液體內(nèi)部壓強(qiáng)的升高而升高，由于液體內(nèi) 部壓強(qiáng)P = P gh，液體性質(zhì)不發(fā)生變化時(shí)，只與測(cè)量位置有關(guān)，所以輸出電壓值隨傳感器與 液面的相對(duì)位置變化而變化，又因?yàn)閭鞲衅鞯奈恢霉潭ú蛔?，液面位置越高，輸出電壓值?大；該輸出值的范圍為0 5V。裝置系統(tǒng)內(nèi)部多數(shù)器件需要時(shí)用5V供電，因而由蓄電池直 接輸出的電壓需要經(jīng)過(guò)一次降壓才能輸入到各個(gè)器件上，圖中Ul表示的就是用于降壓的 LM7805芯片，該芯片可以將12V電壓降為5V。圖中U2是LM339電壓比較器，該比較器內(nèi)部 共有4路獨(dú)立的輸入輸出，在裝置中只用了 A路和B路，二者分別是報(bào)警電路和保護(hù)電路的 判別電路，圖中用U2A和U2B代表。蜂鳴器(BUZZER)U3的功能是在報(bào)警電路被接通時(shí)發(fā)出 聲音報(bào)警。Rl和R2是兩個(gè)滑動(dòng)變阻器，分別安裝在兩路電壓比較的正相端上，用于調(diào)節(jié)正 相端的輸入電壓值。圖中用R3代表被檢測(cè)液體的相關(guān)設(shè)備，即被保護(hù)設(shè)備。LEDl表示的是 報(bào)警電路中的發(fā)光二極管，功能是在報(bào)警電路接通時(shí)，發(fā)光報(bào)警。Dl為一個(gè)二極管，串聯(lián)在 保護(hù)電路中，用以保障只有單一方向的電流可以驅(qū)動(dòng)繼電器。Xl代表常閉合繼電器，繼電器 的控制端與電壓比較相連，受控端與受控設(shè)備相連，在圖中與R3相連。線路的連接關(guān)系如圖2所示，蓄電池Vl的正極與7805芯片Ul的輸入端相連，負(fù) 極接地，圖中的地在蓄電池的負(fù)極上。Ul的其它兩個(gè)管腳，輸出端與電壓比較器U2的供電 端3相連，公共端接地。電壓比較器的12端接地。在芯片Ul輸出端和U2供電端的結(jié)點(diǎn)上 引出一路電源，用于給比較器的正相端5和7供電，即提供比較的基準(zhǔn)電壓；由于基準(zhǔn)電壓應(yīng)可調(diào)，所以在該路電源上設(shè)置滑動(dòng)變阻器Rl和R2，分別位于報(bào)警和保護(hù)支路上。滑動(dòng)變 阻器兩端分別接結(jié)點(diǎn)和地，由滑動(dòng)端輸出電壓，與比較器的正相端相連。比較器的反相端 4和6由壓力傳感器V2輸入。發(fā)光二極管LED1、蜂鳴器U3與電壓比較器U2的A路輸出 端1串聯(lián)，構(gòu)成報(bào)警電路，可以發(fā)出聲光報(bào)警；由于發(fā)出報(bào)警時(shí)，比較輸出的是正電壓，所以 LEDl和U3采用共陽(yáng)極接法。二極管D1、繼電器Xl的控制端與電壓比較器U2的B路輸出 端2串聯(lián)，構(gòu)成保護(hù)電路；二極管的方向要保證只有電壓比較器輸出正相電壓時(shí)才能驅(qū)動(dòng) 繼電器動(dòng)作。 本實(shí)用新型的液位檢測(cè)控制流程如圖3所示。當(dāng)被檢測(cè)液面的高度高于報(bào)警電路 臨界值時(shí)，傳感器輸出的電壓值Ui大于臨界值對(duì)應(yīng)的電壓Ucl，報(bào)警電壓比較器的輸出值 Uol等于負(fù)的比較器的電源電壓。由于報(bào)警電路的發(fā)光二極管和蜂鳴器采用了共陽(yáng)極接法， 所以此時(shí)不發(fā)出報(bào)警。當(dāng)液面降低到報(bào)警臨界值和保護(hù)臨界值中間時(shí)，傳感器輸出電壓Ui <Ucl，Uol輸出等于正的電源電壓，二極管和蜂鳴器被接通，發(fā)出聲光報(bào)警。但是傳感器輸 出電壓Ui大于保護(hù)臨界值Uc2，保護(hù)比較器的輸出值Uo2等于負(fù)的電源電壓，由于二極管的 作用，保護(hù)電路中沒(méi)有電流流過(guò)繼電器的控制端，保護(hù)電路不動(dòng)作。當(dāng)液面低于保護(hù)臨界值 時(shí)，Ui <Ucl，Ui <Uc2，此時(shí)報(bào)警比較器和保護(hù)比較器都輸出正的電源電壓，報(bào)警電路和保 護(hù)電路都接通，既發(fā)出報(bào)警，又采取保護(hù)措施。
權(quán)利要求車用液位報(bào)警保護(hù)裝置，包括信號(hào)采集模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)比較模塊以及報(bào)警和保護(hù)控制模塊，其特征在于其中的信號(hào)采集模塊采用壓力傳感器(1)作為測(cè)量元件，并安裝于被測(cè)液體容器(9)的底部；信號(hào)比較模塊包括彼此獨(dú)立工作的電壓比較器A(6)和電壓比較器B(2)，這2個(gè)電壓比較器的輸入端分別與壓力傳感器(1)的輸出端相連，電壓比較器A的輸出端與報(bào)警模塊(5)的輸入端連接，電壓比較器B(2)的保護(hù)控制模塊(3)的輸入端連接；電壓轉(zhuǎn)換模塊(7)的輸入端與外接電源(8)連接，輸出端分別于電壓比較器A(6)和電壓比較器B(2)的另一個(gè)輸入端連接，為其提供合適的工作電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用液位報(bào)警保護(hù)裝置，其特征在于，所述的保護(hù)控制模塊 (3)為一個(gè)串聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備電路(4)的干路中的常閉合繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用液位報(bào)警保護(hù)裝置，其特征在于，在所述的常閉合繼電 器與被保護(hù)設(shè)備電路(4)之間可以串聯(lián)一個(gè)二極管，用以保障只有單一方向的電流可以驅(qū) 動(dòng)保護(hù)控制模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用液位報(bào)警保護(hù)裝置，其特征在于，所述的報(bào)警模塊(5)可 以是LED發(fā)光二極管，或蜂鳴器，或二者的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車用液位報(bào)警保護(hù)裝置，其特征在于，所述的報(bào)警模塊(5)與 電壓比較器的輸出端采用共陽(yáng)極接法。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用液位報(bào)警保護(hù)裝置，其特征在于，所述的外接電源(8)可 以采用車載的蓄電池。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種車用液位報(bào)警保護(hù)裝置，屬于汽車車身電氣領(lǐng)域。該裝置包括信號(hào)采集、電壓轉(zhuǎn)換、信號(hào)比較以及報(bào)警和保護(hù)控制等模塊。其中，信號(hào)采集模塊以壓力傳感器作為測(cè)量元件安裝于被測(cè)液體容器底部；傳感器輸出的電壓信號(hào)輸入2個(gè)彼此獨(dú)立工作的電壓比較器，兩電壓比較器的輸出端分別與報(bào)警模塊和保護(hù)控制模塊連接；電壓轉(zhuǎn)換模塊將外接電源轉(zhuǎn)換成適合裝置工作的電壓。與傳統(tǒng)液位保護(hù)裝置相比，本實(shí)用新型所提供裝置使用傳感器進(jìn)行測(cè)量，輸出穩(wěn)定，測(cè)量可靠；且裝置具備調(diào)整功能，可以根據(jù)不同液體性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)被測(cè)液位超出臨界值時(shí)，裝置兼具報(bào)警和保護(hù)兩種功能。此外，本裝置還可以用于絕緣和導(dǎo)電性差液體的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01F23/18GK201656434SQ20102010827
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者張紅光, 王欣, 王道靜 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)