專利名稱：機動車智能油量傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及傳感器技術領域，特別涉及一種機動車智能油量傳感器。
背景技術：
目前市場上主要的機動車智能油量傳感器主要有電位器方式油量傳感器，干 簧管式油量傳感器。電位器式油量傳感器主要原理是在油箱中安裝油位浮子，油箱中油位高低的不 同引起油位浮子在油箱中相對位置的改變，油位浮子通過杠桿連接方式與另一端的電刷 連接，電刷連接導線作為輸出端正，油位浮子位置改變就會通過杠桿使得另一端的電刷 在基片上位置改變，基片上有印刷厚膜電阻，厚膜電阻一端作為輸出端負，電刷位置改 變使得總體輸出端電阻發(fā)生改變，從而使得儀表指針位置發(fā)生相應改變，此方式的傳感 器存在的缺點是1.厚膜電阻與電刷是浸泡在油中，容易出現接觸不良老化等問題，使 用壽命有限，2.由于使用的機械方式進行改變電阻值，在長期使用的過程中，容易導致 磨損，發(fā)生接觸不良的情況，從而導致油位指示不準確，甚至不指示的情況。干簧管式油量傳感器主要原理是在油箱中安裝數量有限的干簧管，在安裝軸 上，套上嵌入有磁鋼的浮子，油箱中油位高低的不同引起油位浮子在油箱中相對位置的 改變，浮子帶動磁鋼同時改變，引起相應位置的干簧管導通使得連接此干簧管的電阻連 接到電路中，這就使得總體輸出電阻發(fā)生改變，從而使得儀表指針位置發(fā)生相應改變； 此方式的傳感器存在的缺點是1.浮子容易卡住，造成儀表失靈；2.由于干簧管的安裝 數量有限，存在輸出阻值跳動，顯示精度太低。如中國專利CN2884160公開了一種油量傳感器，包括傳感器管、浮子、固定 支架，其傳感管內設置有線路板總成，線路板總成為若干個干簧管、電阻連接組成的線 路板，浮子設置有用于容納傳感器管穿過的通孔以及與發(fā)動機吸油管、發(fā)動機回油管相 配合的豎直限位槽，浮子內設置有磁鐵，磁鐵的磁力線與線路板總成所在的平面平行設 置，發(fā)動機吸油管、發(fā)動機回油管的下部固定有固定支架、傳感器管支撐在固定支架 上，該油量傳感器設置多個干簧管、電阻，在油位變化極小的情況下也可以測量并顯 示，提高了顯示的精確性，然而，該油量傳感器存在以下缺陷1.安裝麻煩，容易造成 油箱漏氣；2使用中易發(fā)生吸癟現象；3.維修、清洗不便。
實用新型內容有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種機動車智能油量傳感器，該油量傳感 器結構緊湊、具有長壽命、高精度、高可靠性的特點，能準確測量與指示機動車油箱中 汽油或柴油的存油量。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的本實用新型的機動車智能油量傳感器，包括安裝在機動車油箱內部的油位測量 裝置和測量信號處理電路，所述油位測量裝置包括金屬電容測試極，所述測量信號處理電路包括電容值轉換電路、電容值采集/處理電路、指針控制電路和電源電路，所述金 屬電容測試極的一極接地，另一極接入電容值轉換電路的信號輸入端，所述電容值轉換 電路的信號輸出端與電容值采集/處理電路的信號輸入端相聯，所述電容值采集/處理電 路的控制信號輸出端與指針控制電路的控制信號輸入端相聯，所述指針控制電路用于控 制機動車儀表盤上的油量指示針；所述電源電路的電源輸出端與電容值轉換電路、電容 采集/處理電路的電源輸入端相聯接，對其供電。進一步，所述金屬電容測試極包括同軸設置的鋁制內套管和外套管，所述外套 管接地，內套管接入電容值轉換電路的信號輸入端；進一步，所述電容值轉換電路包括定時器芯片、第十電阻、第十一電阻和第四 電容，所述定時器芯片的閥值電壓端口與金屬電容測試極的內套管相聯接，其放電端口 串接第十一電阻后聯接接地端口和觸發(fā)端口，所述定時器芯片的電源端口與放電端口之 間聯接有第十電阻，其高低電平觸發(fā)控制端口通過第四電容接地；所述定時器芯片的輸 出端口作為電容值轉換電路的信號輸出端；進一步，所述電容采集/處理電路包括單片機芯片，所述單片機芯片的脈沖信 號采集端口與定時器芯片的輸出端口相聯接，所述單片機芯片的控制信號輸出端口作為 電容采集/處理電路的控制信號輸出端；進一步，所述指針控制電路包括MOS管、第四電阻、第五電阻、第六電阻和第 一電容，所述MOS管的柵極串接第六電阻后與單片機芯片的控制電壓輸出端口相聯接， 柵極和第六電阻的公共接點通過第五電阻接地；所述MOS管的漏極串接第四電阻后與指 針控制線圈相聯接，指針控制線圈的另一端通過電阻與第一電容的一端相聯接，第一電 容的另一端與MOS管的源極聯接后，兩者的公共接點接地；進一步，所述電源電路包括DC/DC芯片、升壓電感、第二電容、第一電阻、第 二電阻和第三電阻，所述DC/DC芯片采用專用芯片，所述升壓電感串聯在DC/DC芯片 的1腳和4腳之間，所述第三電阻串聯在DC/DC芯片的4腳和6腳之間，所述第一電阻 串聯在DC/DC芯片的2腳和3腳之間，所述DC/DC芯片的2腳接地；所述DC/DC芯 片的3腳串接第二電阻后接入5腳，所述DC/DC芯片的5腳作為電源輸出端聯接至定時 器芯片和單片機芯片的供電端，所述第二電容的一端與DC/DC芯片的5腳相聯接，另一 端接地；進一步，所述定時器芯片采用專用定時器芯片，所述單片機芯片采用專用芯 片；進一步，所述機動車智能油量傳感器還包括用于將油位測量裝置固定在油箱內 部的安裝套件，所述金屬電容測試極連接在安裝套件的下部，所述測量信號處理電路設 置在安裝套件的內部，各部分電路及PCB隔離安裝。本實用新型的有益效果是1.本實用新型通過設置在油箱內部的金屬電容測試極，能夠準確測量油箱中的 存油量，其結構緊湊、安裝方便，檢測精確度高；2.本裝置無機械運動結構，杜絕了由于長時間的滑動造成的使用磨損，有效的 延長了使用壽命，且不會有卡滯隱患造成的傳感失靈現象；3.本實用新型的適用面廣泛，無需更改就能直接用于現在的汽車、機動車油量
5儀表系統；4.由于電路部分與燃油完全隔離，故不會出現電子器件損壞引起的安全隱患， 比傳統產品更安全可靠。本實用新型的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡 述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見 的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其他優(yōu)點可以通過 下面的說明書和權利要求書來實現和獲得。
為了使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本實 用新型作進一步的詳細描述，其中圖1為本實用新型結構示意圖；圖2為圖1沿A-A向示意圖；圖3為本實用新型的電路連接圖。
具體實施方式
以下將參照附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。應當理解，優(yōu) 選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。如圖1和圖2所示，本實用新型的機動車智能油量傳感器，包括安裝在機動車油 箱內部的油位測量裝置和測量信號處理電路，油位測量裝置包括金屬電容測試極1，測量 信號處理電路包括電容值轉換電路2、電容值采集/處理電路3、指針控制電路4和電源 電路5，本實施例中，金屬電容測試極1包括同軸設置的鋁制內套管11和外套管12，外 套管12接地，內套管11接入電容值轉換電路2的信號輸入端，該金屬電容測試極1相當 于一個特制的電容，當油箱中無油時電容的極間介質是空氣，當有油浸入時，其電容的 電介質發(fā)生變化，故電容量發(fā)生相應變化，浸入油的多少與電容的變化成正比例關系； 金屬管材做的電容的外管作為地端，能夠增強抗干擾能力，電容值不易受到異常情況的 干擾而發(fā)生變化。如圖3所示，電容值轉換電路2的信號輸出端與電容值采集/處理電路3的信號 輸入端相聯，電容值采集/處理電路3的控制信號輸出端與指針控制電路4的控制信號輸 入端相聯，指針控制電路4用于控制機動車儀表盤上的油量指示針；電源電路5的電源輸 出端與電容值轉換電路2、電容采集/處理電路3的電源輸入端相聯接。機動車智能油 量傳感器還包括用于將油位測量裝置固定在油箱內部的安裝套件6，金屬電容測試極1連 接在安裝套件6的下部，測量信號處理電路設置在安裝套件6的內部，各部分電路及PCB 隔離安裝(圖1中的B位置為測量信號處理電路的安裝位置)。電容值轉換電路2包括定時器芯片U3、第十電阻R10、第—^一電阻Rll和第四 電容C4，定時器芯片U3的閥值電壓端口通過導線與金屬電容測試極1的內套管11相聯 接，其放電端口串接第十一電阻Rll后聯接接地端口和觸發(fā)端口，定時器芯片U3的電源 端口與放電端口之間聯接有第十電阻R10，其高低電平觸發(fā)控制端口通過第四電容C4接 地；定時器芯片U3的輸出端口作為電容值轉換電路2的信號輸出端。本實施例中，定時器芯片U3采用555定時器芯片，其接地端口為1腳；觸發(fā)端口為2腳；輸出端口為3 腳；重啟端口為4腳；高低電平觸發(fā)控制端口為5腳；閥值電壓端口為6腳；放電端口 為7腳；電源端口為8腳，此電容值轉換電路主要作用是將電容值轉換成高低電平表示的 電容充放電周期并通過芯片的第3腳輸出；此電路中RlO與Rll主要用于充放電周期及 占空比的設置，高低電平觸發(fā)控制端接高電平有效，此處接C4表示觸發(fā)電壓有電源電壓 決定，第3腳輸出的信號是為方波脈沖信號，此信號的周期時間與金屬電容測試極1成正 比關系變化。電容采集/處理電路3包括單片機芯片U2，單片機芯片U2的脈沖信號采集端口 與定時器芯片U3的輸出端口相聯接，單片機芯片U2的控制電壓輸出端口作為電容采集/ 處理電路3的控制信號輸出端。本實施例中，電容采集/處理電路3采集電容值轉換電 路2的方波脈沖信號，然后計算電容值、濾波并計算PWM值，用于驅動指針控制電路； 此電路中核心部件是單片機芯片U2，U3的第3引腳的信號輸入U2的第2引腳后，單片 機采集此方波脈沖信號，并定時讀出脈沖數量，通過脈沖數量值計算出金屬電容測試極1 的電容當前容值，從而判斷金屬電容測試極1的極間浸入油的多少，最終確定油面的高 度也即是油箱中的油量的多少；單片機確定了油量的多少后，再通過計算，算出當前的 PWM值，PWM值通過U2的第5引腳輸出給指針控制電路4。指針控制電路4包括MOS管Ql、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6和 第一電容Cl，MOS管Ql的柵極串接第六電阻R6后與單片機芯片U2的控制電壓輸出端 口相聯接，柵極和第六電阻R6的公共接點通過第五電阻R5接地；MOS管Ql的漏極串 接第四電阻R4后與指針控制線圈的一端相聯接，指針控制線圈的另一端通過電阻R與第 一電容Cl的一端相聯接，第一電容Cl的另一端與MOS管Ql的源極聯接后，兩者的公 共接點接地。指針控制電路4的作用是通過控制電路等效阻抗來控制指針，由于MOS管 的漏極接的是第四電阻R4的低端，MOS管的源極S接地，故PWM給柵極G，就可以控 制第四電阻R4的低端與地之間的接通與關斷，加上Cl起到輸入濾波和蓄能作用，從而 控制指針電路的阻值以驅動指針。電源電路5包括DC/DC芯片Ul、升壓電感Li、第二電容C2、第一電阻Rl、第 二電阻R2和第三電阻R3，DC/DC芯片Ul采用GP3400芯片，升壓電感Ll串聯在DC/ DC芯片Ul的1腳和4腳之間，第三電阻R3串聯在DC/DC芯片Ul的4腳和6腳之間， 第一電阻Rl串聯在DC/DC芯片Ul的2腳和3腳之間，DC/DC芯片Ul的2腳接地； DC/DC芯片Ul的3腳串接第二電阻R2后接入5腳，DC/DC芯片Ul的5腳作為電源輸 出端聯接至定時器芯片Ul和單片機芯片的供電端，第二電容C2的一端與DC/DC芯片的 5腳相聯接，另一端接地。本實施例中的電源電路5是一個寬電壓(0.65 VDD)、低電 壓(0.85V啟動)的DC/DC高效電源電路；圖中Rl、R2是DC/DC輸出電壓設置電阻， Ll是振蕩升壓功率電感，R3是輸出門控設置，R3接高電平時輸出有效，C2是輸出濾波 電容。本實用新型的工作過程如下由Ul組成的寬電壓的電源電路5將輸入電源轉換 成一個穩(wěn)定可靠的電源，提供給電容值轉換電路2與電容采集/處理電路3;金屬電容測 試極1將測試到的電容值傳輸到由U3組成的電容值轉換電路2，電容值轉換電路2將當 前電容值轉換成方波脈沖方式輸出給由U2組成的電容采集/處理電路3，電容采集/處理電路3通過計算處理后輸出PWM信號給指針控制電路4，指針控制電路4通過PWM 的控制來控制驅動儀表指針，達到精確顯示油量的目的。 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管 參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以 對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍， 其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.機動車智能油量傳感器，包括安裝在機動車油箱內部的油位測量裝置和測量信號 處理電路，其特征在于所述油位測量裝置包括金屬電容測試極(1)，所述測量信號處 理電路包括電容值轉換電路(2)、電容值采集/處理電路(3)、指針控制電路(4)和電源 電路(5)，所述金屬電容測試極(1)的一極接地，另一極接入電容值轉換電路(2)的信號 輸入端，所述電容值轉換電路(2)的信號輸出端與電容值采集/處理電路(3)的信號輸入 端相聯，所述電容值采集/處理電路(3)的控制信號輸出端與指針控制電路(4)的控制信 號輸入端相聯，所述指針控制電路(4)用于控制機動車儀表盤上的油量指示針；所述電 源電路(5)的電源輸出端與電容值轉換電路(2)、電容采集/處理電路(3)的電源輸入端 相聯接。
2.根據權利要求1所述的機動車智能油量傳感器，其特征在于所述金屬電容測試 極(1)包括同軸設置的鋁制內套管(11)和外套管(12)，所述外套管(12)接地，內套管 (11)接入電容值轉換電路(2)的信號輸入端。
3.根據權利要求2所述的機動車智能油量傳感器，其特征在于所述電容值轉換電 路(2)包括定時器芯片(U3)、第十電阻(RlO)、第十一電阻(Rll)和第四電容(C4)，所 述定時器芯片(U3)的閥值電壓端口與金屬電容測試極(1)的內套管(11)相聯接，其放電 端口串接第十一電阻(Rll)后聯接接地端口和觸發(fā)端口，所述定時器芯片(U3)的電源端 口與放電端口之間聯接有第十電阻(RlO)，其高低電平觸發(fā)控制端口通過第四電容(C4) 接地；所述定時器芯片(U3)的輸出端口作為電容值轉換電路(2)的信號輸出端。
4.根據權利要求3所述的機動車智能油量傳感器，其特征在于所述電容采集/處理 電路(3)包括單片機芯片(U2)，所述單片機芯片(U2)的脈沖信號采集端口與定時器芯片 (U3)的輸出端口相聯接，所述單片機芯片(U2)的控制信號輸出端口作為電容采集/處理 電路⑶的控制信號輸出端。
5.根據權利要求4所述的機動車智能油量傳感器，其特征在于所述指針控制電路 ⑷包括MOS管(Ql)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)和第一電容 (Cl)，所述MOS管(Ql)的柵極串接第六電阻(R6)后與單片機芯片(U2)的控制電壓輸 出端口相聯接，柵極和第六電阻(R6)的公共接點通過第五電阻(R5)接地；所述MOS管 (Ql)的漏極串接第四電阻(R4)后與指針控制線圈相聯接，指針控制線圈的另一端通過 電阻(R)與第一電容(Cl)的一端相聯接，第一電容(Cl)的另一端與MOS管(Ql)的源 極聯接后，兩者的公共接點接地。
6.根據權利要求5所述的機動車智能油量傳感器，其特征在于所述電源電路包括 DC/DC芯片(Ul)、升壓電感(Li)、第二電容(C2)、第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)和 第三電阻(R3)，所述DC/DC芯片(Ul)采用GP3400芯片，所述升壓電感(Li)串聯在 DC/DC芯片(Ul)的1腳和6腳之間，所述第三電阻(R3)串聯在DC/DC芯片(Ul)的 4腳和6腳之間，所述第一電阻(Rl)串聯在DC/DC芯片(Ul)的2腳和3腳之間，所述 DC/DC芯片(Ul)的2腳接地；所述DC/DC芯片(Ul)的3腳串接第二電阻(R2)后接 入5腳，所述DC/DC芯片(Ul)的5腳作為電源輸出端聯接至定時器芯片(Ul)和單片機 芯片的供電端，所述第二電容(C2)的一端與DC/DC芯片的5腳相聯接，另一端接地。
7.根據權利要求6所述的機動車智能油量傳感器，其特征在于所述機動車智能油 量傳感器還包括用于將油位測量裝置固定在油箱內部的安裝套件(6)，所述金屬電容測試極(1)連接在安裝套件(6)的下部，所述測量信號處理電路設置在安裝套件(6)的內部， 電路及PCB與金屬電容測試極隔離安裝。
專利摘要本實用新型公開了一種機動車智能油量傳感器，包括安裝在機動車油箱內部的油位測量裝置和測量信號處理電路，油位測量裝置包括金屬電容測試極，測量信號處理電路包括電容值轉換電路、電容值采集/處理電路、指針控制電路和電源電路，金屬電容測試極的一極接地，另一極接入電容值轉換電路的信號輸入端，電容值轉換電路的信號輸出端與電容值采集/處理電路的信號輸入端相聯，電容值采集/處理電路的控制信號輸出端與指針控制電路的控制信號輸入端相聯，指針控制電路用于控制機動車儀表盤上的油量指示針；該油量傳感器結構緊湊、具有長壽命、高精度、高可靠性的特點，能準確測量與指示機動車油箱中汽油或柴油的存油量。
文檔編號G01F23/26GK201803764SQ20102022641
公開日2011年4月20日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權日2010年6月13日
發(fā)明者劉亞蒙, 胡剛, 許建飛 申請人:重慶市開謹科技有限公司