專利名稱：一種電子油位傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到傳感器技術(shù)，具體地說，是一種電子油位傳感器，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的發(fā)展以及自動化程度的提高，傳感器技術(shù)已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，其主要功能是將各種物理特性轉(zhuǎn)為電學(xué)特性，從而實現(xiàn)各種參數(shù)的自動檢測。而目前汽車中采用的油位傳感器往往都是采用滑動變阻器的方式，其輸出信號為電阻。其缺點是長期機(jī)械式的滑動，劃片的應(yīng)變能力將會變低，容易導(dǎo)致劃片與電阻絲之間的接觸不緊密，甚至出現(xiàn)硫化和氧化現(xiàn)象，最終導(dǎo)致油位檢測不夠準(zhǔn)確。為了改善上述缺點，有人提出了電子傳感器的設(shè)想，而普通的電子傳感器輸出的信號往往是電壓、電流或者頻率的方式，使之與傳統(tǒng)的電阻方案不能很好匹配，系統(tǒng)的兼容出現(xiàn)問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提出一種可輸出模擬電阻值的電子油位傳感器，使之可以與傳統(tǒng)的電阻方案相匹配，提高系統(tǒng)兼容性。為達(dá)到上述目的，本實用新型所采用的方案如下—種電子油位傳感器，其關(guān)鍵在于傳感器的輸出端為模擬電阻輸出電路，其輸出信號為模擬電阻值R。作為進(jìn)一步描述，所述模擬電阻輸出電路的輸入端連接有處理器，在處理器的輸入端連接有感應(yīng)信號采集模塊，所述感應(yīng)信號采集模塊根據(jù)油位高低生成感應(yīng)信號AD0，所述處理器根據(jù)感應(yīng)信號ADO生成相應(yīng)的控制信號CP1，所述模擬電阻輸出電路根據(jù)所述控制信號CPl輸出相應(yīng)的模擬電阻值R。為了實現(xiàn)無觸點式油位感應(yīng)，所述感應(yīng)信號采集模塊由互感線圈和可變磁芯組成，所述可變磁芯連接在轉(zhuǎn)軸上，該轉(zhuǎn)軸通過連桿與浮子相連，利用浮子和連桿帶動可變磁芯轉(zhuǎn)動，從而改變互感線圈的互感系數(shù)，在互感線圈的初級線圈上加載有交變電流，從而在互感線圈的次級線圈上生成所述感應(yīng)信號ADO。為了便于控制，所述初級線圈上的交變電流信號的驅(qū)動脈沖由所述處理器生成。作為另一種信號采集方式，所述感應(yīng)信號采集模塊由磁鐵和霍爾傳感器組成，所述磁鐵連接在轉(zhuǎn)軸上，該轉(zhuǎn)軸通過連桿與浮子相連，利用浮子和連桿帶動磁鐵轉(zhuǎn)動，從而改變霍爾傳感器的輸出信號，得到所述感應(yīng)信號ADO。為了實現(xiàn)模擬電阻輸出功能，所述模擬電阻輸出電路由電阻R1、電阻R2、電容Cl 以及三極管Ql組成，其中電阻Rl的一端作為所述模擬電阻輸出電路的輸入端與所述處理器的P3輸出端連接，該電阻Rl的另一端連接所述三極管Ql的基極，三極管Ql的基極還與電容Cl的一端連接，電容Cl的另一端接地，三極管Ql的發(fā)射極串電阻R2后接地，三極管Ql的集電極作為所述模擬電阻輸出電路的輸出端輸出所述模擬電阻值R。為了實現(xiàn)模擬電阻值R的動態(tài)調(diào)節(jié)，所述三極管Ql的集電極與處理器的Pl輸入端連接，用于采集第一反饋信號ADl，該三極管Ql的發(fā)射極與處理器的P2輸入端連接，用于采集第二反饋信號AD2，處理器根據(jù)所述第一反饋信號ADl和第二反饋信號AD2確定所述模擬電阻輸出電路的模擬電阻值R。所述控制信號CPl為PWM信號。通過PWM信號的占空比控制三極管Ql的基極電流，從而改變?nèi)龢O管Ql的模擬電阻值R。本實用新型所提供的電子油位傳感器的控制步驟如下第一步處理器輸出初始PWM信號，從而在三極管Ql的基極形成基極電流i，使得三極管Ql的集電極和發(fā)射極之間流過電流I ；第二步處理器采集三極管Ql的高電平端電壓和低電平端電壓，并作為所述第一反饋電壓ADl和第二反饋電壓AD2 ；第三步處理器按照預(yù)設(shè)的控制算法計算模擬電阻值R ；第四步處理器判斷當(dāng)前模擬電阻值R與目標(biāo)值Rx的關(guān)系如果R比Rx小，則減小所述基極電流i，使得三極管Ql的模擬電阻值R增加；如果R比Rx大，則增大所述基極電流i，使得三極管Ql的模擬電阻值R減?。坏谖宀教幚砥鞫啻窝h(huán)控制，使得三極管Ql的模擬電阻值R逼近目標(biāo)值Rx。根據(jù)具體的控制電路，所述控制算法為R = AD1/I，其中I AD2/R2。本實用新型的顯著效果是電路結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，傳感器直接輸出模擬電阻信號，與傳統(tǒng)的電阻方案兼容，可以直接替換傳統(tǒng)的滑動變阻式傳感器，實現(xiàn)油位監(jiān)控系統(tǒng)的平緩過渡，降低了系統(tǒng)升級成本。

圖1是本實用新型的電路原理框圖；圖2是圖1中感應(yīng)信號采集模塊1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中模擬電阻輸出電路3的電路原理圖；圖4是本實用新型的控制流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，一種電子油位傳感器，傳感器的輸出端為模擬電阻輸出電路3，其輸出信號為模擬電阻值R，傳感器的外部連接線設(shè)置有電源線Vcc，地線GND以及信號線S，所述模擬電阻值R通過傳感器的信號線S向外輸出。作為進(jìn)一步描述，所述模擬電阻輸出電路3的輸入端連接有處理器2，在處理器2 的輸入端連接有感應(yīng)信號采集模塊1，所述感應(yīng)信號采集模塊1根據(jù)油位高低生成感應(yīng)信號AD0，所述處理器2根據(jù)感應(yīng)信號ADO生成相應(yīng)的控制信號CPl，所述模擬電阻輸出電路 3根據(jù)所述控制信號CPl輸出相應(yīng)的模擬電阻值R。常用的處理器一般只能輸出電壓信號、電流信號或者頻率信號，通過設(shè)置模擬電阻輸出電路3對處理器2所輸出的控制信號CPl進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而在傳感器信號線S上表現(xiàn)為模擬電阻信號輸出，使之與傳統(tǒng)的滑動變阻式傳感器的輸出參數(shù)相同，實現(xiàn)油位監(jiān)控系統(tǒng)中的電路兼容。如圖2所示，為了實現(xiàn)無觸點式油位感應(yīng)，所述感應(yīng)信號采集模塊1由互感線圈11 和可變磁芯12組成，所述可變磁芯12連接在轉(zhuǎn)軸13上，該轉(zhuǎn)軸13通過連桿14與浮子15 相連，利用浮子15和連桿14帶動可變磁芯12轉(zhuǎn)動，從而改變互感線圈11的互感系數(shù)，在互感線圈11的初級線圈Lx上加載有交變電流，從而在互感線圈11的次級線圈Ly上生成所述感應(yīng)信號ADO。為了便于控制，所述初級線圈Lx上的交變電流信號的驅(qū)動脈沖由所述處理器2生成，在具體實施過程中，處理器2的PO輸出端以某一固定頻率輸出方波信號，通過振蕩電路處理后形成交變電流；根據(jù)電磁互感原理，在次級線圈Ly上將會產(chǎn)生感應(yīng)信號，由于互感線圈11的互感系數(shù)主要受可變磁芯12的影響，在設(shè)計過程中，可變磁芯12設(shè)計成圓弧狀，可以通過轉(zhuǎn)軸 13帶動其轉(zhuǎn)動，可變磁芯12轉(zhuǎn)動的角度不同，則插入到互感線圈11的深度不同，從而在次級線圈Ly上產(chǎn)生的感應(yīng)信號不同，將次級線圈Ly上的感應(yīng)信號調(diào)理整形后即可作為感應(yīng)信號ADO?？勺兇判?1的轉(zhuǎn)軸13通過連桿14與浮子15相連，在工作狀態(tài)下，浮子15漂浮在油面上，油位的高低決定著浮子15的高度，而浮子15的高度決定著轉(zhuǎn)軸13的轉(zhuǎn)動角度，從而實現(xiàn)油位信號的采集。作為感應(yīng)信號采集模塊1，除了本實施例中列舉的線圈感應(yīng)式以為，也可以采用霍爾傳感器、紅外感應(yīng)器以及電容式傳感器等方式。作為信號采集的另一種實施方式，所述感應(yīng)信號采集模塊1由磁鐵和霍爾傳感器組成，所述磁鐵連接在轉(zhuǎn)軸13上，該轉(zhuǎn)軸13通過連桿14與浮子15相連，利用浮子15和連桿14帶動磁鐵轉(zhuǎn)動，從而改變霍爾傳感器的輸出信號，得到所述感應(yīng)信號ADO。如圖3所示，為了實現(xiàn)模擬電阻輸出功能，所述模擬電阻輸出電路3由電阻R1、電阻R2、電容Cl以及三極管Ql組成，其中電阻Rl的一端作為所述模擬電阻輸出電路3的輸入端與所述處理器2的P3輸出端連接，該電阻Rl的另一端連接所述三極管Ql的基極，三極管Ql的基極還與電容Cl的一端連接，電容Cl的另一端接地，三極管Ql的發(fā)射極串電阻 R2后接地，三極管Ql的集電極作為所述模擬電阻輸出電路3的輸出端輸出所述模擬電阻值 R0在實施過程中，三極管Ql可以采用PNP管，也可以采用場效應(yīng)管。為了實現(xiàn)模擬電阻值R的動態(tài)調(diào)節(jié)，所述三極管Ql的集電極與處理器2的Pl輸入端連接，用于采集第一反饋信號AD1，該三極管Ql的發(fā)射極與處理器2的P2輸入端連接， 用于采集第二反饋信號AD2，處理器2根據(jù)所述第一反饋信號ADl和第二反饋信號AD2確定所述模擬電阻輸出電路3的模擬電阻值R。所述控制信號CPl為PWM信號。通過PWM信號的占空比控制三極管Ql的基極電流，從而改變?nèi)龢O管Ql的模擬電阻值R。結(jié)合上述電路結(jié)構(gòu)，本實用新型的控制步驟如圖4所示第一步處理器2輸出初始PWM信號，從而在三極管Ql的基極形成基極電流i，使得三極管Ql的集電極和發(fā)射極之間流過電流I ；第二步處理器2采集三極管Ql的高電平端電壓和低電平端電壓，并作為所述第一反饋電壓ADl和第二反饋電壓AD2 ；第三步處理器2按照預(yù)設(shè)的控制算法計算模擬電阻值R ；[0044]第四步處理器2判斷當(dāng)前模擬電阻值R與目標(biāo)值Rx的關(guān)系如果R比Rx小，則減小所述基極電流i，使得三極管Ql的模擬電阻值R增加；如果R比Rx大，則增大所述基極電流i，使得三極管Ql的模擬電阻值R減?。坏谖宀教幚砥?多次循環(huán)控制，使得三極管Ql的模擬電阻值R逼近目標(biāo)值Rx。根據(jù)具體的控制電路，所述控制算法為R = AD1/I，其中I AD2/R2，這里R2為電阻R2的阻值。本實用新型的工作原理是感應(yīng)信號采集模塊1根據(jù)油位的高低狀況輸出相應(yīng)的感應(yīng)信號AD0，這里的感應(yīng)信號一般為電壓信號，處理器2通過編程預(yù)設(shè)相關(guān)的參數(shù)列表，確定輸入-輸出關(guān)系，從而判定該感應(yīng)信號ADO相對應(yīng)的目標(biāo)值Rx，通過設(shè)置模擬電阻輸出電路3實現(xiàn)模擬電阻輸出；實施例中的模擬電阻輸出電路3主要由三極管Ql構(gòu)成，處理器2輸出PWM信號來控制三極管Ql的基極電流i，將三極管Ql的集電極作為輸出端，三極管Ql基極電流i不同，集電極所表現(xiàn)出的電阻值也就不一樣，處理器2通過采集三極管Ql集電極電壓ADl和發(fā)射極電壓AD2則可以計算出三極管Ql輸出的模擬電阻值R，如果輸出的模擬電阻值R比目標(biāo)值Rx小，則減小PWM信號的占空比，減小三極管Ql的基極電流i，從而增加模擬電阻值R ；如果輸出模擬電阻值R比目標(biāo)值Rx大，則增大PWM信號的占空比，增大三極管Ql的基極電流i，從而減小模擬電阻值R，經(jīng)過多次循環(huán)，最終達(dá)到動態(tài)平衡，使得輸出模擬電阻值R逼近目標(biāo)值Rx，實現(xiàn)模擬電阻輸出功能。
權(quán)利要求1.一種電子油位傳感器，其特征在于傳感器的輸出端為模擬電阻輸出電路(3)，其輸出信號為模擬電阻值R。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子油位傳感器，其特征在于所述模擬電阻輸出電路 (3)的輸入端連接有處理器O)，在處理器( 的輸入端連接有感應(yīng)信號采集模塊(1)，所述感應(yīng)信號采集模塊(1)根據(jù)油位高低生成感應(yīng)信號AD0，所述處理器(2)根據(jù)感應(yīng)信號ADO 生成相應(yīng)的控制信號CP1，所述模擬電阻輸出電路(3)根據(jù)所述控制信號CPl輸出相應(yīng)的模擬電阻值R。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電子油位傳感器，其特征在于所述感應(yīng)信號采集模塊 (1)由互感線圈(11)和可變磁芯(12)組成，所述可變磁芯(12)連接在轉(zhuǎn)軸(13)上，該轉(zhuǎn)軸(13)通過連桿(14)與浮子(15)相連，利用浮子(15)和連桿(14)帶動可變磁芯(12) 轉(zhuǎn)動，從而改變互感線圈(11)的互感系數(shù)，在互感線圈(11)的初級線圈(Lx)上加載有交變電流，從而在互感線圈(11)的次級線圈(Ly)上生成所述感應(yīng)信號ADO。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電子油位傳感器，其特征在于所述初級線圈(Lx)上的交變電流信號的驅(qū)動脈沖由所述處理器( 生成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電子油位傳感器，其特征在于所述感應(yīng)信號采集模塊 (1)由磁鐵和霍爾傳感器組成，所述磁鐵連接在轉(zhuǎn)軸(1 上，該轉(zhuǎn)軸(1 通過連桿(14)與浮子(15)相連，利用浮子(15)和連桿(14)帶動磁鐵轉(zhuǎn)動，從而改變霍爾傳感器的輸出信號，得到所述感應(yīng)信號ADO。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電子油位傳感器，其特征在于所述模擬電阻輸出電路 (3)由電阻R1、電阻R2、電容Cl以及三極管Ql組成，其中電阻Rl的一端作為所述模擬電阻輸出電路(3)的輸入端與所述處理器O)的P3輸出端連接，該電阻Rl的另一端連接所述三極管Ql的基極，三極管Ql的基極還與電容Cl的一端連接，電容Cl的另一端接地，三極管Ql的發(fā)射極串電阻R2后接地，三極管Ql的集電極作為所述模擬電阻輸出電路(3)的輸出端輸出所述模擬電阻值R。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電子油位傳感器，其特征在于所述三極管Ql的集電極與處理器O)的Pl輸入端連接，用于采集第一反饋信號AD1，該三極管Ql的發(fā)射極與處理器O)的P2輸入端連接，用于采集第二反饋信號AD2，處理器( 根據(jù)所述第一反饋信號 ADl和第二反饋信號AD2確定所述模擬電阻輸出電路(3)的模擬電阻值R。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電子油位傳感器，其特征在于所述控制信號CPl為PWM 信號。
專利摘要本實用新型公開了一種電子油位傳感器，其特征在于傳感器的輸出端為模擬電阻輸出電路，其輸出信號為模擬電阻值R，模擬電阻輸出電路的輸入端連接有處理器，在處理器的輸入端連接有感應(yīng)信號采集模塊，感應(yīng)信號采集模塊根據(jù)油位高低生成感應(yīng)信號，處理器根據(jù)感應(yīng)信號生成相應(yīng)的控制信號，模擬電阻輸出電路根據(jù)控制信號輸出相應(yīng)的模擬電阻值R。其顯著效果是電路結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，直接輸出模擬電阻信號，與傳統(tǒng)的電阻方案兼容，可直接替換傳統(tǒng)的滑動變阻式傳感器，實現(xiàn)油位檢測系統(tǒng)的平滑過渡，降低了系統(tǒng)升級成本。
文檔編號G01F23/36GK202329749SQ20112047142
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者蔣勤舟 申請人:蔣勤舟