專利名稱：分段式液位測量模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液位檢測技術(shù)，尤其涉及ー種液位測量模塊。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)的液位傳感器都是繞線或厚膜式，受液體電介質(zhì)、外界環(huán)境干擾影響比較大，在測量時穩(wěn)定性相對比較差，從而影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。另外，由于現(xiàn)有的車用液位傳感器大多是通過浮球、曲柄杠桿和劃桿把油位位置轉(zhuǎn)換成電阻陣列的電阻變化，而獲得油位信號，浮球、曲柄杠桿和劃桿長期處于運動狀態(tài)，很容易出現(xiàn)故障，進而影響傳感器的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種分段式液位測量模塊，其是通過探測頭在不同的介質(zhì)中具有不同的升溫值，來實現(xiàn)液位檢測。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種分段式液位測量模塊，包括探測頭定位座、多個探測頭、主控制電路和電源電路；其中多個探測頭從上至下地設(shè)置在探測頭定位座上；每ー探測頭包括加熱元件和溫度檢測電路；加熱元件與主控制電路的第一控制輸出端電連接，溫度檢測電路的控制輸入端與主控制電路的第二控制輸出端電連接，溫度檢測電路的信號輸出端與主控制電路的信號輸入端電連接，用于向主控制電路輸出溫度檢測反饋信號；主控制電路用于根據(jù)每ー探測頭在加熱前的溫度檢測反饋信號與加熱后的溫度檢測反饋信號之間的差值，獲得液位檢測結(jié)果；電源電路用于向主控制電路供電。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、本發(fā)明的分段式液位測量模塊不受液體電介質(zhì)、外界環(huán)境的干擾影響，測量結(jié)果更加準(zhǔn)確和可靠，抗干擾更強；
2、與現(xiàn)有的浮球式液位傳感器相比，本發(fā)明的分段式液位測量模塊無需采用曲柄杠桿和劃桿，沒有機械損耗的問題，因而具有更長的使用壽命；
3、本發(fā)明的分段式液位測量模塊采用低能量脈沖式探測，功耗低；其中，探測信號占空比低于5%，脈沖峰值電流低于50mA，平均電流低于3mA ；
4、本發(fā)明的分段式液位測量模塊探測絕對精度高，準(zhǔn)確性好。探測過程不會發(fā)生測量漂移；也不會發(fā)生隨著介質(zhì)成分和使用時間的變化發(fā)生探測誤差增加的情況，探測液位精度誤差不超過2mm ；
5、本發(fā)明的分段式液位測量模塊采取脈沖式探測，3-4秒就能正確檢測出液位，具有探測速度快的優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明分段式液位測量模塊ー實施例的原理框圖。圖2示出了本發(fā)明探測頭、開關(guān)控制電路以及微處理器的一個實施例的電路原理圖。圖3示出了本發(fā)明分段式液位測量模塊的電源電路、開關(guān)控制電路以及微處理器的一個實施例的電路示意圖。圖4示出了本發(fā)明探測頭和探測頭定位座的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做出進一步說明。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明一實施例的分段式液位測量模塊包括探測頭定位座I、多個探測頭2、主控制電路3、電源電路4和顯示模塊5。多個探測頭是指探測頭的數(shù)量至少為兩個。結(jié)合圖4所示，多個探測頭2從上至下地設(shè)置在探測頭定位座I上。探測頭采用絕緣導(dǎo)熱固體膠封裝，可通過導(dǎo)熱固體膠對外散熱，并防止電介質(zhì)較強的液體導(dǎo)電。在圖4中示出了六個探測頭，其僅僅用作示例，探測頭的數(shù)量可隨實際檢測的需要而改變。每一探測頭2包括加熱元件21和溫度檢測電路22。加熱元件21與主控制電路3的第一控制輸出端電連接，溫度檢測電路22的控制輸入端與主控制電路3的第二控制輸出端電連接，溫度檢測電路22的信號輸出端與主控制電路3的信號輸入端電連接，用于向主控制電路輸出溫度檢測反饋信號。主控制電路3用于控制加熱元件3的加熱和溫度檢測電路的檢測，并根據(jù)每一探測頭在加熱前的溫度檢測反饋信號與加熱后的溫度檢測反饋信號之間的差值，獲得液位檢測結(jié)果。主控制電路3包括微處理器31和開關(guān)控制電路32。微處理器31包括加熱控制信號輸出端、米樣控制信號輸出端和多個米樣信號輸入端，微處理器31的多個米樣信號輸入端與多個探測元件2的溫度檢測電路22的信號輸出端一一對應(yīng)地電連接。開關(guān)控制電路32包括加熱控制輸入端、加熱控制輸出端、采樣控制輸入端和采樣控制輸出端。加熱控制輸入端與微處理器31的加熱控制信號輸出端電連接，加熱控制輸出端與多個探測頭的加熱元件21的一端電連接，采樣控制輸入端與微處理器31的采樣控制信號輸出端電連接，采樣控制輸出端與多個探測元件的溫度檢測電路22的控制輸入端電連接。電源電路4用于分別將外接直流電源或者其它電源電壓轉(zhuǎn)換成微處理器31、開關(guān)控制電路32和顯示模塊5所需的電壓，向微處理器31、開關(guān)控制電路32和顯示模塊5供電。圖2示出了本發(fā)明探測頭、開關(guān)控制電路以及微處理器的一個實施例的電路原理圖。其中，加熱元件21由一加熱電阻Rl構(gòu)成，該加熱電阻Rl的一端與開關(guān)控制電路32的加熱控制輸出端電連接。溫度檢測電路由一熱敏電阻Rt和一分壓電阻R2構(gòu)成。熱敏電阻Rt的一端與加熱電阻Rl的另一端的共接點接地，熱敏電阻Rt的另一端與分壓電阻R2的一端的共接點A與微處理器31的采樣信號輸入端電連接，分壓電阻R2的另一端與開關(guān)控制電路32的采樣控制輸出端電連接，由開關(guān)控制電路32為該溫度檢測電路22提供電源，并控制該電源與溫度檢測電路22之間的連接。
開關(guān)控制電路包括加熱開關(guān)控制電路321、采樣開關(guān)控制電路322和接地開關(guān)控制電路323，微處理器31還包括一接地控制信號輸出端。加熱開關(guān)控制電路321的輸入端與微處理器31的加熱控制信號輸出端電連接,輸出端與每一探測頭的加熱電阻Rl的一端電連接；采樣開關(guān)控制電路322的輸入端與微處理器31的采樣控制信號輸出端電連接，輸出端與每一探測頭的分壓電阻R2的另一端電連接；接地開關(guān)控制電路323的輸入端與微處理器31的接地控制信號輸出端電連接，輸出端分別與每一探測頭的熱敏電阻Rt的一端和加熱電阻Rl的另一端的共接點A電連接。微處理器31包括控制單元311、信號采樣單元312、比較單元313和計算單元314?？刂茊卧?11用于控制開關(guān)控制電路的開關(guān)動作。信號采樣單元312用于采集多個探測頭2的溫度檢測反饋信號。比較單元313用于接收信號采樣單元312采集到的溫度檢測反饋信號，計算每一探測頭在加熱前的溫度檢測反饋信號與加熱后的溫度檢測反饋信號之間的差值，將該差值與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，如果大于等于該閾值，則判斷該探測頭是位于空氣中，如果小于該閾值，則判斷探測頭是位于液體中。上述的閾值可通過實驗來確定。計算單元314用于根據(jù)比較單元313的比較結(jié)果，計算出位于液體中的探測頭2的數(shù)量，并輸出計算結(jié)果到顯示模塊5。例如，如果有三個探測頭位于液體中，則說明液面水平位于第三段，如果有四個探測頭位于液體中，則說明液面水平位于第四段，依次類推。本發(fā)明的檢測主要基于以下原理由于液體的比熱容要遠大于空氣，如果是同等加熱條件下，在液體中的探測頭比空氣中的探測頭升溫要小。通過對探測頭不同的升溫值進行檢測(升溫值越高，圖2中A點電壓變化就越大)就可以判斷探測頭在空氣中還是液體中，如果是多個探測頭，就能判斷液位在某一段而實現(xiàn)分段式測量液位的目的。圖3示出了本發(fā)明分段式液位測量模塊的一個實施例的電路示意圖。圖中，電源電路4主要由一穩(wěn)壓芯片Ul構(gòu)成。穩(wěn)壓芯片的電壓輸出端Vout輸出直流電壓VCC，供給微處理器31和開關(guān)控制電路32使用。加熱開關(guān)控制電路321主要包括場效應(yīng)管Q1、三極管Q3、電阻R3和Rl I，采樣開關(guān)控制電路322主要包括三極管Q5、電阻R13等，接地開關(guān)控制電路323主要包括場效應(yīng)管Q2和電阻R0。圖中的J5接頭與探測頭電連接。本發(fā)明的工作過程是微處理器的控制單元311先使場效應(yīng)管Ql斷開，并分別向場效應(yīng)管Q2的柵極和三極管Q5的基極輸出一導(dǎo)通控制信號，使場效應(yīng)管Q2和三極管Q5導(dǎo)通，通過信號采樣單元312對加熱前的溫度檢測反饋信號進行采樣，并將采樣結(jié)果傳送給比較單元313 (圖3僅以ADCO和ADCl兩路采樣信號舉例說明)。然后，控制單元311繼續(xù)控制場效應(yīng)管Q2保持導(dǎo)通，并分別向三極管Q3和三極管Q5輸出一導(dǎo)通信號和一關(guān)斷信號，使場效應(yīng)管Ql導(dǎo)通，三極管Q5斷開。此時，信號采樣單元312停止采樣，加熱電源開始向圖2中的加熱電阻Rl輸入電流，對加熱電阻Rl進行加熱。經(jīng)過一預(yù)設(shè)的加熱時間(該加熱時間視介質(zhì)類型而定)后，控制單元311繼續(xù)控制場效應(yīng)管Q2保持導(dǎo)通，并分別向三極管Q3的基極和三極管Q5的基極輸出一關(guān)斷信號和一導(dǎo)通信號，使場效應(yīng)管Ql斷開，三極管Q5導(dǎo)通。此時，力口熱電阻Rl不再有輸入電流，加熱停止，信號采樣單元312重新開始采樣，并將采樣結(jié)果傳送給比較單元313。比較單元313通過計算得到每一個探測頭在加熱前后的溫度檢測反饋信號(該溫度反饋信號在本發(fā)明的一個實施例中，為圖2中的A點的電壓值)的差值，然后將該差值與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，如果大于等于該閾值，則判斷該探測頭是位于空氣中，如果小于該閾值，則判斷探測頭是位于液體中。計算單元314用于根據(jù)比較單元313的比較結(jié)果，計算出位于液體中的探測頭2的數(shù)量，并輸出計算結(jié)果到顯示模塊5。本發(fā)明可以測量機油、汽油、柴油、冷卻液、助力液等液體的高度。權(quán)利要求
1.一種分段式液位測量模塊，其特征在于，包括探測頭定位座、多個探測頭、主控制電路和電源電路；其中 所述的多個探測頭從上至下地設(shè)置在所述的探測頭定位座上； 每ー探測頭包括加熱元件和溫度檢測電路；所述的加熱元件與所述主控制電路的第一控制輸出端電連接，所述溫度檢測電路的控制輸入端與主控制電路的第二控制輸出端電連接，所述的溫度檢測電路的信號輸出端與主控制電路的信號輸入端電連接，用于向主控制電路輸出溫度檢測反饋信號； 所述主控制電路用于根據(jù)每ー探測頭在加熱前的溫度檢測反饋信號與加熱后的溫度檢測反饋信號之間的差值，獲得液位檢測結(jié)果； 所述的電源電路用于向所述主控制電路供電。
2.如權(quán)利要求I所述的分段式液位測量模塊，其特征在于，所述的主控制電路包括微處理器和開關(guān)控制電路；其中 所述微處理器包括加熱控制信號輸出端、采樣控制信號輸出端和多個采樣信號輸入端；該微處理器的多個米樣信號輸入端與多個探測兀件的溫度檢測電路的信號輸出端對應(yīng)地電連接； 所述開關(guān)控制電路包括加熱控制輸入端、加熱控制輸出端、采樣控制輸入端和采樣控制輸出端；所述的加熱控制輸入端與微處理器的加熱控制信號輸出端電連接，所述的加熱控制輸出端與多個探測頭的加熱元件的一端電連接，所述的采樣控制輸入端與微處理器的采樣控制信號輸出端電連接，所述的采樣控制輸出端與多個探測元件的溫度檢測電路的控制輸入端電連接； 所述的電源電路用于分別向所述微處理器和所述開關(guān)控制電路供電。
3.如權(quán)利要求2所述的分段式液位測量模塊，其特征在干， 所述的加熱元件為ー加熱電阻，該加熱電阻的一端與所述開關(guān)控制電路的加熱控制輸出端電連接； 所述的溫度檢測電路由ー熱敏電阻和一分壓電阻構(gòu)成；所述熱敏電阻的一端與加熱電阻的另一端的共接點接地，熱敏電阻的另一端與所述分壓電阻的一端的共接點與微處理器的采樣信號輸入端電連接，分壓電阻的另一端與開關(guān)控制電路的采樣控制輸出端電連接。
4.如權(quán)利要求I至3中任何一項所述的分段式液位測量模塊，其特征在干，每個探測頭采用絕緣導(dǎo)熱固體膠封裝。
5.如權(quán)利要求3所述的分段式液位測量模塊，其特征在于，所述的開關(guān)控制電路包括加熱開關(guān)控制電路、采樣開關(guān)控制電路和接地開關(guān)控制電路；所述的微處理器還包括一接地控制信號輸出端； 所述加熱開關(guān)控制電路的輸入端與微處理器的加熱控制信號輸出端電連接，輸出端與每ー探測頭的加熱電阻的一端電連接； 所述采樣開關(guān)控制電路的輸入端與微處理器的采樣控制信號輸出端電連接，輸出端與每ー探測頭的分壓電阻的另一端電連接； 所述接地開關(guān)控制電路的輸入端與微處理器的接地控制信號輸出端電連接，輸出端分別與每ー探測頭的熱敏電阻的一端和加熱電阻的另一端的共接點電連接。
6.如權(quán)利要求2、3或5所述的分段式液位測量模塊，其特征在于，所述的微處理器包括 控制單元，用于控制所述開關(guān)控制電路的開關(guān)動作； 信號采樣單元，用于采集所述多個探測頭的溫度檢測反饋信號； 比較單元，用于接收所述信號采樣單元采集到的溫度檢測反饋信號，計算每一探測頭在加熱前的溫度檢測反饋信號與加熱后的溫度檢測反饋信號之間的差值，將該差值與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，如果大于等于該閾值，則判斷該探測頭是位于空氣中，如果小于該閾值，則判斷探測頭是位于液體中； 計算單元，用于根據(jù)所述比較単元的比較結(jié)果，計算出位于液體中的探測頭的數(shù)量，并輸出計算結(jié)果。
7.如權(quán)利要求6所述的分段式液位測量模塊，其特征在于，還包括ー顯示模塊，用于接收并顯示輸出所述計算単元的計算結(jié)果。
8.如權(quán)利要求I所述的分段式液位測量模塊，其特征在于，該分段式液位測量模塊采用低能量脈沖式探測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分段式液位測量模塊，包括探測頭定位座、多個探測頭、主控制電路和電源電路；其中多個探測頭從上至下地設(shè)置在探測頭定位座上；每一探測頭包括加熱元件和溫度檢測電路；加熱元件與主控制電路的第一控制輸出端電連接，溫度檢測電路的控制輸入端與主控制電路的第二控制輸出端電連接，溫度檢測電路的信號輸出端與主控制電路的信號輸入端電連接，用于向主控制電路輸出溫度檢測反饋信號；主控制電路用于根據(jù)每一探測頭在加熱前的溫度檢測反饋信號與加熱后的溫度檢測反饋信號之間的差值，獲得液位檢測結(jié)果。本發(fā)明的分段式液位測量模塊不受液體電介質(zhì)、外界環(huán)境的干擾影響，測量結(jié)果更加準(zhǔn)確和可靠。
文檔編號G01F23/22GK102628706SQ20121013138
公開日2012年8月8日 申請日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者萬鵬, 胡智武 申請人:浙江科博達工業(yè)有限公司, 科博達技術(shù)有限公司, 科博達重慶汽車電子有限公司