[發明專利]一種平行板多電極電容式油位傳感器

無效

• 申請號: 201210534985.7
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103017863A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 胡小平;李向東
• 申請（專利權）人: 重慶德格科技發展有限公司
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 徐先祿

技術領域

本發明涉及傳感器，具體涉及一種用于汽車、摩托車的平行板多電極電容式油位傳感器，多電極電容式油位傳感器。

技術背景

油位傳感器安裝在汽車、摩托車的燃油箱內，采集燃油箱內油面的高度信息，經控制器處理后傳輸到油表，指示燃油箱內剩余的油量。目前，大多數汽車使用的油位傳感器是浮子式變電阻傳感器，雖然結構簡單，但精度差，可靠性低，使用壽命短，不能確切的測定汽車燃油箱內的油量。為了克服傳統油位傳感器的缺點，有的汽車采用了電容式油位傳感器，按電容電極的結構可分為同軸電容油位傳感器、平行板電容油位傳感器和單板梳狀電容油位傳感器。這幾種結構的電容式油位傳感器在使用中都存在一些不能解決的問題。如同軸電容油位傳感器，由于兩電容極板間處于相對封閉的空間，使用一段時間后就會在兩極板上沉積雜質，影響測量的精度；平行板電容油位傳感器和單板梳狀電容油位傳感器的電極由于是敞開式的，在使用時會受到油箱中油料的沖刷，極板上不會沉積雜質，但單板梳狀電容油位傳感器在使用中，處于油面分介面上部的電極表面會附著上一層油層，由于電極之間的距離很小，附著的油層就會顯著改變電容值，引起測量誤差。由于電容式油位傳感器是根據電容極板間空氣介質和油料介質所占據比值不同而產生電容值不同的，但油料介質的介電常數受溫度的影響，不管是同軸電容油位傳感器，平行板電容油位傳感器或是單板梳狀電容油位傳感器都會受此影響。因此，有必要探索一種新的技術方案，來解決以上問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種平行板多電極電容式油位傳感器，它能夠避免油料介質的介電常數受溫度的影響，準確反應燃油箱內剩余的油量，測量精度高、工作穩定可靠；結構簡單、重量輕、容易加工制造。

本發明所述的一種平行板多電極電容式油位傳感器，包括多電極板、與該多電極板的中部和下部對應的公共電極板，所述公共電極板通過多根固定柱連接在多電極板上并與其平行，所述多電極板的上部和所述公共電極板的上端一并插入保護盒中，并用環氧樹脂密封，其特征是：

所述多電極板的上部設有控制電路，該控制電路包括電源電路、數據采集及處理電路和信號輸出電路；電源電路與+12V電源連接，信號輸出電路與油表的輸入端連接；

所述多電極板的中部和下部上至少設有五個測量電極和一個參考電極，所述測量電極和參考電極分別與所述控制電路的數據采集及處理電路連接；

所述公共電極板上設有一個公共電極，該公共電極與所述控制電路的數據采集及處理電路連接。

本發明在傳統的電容式液位傳感器基礎上增加了一個參考電極，能夠減少不同種類的油料或不同品質的油料因介電常數不同而造成的測量誤差。

所述的一種平行板多電極電容式油位傳感器，其所述多電極板與所述公共電極板之間的距離為1mm~1.5mm。由于液體都存在表面張力，當兩平行板電容間距較小時，在平行板之間會存在毛細現象，所以，平行板間距應盡量大，但考慮到間距增大會使電容值變小，分布電容及邊緣效應會影響測量的的精度及穩定性，通過實驗，間距在1mm~1.5mm之間時可以兼顧兩方面的矛盾，實際取值為1.2mm，可以取得較好的測量效果。

進一步，所述電源電路包括單向保護二極管D1、三端穩壓器?IC1、儲能電容C11、?分壓電阻R1和R2、充電限流電阻R3、工作限流電阻R4，12V電源電壓經分壓電阻R1、R2分壓后向數據采集及處理電路提供掉電信號。電源電路主要作用是給數據采集及處理電路和信號輸出電路供電，并且在主電源斷電后30分鐘內可繼續對其他部分電路供電。

進一步，所述的一種平行板多電極電容式油位傳感器，其特征是：所述數據采集及處理電路包括單片機IC2、C0參考電容、C0、測量電極C1－C10、單片機IC2采集C0－C10的數據，經處理后由I/O端口（第21腳到28腳）輸出控制信號；單片機IC2的12腳與電源電路的三端穩壓器?IC1的3腳連接。數據采集及處理電路由單片機接收極板電容信號，并對相應的油位信號進行計算和處理。汽車在行駛過程中，油面會隨著路面狀況和行駛狀況不同而不同，此時測得的油位值和靜止在水平面狀態的油位值不同，本發明的數據采集及處理電路對此時的數據進行濾波處理，濾除偏離正常值的數據。

進一步，所述信號輸出電路包括場效應管Q1－Q8、輸出電阻R5－R12、濾波電容C14，其中的Q1－Q8的柵極接收單片機IC2的控制信號。信號輸出電路則將液位高度信號通過不同的組合方式及不同的占空比輸出顯示儀表需要的電阻信號到顯示儀表的MCU。