一種電子油位傳感器的製作方法

2023-06-18 14:26:26

專利名稱：一種電子油位傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到傳感器技術，具體地說，是一種電子油位傳感器，屬於電子技術領域。
背景技術：
隨著電子技術的發展以及自動化程度的提高，傳感器技術已經在越來越多的領域得到應用，其主要功能是將各種物理特性轉為電學特性，從而實現各種參數的自動檢測。而目前汽車中採用的油位傳感器往往都是採用滑動變阻器的方式，其輸出信號為電阻。其缺點是長期機械式的滑動，劃片的應變能力將會變低，容易導致劃片與電阻絲之間的接觸不緊密，甚至出現硫化和氧化現象，最終導致油位檢測不夠準確。為了改善上述缺點，有人提出了電子傳感器的設想，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，使之與傳統的電阻方案不能很好匹配，系統的兼容出現問題。

實用新型內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，使之可以與傳統的電阻方案相匹配，提高系統兼容性。為達到上述目的，本實用新型所採用的方案如下—種電子油位傳感器，其關鍵在於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信號採集模塊，所述感應信號採集模塊根據油位高低生成感應信號AD0，所述處理器根據感應信號ADO生成相應的控制信號CP1，所述模擬電阻輸出電路根據所述控制信號CPl輸出相應的模擬電阻值R。為了實現無觸點式油位感應，所述感應信號採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軸上，該轉軸通過連杆與浮子相連，利用浮子和連杆帶動可變磁芯轉動，從而改變互感線圈的互感係數，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信號ADO。為了便於控制，所述初級線圈上的交變電流信號的驅動脈衝由所述處理器生成。作為另一種信號採集方式，所述感應信號採集模塊由磁鐵和霍爾傳感器組成，所述磁鐵連接在轉軸上，該轉軸通過連杆與浮子相連，利用浮子和連杆帶動磁鐵轉動，從而改變霍爾傳感器的輸出信號，得到所述感應信號ADO。為了實現模擬電阻輸出功能，所述模擬電阻輸出電路由電阻R1、電阻R2、電容Cl 以及三極體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體Ql的基極，三極體Ql的基極還與電容Cl的一端連接，電容Cl的另一端接地，三極體Ql的發射極串電阻R2後接地，三極體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。為了實現模擬電阻值R的動態調節，所述三極體Ql的集電極與處理器的Pl輸入端連接，用於採集第一反饋信號ADl，該三極體Ql的發射極與處理器的P2輸入端連接，用於採集第二反饋信號AD2，處理器根據所述第一反饋信號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信號的佔空比控制三極體Ql的基極電流，從而改變三極體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，從而在三極體Ql的基極形成基極電流i，使得三極體Ql的集電極和發射極之間流過電流I ；第二步處理器採集三極體Ql的高電平端電壓和低電平端電壓，並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設的控制算法計算模擬電阻值R ；第四步處理器判斷當前模擬電阻值R與目標值Rx的關係如果R比Rx小，則減小所述基極電流i，使得三極體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，使得三極體Ql的模擬電阻值R減小；第五步處理器多次循環控制，使得三極體Ql的模擬電阻值R逼近目標值Rx。根據具體的控制電路，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構簡單，控制方便，傳感器直接輸出模擬電阻信號，與傳統的電阻方案兼容，可以直接替換傳統的滑動變阻式傳感器，實現油位監控系統的平緩過渡，降低了系統升級成本。

圖1是本實用新型的電路原理框圖；圖2是圖1中感應信號採集模塊1的結構示意圖；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
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。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信號採集模塊1，所述感應信號採集模塊1根據油位高低生成感應信號AD0，所述處理器2根據感應信號ADO生成相應的控制信號CPl，所述模擬電阻輸出電路 3根據所述控制信號CPl輸出相應的模擬電阻值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進行轉換，從而在傳感器信號線S上表現為模擬電阻信號輸出，使之與傳統的滑動變阻式傳感器的輸出參數相同，實現油位監控系統中的電路兼容。如圖2所示，為了實現無觸點式油位感應，所述感應信號採集模塊1由互感線圈11 和可變磁芯12組成，所述可變磁芯12連接在轉軸13上，該轉軸13通過連杆14與浮子15 相連，利用浮子15和連杆14帶動可變磁芯12轉動，從而改變互感線圈11的互感係數，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上生成所述感應信號ADO。為了便於控制，所述初級線圈Lx上的交變電流信號的驅動脈衝由所述處理器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，通過振蕩電路處理後形成交變電流；根據電磁互感原理，在次級線圈Ly上將會產生感應信號，由於互感線圈11的互感係數主要受可變磁芯12的影響，在設計過程中，可變磁芯12設計成圓弧狀，可以通過轉軸 13帶動其轉動，可變磁芯12轉動的角度不同，則插入到互感線圈11的深度不同，從而在次級線圈Ly上產生的感應信號不同，將次級線圈Ly上的感應信號調理整形後即可作為感應信號ADO。可變磁芯11的轉軸13通過連杆14與浮子15相連，在工作狀態下，浮子15漂浮在油麵上，油位的高低決定著浮子15的高度，而浮子15的高度決定著轉軸13的轉動角度，從而實現油位信號的採集。作為感應信號採集模塊1，除了本實施例中列舉的線圈感應式以為，也可以採用霍爾傳感器、紅外感應器以及電容式傳感器等方式。作為信號採集的另一種實施方式，所述感應信號採集模塊1由磁鐵和霍爾傳感器組成，所述磁鐵連接在轉軸13上，該轉軸13通過連杆14與浮子15相連，利用浮子15和連杆14帶動磁鐵轉動，從而改變霍爾傳感器的輸出信號，得到所述感應信號ADO。如圖3所示，為了實現模擬電阻輸出功能，所述模擬電阻輸出電路3由電阻R1、電阻R2、電容Cl以及三極體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體Ql的基極，三極體Ql的基極還與電容Cl的一端連接，電容Cl的另一端接地，三極體Ql的發射極串電阻 R2後接地，三極體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，三極體Ql可以採用PNP管，也可以採用場效應管。為了實現模擬電阻值R的動態調節，所述三極體Ql的集電極與處理器2的Pl輸入端連接，用於採集第一反饋信號AD1，該三極體Ql的發射極與處理器2的P2輸入端連接， 用於採集第二反饋信號AD2，處理器2根據所述第一反饋信號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信號的佔空比控制三極體Ql的基極電流，從而改變三極體Ql的模擬電阻值R。結合上述電路結構，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，從而在三極體Ql的基極形成基極電流i，使得三極體Ql的集電極和發射極之間流過電流I ；第二步處理器2採集三極體Ql的高電平端電壓和低電平端電壓，並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按照預設的控制算法計算模擬電阻值R ；[0044]第四步處理器2判斷當前模擬電阻值R與目標值Rx的關係如果R比Rx小，則減小所述基極電流i，使得三極體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，使得三極體Ql的模擬電阻值R減小；第五步處理器2多次循環控制，使得三極體Ql的模擬電阻值R逼近目標值Rx。根據具體的控制電路，所述控制算法為R = AD1/I，其中I AD2/R2，這裡R2為電阻R2的阻值。本實用新型的工作原理是感應信號採集模塊1根據油位的高低狀況輸出相應的感應信號AD0，這裡的感應信號一般為電壓信號，處理器2通過編程預設相關的參數列表，確定輸入-輸出關係，從而判定該感應信號ADO相對應的目標值Rx，通過設置模擬電阻輸出電路3實現模擬電阻輸出；實施例中的模擬電阻輸出電路3主要由三極體Ql構成，處理器2輸出PWM信號來控制三極體Ql的基極電流i，將三極體Ql的集電極作為輸出端，三極體Ql基極電流i不同，集電極所表現出的電阻值也就不一樣，處理器2通過採集三極體Ql集電極電壓ADl和發射極電壓AD2則可以計算出三極體Ql輸出的模擬電阻值R，如果輸出的模擬電阻值R比目標值Rx小，則減小PWM信號的佔空比，減小三極體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比目標值Rx大，則增大PWM信號的佔空比，增大三極體Ql的基極電流i，從而減小模擬電阻值R，經過多次循環，最終達到動態平衡，使得輸出模擬電阻值R逼近目標值Rx，實現模擬電阻輸出功能。
權利要求1.一種電子油位傳感器，其特徵在於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.根據權利要求1所述的一種電子油位傳感器，其特徵在於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信號採集模塊(1)，所述感應信號採集模塊(1)根據油位高低生成感應信號AD0，所述處理器(2)根據感應信號ADO 生成相應的控制信號CP1，所述模擬電阻輸出電路(3)根據所述控制信號CPl輸出相應的模擬電阻值R。
3.根據權利要求2所述的一種電子油位傳感器，其特徵在於所述感應信號採集模塊 (1)由互感線圈(11)和可變磁芯(12)組成，所述可變磁芯(12)連接在轉軸(13)上，該轉軸(13)通過連杆(14)與浮子(15)相連，利用浮子(15)和連杆(14)帶動可變磁芯(12) 轉動，從而改變互感線圈(11)的互感係數，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)上生成所述感應信號ADO。
4.根據權利要求3所述的一種電子油位傳感器，其特徵在於所述初級線圈(Lx)上的交變電流信號的驅動脈衝由所述處理器( 生成。
5.根據權利要求2所述的一種電子油位傳感器，其特徵在於所述感應信號採集模塊 (1)由磁鐵和霍爾傳感器組成，所述磁鐵連接在轉軸(1 上，該轉軸(1 通過連杆(14)與浮子(15)相連，利用浮子(15)和連杆(14)帶動磁鐵轉動，從而改變霍爾傳感器的輸出信號，得到所述感應信號ADO。
6.根據權利要求2所述的一種電子油位傳感器，其特徵在於所述模擬電阻輸出電路 (3)由電阻R1、電阻R2、電容Cl以及三極體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體Ql的基極，三極體Ql的基極還與電容Cl的一端連接，電容Cl的另一端接地，三極體Ql的發射極串電阻R2後接地，三極體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.根據權利要求6所述的一種電子油位傳感器，其特徵在於所述三極體Ql的集電極與處理器O)的Pl輸入端連接，用於採集第一反饋信號AD1，該三極體Ql的發射極與處理器O)的P2輸入端連接，用於採集第二反饋信號AD2，處理器( 根據所述第一反饋信號 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.根據權利要求2所述的一種電子油位傳感器，其特徵在於所述控制信號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，其特徵在於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信號採集模塊，感應信號採集模塊根據油位高低生成感應信號，處理器根據感應信號生成相應的控制信號，模擬電阻輸出電路根據控制信號輸出相應的模擬電阻值R。其顯著效果是電路結構簡單，控制方便，直接輸出模擬電阻信號，與傳統的電阻方案兼容，可直接替換傳統的滑動變阻式傳感器，實現油位檢測系統的平滑過渡，降低了系統升級成本。
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 優先權日2011年11月23日
發明者蔣勤舟 申請人:蔣勤舟