車用水位傳感器及其控制方法
2023-05-31 07:31:56 2
專利名稱：車用水位傳感器及其控制方法
技術領域：
本發明屬於汽車構造的技術領域，涉及汽車上的檢測報警裝置，更具體地 說，本發明涉及一種車用水位傳感器。另外，本發明還涉及這種車用水位傳感 器的控制方法。
背景技術：
隨著現代汽車技術的進步和發展，汽車大規模地進入千家萬戶和人民生活 的各個領域，已經成為普通大眾的代步工具，汽車產品的安全、舒適、環保和 經濟性能以及提高汽車產品的效率已成為人們關注的話題。
現代汽車為了進一步提高可靠性，減少不必要的損壞，增加了一些特殊功 能的傳感器，如為了保證正常的水位，防止發動機和齒輪箱的損壞，增加了水 位傳感器。在發動機的水箱內增加低水位報警功能，用來防止發動機水箱內的 冷卻水過少後將發動機燒壞；在齒輪箱的油水分離器後加裝水位傳感器， 一但 水位達到一定的量，則提醒司機或維修人員將水放乾淨，防止因水過多而損壞 齒輪箱。
近幾年來，國際上對汽車排放標準的逐步提高，整車控制系統和電子技術 的快速發展，現代汽車對電子式、或數位化的傳感器的需求也越來越大。新的 電子控制技術和傳感技術的發展成為企業提高產品性能、質量與贏得市場的關 鍵。數位化的傳感器一方面是用來提高產品的抗幹擾能力，增強系統的穩定性; 另一方面是用來提高產品的測量精度，增加產品的附加功能，實現多種功能的 複合。
傳統的水位傳感器如本說明書中的附圖1所示的水位傳感器1，是一種單觸 點的水位開關式報警結構，它僅起到一個開關的作用。 一般釆用一體式的結構， 它由金屬接頭12、金屬接頭絕緣套13、螺帽8、錐螺紋9、金屬探頭ll和觸頭 絕緣套10構成。近幾年來，國際市場上出現了一種利用模擬電路和延時電路設
計的方式，使傳統的開關式水位傳感器具備了延時報警控制和信號輸出功能， 但其外圍模擬電路複雜、輸出的模擬信號易受汽車上複雜電磁環境幹擾，產品 的整體抗幹擾能力不高。另外，產品如用總線技術的汽車或控制系統中，則需 要另加上相應的轉換器，使產品的成本大幅度提高。
發明內容
本發明所要解決的第一個問題是提供一種車用水位傳感器，其目的是提高 傳感器的整體抗幹擾能力及實現對產品的兼容性和功能的複合性要求。
為了實現上述目的，本發明採取的技術方案為
本發明所提供的這種車用水位傳感器，包括螺帽、錐螺紋、觸點絕緣套及 金屬探頭，所述的水位傳感器上的金屬探頭通過線束與數字控制系統由信號線 路連接。
本發明為了提高上述總體技術方案的新穎性、創造性和實用性，還進一步 提供了更具體的技術方案，使其更加完善和可行
所述的數字控制系統中設微處理器，所述的微處理器的輸出信號為開關模 式，或者為頻率方式，或者為電流方式，或者為電壓方式，或者所述的輸出信 號為上述輸出方式的任意組合。
所述的水位傳感器的感應元件為壓力感應晶片。
所述的水位傳感器為兩個分立構件連接，即其中一個構件為所述的線束 裝在外殼內，在外殼上與線束相反的一端設凸起的聯接套；另一個構件為所述 的金屬探頭通過觸點絕緣套裝在螺帽及錐螺紋內，在螺帽上與安裝金屬探頭相 反的端部設凸起的聯接芯；所述的聯接芯插入聯接套內並構成緊配合，使上述 兩個構件邊為一體；在聯接芯與聯接套緊配合的狀態下，所述的金屬探頭與線 束的電路導通。所述的水位傳感器為多觸點水位傳感器，即其金屬探頭的數量為兩個或多
於兩個，多個金屬探頭與線束連接的電路互相絕緣；所述的多個金屬探頭在其 從螺帽及錐螺紋伸出的位置互不相同。
在所述的外殼內，設金屬屏蔽層，罩在金屬探頭與線束連通的導線外。
所述的數字控制系統設在所述的外殼內。
本發明所要解決的第二個問題是提供上述車用水位傳感器所採用的控制方 法，其目的與上述技術方案是相同的。該方法的具體技術方案是
在上述技術方案中所述的數字控制系統，由車載電源供電，水位信號由金 屬探頭獲取，通過所述的微處理器處理，然後輸出報警信號，所述的數字控制 系統的報警方式為燈光報警；或者所述的報警方式為聲音報警；或者所述的報 警方式為語言報警；或者所述的報警方式為燈光報警、聲音報警和語言報警的 任意組合的報警方式
以上所述的車用水位傳感器的控制方法，所述的金屬探頭將水位信號 轉換為電壓信號，其設定的電壓值為U。，所述的控制方法的控制過程為
a) 、上電；
b) 、數字控制系統中的微處理器讀取由金屬探頭傳來的電壓值；
C)、判斷電壓值是否大於U。，如果是，則啟動燈光報警，同時進入步驟d); 如果否，則返回步驟b);
d) 、啟動延時計數器；
e) 、在延時計數器進行時間計數的同時，微處理器判斷電壓值是否大於U。， 如果是，則繼續進行時間計數；如果否，則返回步驟b);
f) 、判斷時間計數是否達到設定值，即倒數計時是否為零，如果是，進入步
驟g);如果否，返回步驟e);
g) 、啟動聲音報警，或者啟動語言報警，或者同時啟動聲音報警和語言報
塾。
本發明採用上述技術方案，提高了水位傳感器的整體抗幹擾能力，實現對 產品的兼容性和功能的複合性要求，使信號輸出可選擇開關模式、頻率、電流 和電壓等多種方式，並實現多點報警和數位化輸出選擇功能；提高了產品的可 靠性；同時降低產品成本，提高產品的經濟性。
下面對本說明書各幅附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明
圖1為本說明書背景技術中涉及的水位傳感器的結構示意圖2為本發明提供的一體式單觸點水位傳感器的結構示意圖3為本發明提供的組合式單觸點水位傳感器結構連接關係示意圖4為本發明提供的一體式多觸點水位傳感器的結構示意圖5為本發明提供的組合式多觸點水位傳感器結構連接關係示意圖6為本發明提供的水位傳感器的控制功能示意圖7為本發明中的水位傳感器的控制方式的過程邏輯框圖。
圖中標記為
1、水位傳感器，2、多觸點水位傳感器，3、單觸點水位傳感器，4、線束， 5、外殼，6、聯接套，7、聯接芯，8、螺帽，9、錐螺紋，10、觸頭絕緣套，11、 金屬探頭，12、金屬接頭，13、金屬接頭絕緣套。
具體實施例方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的具體實施方式
如所涉及 的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關係、各部分的作用及 工作原理、製造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域 的技術人員對本發明的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
如圖2至圖5所表達的本發明的結構，本發明為一種車用水位傳感器，包
括螺帽8、錐螺紋9、觸點絕緣套10及金屬探頭11。其中，金屬探頭ll是傳感 元件，以獲得水位的信號；用觸點絕緣套10實現絕緣的作用；錐螺紋9用於在 機體上的安裝，且錐螺紋能起到良好的密封作用；螺帽8在水位傳感器緊固時 起旋緊作用。
在本說明書的背景技術部分，論述了現有技術存在的缺陷，為了克服這些 缺陷，實現提高傳感器的整體抗幹擾能力及實現對產品的兼容性和功能的複合 性要求的目的，本發明採取了如下的技術方案
本發明所提供的這種車用水位傳感器，所述的水位傳感器1上的金屬探頭 11通過線束4與數字控制系統由信號線路連接。
上述技術方案，不同於一般的低水位報警器僅實現固定水位的開關報警功 能，而是將水位信號經過本發明所提供的數字控制系統中的電腦程式處理， 實現延時、報警、控制的數位化信號輸出，其輸出信號可以實現脈衝式的數字 化方波頻率信號、電流或是電壓信號，並可通過對頻率信號佔空比的設定和選 擇，使傳感器產品能直接適應現代新型高檔汽車上總線技術對傳感器信號的特 殊需求。採用數字控制系統大大提高了系統的抗幹擾能力，它比模擬信號更適 合於計算機處理，更易於實現功能的多樣化和與其它軟硬體的兼容。
本發明還提供下面的水位傳感器1結構的具體實施示例，供本領域的技術 人員在實施本發明時，選擇應用
實施示例一
本發明以上所述的數字控制系統中設微處理器，所述的微處理器的輸出信 號為開關模式，或者為頻率方式，或者為電流方式，或者為電壓方式，或者所 述的輸出信號為上述輸出方式的任意組合。
本發明設置了獨立的電源電路，用於提高相關產品在汽車上的抗幹擾能力; 數據處理採用汽車級八位單片機和獨立開發的軟體程序；結構選用標準的接口
聯接方式， 一體化設計，結構緊湊，性能穩定，質量可靠。
可以根據需要設定報警形式，如選擇電路中的燈光、聲音或語言報警形式， 也可通過對信號頻率選擇設定。同樣使用微處理器對水位信號進行預處理，信 號輸出可選擇開關模式、頻率、電流和電壓等多種方式，實現數位化輸出和延 時報警選擇功能。
實施示例二
如圖3和圖5所示，本發明所提供的水位傳感器1為兩個分立構件連接，
即其中一個構件為所述的線束4裝在外殼5內，在外殼5上與線束4相反的
一端設凸起的聯接套6;另一個構件為所述的金屬探頭11通過觸點絕緣套10裝
在螺帽8及錐螺紋9內，在螺帽8上與安裝金屬探頭11相反的端部設凸起的聯 接芯7;所述的聯接芯7插入聯接套6內並構成緊配合，使上述兩個構件邊為一 體；在聯接芯7與聯接套6緊配合的狀態下，所述的金屬探頭11與線束4的電 路導通。
傳統的電子式水位傳感器是控制電路與傳感頭一體的， 一般因傳感頭是一 個簡單的觸點開關，很少有損壞的，通常都是控制電路有故障需要維修或更換， 其拆裝需用工具，還涉及到密封和可靠性問題，需要有專業人業進行操作，而 隨著汽車進入家庭，導致維護不方便，如果更換一隻新的，成本也較高。為便 於拆裝，本發明採取的技術方案是水平將傳感器的設計分成兩部分，製造時將 控制電路部分和感應頭部分分開，中間用標準接口設計連接，通過揷拔方式形 成一個組合式的產品，如圖3和圖5所示，其它的控制部分則和數字式多觸點 水位傳感器、數字式單觸點水位傳感器的控制部分完全一樣。
其外形結構可用高強度的耐高溫的工程塑料一次複合而成，簡化機械零件 和裝配過程，降低產品生產成本。
實施示例三本發明採用微機械加工技術生產出的汽車用壓力感應晶片，輔以獨立電源 電路、信號處理電路和獨立開發設計的軟體程序，實現壓力信號數位化輸出， 並採用三線輸出和兩線輸出方式選擇，標準接口設計，以及可靠的高壓和高強 度的密封技術。
本發明取消了傳統壓力傳感器利用模片變形來驅動槓桿機構運動，推動滑 線電阻彈片在電阻板上的運動，從而實現隨壓力變化而傳感器輸出電阻變化的 方式，採用專用的微型壓力感應晶片進行壓力變化測試，將壓力變化的電壓信 號通過電腦程式處理轉化為數字性的頻率或電流信號，直接輸給車用儀表、 發動機控制系統或中央處理系統來進行報警或控制調整，輸出頻率也可選擇脈 寬調節方式實現與整車總線技術的對接。線路板的封閉和傳感器的總裝是利用 高強度的耐高溫的樹脂膠整體封裝後，再利用金屬結構的接頭進行機械圈壓封 裝，以進一步提高傳感器的抗壓強度。採用一體化的結構設計，結構緊湊，配 套專用數據處理程序，有效提高了產品的性能和可靠性，降低了製造成本和零 件加工成本。
實施示例四
除了以上所述的採用單觸點的水位傳感器的結構方案，本發明還特別提出 了多觸點的水位傳感器的技術方案即本發明所述的水位傳感器1還為多觸點 水位傳感器2，即其金屬探頭11的數量為兩個或多於兩個，多個金屬探頭11與 線束連接的電路互相絕緣；所述的多個金屬探頭11在其從螺帽8及錐螺紋9伸 出的位置互不相同。
採用上述技術方案，使本發明具有多個水位觸點，可根據水位高低需要設 定觸點位置，信號處理單元根據不同位置觸點的開關，將水位信號經過計算機 程序處理，實現延時、報警、控制的數位化信號輸出，
實施示例五
本發明為了提高水位傳感器的抗電磁千擾的能力，採取了如下措施;在所述 的外殼5內，設金屬屏蔽層，罩在金屬探頭11與線束4連通的導線外。由於採 用了上述結構，傳感器內傳送的信號不再受外界、特別是汽車電氣系統的強電 幹擾，使得其傳遞的信號準確、穩定可靠。
實施示例六
本發明所述的數字控制系統設在所述的外殼5內。特別地，所述的數字控 制系統設在所述的金屬屏蔽層之內。實現了傳感器結構的集成化。
該結構的目的同樣是為了使整個數字控制系統不受外部的強電磁幹擾，使 系統的工作穩定
本發明還提供上述車用水位傳感器所採用的控制方法，該方法的具體技術 方案是-
如圖6所示，在上述技術方案中所述的數字控制系統，由車載電源供電， 水位信號由金屬探頭ll獲取，通過所述的微處理器處理，然後輸出報警信號， 所述的數字控制系統的報警方式為燈光報警；或者所述的報警方式為聲音報警； 或者所述的報警方式為語言報警；或者所述的報警方式為燈光報警、聲音報警 和語言報警的任意組合的報警方式
以上所述的車用水位傳感器的控制方法，所述的金屬探頭(11)將水位信 號轉換為電壓信號，其設定的電壓值為U。，如圖7所示，所述的控制方法的控 制過程為
a) 、上電；
b) 、數字控制系統中的微處理器讀取由金屬探頭11傳來的電壓值；
C)、判斷電壓值是否大於U。，如果是，則啟動燈光報警，同時進入步驟d); 如果否，則返回步驟b); d)、啟動延時計數器；e) 、在延時計數器進行時間計數的同時，微處理器判斷電壓值是否大於U。， 如果是，則繼續進行時間計數；如果否，則返回步驟b);
f) 、判斷時間計數是否達到設定值，即倒數計時是否為零，如果是，進入步 驟g);如果否，返回步驟e);
g) 、啟動聲音報警，或者啟動語言報警，或者同時啟動聲音報警和語言報塾。
綜上所述，本發明使用數字控制系統微處理器對水位信號進行預處理，使 信號輸出可選擇開關模式、頻率、電流和電壓等多種方式，並實現多點報警和 數位化輸出選擇功能。與現有技術相比，其結構和工作原理上有著很大的區別， 具有突出的實質性的特點，而且在技術上取得顯著進步，在工業上有推廣應用 的價值，因此，本發明具有新穎性、創造性和實用性。另外，本發明涉及的產 品結構及其該產品的製造方法，同屬一個總體的發明構思。
上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上 述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性 的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在 本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種車用水位傳感器，包括螺帽(8)、錐螺紋(9)、觸點絕緣套(10)及金屬探頭(11)，其特徵在於所述的水位傳感器(1)上的金屬探頭(11)通過線束(4)與數字控制系統由信號線路連接。
2、 按照權利要求1所述的車用水位傳感器，其特徵在於所述的數字控制 系統中設微處理器，所述的微處理器的輸出信號為開關模式，或者為頻率方式， 或者為電流方式，或者為電壓方式，或者所述的輸出信號為上述輸出方式的任 意組合。
3、 按照權利要求1或2所述的車用水位傳感器，其特徵在於所述的水位 傳感器(1)的感應元件為壓力感應晶片。
4、 按照權利要求1或2所述的車用水位傳感器，其特徵在於所述的水位傳感器(1)為多觸點水位傳感器(2)，即其金屬探頭(11)的數量為兩個或多 於兩個，多個金屬探頭(11)與線束連接的電路互相絕緣；所述的多個金屬探 頭(11)在其從螺帽(8)及錐螺紋(9)伸出的位置互不相同。
5、 按照權利要求1或2所述的車用水位傳感器，其特徵在於所述的水位 傳感器(1)為兩個分立構件連接，即其中一個構件為所述的線束(4)裝在外殼(5)內，在外殼(5)上與線束(4)相反的一端設凸起的聯接套(6);另 一個構件為所述的金屬探頭(11)通過觸點絕緣套(10)裝在螺帽(8)及錐螺 紋(9)內，在螺帽(8)上與安裝金屬探頭(11)相反的端部設凸起的聯接芯 (7);所述的聯接芯(7)插入聯接套(6)內並構成緊配合，使上述兩個構件 邊為一體；在聯接芯(7)與聯接套(6)緊配合的狀態下，所述的金屬探頭(11) 與線束(4)的電路導通。
6、 按照權利要求5所述的車用水位傳感器，其特徵在於在所述的外殼(5) 內，設金屬屏蔽層，罩在金屬探頭(11)與線束(4)連通的導線外。
7、 按照權利要求5所述的車用水位傳感器，其特徵在於所述的數字控制 系統設在所述的外殼(5)內。
8、 按照權利要求2所述的車用水位傳感器採用的控制方法，所述的數字控 制系統由車載電源供電，水位信號由金屬探頭(11)獲取，通過所述的微處理 器處理，然後輸出報警信號，其特徵在於所述的數字控制系統的報警方式為 燈光報警；或者所述的報警方式為聲音報警；或者所述的報警方式為語言報警; 或者所述的報警方式為燈光報警、聲音報警和語言報警的任意組合的報警方式。
9、 按照權利要求7所述的車用水位傳感器的控制方法，所述的金屬探頭(11 )將水位信號轉換為電壓信號，其設定的電壓值為U。，其特徵在於所述的控制 方法的控制過程為-a) 、上電；b) 、數字控制系統中的微處理器讀取由金屬探頭(11)傳來的電壓值；C)、判斷電壓值是否大於U。，如果是，則啟動燈光報警，同時進入步驟d); 如果否，則返回步驟b);d) 、啟動延時計數器；e) 、在延時計數器進行時間計數的同時，微處理器判斷電壓值是否大於U。， 如果是，則繼續進行時間計數；如果否，則返回步驟b);f) 、判斷時間計數是否達到設定值，即倒數計時是否為零，如果是，進入步 驟g);如果否，返回步驟e);g) 、啟動聲音報警，或者啟動語言報警，或者同時啟動聲音報警和語言報警。
全文摘要
本發明公開了一種車用水位傳感器，包括螺帽(8)、錐螺紋(9)、觸點絕緣套(10)及金屬探頭(11)，所述的水位傳感器(1)上的金屬探頭(11)通過線束(4)與數字控制系統由信號線路連接。本發明還公開了這種車用水位傳感器採用的控制方法。採用上述技術方案，提高了水位傳感器的整體抗幹擾能力，實現對產品的兼容性和功能的複合性要求，使信號輸出可選擇開關模式、頻率、電流和電壓等多種方式，並實現多點報警和數位化輸出選擇功能；提高了產品的可靠性；同時降低產品成本，提高產品的經濟性。
文檔編號G01F23/14GK101368838SQ20081002110
公開日2009年2月18日 申請日期2008年7月25日 優先權日2008年7月25日
發明者陳建海 申請人:陳建海