車用鉛酸蓄電池容量傳感器的製作方法
2024-02-09 18:28:15
專利名稱：車用鉛酸蓄電池容量傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用於檢測蓄電池容量的車用鉛酸蓄電池容量傳感器。
背景技術：
隨著汽車保有量的增加，車用鉛酸蓄電池的使用數量迅猛增加，但由於受鉛酸蓄電池容量無法測試的限制，使車用鉛酸蓄電池的使用壽命縮短，也給環境保護帶來了巨大的壓力，要延長鉛酸蓄電池的壽命，主要是控制好電池的充電、放電兩個過程，及時了解電池的剩餘容量，而鉛酸蓄電池容量主要與電解液的濃度有關，當電解液濃度不同，其光的折射率不同，光在不同濃度的電解液中傳輸，其光傳輸參量會發生變化，從而測量出鉛酸蓄電池的濃度，再通過實驗數據查表得出鉛酸蓄電池的容量；現有濃度傳感器如專利號88218979.4存在如下缺點接收管將光信號轉換成電信號後，通過一個可調電阻直接輸出，未將電信號放大；光學反射稜鏡未將光進行2次反射；因此測量靈敏度低，測量不準確。
實用新型內容針對上述已有技術存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種車用鉛酸蓄電池容量傳感器。
根據本實用新型的一個方案，一種車用鉛酸蓄電池容量傳感器，包括發射管、光學準值透鏡、光學反射三稜鏡、聚焦透鏡、接收管、驅動電路、放大電路，其中，光學反射三稜鏡放入鉛酸蓄電池電解液中，發射管和接收管放置在同一平面上並與光學反射三稜鏡的一條稜邊垂直，同時發射管和接收管的中心位置與光學反射三稜鏡的稜邊的距離相等，在發射管與光學反射三稜鏡之間安裝一個光學準值透鏡，接收管與光學反射三稜鏡之間安裝一個聚焦透鏡；同時驅動電路連接到發射管和接收管；在接收管後連接一個放大電路，將接收管發出的電信號放大；所述放大電路由兩級差分放大器組成，第二差分放大器的「+」端連接到接收管的輸出，並通過電阻R3接地，在第二差分放大器的「-」端和輸出端之間連接電阻R8；第一差分放大器的「+」端與電位器W2的動觸點相連，電位器W2的一端接地，電位器W2的另一端接電源，通過調整電位器W2而得到不同的基準電平(調零)，使傳感器獲得不同測量零點；第一差分放大器的「-」端通過電阻R4接地，在第一差分放大器的「-」端和輸出端之間連接電阻R6；同時在第一差分放大器的輸出端與第二差分放大器的「-」端之間相連電阻R7，在第一差分放大器的「-」端與第二差分放大器的「-」端之間連接一個由電位器W3與電阻R5組成的串聯電路，通過調整電位器W3可調整放大電路的放大倍數，從而使該傳感器有較高靈敏度和準確性。
其中，發射管提供光源；光學準值透鏡接收發射管發出的光線，光線全部聚焦形成平行光線發射到光學反射三稜鏡；可使光線在反射界面處有較大的接觸面；光學反射三稜鏡放置在待測鉛酸蓄電池電解液中，接收光學準值透鏡發出的光，光學反射三稜鏡將接收到的光進行2次反射，使光強產生兩次衰減，相當於對蓄電池的濃度信號起到了放大作用，從而使該傳感器有較高靈敏度；聚焦透鏡接收光學反射稜鏡反射的光並進行聚焦，照射到接收管；接收管接收聚焦透鏡發出的光線，將光信號轉換為電信號，並輸入到放大電路；驅動電路為發射管、接收管提供驅動電壓。
根據本實用新型的一個優選方案，所述光學反射三稜鏡是等腰三角形的光學反射三稜鏡，並在光學反射三稜鏡的反射界面鍍一層膜，使光線在反射界面處產生振蕩，提高了被測電解液濃度的變化對反射光能衰減的影響，從而提高了測試精度。
根據本實用新型的一個優選方案，所述發射管是紅外線發射二極體，所述紅外線發射二極體的陽極接驅動電路，紅外線發射二極體的陰極接地。
根據本實用新型的一個優選方案，所述接收管是光敏三極體，所述光敏三極體的集電極接驅動電路，光敏三極體的發射極接第二差分放大器的「+」端。
根據本實用新型的一個優選方案，所述驅動電路由電阻R1、R2和電位器W1組成，電阻R1與電位器W1串聯，電位器W1的一端接電源，電位器W1另一端接電阻R1，電阻R1的另一端接紅外線發射二極體的陽極，電位器W1的動觸點連接電阻R2，電阻R2的另一端接光敏三極體的集電極，通過調整電位器W1可調整紅外線發射二極體的發光強度；同樣調整電位器W1可使光敏三極體工作在線性區，從而使該傳感器有較高靈敏度和較好的線性特性。
本實用新型所述的車用鉛酸蓄電池容量傳感器，由於該傳感器結構簡單，使用方便，因此使用這種容量傳感器具有較高的性能價格比；該容量傳感器採用光學反射三稜鏡，對接收到的光進行了二次反射，使光強產生兩次衰減，相當於對蓄電池電解液的濃度信號起到了放大作用，通過調整電位器W2而得到不同的基準電平(調零)，使傳感器獲得不同測量零點，通過調整電位器W3可調整放大電路的放大倍數，因此測量準確、反應靈敏；通過在光學反射三稜鏡的反射界面鍍一層膜，使光線在反射界面處產生振蕩，提高了被測電解液濃度的變化對反射光能衰減的影響，從而提高了測試精度；通過調整電位器W1可調整發射管的發光強度；同樣調整電位器W1可使接收管工作在線性區，從而使該傳感器有較好的線性特性。
圖1是本實用新型所述的車用鉛酸蓄電池容量傳感器的電路結構示意圖。
圖2是本實用新型所述的車用鉛酸蓄電池容量傳感器的光路圖。
具體實施方式
參見圖1和圖2，本實用新型所述的車用鉛酸蓄電池容量傳感器，由發射管D1、光學準值透鏡4、光學反射三稜鏡1、聚焦透鏡5、接收管Q1、驅動電路2、放大電路3構成，將光學反射三稜鏡1放入鉛酸蓄電池電解液中，如圖2所示，將發射管D1和接收管Q1放置在同一平面上並與光學反射三稜鏡1的一條稜邊垂直，同時發射管D1和接收管Q1的中心位置與光學反射三稜鏡1的稜邊的距離相等，在發射管D1與光學反射三稜鏡1之間安裝一個光學準值透鏡4，接收管Q1與光學反射三稜鏡1之間安裝一個聚焦透鏡5；發射管D1發射的光線經過光學準值透鏡4後變成平行光線，發射給光學反射三稜鏡1，光學反射三稜鏡經過兩次反射，使光強產生兩次衰減後發射給聚焦透鏡5，聚焦透鏡5接收後並進行聚焦，發射給接收管Q1；接收管Q1將收到的光信號轉換成電信號並送入放大電路，同時將驅動電路2連接到發射管D1和接收管Q1，在接收管Q1後連接一個放大電路3；所述放大電路3由兩級差分放大器組成，第二差分放大器的A2「+」端連接到接收管的輸出，並通過電阻R3接地，在第二差分放大器A2的「-」端和輸出端之間連接電阻R8；第一差分放大器A1的「+」端與電位器W2的動觸點相連，電位器W2的一端接地，電位器W2的另一端接電源，調整電位器W2而得到不同的基準電平(調零)，第一差分放大器A1的「-」端通過電阻R4接地，在第一差分放大器A1的「-」端和輸出端之間連接電阻R6；同時在第一差分放大器A1的輸出端與第二差分放大器A2的「-」端之間相連電阻R7，在第一差分放大器A1的「-」端與第二差分放大器A2的「-」端之間連接一個由電位器W3與電阻R5組成的串聯電路，調整電位器W3調整放大電路的放大倍數，當蓄電池的容量發生變化時，蓄電池電解液的濃度也要發生變化，光學反射三稜鏡1反射的光強也要發生變化，接收管Q1輸出的電信號也要發生變化，放大電路3輸出的電信號也要發生變化，再通過實驗數據查表得出鉛酸蓄電池的容量。
在本實用新型的一個優選實施例中，光學反射三稜鏡1可以選用等腰三角形的光學反射三稜鏡，並在光學反射三稜鏡的反射界面處鍍一層膜。
在本實用新型的一個優選實施例中，所述發射管D1可以是紅外線發射二極體，所述紅外線發射二極體的陽極接驅動電路，紅外線發射二極體的陰極接地。
在本實用新型的一個優選實施例中，所述接收管Q1可以是光敏三極體，所述光敏三極體的集電極接驅動電路，光敏三極體的發射極接差分放大器A2的「+」端。
在本實用新型的一個優選實施例中，所述驅動電路2由電阻R1、R2和電位器W1組成，電阻R1與電位器W1串聯，電位器W1的一端接電源，電位器W1另一端接電阻R1，電阻R1的另一端接紅外線發射二極體D1的陽極，電位器W1的動觸點連接電阻R2，電阻R2的另一端接光敏三極體的集電極。
權利要求1.一種車用鉛酸蓄電池容量傳感器，包括發射管(D1)、光學準值透鏡(4)、光學反射三稜鏡(1)、聚焦透鏡(5)、接收管(Q1)、驅動電路(2)，其中，光學反射三稜鏡(1)放入鉛酸蓄電池電解液中，發射管(D1)和接收管(Q1)放置在同一平面上並與光學反射三稜鏡(1)的一條稜邊垂直，同時發射管(D1)和接收管(Q1)的中心位置與光學反射三稜鏡(1)的稜邊的距離相等，在發射管(D1)與光學反射三稜鏡(1)之間安裝一個光學準值透鏡(4)，接收管(Q1)與光學反射三稜鏡(1)之間安裝一個聚焦透鏡(5)；同時驅動電路(2)連接到發射管(D1)和接收管(Q1)；其特徵在於在接收管(Q1)後連接一個放大電路(3)，所述放大電路(3)由兩級差分放大器組成，第二差分放大器(A2)的「+」端連接到接收管(Q1)的輸出，並通過電阻R3接地，所述第二差分放大器(A2)的「-」端和輸出端之間連接電阻R8；第一差分放大器(A1)的「+」端與電位器W2的動觸點相連，電位器W2的一端接地，電位器W2的另一端接電源；第一差分放大器(A1)的「-」端通過電阻R4接地，在第一差分放大器(A1)的「-」端和輸出端之間連接電阻R6；同時在第一差分放大器(A1)的輸出端與第二差分放大器(A2)的「-」端之間相連電阻R7，在第一差分放大器(A1)的「-」端與第二差分放大器(A2)的「-」端之間連接一個由電位器W3與電阻R5組成的串聯電路。
2.根據權利要求1所述的車用鉛酸蓄電池容量傳感器，其特徵在於光學反射三稜鏡(1)是等腰三角形的光學反射三稜鏡，並在光學反射三稜鏡的反射界面鍍一層膜。
3.根據權利要求1或2所述的車用鉛酸蓄電池容量傳感器，其特徵在於所述發射管(D1)是紅外線發射二極體，所述紅外線發射二極體的陽極接驅動電路，紅外線發射二極體的陰極接地。
4.根據權利要求3所述的車用鉛酸蓄電池容量傳感器，其特徵在於所述接收管(Q1)是光敏三極體，所述光敏三極體的集電極接驅動電路，光敏三極體的發射極接第二差分放大器(A2)的「+」端。
5.根據權利要求4所述的車用鉛酸蓄電池容量傳感器，其特徵在於所述驅動電路(2)由電阻R1、R2和電位器W1組成，電阻R1與電位器W1串聯，電位器W1的一端接電源，電位器W1的另一端接電阻R1，電阻R1的另一端接紅外線發射二極體(D1)的陽極，電位器W1的動觸點連接電阻R2，電阻R2的另一端接光敏三極體的集電極。
專利摘要一種車用鉛酸蓄電池容量傳感器，包括發射管、光學準值透鏡、光學反射三稜鏡、聚焦透鏡、接收管Q1、驅動電路、放大電路，所述放大電路由兩級差分放大器組成，第二差分放大器的「+」端連接到接收管並通過電阻R3接地，第二差分放大器的「－」端和輸出端之間連接電阻R8；第一差分放大器的「+」端與電位器W2的動觸點相連，電位器W2的一端接地，電位器W2的另一端接電源；第一差分放大器的「－」端通過電阻R4接地，第一差分放大器的「－」端和輸出端之間連接電阻R6；第一差分放大器的輸出端與第二差分放大器的「－」端之間相連電阻R7，第一差分放大器的「－」端與第二差分放大器的「－」端之間連接一個由電位器W3與電阻R5組成的串聯電路。
文檔編號G01R31/36GK2819232SQ20052003325
公開日2006年9月20日 申請日期2005年2月6日 優先權日2005年2月6日
發明者趙明富, 鍾年丙, 胡新宇, 羅松 申請人:重慶工學院