电容式燃油油位无触点检测器制造技术

电容式燃油油位无触点检测器，涉及各种机动车辆的油箱油位指示器件技术，特别涉及油位传感器的制作。为克服滑动变阻器式油位检测存在的不足，必须解决用无触点检测取代有触点检测这一技术问题。本发明专利技术将传感器探头用两金属管相套构成一金属片式电容器，通过油位升降改变探头的电容量，后用电路把变化的电容量线性地转变成可驱动油位表工作的电压信号，以多种方式驱动指针表头、发光管表头、数码管表头指示油位的变化，实现油位低于设定值时发声报警，提示加油。电路与探头的一端用树脂固封在４３×３０×１２ｍｍ↑［３］的盒内构成“Ｔ”字形，用螺丝直接装在油箱上使Φ８ｍｍ的金属管探头竖直伸进油箱。器件适合各种车辆油箱实现油位无触点检测、指示。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及各种机动车辆的油箱油位指示器件技术，特别涉及油位传感器的制作。专利技术的目的在于缩小油位传感器的体积，提高检测精度，实现油位升降信号的无触点检测，提高油位传感器在剧烈振动环境下长期工作的稳定性和可靠性。同时还实现油位指针式表头指示、发光管式表头指示、数码管式表头指示的多样性、及用油达到设定的低点油位时发声报警，提示加油。
技术介绍
燃油是高度绝缘的物质，传统的油位传感器，用浮球根据油位升降，带动电位器的触点，改变电阻值的方法检测信号的，其整体结构体积大，给安装带来不便。又因电位器受震动和滑动影响，时间长了易引起触点接触不良甚至失控。为克服上述不足，传感器的检测方法必须将有触点检测改成无触点检测。根据金属片式电容器结构原理，用两块金属片平行靠近，中间以空气或其它材料作介质，就构成一个电容器，而介质的变化就会引起电容量的变化。本专利技术涉及的油位传感器的探头制作，正巧妙地应用这一原理。传感器探头用大金属管套进小金属管中做成电容式结构，大小管壁间留有一定的空间，燃油和空气充当探头电容器的介质，并且能在套管空间自由进出。当油位变化时，探头的电容量也随之改变。对于将变化的电容量如何转变成模拟电压信号，需用有关电路进行转换。通常，用改变电容量的方法来调制振荡器振荡频率的电路应用普遍。如调幅、调频广播信号接收，电视信号接收，各种无线电遥控信号接收等，其应用的一个共同点，都是通过调节微调电容器的容量米调制本机振荡频率而实现接收信号的。本专利技术是将电容式传感器探头引线与运放集成块组成振荡电路，利用电容式探头变化的电容量来调制振荡器的振荡频率，再将调制的振荡频率信号输入专用集成块进行频率/电压转换，最终将升降的油位信号，实现无触点检测，转换成相应的模拟电压信号。
技术实现思路
要克服传统油位传感器用滑动变阻器检测信号存在的接触不良、油表指示线性度差、及体积大方面的不足，传感器检测方式必须突破，优选的方法是将有触点检测改成无触点检测，为解决无触点检测这一技术问题，根据本专利技术，按以下三方面实施制作。(1)传感器探头制作取一长度与油箱深度接近的Φ8mm金属管，以同心轴线套进等长的Φ5mm金属管中。套进后使大管内壁与小管外壁相互平等，互不接触，管壁间形成1～1.4mm的间隙空间，两管分别焊上导线，在套管两端6mm处用环氧树脂固化，8mm处各钻出一个Φ1.5mm的小孔，制成的传感器探头实质是一个金属片式电容器，其电容量一般在30-50P范围内，把传感器探头沿竖直方向安装在油箱的上表面，(安装在下表面作用效果一样)，油箱中的燃油和空气充当探头电容器的介质，因探头两端侧面钻有孔，空气和燃油就能在油箱与套管空间顺利进出，构成连通器。油箱从加满油到油用完，整个量程，相当于探头完全浸入到完全离开燃油，其电容量变化值可达20-30P。从而探头把油位的升降信号线性地转变成相应的电容量变化信号。实现对油位变化信号的无触点检测。(2)信号处理电路的制作①把传感器探头两极引线与LM324集成块组成谐振电路，其振荡频率受传感器探头电容量的变化而调制。②把调制的相应振荡频率信号输入BG382集成块进行频率/电压转换。③将转换得到的模拟电压信号输入LM324集成运放组成的放大器进行线性放大，得到0～4伏的模拟电压信号分三路输出。(a)控制报警电路，当用油达到低点设定的位置时，发声报警。(b)控制LED发光二极管(或数码管)工作电路，使发光管以线性发光形式(或数码显示形式)指示油位的变化。(c)控制三极管组成的功放电路，驱动指针式油表，指示油位的变化。(3)检测器整体结构封装为解决传感器探头与电路连接的稳定性及便于在油箱上安装，传感器探头直接焊在电路板上，与电路板构成“T”字形结构，然后将电路板装元件部份(见图1电路结构原理图虚线所括部份)用环氧树脂灌封固化在体积为43×30×12mm3的塑料或金属盒内。在固化盒上面直通下面留出三个Φ4.3mm螺丝孔，螺孔间距成等边三角形，以便把封装电路盒直接用三枚Φ4螺丝固定安装在油箱上，使探头稳固竖直伸进油箱内。在盒的侧面向外引出四条导线，其中“红”“黑”色分别为电源的正负极引线，“黄”色为油表信号线，“白”色为报警喇叭信号线。通过插座与外线路的电源、油位表头及报警喇叭连接。传感器探头做成电容式结构。从电性能方面，实现了油位信号的无触点检测，从根本上消除故障率，提高了检测精度和油表指示的线性度。从机械角度，缩小了体积，探头向上或向下安装不影响检测效果，可安装在油箱的上面，也可安装在油箱的下面，使安装显得更加灵活方便，适合各种结构的油箱。从工艺方面，探头结构简单，易于制作，选材容易，研究表明，可用铜、铁、铝、不锈钢等圆管制作，当然也可把探头做成方形或片状结构。另外，电路方面，优选常用元件，优选电路结构，如LM324的充分利用，使线路简单、实用、造价低。采用多种方式表头指示，有利于车辆仪表盘布置安装，提供灵活的选择性，增加美感。低油位设定报警功能更具实用性。传感头与电路连成一体封装，有效提高防震能力，使器件坚固耐用。四附图说明图1电路结构原理图。图2探头、电路元件盒封装结构图。图3探头、电路元件盒与油箱安装及功能配接图。五具体实施例方式由电容式传感器检测到的信号是电容量的变化信号，而功能电路工作(如表头的指示等)需要用直流模拟电压信号驱动。因此，必须采取相关电路将电容量变化信号进行转换。根据本专利技术，具体实施电路分为六部份1、电源稳压电路。2、检测信号的电容量/频率转换电路。3、频率/电压转换电路。4、模拟电压放大电路。5、发声报警电路。6、表头指示驱动电路。下面按设计的电路原理图，对各部份电路组成及相互连接关系作详细说明。1、电源稳压电路由C1、C2、C3及1C1(稳压集成块CW7809)组成，供电电源由机动车辆的蓄电池提供，电压一般为12伏。该电压经CW7809的1脚输入，2脚接地，3脚输出9伏稳定的直流电压供后面电路工作，C1、C2、C3起滤波作用。2、检测信号的电容量/频率转换电路由传感器探头电容C探、R1、R2、R3、R4、C4及1C3-1(运算集成块LM324)组成谐振电路，振荡频率的高低取决于R4、C探、C4的数值。(C4的作用是防止电路停振而设置的)，油位升降的整个量程，C探电容变化量达30P左右，当R4、C4的取值确定后，振荡频率的高低就决定于C探的数值，所以振荡器的振荡频率受C探的变化而调制。也就是说，油位的升降信号使C探的电容量变化，而C探的变化就会改变振荡器的振荡频率。最终将油位升降的机械信号转变成相应振荡频率的电信号。3、频率/电压转换电路该级电路由R5～R10、C6、C7及1C2(集成块BG382)组成。从前级1C3-1的1脚输出的振荡频率电压信号经C5耦合，从1C2的6脚输入，在检测信号的整个量程范围内，相应变化的频率信号经1C2组成的频率/电压电路转换后，其输出相应的模拟电压变化幅度范围可达0～0.8伏。该模拟信号电压从1C2的1脚输出。4、模拟电压放大电路由R12、R13、R14、C8及1C3-2(运放集成块LM324)组成线性放大器，将上一级1C2的1脚输出模拟电压信号经R11耦合，接1C3-2的6脚，信号放大倍数决定于R14与R11的比值，当R14取100K，R11取20K，输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式燃油油位无触点检测器，主要由电容式传感器探头、电路、油位表组成，其特征在于传感器探头用两金属管相套，管与管之间形成间隙空间、构成金属片式电容器，燃油、空气充当探头电容器介质，能在间隙空间顺利进出，将油位变化转变成电容量变化，实现无触点检测，后用电路实现电容量／频率转换、频率／电压转换、电压信号放大、驱动油位设定发声报警、驱动油位表指示油位的变化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏华隆，
申请(专利权)人：苏华隆，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]