一种电容电子式燃油传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种电容电子式燃油传感器，其包括电容传感单元和电容测量单元和电容／液位转换单元，其中，所述电容传感单元，是组合管式电容元件，包括金属外管和金属内管，所述金属外管和所述金属内管构成燃油液位传感器电容器；所述电容传感单元用于将燃油液位转换为相应的电容值；所述电容传感单元的金属外管和金属内管分别通过引线连接至所述电容测量单元的输入端；所述电容测量单元，用于测量所述电容传感器单元的电容值；所述电容／液位转换单元，与所述电容测量单元电连接，用于将来自所述电容测量单元的电容值转换为液位。本发明专利技术简单并易于制造，解决了电容式燃油传感器中常见的分布参数过大，电容参数不易准确测量的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种燃油传感器，尤其涉及一种电容电子式燃油传感器。在汽车燃油传感器市场，燃油传感器主要有磁簧变阻式燃油传感器，滑动 变阻式燃油传感器，电容式燃油传感器和压力式燃油传感器四种，国内市场占 有率最高的是摆臂式和干簧管式燃油传感器。电容式燃油传感器以其精度高、 温度特性好、易于制造的优点引起了广泛的关注，在电容式燃油传感器中，应 用最多的是变介质型电容式传感器，目前其产品实现主要有如下难点1、 易受分布参数影响，电容式传感器的被测量为电容值，所以产品容易受到 分布参数的影响，从而造成测量的误差；2、 电容参l't不易准确测量。本专利技术的目的在于提供一种简单和易于制造的电容电子式燃油传感器，解 决电容式燃油传感器中常见的分布参数过大，电容参数不易准确测量的问题， 并且本专利技术所述的电容电子式燃油传感器采用的电容测量电路及算法，能够有 效降低电容值测量的误差。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种电容电子式燃油传感器，其包括电 容传感单元和电容测量单元和电容/液位转换单元，其中，所述电容传感单元，是组合管式电容元件，包括金属外管和金属内管，所 述金属外管和所述金属内管构成燃油液位传感器电容器；所述电容传感单元用 于将燃油液位转换为相应的电容值；所述电容传感单元的金属外管和金属内管分别通过引线连接至所述电容测 量单元的输入端；
技术介绍

技术实现思路
所述电容测量单元，用于测量所述电容传感器单元的电容值； 所述电容/液位转换单元，与所述电容测量单元电连接，用于将来自所述电容测量单元的电容值转换为液位。优选的，所述电容测量单元，包括处理模块、控制模块和电源模块，其中， 所述电源模块，分别与所述处理模块和所述控制模块电连接，为所述处理模块和电容充电提供电源；所述处理模块与所述控制模块电连接，所述控制模块与所述电容传感单元电连接；所述处理模块用于向所述控制模块发送驱动信号，以驱动所述控制模块控 制所述电容传感单元进行充放电，所述处理模块通过测取所述电容传感单元的 充电时间求得电容值。优选的，所述处理模块以一预定周期向所述控制模块发送驱动信号，以驱 动所述控制模块以等频率控制所述电容传感单元进行充放电。优选的，本专利技术所述的电容电子式燃油传感器还包括通讯单元，所述通讯 单元与所述电容/液位转换单元电连接，用于实现与外部设备的通讯。优选的，所述金属外管和所述金属内管表面喷涂有聚四氟乙烯。优选的，所述金属外管和所述金属内管表面使用阳极氧化工艺提高绝缘等级。与现有技术相比，本专利技术所述的电容电子式燃油传感器，简单并易于制造， 解决电容式燃油传感器中常见的分布参数过大，电容参数不易准确测量的问题， 并且本专利技术所述的电容电子式燃油传感器采用的电容测量电路及算法，能够有 效降低电容值测量的误差。附图说明图1是本专利技术所述的电容电子式燃油传感器的结构框图； 图2是本专利技术所述的电容电子式燃油传感器的一种具体实施的结构图； 图3是本专利技术所述的电容电子式燃油传感器的一种具体实施的电容器充电 电路图4是本专利技术所述的电容电子式燃油传感器的一种具体实施的电容测量单 元的电路图5是本专利技术所述的电容电子式燃油传感器的通讯单元的一种具体实施的电路图。 具体实施例方式如图1所示，本专利技术提供了一种电容电子式燃油传感器，其包括电容传感 单元11和电容测量单元12、电容/液位转换单元13和通讯单元14,其中，所述电容传感单元11,是组合管式电容元件，包括金属外管和金属内管， 所述金属外管和所述金属内管构成燃油液位传感器电容器；所述电容传感单元 11用于将燃油液位转换为相应的电容值；所述电容传感单元11的金属外管和金属内管分别通过引线连接至所述电容 测量单元12的输入端；所述电容测量单元12，用于测量所述电容传感器单元11的电容值；所述电容/液位转换单元13，与所述电容测量单元11电连接，用于将来自 所述电容测量单元11的电容值转换为液位；所述通讯单元14,与所述电容/液位转换单元电连接，用于实现与外部设备 的通讯。优选的，所述电容测量单元12，包括处理模块、控制模块和电源模块.其中，所述电源模块，分别与所述处理模块和所述电源模块电连接，为所述处理 模块和电容充电提供电源；所述处理模块与所述控制模块电连接，所述控制模块与所述电容传感单元 电连接；所述处理模块用于向所述控制模块发送驱动信号，以驱动所述控制模块控充电时间求得电容值。优选的，所述处理模块以 一预定周期向所述控制模块发送驱动信号，以驱 动所述控制模块以等频率控制所述电容传感单元进行充放电。如图2所示，本专利技术的电容传感单元11采用两只同心铝管分别作为电容器 的两只极板，当油箱中的燃油液位低于铝管底部时两极板中的填充介质为空气， 此时由两极板构成的电容器的等效电容值最小，当液位升高后，液位覆盖部分 长度增加，相应部分的等效电容增加。由电容计算公式可得C=C1+C2;其中，C为总电容，Cl为未填充介质部分电容，C2为填充介质部分电容；S =未填充燃油部分等效电容极板面积； S2 =填充燃油部分等效电容一及板面积； 《-空气介质介电常数；^-燃油介质介电常数； 由上述可知，C-《5"+ 。^/J,其中，S=6"i + &; 随着燃油液位高度的增加，等效电容呈线性增长，从而可以实现液位/电容 信号的变换。在实际操作时，也可以使用其他形状和材质的极板作为电容器的极板，如 不锈钢，铜等金属材料，需在电容极板表面使用阳极氧化工艺提高绝缘等级或 喷涂PTFE(聚四氟乙烯)提高产品耐腐蚀能力和稳定性。当内外筒形极板将液位信号转换为电容值后，电容两极板通过引线连接到 信号变换线路板的输入端，通过充放电电路以等频率对电容器进行充放电，电 容两端电压通过后级的比较器电路实现电容两端电压达到预置电压时刻的翻 转，从而产生外部中断信号，通过测量电容器充电时间测量电容值。电容充电电路采用恒流源电路，电路原理如图3所示，当放电电路与电容 器断开时，电容器进入充电状态，图3所示电路是一个Source型电流源，其充 电电流大小由同相端预置电压和反馈电阻决定，恒流源输出电流I=U1/R2,由于 恒流源的作用，电容器充电过程为恒流充电，充电时间与电容器两端电压成正 比，满足<formula>formula see original document page 6</formula>从而可以通过测取电容器充电时间求得电容值。在实际操作时，也可以采用如万用表中常用的施加交流激励的方式测量电 容相J反两端交流电压值的方式测量电容值。 <旦是以目前经ij全来看，测量充电时 间的方式在相同规模和成本条件下更加精确。下面结合图4、图5对电容的测量原理作进一步解释1、 电源部分电源部分采用稳压集成电路进行电压变换，为MCU提供稳定的供电电压。传 感器电容充放电电路如图4所示，釆用运算放大器构成的Source型电流源作为 恒流源，通过MCU产生驱动信号驱动三极管V4控制被测电容器充放电。2、 RS232串口输出电路RS232串口输出电i 各如图5所示，采用V6和V7构成两极放大电^各，实现电 平转换和电隔离。电容器的电容值被通过计算程序转换为剩余油量值以后，通过通讯程序， 由MCU内置的异步/同步串行通讯口经过电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容电子式燃油传感器，其特征在于，其包括电容传感单元和电容测量单元和电容／液位转换单元，其中，　所述电容传感单元，是组合管式电容元件，包括金属外管和金属内管，所述金属外管和所述金属内管构成燃油液位传感器电容器；所述电容传感单元用于将燃油液位转换为相应的电容值；　所述电容传感单元的金属外管和金属内管分别通过引线连接至所述电容测量单元的输入端；　所述电容测量单元，用于测量所述电容传感器单元的电容值；　所述电容／液位转换单元，与所述电容测量单元电连接，用于将来自所述电容测量单元的电容值转换为液位。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏铁铮，蒋于坤，崔建民，
申请(专利权)人：哈尔滨威帝电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]