专利名称：一种梳状电容式油位传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传感器，具体涉及一种梳状电容式油位传感器。
背景技术：
油位传感器安装在燃油箱内，采集燃油箱内油面高度变化的信号传输给控制器处 理后，再传到油表指示出燃油箱内剩余的油量。目前，大多数汽车使用的油位传感器是浮子 式变电阻传感器，虽然构造简单，但输出的电阻值是跳跃的，且精度不高，致使输出的信号 分辨率低，不能确切地测定汽车燃油箱内的油量，油表指示误差在10%左右。为了提高油位 传感器的精确度，有的汽车采用了金属板状电容式油位传感器，电容式油位传感器的精确 度虽然比浮子式变电阻传感器高，但使用一段时间后，两极板之间就会沉积杂质，如不及时 清除，同样会影响精确度，此外，金属极板的重量太重，要求附加支撑的强度和刚度较高。有 的汽车采用的电容式油位传感器是管状玻璃纤维电镀电极，虽然避开了沉积杂质对精确度 的影响，但仍然存在重量偏重，结构和加工制作都较复杂的缺点。因此，需要摆脱现有技术 的束缚，探索新的技术方案。
发明内容本实用新型的目的是提供一种梳状电容式油位传感器，它结构简单，体积小、重量 轻，容易加工制造，测量精度高，工作性能稳定持久。本实用新型所述的一种梳状电容式油位传感器，包括蚀刻在玻璃纤维板上的多个 电容传感单元，每个电容传感单元分别与一信号处理电路连接，其特征是所述的电容传感 单元由一个梳状的第一电极和一个梳状的第二电极组成，并相互插入对方的间隙之间；所 述的信号处理电路包括电源部分、信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分；电源部分包括二极管D1、三端稳压器，为信号输入部分、信号处理部分和信号输出 部分供电；信号输入部分包括第一芯片U3、第二芯片U4，第一芯片U3的CCO、CCl、CC2、CC3、 CC4、CC5脚分别与玻璃纤维板上的6个电容传感单元的第一电极连接，第二芯片U4的CC6、 CC7、CC8、CC9、CC10、CC11脚分别与玻璃纤维板上的6个电容传感单元的第二电极连接；信号处理部分包括单片机U2 (型号C8051F330)，该单片机U2的第6、7、8、9、10、 11、12、14、20脚与信号输入部分连接；信号输入部分的第一芯片U3和第二芯片U4将采集 到的电容电极信号，经U2计算处理后传送给信号输出部分。例如梳状电极单元CC0，当CCO 单元检测到的信号时，通过U3的12脚输入并由14脚传送到U2的第6脚，处理完成的信号 通过U2的13脚输出送到信号输出部分信号输出部分包括运算放大器U2A、场效应管Q1、稳压二极管D2，该信号输出部分 与单片机U2的13脚PWM连接；信号输出部分将液位高度信号模拟为显示仪表需要的电阻 信号输出到液位显示仪表。例如将R7处得到的液位信号处理后，通过P2的3脚传送给液 位显示仪表。[0009]所述的一种梳状电容式油位传感器，其特征是所述的信号处理电路和多个电容 传感单元设在同一块玻璃纤维板上。本实用新型通过梳状电容在油液和空气中电容值的不同来监测油位的高度，并通 过信号处理电路将在不同油位下的电容值信号转换为相应的电阻值信号提供给显示仪表， 从而兼容了传统的浮子式电阻油位传感器。本实用新型采用了在单块玻璃纤维板上附着梳状电极的形式，从根本上杜绝了双 极板电容传感器由于挂液(双极板的间距较小而产生的液体介质在两个极板之间的吸附 效应)对测量结果的影响和干扰；结构简单，体积小、重量轻，容易加工制造，测量精度高， 工作性能稳定持久。
图1是本实用新型的整体式结构示意图。图2是一组电容传感单元的示意图。图3是本实用新型的分体式结构示意图。图4是信号处理电路的电源部分的电路图。图5是信号处理电路的信号输入部分的电路图。图6是信号处理电路的信号处理部分的电路图。图7是信号处理电路的信号输出部分的电路图。图8是执行软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。参见图1和图2所示的一种梳状电容式油位传感器，包括蚀刻在玻璃纤维板1上 的多个电容传感单元3，每个电容传感单元分别与一信号处理电路2连接；所述的电容传感 单元3由一个梳状的第一电极4和一个梳状的第二电极5组成，并相互插入对方的间隙之 间；所述的信号处理电路包括电源部分、信号输入部分、信号处理部分和信号输出部 分；参见图4，电源部分包括二极管D1、三端稳压器，为信号输入部分、信号处理部分 和信号输出部分供电；参见图5，信号输入部分包括第一芯片U3、第二芯片U4，第一芯片U3的CCO、CCU CC2、CC3、CC4、CC5脚分别与玻璃纤维板1上的6个电容传感单元的第一电极4连接，第二 芯片U4的CC6、CC7、CC8、CC9、CClO、CCll脚分别与玻璃纤维板1上的6个电容传感单元的 第二电极5连接；参见图6，信号处理部分包括单片机U2(型号C8051F330)，该单片机U2的第6、7、 8、9、10、11、12、14、20脚与信号输入部分连接；信号输入部分的第一芯片U3和第二芯片U4 将采集到的电容电极信号，经U2(C8051F330)计算处理后传送给信号输出部分。例如梳状 电极单元CC0，当CCO单元检测到的信号时，通过U3的12脚输入并由14脚传送到U2的第 6脚，处理完成的信号通过U2的13脚输出送到信号输出部分[0026]参见图7，信号输出部分包括运算放大器U2A、场效应管Ql、稳压二极管D2，该信号 输出部分与单片机U2的13脚PWM连接；信号输出部分将液位高度信号模拟为显示仪表需 要的电阻信号输出到液位显示仪表。例如将R7处得到的液位信号处理后，通过P2的3脚 传送给液位显示仪表。参见图3，是一种分体式结构，将信号处理电路2设在一块玻璃纤维板上，多个电 容传感单元3设在另一块玻璃纤维板上。参见图8，该图是执行软件流程图。上电后，首先读取各电容传感单元的标定参数，由信号输入电路和信号处理电路 巡检电容传感单元的容值变化，并对测量值进行滤波处理；处理后的测量值经特定算法计 算出液体的介电常数，并在此基础上计算出当前的液位高度，最后，滤波整形后的液位信号 通过信号输出电路将液位信号模拟成电阻信号输出给显示仪表。
权利要求一种梳状电容式油位传感器，包括蚀刻在玻璃纤维板(1)上的多个电容传感单元(3)，每个电容传感单元分别与一信号处理电路(2)连接，其特征是所述的电容传感单元(3)由一个梳状的第一电极(4)和一个梳状的第二电极(5)组成，并相互插入对方的间隙之间；所述的信号处理电路(2)包括电源部分、信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分；电源部分包括二极管D1、三端稳压器，为信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分供电。
2.根据权利要求1所述的一种梳状电容式油位传感器，其特征是所述的信号输入部 分包括第一芯片U3、第二芯片U4，第一芯片U3的CCO、CCl、CC2、CC3、CC4、CC5脚分别与玻 璃纤维板(1)上的6个电容传感单元的第一电极(4)连接，第二芯片U4的CC6、CC7、CC8、 CC9、CC10、CCll脚分别与玻璃纤维板(1)上的6个电容传感单元的第二电极(5)连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种梳状电容式油位传感器，其特征是所述的信号处 理部分包括单片机U2，该单片机U2的第6、7、8、9、10、11、12、14、20脚与信号输入部分连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种梳状电容式油位传感器，其特征是所述的信号输 出部分包括运算放大器U2A、场效应管Q1、稳压二极管D2，该信号输出部分与单片机U2的 13脚PWM连接；信号输出部分通过P2的3脚传送给液位显示仪表。
5.根据权利要求1或2所述的一种梳状电容式油位传感器，其特征是所述的信号处 理电路⑵和多个电容传感单元⑶设在同一块玻璃纤维板⑴上。
专利摘要本实用新型公开一种梳状电容式油位传感器，包括蚀刻在玻璃纤维板上的多个电容传感单元，每个电容传感单元分别与一信号处理电路连接，其特征是所述的电容传感单元由一个梳状的第一电极和一个梳状的第二电极组成，并相互插入对方的间隙之间；所述的信号处理电路包括电源部分、信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分；电源部分为信号输入部分、信号处理部分和信号输出部分供电。本实用新型由于采用了在单块玻璃纤维板上附着梳状电极的形式，从根本上杜绝了双极板电容传感器由于挂液对测量结果的影响和干扰；具有结构简单，体积小、重量轻，容易加工制造，测量精度高，工作性能稳定持久的优点。
文档编号G01F23/26GK201772914SQ20102050817
公开日2011年3月23日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者冯伟, 吴术林, 张芹, 梁上建, 童华生, 胡小平 申请人:重庆支点仪器仪表有限公司;重庆德格科技发展有限公司
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