专利名称：一种新型微处理器油量传感器的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及汽车电子测量领域的一种油量传感器。
现在汽车上使用的油量传感器大多为可变电阻式(浮子式)传感器或者电容式(筒式)传感器。大部分浮子式或筒式传感器的共同特点是只能输出对应于液位高度的电信号。因此，它们不能用于测量变截面容器中的液体容积。中国实用新型专利02201906.5所提供的一种二维积分函数电容传感器是通过改变电容传感器内外管间有效电极面积的办法使电容传感器内外管间有效电极面积关于高度的分布函数与变截面容器对应的截面积函数正相关来达到测量变截面容器液体容积的目的。但是必须看到，该实用新型提供的传感器需要针对不同截面容器分别设计电容传感器的有效电极面积分布函数，需要根据设计的分布函数在电容传感器内外管上开孔。它存在以下几个弊端首先，在电容传感器上开孔的孔径不可能无限�。赘鍪膊豢赡芪尴薅啵蚨衅魃杓浦圃炀扔邢蓿黄浯危诘缛荽衅魃献瓿鲋诙嗟男】祝圃旃ひ帐迪稚洗嬖谝欢ɡ眩绻捎檬止ぷ昕自虿灰茁愦衅鞯木纫螅捎檬鼗沧昕自虺杀景汗螅饬街址绞蕉疾皇屎嫌诓返拇笈可�
综上所述，变截面油量传感器在设计和生产制造中一直存在着一定的局限性。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种可用于测量变截面容器液体容积的新型油量传感器，这种传感器使用成本日益降低的单片机或专用微处理器来完成变截面容器中油量的参数修正功能，使传感器输出的信号特征值与实际变截面容器油量值线性相关。
如果不考虑变截面容器油量传感器的软硬件实现方法，传感器的测量原理公式为V(x)=∫0xA(x)dx,0≤x≤H---(1)]]>其中V(x)-液面高度为x时，容器中的液体容积。
A(x)-液面高度为x时的容器截面积。
H-变截面容器的最大高度。
由公式(1)中分析，对于给定的变截面容器来说，面积函数A(x)是给定的，只需用现有的液位传感器测量出容器中液体的液位高度，然后按照公式(1)进行积分，就可以实现变截面容器的油量测量计算工作。
因此，本发明是这样实现的通过信号调制电路使一个可测量变截面容器液位高度的电容式传感器与一个能够进行积分运算的处理器相连；处理器采集变截面容器中的液位高度，并完成液位高度与实际油量值之间的积分转换。为了增加积分算法的运行速度和精度，本发明将与相应液位高度对应的实际油量值线性相关的油量数据制成表格存储到存储器中，在采集完液位高度值后，只需根据液位高度值进行查表即可求出当前油量数据。如果变截面容器油量传感器精度要求较高，可以通过细化油量数据表格的办法来增加传感器精度。此外，处理器还分别与电压型信号驱动电路、脉宽调制型信号驱动电路以及频率型信号驱动电路相连，可分别三种不同的输出信号电压信号、脉宽调制信号以及频率信号。
本发明相对于现有技术具有如下优点1、本发明的油量传感器精度高。如前所述，本发明可以通过细化油量数据表格的办法来增加传感器精度，而中国实用新型专利02201906.5提供的油量传感器只能通过缩小开孔孔径的办法来增加传感器精度。由此可见，在设计和制造上，无疑本发明提供的油量传感器具有更大的优势。
2、本发明的“柔性”更好。即在推出新款产品时，能最大限度地利用以前产品的硬、软件设计成果，仅在软件部分(主要是油量数据表格)做少量修改便可，因而可以加快产品的设计开发周期，这在产品更新换代很快的今天和未来特别重要。
3、本发明的积分算法更适合在单片机或者是专用微处理器上使用。本发明事先将与相应液位高度对应的实际油量值线性相关的油量数据制成表格存储到存储器中。在实际采集到液位高度后，使用查表法完成积分运算。这种积分运算实现方法具有运算速度快，精度高等优点。
4、本发明提供完备的输出信号。本发明提供三种类型的输出信号电压信号、脉宽调制信号和频率信号。其中，频率信号因具有较高的精度和测量范围而在传感器应用电路中得到广泛应用。
附
图1，变截面油量传感器电路原理框图。
附图2，变截面油量传感器程序流程图。
下面结合附图1的变截面容器油量传感器电路原理框图具体说明本发明的实现方法。
在附图1中，C为电容式传感器。这种传感器是利用被测对象的物质导电率，将液位变化转换成电容变化来测量的一种液位计，这种传感器的电容值正比于液位高度值。值得提出的是，电容式液位传感器具有灵敏度高、输出电压高、误差小、动态响应好以及过载能力强等优点，本发明采用电容传感器测量液位高度可进一步提高变截面油量传感器的精度。
附图1中，1为信号调制电路，它的作用是将电容式传感器c输出的电信号进行相应信号变换，使传感器信号能够与附图1中的2变截面油量传感器采集积分处理器的电信号输入口相连。如果必要的话，还要在电容式传感器信号输出至处理器电信号输入口之前增加相关的滤波调理电路，具体电路要根据传感器的实际性能指标以及系统总体要求进行设计。
附图1中，2为变截面油量传感器采集积分处理器，主要由单片机(或专用微处理器)和存储器组成，它的任务是完成液位高度的采集以及液位高度与油量数据之间的换算工作。变截面油量传感器测量原理公式(1)是一个积分公式，它的具体计算机算法公式如下∫0xA(x)dx≈ΣR=0n-1SR=xnΣR=0n-1A(xR)+A(xR+1)2---(2)]]>其中n-数值梯形积分算法的分割梯形总数。
SR-数值梯形积分算法的分割梯形面积。
x-当前的液面高度值。
A(xR)-液面高度为xR时的容器截面积。
由公式(2)中可见，该积分算法虽然除法较少，真正意义上的除法只有一次，其余可以通过移位来实现，但是加法比较多，为了增加积分算法的运行速度和精度，本发明将与相应液位高度对应的实际油量值线性相关的油量数据制成表格存储到存储器中，在采集完液位高度值后，只需根据液位高度值进行查表即可求出当前油量数据。如果变截面容器油量传感器精度要求较高，可以通过细化油量数据表格的办法来增加传感器精度。变截面油量传感器的具体程序流程图见附图2。
附图1中，3、4和5分别为电压型信号驱动电路、脉宽调制型信号驱动电路和频率型信号驱动电路，它们的任务是将变截面油量传感器采集积分处理器计算的当前油量数据传输给其他传感器数据采集电路。具体使用何种输出信号，可根据传感器数据采集电路具体要求进行选择。
本发明提供的三种传感器输出信号驱动电路中，电压信号属于模拟信号，它的抗干扰能力最差；脉宽调制信号和频率信号都属于脉冲信号，只不过脉宽调制信号是定频率变脉冲宽度的脉冲信号，而频率信号则是变频率而对脉冲宽度无具体要求的脉冲信号。这两种脉冲信号与电压信号相比，具有如下优点抗干扰能力强；测量精度高；信号易实现光电隔离；信号传输只占据一位数据口(一路计数器接口或者一个中断源输入接口)，接口方便，成本低；便于远距离传输等。其中，频率信号因较脉宽调制信号具有更高的精度和测量范围而得到广泛的应用。
权利要求
1.本发明专利涉及汽车电子测量领域的一种油量传感器，它包含电容式传感器C、信号调制电路1、变截面油量传感器采集积分处理器2、电压型信号驱动电路3、脉宽调制型信号驱动电路4以及频率型信号驱动电路5，其特征在于a、变截面油量传感器采集积分处理器2通过信号调制电路1与电容式传感器C相连，采集变截面容器中液位高度；变截面油量传感器采集积分处理器2完成变截面容器中油量的参数修正功能，使传感器输出的信号特征值与实际变截面容器油量值线性相关；电压型信号驱动电路3、脉宽调制型信号驱动电路4以及频率型信号驱动电路5与变截面油量传感器采集积分处理器2相连，可分别三种不同的输出信号电压信号、脉宽调制信号以及频率信号。
2.根据权力要求1所述的新型油量传感器，其特征在于a、信号调制电路1对电容式传感器C输出的电信号进行信号变换，使电容式传感器信号能够与变截面油量传感器采集积分处理器2的电信号输入口直接相连。b、变截面油量传感器采集积分处理器2由单片机(或专用微处理器)和存储器组成，它完成液位高度的采集以及液位高度与油量数据之间的换算工作。本发明将与相应液位高度对应的实际油量值线性相关的油量数据制成表格存储到存储器中，在采集完液位高度值后，只需根据液位高度值进行查表即可求出当前油量数据。c、电压型信号驱动电路3、脉宽调制型信号驱动电路4以及频率型信号驱动电路5与变截面油量传感器采集积分处理器2相连，可分别三种不同的输出信号电压信号、脉宽调制信号以及频率信号。它们将变截面油量传感器采集积分处理器计算的当前油量数据传输给其他传感器数据采集电路。
全文摘要
本发明专利属于汽车电子测量领域，是一种可用于测量变截面容器液体容积的新型油量传感器。它由电容式传感器C、信号调制电路1、变截面油量传感器采集积分处理器2、电压型信号驱动电路3、脉宽调制型信号驱动电路4以及频率型信号驱动电路5组成。这种传感器使用成本日益降低的单片机或专用微处理器来完成变截面容器中油量的参数修正功能，使传感器输出的信号特征值与实际变截面容器油量值线性相关，同时，传感器还可以输出电压信号、脉宽调制信号和频率信号等三种不同类型的输出信号。本发明具有传感器精度高、设计制造“柔性”好、运算速度快、输出信号类型完备等优点。
文档编号G01D1/00GK1632468SQ20031010777
公开日2005年6月29日 申请日期2003年12月24日 优先权日2003年12月24日
发明者陈振华 申请人:哈尔滨中德威帝电子有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
