亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：数字电容式液位测量传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化工，石油，水位等相关液位测量领域使用的数字电容式液位测 量传感器。
背景技术：
液位传感器有投入式液位传感器(杆式、缆式)、法兰式液 位传感器(单法兰、双法 兰)和磁翻板液位传感器及浮球液位传感器等。根据不同的环境要求，可以选用相应的传 感器，目前用于汽车油箱油量测量的大都是浮子式液位传感器。其测量原理是在液体中投 入浮子，浮子会根据液位的变化带动可变电阻的阻值变化，根据电路中电流的大小变化再 控制显示器，得到实时的液位值。因为浮子式液位传感器的核心部件为可变电阻，随液位变 化做机械运动且直接暴露在燃油中，长期使用导致得到的读数误差较大，该类传感器的缺 点是读数不精确，使用寿命短，司机无法准确掌握当前准确油量。现在汽车的油量显示基本是运用指针指示，且刻度不细致，只能大概反应当前的 油量，在汽车行驶过程中车身震动也会使指针发生偏转，数字显示的目标是用精确的数字 读数代替指针指示，使司机很容易得知当前的油量，掌握油箱内的温度，知道什么时候该给 汽车加油。随着汽车电子化的发展，数字式仪表成为电子化发展的趋势，油量显示需要和其 它如时速，温度显示集成，以便降低成本提高性能。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种读数精确数字显示的数字电容式液 位测量传感器。本实用新型所采用的技术方案是数字电容式液位测量传感器，包括电容探头，数 据采集电路，数据接收电路和显示器，其中电容探头的输出连接数据采集电路，数据接收电路的输出连接显示器，数据采集 电路与数据接收电路之间通过CAN和LIN网络连接。电容探头包括支撑物，第一电极2，第二电极3，第三电极4，电极保护层，内部引 线6，内部引线7，内部引线8，金属孔9，金属孔10，金属孔11 ；电极保护层覆盖在电极表面，电极分布在支撑物表面，第一电极2和第二电极3组 成测量电极对，第一电极2和第三电极4组成参比电极对，测量电极对和参比电极对共用第 一电极2，第二电极3和第三电极4处在同一直线上且与第一电极2平行；支撑物分为5层， 内部引线6位于支撑物的第二层，与第一电极2平行，两者通过金属孔9相连；内部引线7 位于支撑物的第三层，与第二电极3平行，两者通过金属孔10相连；内部引线8位于支撑物 的第四层，与第三电极4平行，两者通过金属孔11相连。数据采集电路中采用CDC转换芯片AD7746，采集微控制器MC68HC908GZ16，CAN收 发器 MC33388, LIN 收发器 MC33399 ；采集微控制器MC68HC908GZ16的PTE2引脚和AD7746的SCL引脚相连，PTE3引脚和SDA引脚相连；采集微控制器MC68HC908GZ16的PTCO/CANTX引脚和CAN收发器MC33388 的TX引脚相连，PTCl/CANRX引脚和RX引脚相连；采集微控制器MC68HC908GZ16的PTEO/ TXD引脚和LIN收发器MC33399的TXD引脚相连，PTEl/RXD引脚和RXD引脚相连。 数据接收电路中采用数据微控制器MC68HC908GZ16，CAN收发器MC33388，LIN收发 器 MC33399 ；数据微控制器MC68HC908GZ16的PTCO/CANTX引脚和MC33388的TX引脚相连， PTCl/CANRX 引脚和 RX 引脚相连；MC68HC908GZ16 的 PTE0/TXD 引脚和 MC33399 的 TXD 引脚 相连，PTE1/RXD引脚和RXD引脚相连。显示器采用液晶显示器。本实用新型的积极效果是1、读数精确，使用寿命长。2、用精确的数字读数代替指 针指示，使司机很容易得知当前的油量。3、油量显示可以和其它如时速，温度显示集成。

图1是电容探头的原理图，图2是电容探头A-A和B-B剖面的复合图，图3是数据采集电路图，图4是数据接收电路图，图5是整体电路图，图6是总体方框图。
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。电容式液位传感器是应用电容值的大小与电极的正对面积，间距和电极间介质的 介电常数有关，当保持其中两个量不变，改变第三个量时，电容值随之变化这一原理来实现 的，随着微电子机械系统(MEMS)加工技术日渐成熟，我们可以在硅基片上制作电容电极， 可以形成大规模的阵列，得到高精度，低能耗的传感器，使得成本降低，更适用于批量生产。本实用新型提供基于MEMS技术的一种新型数字电容式液位测量传感器，可以用 于汽车油箱的液位测量，也可以用在化工，石油，水位等相关的液位测量的领域。传感器电 容探头可以采用MEMS工艺加工得到。如图6所示，数字电容式液位测量传感器，包括电容探头19，数据采集电路20，数 据接收电路21和显示器22。电容探头19的输出连接数据采集电路20，数据接收电路21的输出连接显示器 22，数据采集电路20与数据接收电路21之间通过CAN和LIN网络连接。如图1、图2所示，电容探头包括支撑物1，第一电极2，第二电极3，第三电极4， 电极保护层5，内部引线6，内部引线7，内部引线8，金属孔9，金属孔10，金属孔11。其中电 极保护层5覆盖在电极表面，电极分布在支撑物1表面，电极对采用梳齿形状，同组电极采 用并联形式，具体梳齿数可以根据测量的范围作相应的调整。第一电极2和第二电极3组 成测量电极对，第一电极2和第三电极4组成参比电极对，两种电极共用一组第一电极2，第 二电极3和第三电极4处在同一条直线上且与第一电极2平行。支撑物从上往下可分为5层，采用同种材料。内部引线6位于支撑物的第二层，与第一电极2平行，两者通过金属孔 9相连；内部引线7位于支撑物的第三层，与第二电极3平行，两者通过金属孔10相连；内 部引线8位于支撑物的第四层，与第三电极4平行，两者通过金属孔11相连。参比电极对 可以自动补偿燃油介电常数和温度变化对测量电极产生的影响。测量液位时将电容探头竖 直插入油箱中，参比电极对位于箱体底部，当液位低于参比电极对上端时，显示器上就会产 生报警信号，提醒司机加油。 如图3、图5所示，数据采集电路主要由⑶C转换芯片(AD7746) 12，采集微控制器 (MC68HC908GZ16) 13，CAN 收发器(MC33388) 14，LIN 收发器(MC33399) 15 组成。采集微控制 器MC68HC908GZ16内部可编程，可以处理数据，也可以控制其它芯片。⑶C转换芯片AD7746 带有两个电容输入端口，可以直接将电容值转化成数字信号，自带的温度传感器可用来测 量油箱内部温度。目前车身主要采用CAN网络进行通信，LIN网络可以作为CAN网络的辅 助用在低速系统中，节省成本，这里使用两种收发器是为了更合理的传输和显示数据，具体 使用时选择较空闲的网络进行数据传输。采集微控制器(MC68HC908GZ16) 13的PTE2引脚和CDC转换芯片(AD7746) 12的 SCL引脚相连，PTE3引脚和SDA引脚相连；采集微控制器(MC68HC908GZ16) 13的PTC0/CANTX 引脚和CAN收发器(MC33388) 14的TX引脚相连，PTC1/CANRX引脚和RX引脚相连；采集微 控制器(MC68HC908GZ16) 13的PTE0/TXD引脚和LIN收发器(MC33399) 15的TXD引脚相连， PTE1/RXD引脚和RXD引脚相连。通过以上的连接方式微控制器将⑶C转换芯片AD7746输 出的数字信号经过内部运算后通过CAN网络或LIN网络发送出去。如图4、图5所示，数据接收电路主要由数据微控制器(MC68HC908GZ16)16，CAN收 发器(MC33388) 17，LIN 收发器(MC33399) 18 组成。数据微控制器(MC68HC908GZ16)16 的 PTC0/CANTX 引脚和 CAN 收发器(MC33388) 17 的TX引脚相连，PTCl/CANRX引脚和RX引脚相连；数据微控制器(MC68HC908GZ16) 16的 PTE0/TXD引脚和LIN收发器(MC33399) 18的TXD引脚相连，PTEl/RXD引脚和RXD引脚相 连。微控制器通过以上连接方式选择较空闲的CAN或LIN网络系统来接收信号。最后输出 的为数字信号，可直接提供给液晶显示器显示。本实用新型的具体制作工艺步骤如下(1)首先在支撑物上刻蚀内部引线和金属孔，支撑物采用绝缘材料；(2)待引线完成后在表面溅射铜，刻蚀产生电极对；(3)在电极对表面淀积绝缘保护层，保护电极对；(4)制作印刷电路板，将数据采集电路和电容探头的连线接好后整体封装；(5)对数据接收电路进行封装，把输出信号送给液晶显示器；(6)数据采集电路和接收电路之间通过车身CAN/LIN网络传输信号。整个系统完 成。本实用新型可用于液位测量的多个领域，具体用到汽车油量测量时，与现有的产 品比，可以精确的在液晶屏上实时显示汽车油箱内的油量值，实时显示每次加油的油量值， 实时显示车辆百公里油耗值，实时提示油箱内油量可续航里程，低油量报警；提醒司机加 油。探头采用电容的形式，读数精确，使用寿命增加，测得油量值连续性好，液晶显示的方式 更利于与其它显示集成，成本降低。
权利要求数字电容式液位测量传感器，包括电容探头(19)，数据采集电路(20)，数据接收电路(21)和显示器(22)，其特征在于电容探头(19)的输出连接数据采集电路(20)，数据接收电路(21)的输出连接显示器(22)，数据采集电路(20)与数据接收电路(21)之间通过CAN和LIN网络连接。
2.根据权利要求1所述的数字电容式液位测量传感器，其特征在于所述电容探头(19)包括支撑物(1)，第一电极(2)，第二电极(3)，第三电极(4)，电 极保护层(5)，内部引线(6)，内部引线(7)，内部引线(8)，金属孔(9)，金属孔(10)，金属孔 (11)；电极保护层(5)覆盖在电极表面，电极分布在支撑物(1)表面，第一电极(2)和第二电 极⑶组成测量电极对，第一电极⑵和第三电极⑷组成参比电极对，测量电极对和参比 电极对共用第一电极(2)，第二电极(3)和第三电极(4)处在同一直线上且与第一电极(2) 平行；支撑物分为5层，内部引线(6)位于支撑物的第二层，与第一电极(2)平行，两者通过 金属孔(9)相连；内部引线(7)位于支撑物的第三层，与第二电极(3)平行，两者通过金属 孔(10)相连；内部引线(8)位于支撑物的第四层，与第三电极(4)平行，两者通过金属孔 (11)相连。
3.根据权利要求1或2所述的数字电容式液位测量传感器，其特征在于所述数据采集电路(20)中采用CDC转换芯片AD7746(12)，采集微控制器 MC68HC908GZ16 (13)，CAN 收发器 MC33388 (14)，LIN 收发器 MC33399 (15)；采集微控制器MC68HC908GZ16(13)的PTE2引脚和CDC转换芯片AD7746(12)的SCL引 脚相连，PTE3引脚和SDA引脚相连；采集微控制器MC68HC908GZ16(13)的PTC0/CANTX引脚 和CAN收发器MC33388 (14)的TX引脚相连，PTC1/CANKX引脚和RX引脚相连；采集微控制器 MC68HC908GZ16(13)的 PTE0/TXD 引脚和 LIN 收发器 MC33399 (15)的 TXD 引脚相连，PTEl/ RXD引脚和RXD引脚相连。
4.根据权利要求1或2所述的数字电容式液位测量传感器，其特征在于所述数据接收电路(21)中采用数据微控制器MC68HC908GZ16(16)，CAN收发器 MC33388(17)，LIN 收发器 MC33399(18)；数据微控制器MC68HC908GZ16 (16)的PTC0/CANTX引脚和MC33388 (17)的TX引脚相连， PTCl/CANex 引脚和 RX 引脚相连；MC68HC908GZ16(16)的 PTE0/TXD 引脚和 MC33399(18)的 TXD引脚相连，PTE1/RXD引脚和RXD引脚相连。
5.根据权利要求1或2所述的数字电容式液位测量传感器，其特征在于所述显示器 (22)采用液晶显示器。
专利摘要本实用新型涉及液位测量领域，为一种数字电容式液位测量传感器，包括电容探头，数据采集电路，数据接收电路和显示器，电容探头的输出连接数据采集电路，数据接收电路的输出连接显示器，数据采集电路与数据接收电路之间通过CAN和LIN网络连接。克服了现有技术读数不准、使用寿命有限的缺点，读数精确，使用寿命长，油量显示可以和其它参数如时速，温度显示集成。
文档编号G01F23/26GK201569469SQ20092018801
公开日2010年9月1日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者周革, 张肖康, 李一方, 许高斌, 陈兴 申请人:许高斌