液位传感器的制作方法

本实用新型涉及液位测量技术领域，特别涉及一种液位传感器。

背景技术：

目前，在车辆中常用的用于检测燃油液位的传感器分为接触型和非接触型两大类，接触型液位传感器主要有厚膜电阻式和绕线电阻式等，非接触型液位传感器主要有霍尔式、超声波式、电容式等，各类传感器使用环境千差万别，工作原理各不相同，各有优缺点。

其中，非接触式液位传感器虽然耐腐蚀、精度高，但由于成本太高，现很少应用于市场销售车辆。

接触型传感器中的绕线式液位传感器采用电阻丝绕线式，类似于常用滑动变阻器，工艺简单，成本低廉，精度较低，一般应用于轻型卡车等低端市场。

因此，目前车辆中常用的用于检测油位的传感器主要采用厚膜电阻式液位传感器。厚膜电阻式液位传感器由厚膜电阻片、电刷(含触点)、浮子、浮子连杆、支架及导线等组成，依靠浮子浮力随油位变化而改变电刷位置，由控制电路检测电阻变化输出油位信号，但是，厚膜电阻式液位传感器在使用过程中会出现以下问题：

1、浮子卡滞会导致油表指示失灵。浮子通过浮子连杆与电刷连接，绕支架上转轴转动改变电刷与电阻片触点接触位置，转轴卡滞会使油表指示不能随油位变化而改变。

2、浮子连杆变形导致油位指示不准。厚膜电阻片扇形排布，两导电片距离小，由于浮子连杆(一般为细铁丝)较长，在生产运输及安装中可能会因为浮子连杆变形而导致同油位下电刷位置与设计状态存在偏差，从而影响油位指示。

3、油箱内需预留较大的浮子运动空间。浮子连杆较长，在油位不同时，浮子运动轨迹为一个扇形区域，占用空间大，对油箱形状及油泵安装位置会产生影响。

4、厚膜电阻片及电刷触点易磨损。厚膜电阻式液位传感器依靠电刷弹簧片压力保证接触，在长时间工作中会磨损，影响油位检测。

5、电阻变化影响油位指示。由于油位检测是通过检测传感器电阻值大小实现，在长时间使用中会因为触电磨损、电路腐蚀氧化等因素造成电阻值较设计状态发生变化，易引发油表指示不准现象。

因此，如何保证液位传感器正常工作，是燃油系统设计过程中一个重要问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种液位传感器，用以解决目前车辆中使用的检测油位的液位传感器占用空间大以及在使用过程中会出现指示不准确以等问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供一种液位传感器，所述液位传感器包括保持相对固定且具有间隔的两个电极板，每个所述电极板上设置有沿高度方向间隔布置的多个导电部，两个所述电极板之间的空间中设置有能够漂浮于液面并能够分别与两个所述电极板接触从而使得两个所述电极板电导通的浮球。

进一步的，所述液位传感器还包括壳体，两个所述电极板间隔且平行地设置在所述壳体中。

进一步的，所述壳体包括具有内部空腔且上端开口的主体壳以及盖在上端开口上的盖板，所述盖板上设置有两个插槽，两个所述电极板的上端分别插在所述插槽中。

进一步的，所述主体壳上设置有插口以及卡口，所述盖板插在所述插口中并通过所述盖板上设置的卡爪卡接在所述卡口中。

进一步的，所述主体壳与所述插口相对的一侧设置有两个分别与所述插槽对应的卡槽，所述插槽和相对应的所述卡槽朝向彼此开口，每个所述插槽与所对应的所述卡槽共同卡接所述电极板。

进一步的，所述盖板上设置有在插入所述插口中时用于导向的导向部。

进一步的，所述主体壳的底部设置有分别定位两个所述电极板的凹槽；所述主体壳的底部还设置有在所述凹槽的长度方向上对所述电极板进行限位的限位部。

进一步的，所述浮球的直径为两个所述电极板之间的间距的1/2～1/3。

进一步的，每个所述电极板上连接有排线，所述电极板上的各所述导电部分别与所述排线电连接，各所述导电部与所述排线电连接的部位覆盖有绝缘层。

进一步的，所述液位传感器还包括与所述排线连接的用以根据所述排线获取的电信号计算液面高度的信号处理芯片

本实用新型提供的液位传感器通过检测电流通断来判别油位，与常规的厚膜电阻式液位传感器相比，取消了滑片电阻器、浮子及浮子连杆机构，不会出现浮子卡滞情况，也不会出现电阻值变化引起测量不准的情况，而且无滑片，不会发生触点及电阻片磨损情况。而且由于本技术方案无浮子结构，不需浮子运动包络，安装空间小。另外，该传感器在应用于车辆中检测燃油液位时，由于通过多通断信号计算油位，可避免厚膜电阻式油位传感器在车辆倾斜时油位指示不准情况。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的一个实施方式中液位传感器的结构示意图；

图2为液位传感器的内部结构的示意图；

图3为主体壳的结构示意图；

图4为主体壳从顶部看的结构示意图；

图5为主体壳的剖切结构示意图；

图6为盖板的结构示意图；

图7为电极板的结构示意图；

图8为液位传感器在水平状态测量液位的示意图；

图9为浮球的受力分析原理图；

图10为液位传感器在倾斜状态测量液位的示意图；

图11为液位传感器在另一侧倾斜状态测量液位的示意图；

图12为图11的部分放大图；

图13为液位传感器固定在燃油泵上的结构示意图。

附图标记说明：

1-主体壳； 11-插口； 12-卡口；

13-卡接部； 131-卡槽； 14-进油孔；

15-凹槽； 16-限位部； 17-减重孔；

18-卡接结构； 2-盖板； 21-插槽；

22-导向部； 23-卡爪； 3-电极板；

31-排线； 32-导电部； 33-连接引线；

34-定位槽； 4-浮球； 100-燃油泵。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

本实用新型提供一种液位传感器，该液位传感器包括保持相对固定且具有间隔的两个电极板3，每个所述电极板3上设置有沿高度方向间隔布置的多个导电部32，两个所述电极板3之间的空间中设置有能够漂浮于液面并能够分别与两个所述电极板3接触从而使得两个所述电极板3电导通的浮球4。

本实用新型提供的技术方案，通过漂浮于液面的浮球4电导通两个电极板3，这样可通过检测两个电极板3电导通的电信号计算出浮球4所在的位置，从而获取液面的液位。

本实用新型提供的液位传感器通过检测电流通断来判别液位，与常规的厚膜电阻式液位传感器相比，取消了滑片电阻器、浮子及浮子连杆机构，不会出现浮子卡滞情况，也不会出现电阻值变化引起测量不准的情况，而且无滑片，不会发生触点及电阻片磨损情况。而且由于本技术方案中的传感器无浮子结构，不需浮子运动包络，安装空间小。另外，该传感器在应用于车辆中检测燃油液位时，由于通过多通断信号计算油位，可避免厚膜电阻式油位传感器在车辆倾斜时油位指示不准情况(车辆倾斜时的油位检测下面会进一步介绍)。

下面根据具体实施方式并结合附图对本实用新型提供的技术方案进行详细说明。

如图1所示，该液位传感器还包括壳体，两个所述电极板3间隔且平行地设置在所述壳体中，通过壳体来限制浮球4使其处于两个电极板3之间。

所述壳体包括具有内部空腔且上端开口的主体壳1以及盖在上端开口上的盖板2，所述盖板2上设置有两个插槽21，两个所述电极板3的上端分别插在两个所述插槽21中。

主体壳1的结构形式如图3-5所示，在主体壳1大致为矩形壳体，在底部设置有进油孔14，液体从该进油孔14进入到壳体中，使得壳体内外的液面相同。另外，在主体壳1的侧壁上还设置有多个减重孔17。

在本实施方式中，所述盖板2通过卡接的方式固定在所述主体壳1上。该盖板2可防止浮球4脱出壳体，而且还可利用该盖板2来固定电极板3。

具体如图2、图3和图6所示，所述主体壳1上设置有插口11以及卡口12，所述盖板2插在所述插口11中并通过所述盖板2上设置的卡爪23卡接在所述卡口2中。

进一步的，如图2所示，所述插口11设置在主体壳1的上端的一侧横向延伸，且在主体壳1的与插口11相对的壁上、插口11两侧的壁上分别设置有所述卡口12。盖板2上设置有与三个所述卡口12分别对应的卡爪23(如图6所示)，在盖板2从主体壳1的插口11插入后，该三个卡爪23可分别与主体壳1上的三个所述卡口12对应卡接，实现盖板2与主体壳1的固定连接。

为使得盖板2在插入主体壳1中时方便卡接两个电极板3，在主体壳1与所述插口11相对的一侧设置有两个分别与所述插槽21对应的卡槽131，具体是在主体壳1的内侧固定卡接部13，在卡接部13上设置所述卡槽131，所述插槽21和相对应的所述卡槽131朝向彼此开口，每个所述插槽21与所对应的所述卡槽131共同卡接所述电极板3。

具体在操作过程中，先将两个电极板3分别插在主体壳1上的所述卡槽131中，在盖板2插入主体壳1中时，盖板2上的两个插槽21分别对应两个电极板3，使得两个电极板3进入到插槽21中，在盖板2的卡爪23卡接在主体壳1上后，电极板3固定在所述插槽21和卡槽131共同形成的空间中。

优选地，所述盖板2上还设置有在插入所述插口11中时用于导向的导向部22，该两个导向部22分别位于盖板2的相对的两侧，盖板2在安装时通过导向部22的作用不易跑偏，使得安装容易。

本实施方式中，如图4所示，在主体壳1的底部设置有分别定位两个所述电极板3的凹槽15；同时，在所述主体壳1的底部还设置有在所述凹槽15的长度方向上对所述电极板3进行限位的限位部16。该限位部16优选为从所述凹槽15中设置的凸出，该凸起与电极板3的底部设置的定位槽34对应配合限位。

两个电极板3通过上端卡接在插槽21和卡槽131中，下端插在凹槽15中，并通过限位部16进行限位，由此能够牢固地固定在壳体中。

应该可以理解的是，两个电极板3的固定方式并不限于本实施方式中的固定方式，所在的壳体也不限于本实施方式中主体壳1和盖板2的结构形式，也可采用其它任意合适的结构，只要使得两个电极板3相对固定，且两个电极板3之间的空间能够容纳浮球4即可。

本实施方式中，每个所述电极板3上连接有排线31，所述电极板3上的各所述导电部32分别与所述排线31电连接，各所述导电部32与所述排线31电连接的部位覆盖有绝缘层。

具体如图7中，D处区域用于连接排线31，C处区域覆盖有绝缘层，绝缘层将各导电部32与排线31连接的连接引线33覆盖，避免浮球4导通设置有连接引线33的部位而无法计算油位的情况。

本实用新型提供的液位传感器还包括与所述排线31连接的信号处理芯片，该信号处理芯片用以根据所述排线31获取的电信号计算得出液面高度。

所述排线31将浮球4与电极板3的导电部件32导通的电信号传输到所述信号处理芯片，该信号处理芯片判断电流通断，并进行模数转换，然后计算得出液位高度。

本实施方式中，如图13所示，该液位传感器可安装在燃油泵100上，具体在主体壳1上设置有卡接结构18(如图4和图5)，通过卡接结构18卡接在燃油泵100上。在该燃油泵100的泵盖上设置有如上所述的信号处理芯片，电极板3上的所述排线31连接到燃油泵100的泵盖上设置的排线连接端子上，从而与所述信号处理芯片连接。

此外，本实施方式中，所述浮球4优选为导电性能良好的材质，具体可采用掺杂纯化碳纳米管(Carbon nanotubes，简称CNTs)的聚氨酯或其它导电高分子材料制造，研究表明掺杂纯化碳纳米管(CNTs)的聚胺酯密度在0.11-0.53g/cm³时其导电性能良好，而且由于汽油密度在0.72-0.74g/cm³，因此该材质的浮球可浮于油面。

优选地，所述浮球4的直径为两个所述电极板3之间的间距的1/2～1/3。例如，如果设计两个电极板3之间的间距为16cm，则可设计浮球4的直径大致为7cm。

在布置浮球4时，浮球4需布满电极板3之间的整个空间，由于设计浮球4的直径为两个电极板3之间的间距的1/2～1/3，这样电极板3之间的间距不足以使所有浮球4在同一液面均匀分布，必然会存在浮球叠压情况，如图2、图8和图9所示。其中上部浮球受到重力G以及下部两侧浮球的支持力F₁和F₂(如图9)，该上部浮球对下部浮球的反作用力F’₁和F’₂分布分解为水平分力和竖直分力，即一侧的反作用力F’₁分解为水平分力F’_1x和竖直分力F’_1y，另一侧的反作用力F’₂分解为水平分力F’_2x和竖直分力F’_2y，其中水平分力将下侧浮球压在电极板3上，从而可保证下侧的浮球与电极板3紧密接触。

当车辆未发生倾斜时，如图8所示，浮球4将两侧电极板3导通，两侧电极板3导通位置的高度相同，此时测出油位为A或者B。

当车辆朝向一侧的电极板3侧倾时，如图10所述，浮球4将两电极板3导通，两电极板3导通位置的高度不同，可根据两电极板3的各自导通位置的电信号计算得出平均油位，这与普通的厚膜电阻式油位传感器浮子随车辆倾斜角度不同直接改变电刷位置相比，误差值较小。

当车辆朝向另一角度倾斜时，如图11和图12所示，浮球4可能会将电极板3上的两个或三个导电部分32导通，此时可根据检测的导通信号及ESP系统判别车辆倾斜状态并计算油位。

当车辆水平时，若浮球4恰好位于两导电部分32中间，将两侧四个导电部分32同时导通，此时可根据车辆自带ESP系统判定车辆状态，输出平均油位信号。

当车辆转弯或经过颠簸路面时，浮球4可能在短时间内跟两侧电极板3无法接触，可在信号处理芯片中设置算法，若一定时间内(如60秒，具体时长可实验验证)无通路信号，油位按断路之前指示；当断路时间超过设定值，可判定为传感器故障，仪表板故障灯亮起，提醒司机注意。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。