专利名称：工程车辆箱盖式油量跟踪仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于仪器仪表技术领域，涉及一种用于工程车辆油箱剩余油量记录的 仪器。
背景技术：
随着嵌入式微处理器技术的迅速发展，油量等液位测量仪表从早期采用浮球等机 械装置逐步向机电一体化发展。国内外液位测量仪表发展的技术动向主要有以下三方面 智能化，非接触式和小型化。在非接触测量方式的液位计中，有很多基于不同测量原理的液 位计雷达液位计、激光液位计、Y射线液位仪、超声波液位仪等。其中，超声波液位仪是目 前发展最为快速的一种技术，在技术、成本、精度、安装等方面具有综合优势。该技术基于超 声波在空气中的传播速度及遇到被测液位表面产生反射的原理，超声换能器发射超声波脉 冲信号所需的时间，就表示了介质与超声换能器之间的距离。目前车辆的油量检测装置一 般内置于车辆内油管，通过流过油管的油量检测机构进行实时油耗计算，进而反馈测量值 到控制台。这种油量检测装置在车辆停止发动后就关闭了，无法实现油量使用情况的不中 断监督。发明内容本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种工程车辆箱盖式油量跟踪仪，该跟 踪仪内置于油箱的箱盖内，长期实时监测工程车辆的燃油使用情况，实时监测工程车辆的 燃油使用情况，可用于工程车辆的油量监管，防治恶意盗油事件。本实用新型以低功耗单片机为处理核心，采用非接触式超声波测距技术定时测量 油箱液位高度，根据预先设置的油箱体积计算模型统计各时段的燃油耗费量，并将油箱液 位数据存储于本地E2PROM存储器。该跟踪仪还具有红外数据传输功能，在使用一个时间周 期后，工程车辆监管员可通过手持式PDA的红外通信方式采集工程车辆箱盖式油量跟踪仪 存储的历史数据，并可导入计算机数据库进行统计分析，以可视化方式监测多个工程车辆 的一个时间周期内燃油使用情况，防治恶意盗油事件。本实用新型包括单片机、温度传感模块、时钟模块、存储器模块、电源模块、超声波 发射接收模块和红外数据传输模块。所述的电源模块包括3V电源和4. 5V电源，所述的3V电源给单片机供电，所述的 4. 5V电源分别给温度传感模块和超声波发射接收模块供电。所述的超声波发射接收模块的数据发送端、数据接收端、工作模式控制端分别与 单片机I/O 口连接。所述的时钟模块为单片机提供实时时钟信息。所述的存储器模块通过数据口与单片机交换数据。所述的温度传感模块的信号处输出端与单片机I/O 口连接。 所述的红外数据传输电路通过数据口与单片机交换数据。[0012]本实用新型可以解决已有油量检测装置无法全天候长期检测车辆燃油量的问题， 采用独立于车辆电子控制和燃油传输系统的方式，可实现长期实时地监测工程车辆的燃油 使用情况。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为单片机及其外围电路图；图3为超声发射接收模块电路图；图4为时钟模块电路图；图5为存储器模块电路图；图6为红外数据传输模块电路图；图7为温度传感模块电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1所示，工程车辆箱盖式油量跟踪仪包括单片机5、温度传感模块1、时钟模块 2、存储器模块6、电源模块3、超声波发射接收模块4和红外数据传输模块7。电源模块3可由三节1. 5V干电池串联供电，4. 5V电源提供给温度传感模块1和超 声波发射接收模块4，3V供电提供给单片机5及其他外围。如图2所示，该跟踪仪以低功耗单片机ICl芯片为处理核心，本实施例中的ICl芯 片选用MSP430F149。ICl芯片的管脚1连接3V供电电压VCC，ICl芯片的管脚2连接温度 传感器LM35的电压输出，ICl芯片的管脚12、13分别连接超声发射接收模块IC7的Trig和 ECHO, ICl芯片的管脚14连接红外编解码芯片IC2的中断输出IRQ，ICl芯片的管脚15连 接时钟芯片PCF8563的中断输出INT，ICl芯片的管脚观、29、30、31分别连接红外编解码芯 片IC2的SPI数据输入输出CS、SOMI、SΙΜ0, SCLK, ICl芯片的管脚33,34分别连接E2PROM 芯片IC6的I2C数据接口 EEP_SDA，EEP_SCL，ICl芯片的管脚36、38、39、40分别连接E2PROM 芯片IC6的接地控制、温度传感器IC8的接地控制、超声发射接收模块IC7的接地控制、红 外收发接头IC4的接地控制，ICl芯片的管脚44、45分别连接时钟芯片IC5的1 数据输出 SDA、SCL, ICl芯片的管脚52,53连接8M晶振的两端，ICl芯片的管脚54、55、56、57、58连 接JTAG下载接头IC9，ICl芯片的管脚62、63连接电源地、ICl芯片的管脚64连接供电电 压 VCC。如图3所示，油箱液位高度由超声发射接收模块进行测量。超声发射接收模块IC7 由4. 5V VCC4. 5供电，模块工作状态由场效应管控制Q6控制，场效应管控制Q6的导通截至 受控制于单片机ICl芯片的39管脚CJ-PW，单片机ICl芯片的12管脚产生方波数据发送 到超声发射接收模块IC7的Trig管脚，发送数据时D4LED会闪亮，接收到数据通过ECHO管 脚接入到单片机ICl芯片的13管脚。超声测距的谐振频率40KHz，工作电流1mA，精度可达 5mm，最大测距可达1. 3m，能满足常规油箱的液位测量。如图4所示，时钟芯片IC5提供实时时钟信息。时钟芯片IC5由3V供电电压VCC 供电，时钟芯片IC5的OSCI和OSCO管脚连接32. 768K频率晶振，SCL、SDA数据输出接口由R9，R10电阻上拉，与单片机ICl芯片的44、45管脚连接，提供实时日历信息。时钟芯片IC5 的INT提供定时时间中断，为节省功耗，单片机一般处于休眠状态，由时钟芯片IC5定时唤 醒，时钟芯片平时处于低功耗计时状态，定时产生中断唤醒单片机，同时提供数据记录的时 间信息。如图5所示，E2PROM芯片IC6提供液位数据的存储，由3V供电电压VCC供电，芯片 工作状态由场效应管控制Q5控制，场效应管控制Q5的导通截至受控制于单片机ICl芯片 的36管脚EEP-PW，SCL、SDA数据输出接口由R9，R10电阻上拉，与单片机ICl芯片的33、34 管脚连接。E2PROM芯片IC6的数据存储字段包含时钟信息和油位高度，采用4个字节为一 个单位，2个字节表示时间，2个字节表示高度，可提供64KB存储空间，按每10分钟测试一 次的频率计算，最大可提供3个月的数据容量。如图6所示，红外编解码芯片IC2、反相器芯片IC3、红外收发接头IC4共同组成红 外数据传输模块。红外编解码芯片IC2、反相器芯片IC3、红外收发接头IC4由3V供电电压 VCC供电，红外编解码芯片IC2的低功耗模式由SHDN管脚控制，SHDN连接单片机ICl芯片的 42管脚，红外收发接头IC4工作状态由场效应管控制Ql控制，场效应管控制Ql的导通截至 受控制于单片机ICl芯片的40管脚RT-PW。红外编解码芯片IC2的Xl和X2连接1. 8432M 晶振，中断接口 IRQ与单片机ICl芯片的14管脚连接，当有红外数据接收到时产生中断，红 外编解码芯片IC2的DIN、D0UT、SCLK和CS数据接口与单片机ICl芯片的28,29,30,31管 脚连接，实现红外数据的SPI接口传输。红外编解码芯片IC2的数据接口 TX、RX与反相器 芯片IC3的A和Y连接，反相器芯片IC3输出T)(D和RXD与红外收发接头IC4的T)(D、RXD 连接，实现红外方式的数据采集传输。利用手持式PDA的红外通信方式，可以采集工程车辆 箱盖式油量跟踪仪的历史油量数据。如图7所示，温度传感器IC8提供温度校正的基准温度。温度传感器IC8由4. 5V VCC4. 5供电，提供模拟电压输出TEM，电压输出TEM与单片机ICl芯片的管脚2连接，进行 A/D数据采集。温度传感器IC8工作状态由场效应管控制Q2控制，场效应管控制Q2的导通 截至受控制于单片机ICl芯片的38管脚TEM-PW。工程车辆箱盖式油量跟踪仪工作流程如下等待时钟芯片IC5的定时时间，定时时间到，时钟芯片IC5产生中断信号，唤醒单 片机ICl芯片，单片机ICl芯片唤醒红外编解码芯片IC2的SHDN、反相器芯片IC3、红外收 发接头IC4、E2PROM芯片IC6、超声发射接收模块IC7、温度传感器IC8。单片机ICl芯片产 生40KHz的脉冲，发送到超声发射接收模块IC7，进行液位测量；等待超声发射接收模块IC7 的接收信号，进行发射接收时间计算。单片机ICl芯片读取温度传感器IC8的电压数据，进 行A/D转换计算出温度数据，修正温漂下的声速，进行液位计算。单片机ICl芯片进行多次 液位测量，剔除异常值，取测量结果的平均值作为最终测量结果。单片机ICl芯片读取时钟 芯片IC5的时间信息，将时间信息与最终测量结果组成一个记录字段，存储到E2PROM芯片 IC6。存储完毕后，单片机ICl芯片关闭红外编解码芯片IC2的SHDN、反相器芯片IC3、红外 收发接头IC4、E2PR0M芯片IC6、超声发射接收模块IC7、温度传感器IC8，然后单片机ICl芯 片进入休眠。本实用新型设计为与油箱盖匹配的圆形状，安置于的油箱盖内，并填充防爆胶。超 声发射接收模块IC7的VCC管脚与VCC4. 5供电电源之间设置了合拢扣开关，超声发射接收模块IC7供电由油箱盖合拢扣控制，当油箱盖被打开时，合拢扣被打开，超声测距不受电， 液位测量不工作；当油箱盖合拢时，合拢扣被合上，超声发射接收模块IC7受电，进行液位 测量。由于油箱盖被打开时，油量跟踪仪测量的数据无意义，所以在油箱与箱盖之间设置了 拧合开关，用于防止空测量。由于油箱盖加油孔具有一定倾斜度，因此该跟踪仪置在油箱盖 内要完成正确的测量，和竖直方向的倾斜度必须小于15°左右。本实用新型的指标如下1、可测量油箱液位的最大深度1. 3m ；2、E2PROM数据存储最大时间3个月；3、休眠工作电流小于0. ImA ；4、三节1. 5V干电池使用时间可达3个月；5、红外数据传输最高速率115200bps ；6、红外数据传输最大距离1. 5m。
权利要求1.工程车辆箱盖式油量跟踪仪，包括单片机、温度传感模块、时钟模块、存储器模块、电 源模块、超声波发射接收模块和红外数据传输模块，其特征在于所述的电源模块包括3V电源和4. 5V电源，所述的3V电源给单片机供电，所述的4. 5V 电源分别给温度传感模块和超声波发射接收模块供电；所述的超声波发射接收模块的数据发送端、数据接收端、工作模式控制端分别与单片 机I/O 口连接；所述的时钟模块为单片机提供实时时钟信息； 所述的存储器模块通过数据口与单片机交换数据； 所述的温度传感模块的信号处输出端与单片机I/O 口连接； 所述的红外数据传输电路通过数据口与单片机交换数据。
专利摘要本实用新型涉及工程车辆箱盖式油量跟踪仪。目前车辆的油量检测装置无法实现油量使用情况的不中断监督。本实用新型包括单片机、温度传感模块、时钟模块、存储器模块、电源模块、超声波发射接收模块和红外数据传输模块。电源模块分别给单片机、温度传感模块和超声波发射接收模块供电；超声波发射接收模块与单片机I/O口连接；时钟模块为单片机提供实时时钟信息；存储器模块通过数据口与单片机交换数据；温度传感模块的信号处输出端与单片机I/O口连接；红外数据传输电路通过数据口与单片机交换数据。本实用新型可实现长期实时地监测工程车辆的燃油使用情况。
文档编号G08C23/04GK201828310SQ20102058230
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者周光辉, 蔡文郁 申请人:杭州电子科技大学