一种液位传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种液位传感器，其包括：双感应电极包括主感应电极和辅感应电极，主感应电极连接主脉宽调制电路、辅感应电极连接辅脉宽调制电路，主脉宽调制电路、辅脉宽调制电路分别连接振荡器的两个输出端，辅积分滤波电路连接辅脉宽调制电路，主积分滤波电路连接主脉宽调制电路，放大输出电路连接主积分滤波电路，补偿调制电路连接辅积分滤波电路。通过温度、压力和密度信号对油位信号进行环境误差补偿，提高了液位测量的准确性。
【专利说明】一种液位传感器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及传感器【技术领域】，特别涉及一种液位传感器。
【背景技术】
[0002] 现有技术提供汽车的油量测量大都是滑阻式传感器，滑阻式传感器的缺点是：采 用滑动触点，在使用的过程中，由于滑道存在被污垢污染和磨损，很易失效。由于被测量的 介质的密度是随温度变化的，这就需要电路要有温度补偿误差部分，现有技术提供的电容 式传感器，只取温度作为补偿因素，缺少湿度及压力的因素，液位测量的准确性不高。 实用新型内容
[0003] 本实用新型提供一种液位传感器，温度、压力和密度信号对油位信号进行环境误 差补偿，提高了液位测量的准确性。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
[0005] -种液位传感器，其包括：双感应电极、振荡器、主脉宽调制电路、辅脉宽调制电 路、主积分滤波电路、辅积分滤波电路、放大输出电路和补偿调制电路，所述双感应电极包 括主感应电极和辅感应电极，所述主感应电极连接所述主脉宽调制电路、所述辅感应电极 连接所述辅脉宽调制电路，所述主脉宽调制电路、辅脉宽调制电路分别连接所述振荡器的 两个输出端，所述辅积分滤波电路连接所述辅脉宽调制电路，所述主积分滤波电路连接所 述主脉宽调制电路，所述放大输出电路连接所述主积分滤波电路，所述补偿调制电路连接 所述辅积分滤波电路。
[0006] 优选地，主脉宽调制电路包括：主脉宽调制电路包括：第一电容C1的一端与振荡 器相连，第一电容C1的另一端与第一三极管Q1的基极相连，所述第一三极管Q1的基极与 所述第一三极管Q1的发射极之间连接有第十电阻R10 ;
[0007] 第一电阻R1的一端与电源VCC相连，第一电阻R1的另一端分别连接第一三极管 Q1的集电极、主感应电容⑶1的一端和第一运算放大器AA的负输入端相连；
[0008] 主感应电容⑶1的另一端、第一三极管Q1发射极与公共地相连组成的第一充放电 电路；
[0009] 第二电阻R2的一端与电源VCC相连，第二电阻R2的另一端分别与第一运算放大 器AA的正输入端、第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3的另一端与公共地端相连，第二电 阻R2、第一运算放大器AA的正输入端和第三电阻R3组成的第一门槛电压电路；
[0010] 所述主积分滤波电路包括：第四电阻R4的一端与第一运算放大器AA输出端相连， 第四电阻R4的另一端与第二电容C2-端相连，第二电容C2的另一端与公共地端连接，第 四电阻R4的另一端与第二电容C2组成的第一 RC积分滤波电路；
[0011] 所述辅脉宽调制电路的电子元件以及电子元件的连接方式与所述主脉宽调制电 路相同；
[0012] 所述辅积分滤波电路的电子元件以及电子元件的连接方式与所述主积分滤波电 路相同；
[0013] 所述第四电阻R4的另一端连接所述放大输出电路，所述辅积分滤波电路的第八 电阻R24连接所述补偿调制电路，所述补偿调制电路的输出连接第九电阻R25 ;
[0014] 传感器的管外壳与主感应电极组成主感应电容⑶1 ;
[0015] 传感器的管外壳与辅感应电极组成辅感应电容CD2 ;
[0016] 主感应电极连接主脉宽调制电路的D1点，辅感应电极连接辅脉宽调制电路的D2 点。
[0017] 通过实施以上技术方案，具有以下技术效果：本实用新型提供的液位传感器，用 RC积分滤波电路、充放电电路来获取油箱内液位变化引起的电容变化值和温度、压力和密 度变化引起的电容变化信号，经积分调制放大输出相应电压值，温度、压力和密度信号对油 位信号进行环境误差补偿，大大提高了液位测量的准确性，同时利用阻尼环减阻运动浪涌 波动。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型提供液位传感器的电路方框图；
[0019] 图2为本实用新型提供液位传感器的电路原理图；
[0020] 图3为本实用新型提供液位传感器的应用结构图。
【具体实施方式】
[0021] 为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图详细描述本实用新型提供 的实施例。
[0022] 本实用新型实施例提供一种液位传感器，如图1、图2和图3所示，包括：双感应电 极、振荡器、主脉宽调制电路、辅脉宽调制电路、主积分滤波电路、辅积分滤波电路、放大输 出电路和补偿调制电路，所述双感应电极包括主感应电极和辅感应电极，所述主感应电极 连接所述主脉宽调制电路、所述辅感应电极连接所述辅脉宽调制电路，所述主脉宽调制电 路、辅脉宽调制电路分别连接所述振荡器的两个输出端，所述辅积分滤波电路连接所述辅 脉宽调制电路，所述主积分滤波电路连接所述主脉宽调制电路，所述放大输出电路连接所 述主积分滤波电路，所述补偿调制电路连接所述辅积分滤波电路。
[0023] 在上述实施例中，更为具体的，主脉宽调制电路包括：第一电容C1的一端与振荡 器相连，第一电容C1的另一端与第一三极管Q1的基极相连，所述第一三极管Q1的基极与 所述第一三极管Q1的发射极之间连接有第十电阻R10 ;
[0024] 第一电阻R1的一端与电源VCC相连，第一电阻R1的另一端分别连接第一三极管 Q1的集电极、主感应电容⑶1的一端和第一运算放大器AA的负输入端相连；
[0025] 主感应电容⑶1的另一端、第一三极管Q1发射极与公共地相连组成的第一充放电 电路；
[0026] 第二电阻R2的一端与电源VCC相连，第二电阻R2的另一端分别与第一运算放大 器AA的正输入端、第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3的另一端与公共地端相连，第二电 阻R2、第一运算放大器AA的正输入端和第三电阻R3组成的第一门槛电压电路；
[0027] 所述主积分滤波电路包括：第四电阻R4的一端与第一运算放大器AA输出端相连， 第四电阻R4的另一端与第二电容C2-端相连，第二电容C2的另一端与公共地端连接，第 四电阻R4的另一端与第二电容C2组成的第一 RC积分滤波电路；
[0028] 所述辅脉宽调制电路的电子元件以及电子元件的连接方式与所述主脉宽调制电 路相同；
[0029] 所述辅积分滤波电路的电子元件以及电子元件的连接方式与所述主积分滤波电 路相同；
[0030] 即：辅脉宽调制电路包括：第三电容C11的一端与振荡器相连，第三电容C11的另 一端与第二三极管Q2的基极相连；
[0031] 第五电阻R21的一端与电源VCC相连，第五电阻R21的另一端分别连接第二三极 管Q2的集电极、辅感应电容CD2的一端和第二运算放大器AB的负输入端相连，所述辅感应 电极与感应器的管外壳形成所述辅感应电容CD2 ;
[0032] 辅感应电容⑶2的另一端、第二三极管Q2发射极与公共地相连组成的充放电电 路；
[0033] 第六电阻R22的一端与电源VCC相连，第六电阻R22的另一端分别与第二运算放 大器AB的正输入端、第七电阻R23的一端相连，第七电阻R23的另一端与公共地端相连，组 成的第二门槛电压电路；
[0034] 所述辅积分滤波电路包括：第八电阻R24的一端与运算放大器AA输出端相连，第 八电阻R24的另一端与第四电容C22的一端相连，第四电容C22的另一端与公共地端连接， 组成第二RC积分滤波电路；
[0035] 所述第八电阻R24连接所述补偿调制电路，所述补偿调制电路的输出连接第九电 阻R25,第九电阻25另一端分别与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端相连，以对第一 运算放大器AA的正输入端的V0点门槛电压的调制反馈，所述第二三极管Q2的基极与所述 第二三极管Q2的发射极之间连接有第i^一电阻R20 ;
[0036] 主感应电极连接主脉宽调制电路的D1点，辅感应电极连接辅脉宽调制电路的D2 点。
[0037] 如图3所示，主感应电极4位于外壳金属管腔中间插入液位；辅感应电极3位于 管腔的上部，在主感应电极3和管壁之间。主感应电极4与辅感应电极3间以绝缘套隔离。 传感器的管外壳2与主感应电极4的组成主感应电容⑶1，位于外壳金属管腔中间，是一对 深入油箱的电极板。传感器的管外壳2和辅感应电极3组成辅感应电容CD2,位于管腔的上 部，且在主感应电极和管壁之间。传感器的管外壳2和辅感应电极3、辅感应电极3和主感 应电极4之间以绝缘隔离套作电气隔离。主感应电容的容量C为：C = ε S/d( ε -介质常数 S_极板面积d-极板距离），电极板的S和d是固定不变的，而油和空气的介质常数ε是不 同的，C空+C油=C总=(ε空+ ε油）S/d，当油箱中油位的变化使得ε空+ ε油的比例 变化，即总介质ε的值改变，容量随即改变，检出变化的容量值即可得出油位的高低。实际 应用中，无论是液体或是空气，密度是会随温度变化的，极板间介质密度的变化会使得极板 电容的容量发生变化，这样在同油位的情况下，由于温度改变，介质密度不同，输出就会出 现差异，产生输出误差。因此要考虑温度补偿机制，通常的补偿机理是用温度传感器件拾取 温度，然后以经验数值进行补偿，但获取的仅仅是环境温度值，没有考虑到湿度、压力和油 品变化对数值的影响，本专利与通常的补偿不同点是，传感器的管外壳2和辅感应电极3组 成辅感应电容，采用双电极方式补偿，主感应电极为油位感应极板，辅感应电极感知温度、 密度、压力和湿度变化，由于是同腔，各种参数变化相同，信号规律一致，只要将辅电极感知 各参数集合的变化信号进行比例反相，与主信号相迭加即可。阻尼环为一塑料内螺纹的套， 遮盖在管腔上部的通气孔。管腔的上端是封闭的，上部的气体随油面的涨落而进出通气孔， 由于有环的遮蔽，气体必须要绕螺纹道空隙游走，长的弯道滞阻了气流的速度，也阻止了油 面的快速起落，即减低了浪涌效应。
[0038] 波发生器给第一三极管Q1提供固定频率的开关脉冲，第一三极管Q1的导通将第 一电容⑶1的存电放尽，第二电阻R2、第三电阻R3提供给开环运行的第一运算放大器AA正 极一个门榲电压，第一三极管Q1的导通时，第一运算放大器AA负输入端被置0电位，第一 运算放大器AA的输出为高电压，即正脉冲。
[0039] 第一电容C1充电完成，Q1关闭，正脉冲的终止下沿由主感应电容⑶1的电压决定， 即当主感应电容⑶1的充电电压越过第二运算放大器AA的正输入端电压（即门槛电压） 时，第二运算放大器AA的输出反转为0。当电源Vcc、第一电阻R1固定时，充电到达这个电 压值的时刻t取决于主感应电容CD1的容量，主感应电容CD1容量的变化会改变了 t时刻， 即容量大时，正脉冲就宽。由于频率是固定的，每个波周期时宽是不变的，正脉宽每增一个 At时刻，负脉宽就减一个对应的At时刻，反向亦然。输出脉冲在第四电阻R4和第二电容 C2组成的RC积分滤波电路中形成充放形态，第二电容C2的电压Vc2 = V充-V放，充电每 增加一个时长，放电同时减少一个相同时长，如此就有一个信号倍增的效果，
[0040] 以公式表示：Vc2 = V充-V放
[0041] 正脉冲增加At后，相应增量电压Λν
[0042] Vc2 = (V 充 + Δ ν) - (V 放-Δ ν)
[0043] Vc2 = V 充-V 放 +2 Λ ν
[0044] 原理如下：第二运算放大器ΑΒ获取信号的途径与上述第一运算放大器AA-样，信 号经积分电路处理、补偿调制后通过第八电阻R24对第一运算放大器AA的门槛电压进行反 向调节，即当温度、压力等影响因素引起的容值上升，第一运算放大器AA输出电压上升，第 二运算放大器AB的输出也随之上升，补偿调制将信号比例反向，拉低第一运算放大器AA门 槛电压，使主感应电容CD1的电容电压提前到达门槛电压，第一运算放大器AA提前翻转，正 脉宽收窄，输出电压即得以降低。
[0045] 以上对本实用新型实施例所提供的一种液位传感器进行了详细介绍，对于本领域 的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改 变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【权利要求】
1. 一种液位传感器，其特征在于，包括：双感应电极、振荡器、主脉宽调制电路、辅脉宽 调制电路、主积分滤波电路、辅积分滤波电路、放大输出电路和补偿调制电路，所述双感应 电极包括主感应电极和辅感应电极，所述主感应电极连接所述主脉宽调制电路、所述辅感 应电极连接所述辅脉宽调制电路，所述主脉宽调制电路、辅脉宽调制电路分别连接所述振 荡器的两个输出端，所述辅积分滤波电路连接所述辅脉宽调制电路，所述主积分滤波电路 连接所述主脉宽调制电路，所述放大输出电路连接所述主积分滤波电路，所述补偿调制电 路连接所述辅积分滤波电路。
2. 如权利要求1所述液位传感器，其特征在于，主脉宽调制电路包括：主脉宽调制电路 包括：第一电容C1的一端与振荡器相连，第一电容C1的另一端与第一三极管Q1的基极相 连； 第一电阻R1的一端与电源VCC相连，第一电阻R1的另一端分别连接第一三极管Q1的 集电极、主感应电容⑶1的一端和第一运算放大器AA的负输入端相连，所述第一三极管Q1 的基极与所述第一三极管Q1的发射极之间连接有第十电阻R10 ; 主感应电容CD1的另一端、第一三极管Q1发射极与公共地相连组成的第一充放电电 路； 第二电阻R2的一端与电源VCC相连，第二电阻R2的另一端分别与第一运算放大器AA 的正输入端、第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3的另一端与公共地端相连，第二电阻R2、 第一运算放大器AA的正输入端和第三电阻R3组成的第一门槛电压电路； 所述主积分滤波电路包括：第四电阻R4的一端与第一运算放大器AA输出端相连，第四 电阻R4的另一端与第二电容C2 -端相连，第二电容C2的另一端与公共地端连接，第四电 阻R4的另一端与第二电容C2组成的第一 RC积分滤波电路； 所述辅脉宽调制电路的电子元件以及电子元件的连接方式与所述主脉宽调制电路相 同； 所述辅积分滤波电路的电子元件以及电子元件的连接方式与所述主积分滤波电路相 同； 所述第四电阻R4的另一端连接所述放大输出电路，所述辅积分滤波电路的第八电阻 R24连接所述补偿调制电路，所述补偿调制电路的输出连接第九电阻R25 ; 传感器的管外壳与主感应电极组成主感应电容CD1 ; 传感器的管外壳与辅感应电极组成辅感应电容CD2 ; 主感应电极连接主脉宽调制电路的D1点，辅感应电极连接辅脉宽调制电路的D2点。
【文档编号】G01F23/26GK203848904SQ201420233902
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】王铁敬 申请人:王铁敬