一种可调节平衡电容的高精度燃油油量测量电路的制作方法

本实用新型涉及燃油信号测量技术领域，具体地说，涉及一种可调节平衡电容的高精度燃油油量测量电路。

背景技术：

目前飞机燃油测量系统中电容式油量传感器应用比较广泛，油量测量电路主要通过数字电桥芯片、数模转换器实现电容值的测量功能。如图1所示，一般通过数字电桥和da转换电路将被测电容值转换为采样值，cpu通过对该数字量进行解算进行计算传感器浸油高度，从而推算燃油体积最终得到油量值。

数字电桥芯片中用于测量的平衡电容只有4路，而且是固定电容值，一般测量时对平衡电容的设置只是要求其必须大于传感器满量程的电容数值，所以当被测电容式油量传感器从未浸油到浸满油的电容值的变化过程中，固定平衡电容的会造成在传感器浸油位低时测量精度降低，同时，加上线缆等不确定的寄生电容，又有可能造成测量值溢出，影响油量测量的结果。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的上述缺点，提出了一种可调节平衡电容的高精度燃油油量测量电路，通过电容数字信号转换电路接收电容信号，设置平衡电容选择电路提高测量精度；并通过被测电容传感器和平衡电容选择电路、放电电阻r构成的低通滤波器实现最快在20微秒得到电容值，在提高测量精度的同时，极大提高了测量的响应速率。

本实用新型具体实现内容如下：

本实用新型提出了一种可调节平衡电容的高精度燃油油量测量电路，包括被测电容传感器、电容数字信号转换电路、平衡电容选择电路、cpu数据处理电路、上位机、放电电阻r；

所述被测电容传感器与电容数字信号转换电路连接，所述电容数字信号转换电路通过spi接口与所述cpu数据处理电路连接；

所述平衡电容选择电路设置多组平衡电容，并与电容数字信号转换电路及cpu数据处理电路连接；

所述cpu数据处理电路还与上位机连接；

所述被测电容传感器与平衡电容选择电路共同与放电电阻r连接，构成一个低通滤波电路。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述电容数字信号转换电路包括pcap04芯片，所述平衡电容选择电路包括adg408te芯片及电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14；

所述电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14的一端依次对应搭接在adg408te芯片的5号、7号、8号、9号、15号、14号、13号、12号接线端上且另一端连接在一起共同构成接线端prob_h；

所述pcap04芯片的22号接线端与接线端prob_h连接，23号接线端与adg408te芯片的10号prob_l接线端连接；

所述pcap04芯片的24号接线端和1号接线端分别与被测电容传感器的两极连接；

所述pcap04芯片的13号iic-en接线端与cpu数据处理电路通过spi接口通讯连接。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述cpu数据处理电路包括f2812芯片，所述pcap04芯片的12号接线端搭接有电阻r3，11号接线端搭接有电阻r4，10号接线端搭接有电阻r1，9号接线端搭接有电阻r2，18号接线端搭接有电阻r5，17号接线端搭接有电阻r6；所述电阻r5与电阻r3之间连接，所述电阻r6与电阻r4之间连接；所述pcap04芯片通过电阻r1与f2812芯片的40号接线端连接；所述pcap04芯片15号接线端与f2812芯片的39号接线端连接。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述adg408te芯片的2号接线端、20号接线端、19号接线端、3号接线端分别与f2812芯片的46号、47号、48号、45号引脚连接。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述f2812芯片通过数据总线与所述上位机连接。

本实用新型还给出了具体的测量方法，通过电容数字信号转换电路接收被测电容传感器的电容信号cf，根据接收到的电容信号设置平衡电容选择电路，然后使用电容数字信号转换电路接收平衡电容选择电路的平衡电容的电容信号c0，然后计算得出被测电容传感器的电容信号与平衡电容的电容信号之间的比值，根据比值转化计算出当前燃油油面高度值。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述平衡电容选择电路的具体设置方法为：在平衡电容选择电路中设置八路平衡电容，根据被测电容传感器的电容信号cf进行多路平衡电容的选取与组合，确保电容信号cf与被选取用来组合的多路平衡电容最终形成的电容信号c0之间的比值cf/c0在±25%范围内。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，根据实际的被测电容传感器的满量程电容值设置八路平衡电容的电容参数大小。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

本实用新型通过对传统的电容燃油测量的系统结构进行改造，提高了数字式油量传感器的测量精度，使油量的测量更加精准；同时本实用新型电路结构简单、元器件规模较小，成本低的情况下，安装占用空间小，具有更高的经济效益和市场推广度，且可广泛用于各种电容式的油量测量系统中。

附图说明

图1是传统技术的基本结构框图；

图2是本实用新型的基本结构框图；

图3是电容数字信号转换电路原理示意图；

图4是平衡电容选择电路接入原理示意图；

图5是cpu数据处理电路原理第一部分示意图；

图6是cpu数据处理电路原理第二部分示意图；

图7为本实用新型运行流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

本实施例提出了一种可调节平衡电容的高精度燃油油量测量电路，如图2所示，包括被测电容传感器、电容数字信号转换电路、平衡电容选择电路、cpu数据处理电路、上位机、放电电阻r；

所述被测电容传感器与电容数字信号转换电路连接，所述电容数字信号转换电路通过spi接口与所述cpu数据处理电路连接；

所述平衡电容选择电路设置多组平衡电容，并与电容数字信号转换电路及cpu数据处理电路连接；

所述cpu数据处理电路还与上位机连接；

所述被测电容传感器与平衡电容选择电路共同与放电电阻r连接，构成一个低通滤波电路。

工作原理：电容数字信号转换电路，用于实时测量当前被测电容传感器的电容值，并计算出电容值比率；平衡电容选择电路，用于实时控制平衡电容的接入；cpu数据处理电路，用于计算得出电容值，进一步进行油量计算。

上述油量测量电路主要通过电容数字信号转换电路和平衡电容选择电路实现电容值的测量功能，并将测量结果通过spi通讯发送给cpu进行计算处理。

同时，测量时将被测电容传感器和平衡电容连接到同一个放电电阻r，组成低通滤波，最快可在20微秒得到电容值，比如图1所示的数字电桥转换电路的测量时间缩短约100倍。

实施例2：

本实施例在上述实施例1的基础上，如图3、图4、图5、图6、图7所示，为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述电容数字信号转换电路包括pcap04芯片，所述平衡电容选择电路包括adg408te芯片及电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14；

所述电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14的一端依次对应搭接在adg408te芯片的5号、7号、8号、9号、15号、14号、13号、12号接线端上且另一端连接在一起共同构成接线端prob_h；

所述pcap04芯片的22号接线端与接线端prob_h连接，23号接线端与adg408te芯片的10号prob_l接线端连接；

所述pcap04芯片的24号接线端和1号接线端分别与被测电容传感器的两极连接；

所述pcap04芯片的13号iic-en接线端与cpu数据处理电路通过spi接口通讯连接。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述cpu数据处理电路包括f2812芯片，所述pcap04芯片的12号接线端搭接有电阻r3，11号接线端搭接有电阻r4，10号接线端搭接有电阻r1，9号接线端搭接有电阻r2，18号接线端搭接有电阻r5，17号接线端搭接有电阻r6；所述电阻r5与电阻r3之间连接，所述电阻r6与电阻r4之间连接；所述pcap04芯片通过电阻r1与f2812芯片的40号接线端连接；所述pcap04芯片15号接线端与f2812芯片的39号接线端连接。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述adg408te芯片的2号接线端、20号接线端、19号接线端、3号接线端分别与f2812芯片的46号、47号、48号、45号引脚连接。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述f2812芯片通过数据总线与所述上位机连接。

工作原理：如图3所示，平衡电容选择电路的两端prob_lo和prob_hi接入电容数字信号转换电路的芯片的pc0和pc1引脚，被测电容传感器的两极capt_01和capt_02接入电容数字信号转换电路的芯片的pc2和pc3引脚。测量原理是将被测传感器和参考电容连接到同一个放电电阻，组成低通滤波，最快可在20微秒得到电容值，比原来的数字电桥转换电路的测量时间缩短约100倍。电容数字信号转换电路的芯片的iic-en用于选择通讯为i2c或者spi的方式，本实用新型选用spi通讯，完成数据交互。

图4为平衡电容的平衡电容选择电路，由多路选择开关和8个电容组成，cpu控制信号通过多路开关完成平衡电容的接入选择。平衡电容的选择标准为被测电容值与平衡电容值的比值cf/c0比率在±25%范围内，根据实际被测电容传感器的满量程电容值选取c7-c14电容值的大小。

图5、图6为油量测量计算电路，cpu控制平衡电容动态接入电容转换电路，并接收其计算得出的被测电容值与平衡电容值的比值cf/c0，将其转化为当前燃油液面高度值h，从而计算当前燃油体积及油量值。

图7为测量软件流程图。

本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例还提出了一种通过调节平衡电容实现高精度燃油油量测量的方法，通过电容数字信号转换电路接收被测电容传感器的电容信号cf，根据接收到的电容信号设置平衡电容选择电路，然后使用电容数字信号转换电路接收平衡电容选择电路的平衡电容的电容信号c0，然后计算得出被测电容传感器的电容信号与平衡电容的电容信号之间的比值，根据比值转化计算出当前燃油油面高度值。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述平衡电容选择电路的具体设置方法为：在平衡电容选择电路中设置八路平衡电容，根据被测电容传感器的电容信号cf进行多路平衡电容的选取与组合，确保电容信号cf与被选取用来组合的多路平衡电容最终形成的电容信号c0之间的比值cf/c0在±25%范围内。

为了更好地实现本实用新型，进一步地，根据实际的被测电容传感器的满量程电容值设置八路平衡电容的电容参数大小。具体的软件运行测试原理流程示意图如图7所示。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。