專利名稱：電容傳感式燃油計(jì)量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃油計(jì)量裝置，特別是電容傳感式燃油計(jì)量儀。
背景技術(shù)：
此前，國內(nèi)外汽車市場中，對車載油箱內(nèi)存油量的計(jì)量，幾乎都采用浮子式液位傳感器傳感測量，檢測浮子在燃油液面上的漂浮位置，利用指針式儀表顯示。因此，靈敏度低、誤差大、響應(yīng)速度慢、溫度穩(wěn)定性差、零點(diǎn)漂移大、耐震能力低、可靠性差，且不易維護(hù)、保養(yǎng)和檢修，使不少汽車的油量表都如同虛設(shè)。 此外，由于計(jì)量精度遠(yuǎn)小于加油站加油機(jī)的標(biāo)定精度，故無法監(jiān)察油箱的加油量，燃油內(nèi)的含水率也無法測定，因此也不能監(jiān)察燃油的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了上述缺點(diǎn)，提供了一種計(jì)量精度高、靈敏度高、同時(shí)能監(jiān)察燃油質(zhì)量的電容傳感式燃油計(jì)量儀。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是包括由比較式電容傳感器組，電容量測量變送器電路板和信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表電路板三部分組成，所述比較式電容傳感器組插入油箱內(nèi)，檢測得到電容值，所述電容量測量變送電路板與所述比較式電容傳感器組相連，將檢測到的不同電容值轉(zhuǎn)換成不同寬度的脈沖信號(hào)，控制信號(hào)處理、計(jì)算、顯示電路板包括脈沖形成電路、脈沖計(jì)數(shù)電路、單片機(jī)和顯示器，所述脈沖計(jì)數(shù)電路根據(jù)所述電容量測量變送電路板輸出的脈沖信號(hào)的寬度，對脈沖形成電路產(chǎn)生的脈沖計(jì)數(shù)，將此脈沖計(jì)數(shù)值送入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算和校正，最后送顯示器顯示。 比較式電容傳感器組可具有至少兩個(gè)圓筒電極組成的含水率測量電容器。 將燃油介質(zhì)電容傳感器與全空氣介質(zhì)參考電容傳感器處在完全相同的工作環(huán)境
條件下，并對二者的變化進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算以克服工作環(huán)境條件變化對測量數(shù)據(jù)的影響。 所述信號(hào)處理、計(jì)算、顯示板組裝成面板顯示儀可安裝在汽車駕駛臺(tái)的控制面板
上；或可組裝成手持便攜式儀器，通過五芯電纜插頭直接與電容量測量變送器相連，在加油
現(xiàn)場監(jiān)察加油。 所述電容傳感器組可為多個(gè)同軸相套的管狀電極。 所述電容量測量變送器電路板和信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表電路板之間還可包括
信號(hào)選擇電路，將所述電容傳感器組輸出的信號(hào)有選擇的發(fā)往所述信號(hào)處理單元。 所述電容量測量變送器電路板和信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表電路板之間可通過相
匹配的五芯防水插頭、插座相連接。 所述顯示器可采用4位數(shù)碼顯示器。 本發(fā)明與現(xiàn)有燃油指針式顯示表相比具有以下有益效果高精度、高靈敏度、高可靠性，能精確計(jì)量車載油箱的存油量和加油量，其計(jì)量精度> ±0. 2% FS高于加油站加油機(jī)的額定計(jì)量精度士0.3XFS，檢測車載油箱存油的含水率，其測量精度為±2% ;能同時(shí)
3監(jiān)察加油量和燃油質(zhì)量；無機(jī)械移動(dòng)，抗震性能好。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明中電容傳感器組的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的電容量測量電路板電原理示意圖； 圖4為本發(fā)明的信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表原理示意圖； 圖5為本發(fā)明中電容測量變換電路的原理圖； 圖6為本發(fā)明在油箱處的安裝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明在車輛面板處的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1中所示，為本發(fā)明的原理框圖，主要是由比較式的電容傳感器組l，電容量測量變送器2，和信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表板3組成。 所述比較式電容傳感器組1如圖2中所示，由同軸相套的4支管狀電極組成，其中包括接地電極5，作為電容器組的公共電極板，安放在空氣介質(zhì)電容器極板4和燃油介質(zhì)電容器極板6之間；含水率測量電容器極板7，安放在電容器組最外層。四根電極引出線互相經(jīng)絕緣，防爆處理，從同一圓孔進(jìn)入電容量測量變送器2。 所述電容量測量變送器2如圖3中所示，由三組相同的電容測量變換電路11、13、14、信號(hào)選擇電路12和防水五芯插座15組成。所述電容測量變化電路11、13、14分別將空氣介質(zhì)電容器極板4、燃油介質(zhì)電容器極板6和含水率測量電容器極板7檢測的電容信號(hào)，經(jīng)C/A變換成與電容值成比例的測量信號(hào)，通過五芯防水插座15輸出。所述信號(hào)選擇電路12可采用74LS153，將所述電容傳感器組1輸出的信號(hào)有選擇的發(fā)往所述信號(hào)處理單元。
如圖4中所示，所述五芯防水插座15與五芯防水插頭17相連，通過電纜將測量信號(hào)送進(jìn)信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表電路板3。所述信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表板3由計(jì)數(shù)脈沖形成電路16、計(jì)數(shù)器及緩沖器19和作為信號(hào)處理單元的單片機(jī)18(AT89C52)，將進(jìn)入的測量信號(hào)經(jīng)計(jì)算和變換后送入4位數(shù)碼顯示器20顯示。所述電容測量變換電路將所述比較式電容傳感器組檢測的不同的電容值，轉(zhuǎn)換成不同寬度的脈沖信號(hào)，輸出給所述脈沖計(jì)數(shù)電路19，所述脈沖計(jì)數(shù)電路19根據(jù)所述電容測量變換電路輸出的脈沖信號(hào)寬度，對脈沖形成電路16產(chǎn)生的脈沖計(jì)數(shù)，使得脈沖計(jì)數(shù)電路19計(jì)量的脈沖個(gè)數(shù)與所述電容測量變換電路輸出的脈沖信號(hào)寬度成正比。 如圖5中所示，為所述電容測量變換電路的原理圖，包括信號(hào)比較器21、22和雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器23。所述接地電極5與空氣介質(zhì)電容器極板4產(chǎn)生的參考電容25，所述接地電極5與燃油介質(zhì)電容器極板6或含水率測量電容器極板7產(chǎn)生的測量電容24分別與所述雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器23相連，在V01和V02端獲得變換后的檢測信號(hào)，輸出到所述信號(hào)選擇電路12。
同軸圓筒形極板構(gòu)成的電容傳感器組1的電容量隨極板間的介質(zhì)的介電常數(shù)變化而變化?？諝獾慕殡姵?shù)約等于1，燃油的介電常數(shù)約等于2，水的介電常數(shù)約等于80。測量電容兩極板之間的介質(zhì)隨存油量變化而變化，因此，測量電容的電容值與油箱內(nèi)的存油量，即油箱內(nèi)燃油的深度成比例，只要測出測量電容的電容值就能測出油箱的存油量。相
4應(yīng)，只要測出加油前的存油量和加油后的的存油量，兩者相減，就是該油箱在加油站的加油 量，相應(yīng)只要測出含水率測量電容的電容值，經(jīng)相應(yīng)的計(jì)算，也就能測出油箱存油的含水 率。比較加油前和加油后的含水率就能監(jiān)察加油站所加油的質(zhì)量。 如圖6中所示，為本發(fā)明油箱處的安裝結(jié)構(gòu)示意圖，將電容傳感器組與電容量測 量變送器箱連接成整件26，經(jīng)防爆處理后，經(jīng)密封、防震墊8，安裝在油箱27頂部。信號(hào)處 理、計(jì)算、顯示儀表板3安裝在汽車的駕駛臺(tái)面板29上。 首先，將比較式電容傳感器組和電容量測量變送器進(jìn)行機(jī)械和電氣連接組裝成整 件，然后從燃油油箱頂部的園孔(該孔可以新開，也可以是原浮子指針式油量表的安裝孔) 將整件的比較式電容傳感器組部分插入油箱中，直至與油箱底部相接觸。整件與油箱通過 密封防震耐油橡膠墊8相連接，采用鏍栓鏍帽連接方式緊密固牢成一體。測量信號(hào)經(jīng)電容 量測量變送器頂部的防水五芯插座、插頭、五芯絕緣屏蔽電纜與信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表 電路板相連接。最后將信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表安裝在汽車駕駛臺(tái)面板上。供司機(jī)隨時(shí)觀 察、監(jiān)視油箱的存油量以及加油時(shí)監(jiān)測加油量和所加燃油的質(zhì)量。由同軸圓管組成的比較 式電容傳感器組的圓管，可以是銅管也可以是不銹鋼管或鋁管。表面涂復(fù)附著力很強(qiáng)的防 腐、絕緣、防爆涂層。電容量測量變送電路將傳感器組的電容值轉(zhuǎn)換成與電容量比例的脈寬 信號(hào)經(jīng)五芯電纜傳輸?shù)叫盘?hào)處理、計(jì)算、顯示板控制脈沖計(jì)數(shù)器對計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)形成電路 產(chǎn)生的脈沖計(jì)數(shù)，將脈寬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，即將與存油量成比例的電容傳感器的電容 值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。最后經(jīng)計(jì)算、校正、即得出代表油箱存油量的數(shù)椐，在駕駛臺(tái)面板上顯 示出來。 以上對本發(fā)明所提供的電容傳感式燃油計(jì)量儀進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具 體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā) 明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí) 施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限 制。
權(quán)利要求
一種電容傳感式燃油計(jì)量儀，其特征在于包括由比較式電容傳感器組，電容量測量變送器電路板和信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表電路板，所述比較式電容傳感器組插入油箱內(nèi)，檢測得到電容值，所述電容量測量變送電路板與所述比較式電容傳感器組相連，將檢測到的不同電容值轉(zhuǎn)換成不同寬度的脈沖信號(hào)，控制信號(hào)處理、計(jì)算、顯示電路板包括脈沖形成電路、脈沖計(jì)數(shù)電路、單片機(jī)和顯示器，所述脈沖計(jì)數(shù)電路根據(jù)所述電容量測量變送電路板輸出的脈沖信號(hào)的寬度，對脈沖形成電路產(chǎn)生的脈沖計(jì)數(shù)，將此脈沖計(jì)數(shù)值送入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算和校正，最后送顯示器顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容傳感式燃油計(jì)量儀，其特征在于比較式電容傳感器組 具有圓筒電極與圓筒電極組成的含水率測量電容器，使儀器具有含水率測量功能，能監(jiān)察 所加燃油質(zhì)量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容傳感式燃油計(jì)量儀，其特征在于將燃油介質(zhì)電容傳感 器與全空氣介質(zhì)參考電容傳感器處在完全相同的工作環(huán)境條件下，并對二者的變化進(jìn)行互 相關(guān)運(yùn)算以克服工作環(huán)境條件變化對測量數(shù)據(jù)的影響。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容傳感式燃油計(jì)量儀，其特征在于信號(hào)處理、計(jì)算、顯示 板組裝成面板顯示儀安裝在汽車駕駛臺(tái)的控制面板上；或組裝成手持便攜式儀器，通過五 芯電纜插頭直接與電容量測量變送器相連，在加油現(xiàn)場監(jiān)察加油。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容傳感式燃油計(jì)量儀，其特征在于所述電容傳感器組為 多個(gè)同軸相套的管狀電極。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電容傳感式燃油計(jì)量儀，其特征在于所述電容量測量 變送器電路板和信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表電路板之間還包括信號(hào)選擇電路，將所述電容傳 感器組輸出的信號(hào)有選擇的發(fā)往所述信號(hào)處理單元。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電容傳感式燃油計(jì)量儀，其特征在于所述電容量測量 變送器電路板和信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表電路板之間通過相匹配的五芯防水插頭、插座相 連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電容傳感式燃油計(jì)量儀，其特征在于所述顯示器采用4 位數(shù)碼顯示器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃油計(jì)量裝置，特別是電容傳感式燃油計(jì)量儀，包括由比較式電容傳感器組，電容量測量變送器電路板和信號(hào)處理、計(jì)算、顯示儀表電路板，所述比較式電容傳感器組插入油箱內(nèi)，利用比較式電容傳感器組的電容量隨極板間的介質(zhì)的介電常數(shù)變化而變化，只要測出測量電容的電容值就能測出油箱的存油量。本發(fā)明與現(xiàn)有燃油指針式顯示表相比具有以下有益效果高精度、高靈敏度、高可靠性，能精確計(jì)量車載油箱的存油量和加油量，能同時(shí)監(jiān)察加油量和燃油質(zhì)量；無機(jī)械移動(dòng)，抗震性能好。
文檔編號(hào)G01N27/22GK101738240SQ20081017920
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者茍陽明 申請人:茍陽明