CN219223870U - 液位传感器、异常检测电路以及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液位传感器、异常检测电路以及汽车，涉及车辆技术领域，该液位传感器包括电阻带和划片，电阻带的第一接入端和第二接入端之间设有电阻导带，划片的一端与电阻导带滑动连接，第一接入端为电源正极接入端以及第一电信号输出端，第二接入端为电源负极接入端，划片的另一端为第二电信号输出端。本实用新型不仅能够实现了液位传感器中接触电阻的屏蔽，还可以实现油量显示仪表的线阻异常提示。

Description

液位传感器、异常检测电路以及汽车

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种液位传感器、异常检测电路以及汽车。

背景技术

现有的车辆技术领域中，燃油汽车主要通过油量传感器和油表显示仪表配合工作，从而实现油箱中油量的监测以及显示。考虑到油表显示仪表安装在汽车方向盘所在的位置，油量传感器安装在汽车油箱内部，二者所在的安装位置距离较远，为了方便油量传感器和油表显示仪表的连接，油表显示仪表一般会配备足够长的连接线，通过足够长的连接线实现油量传感器和油表显示仪表的连接。由于油量传感器的连接线比较长，连接线容易出现线阻异常问题(例如)，从而导致油量监测不准确的问题，不利于驾驶员对油箱中的剩余油箱进行准确判断。

实用新型内容

本实用新型提供了一种液位传感器、异常检测电路以及汽车，能够实现油表显示仪表的线阻异常的识别，提高油箱油量监测的准确性。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种液位传感器，上述液位传感器包括电阻带和划片，上述电阻带的第一接入端和第二接入端之间设有电阻导带，上述划片的一端与上述电阻导带滑动连接，上述第一接入端为电源正极接入端以及第一电信号输出端，上述第二接入端为电源负极接入端，上述划片的另一端为第二电信号输出端。

可选地，上述液位传感器还包括分压电阻，上述分压电阻的一端与上述第一接入端连接，上述分压电阻的另一端为上述电源正极接入端。

为实现上述目的，本实用新型还提出了一种异常检测电路，上述异常检测电路包括：

上述的液位传感器；

油量显示仪表，上述油量显示仪表连接于上述液位传感器的第一接入端与分压电阻之间；

第一告警电路，上述第一告警电路与上述液位传感器的第一电信号输出端连接，上述第一告警电路用于比较上述第一电信号输出端输出的第一电信号与预设电信号，并根据上述比较结果输出上述油量显示仪表是否存在异常线阻的提示信息。

可选地，上述第一告警电路包括比较电路和第一告警器件；其中，上述比较电路的输入端与上述第一电信号输出端连接，上述比较电路的输出端与上述第一告警器件连接。

可选地，上述第一告警电路包括第一控制器和第二告警器件，上述第一控制器中的其中一个信号输入端与上述第一电信号输出端连接，上述第一控制器中的控制信号输出端与上述第二告警器件连接。

可选地，上述异常检测电路还包括：第二告警电路，上述第二告警电路与上述液位传感器的第一电信号输出端和第二电信号输出端连接，上述第二告警电路用于根据上述第一电信号输出端输出的第一电信号和上述第二电信号输出端输出的第二电信号确定上述电阻带中未参与油量显示的阻值，并根据上述阻值输出上述划片是否存在接触异常的提示信息。

可选地，上述第二告警电路包括第二控制器和第三告警器件，上述第二控制器包括第一信号输入端、第二信号输入端和控制信号输出端；其中，上述第一信号输入端与上述第一电信号输出端连接，上述第二信号输入端与上述第二电信号输出端连接，上述控制信号输出端与上述第三告警器件连接。

可选地，上述异常检测电路还包括第一开关、第二开关以及密封式的备用液位传感器；其中，上述备用液位传感器与上述液位传感器并联，上述第一开关连接于上述液位传感器与上述油量显示仪表之间，上述第二开关连接于上述备用液位传感器与上述油量显示仪表之间。

可选地，上述第一电信号和上述第二电信号包括电压。

为实现上述目的，本实用新型还提出了一种汽车，上述汽车包括上述的异常检测电路，上述异常检测电路中的液位传感器设置于上述汽车的油箱内部。

本实用新型提供的技术方案中液位传感器包括电阻带和划片，电阻带的第一接入端和第二接入端之间设有电阻导带，划片的一端与电阻导带滑动连接，第一接入端为电源正极接入端以及第一电信号输出端，第二接入端为电源负极接入端，划片的另一端为第二电信号输出端，通过采集第一电信号输出端输出的第一电信号以及第二电信号输出端输出的第二电信号，不仅能够通过油量显示仪表准确的显示油箱中的燃油余量，实现了液位传感器中接触电阻的屏蔽，还可以实现油量显示仪表的线阻异常检测以及异常提示。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1示出了本实用新型液位传感器的结构示意图；

图2示出了本实用新型液位传感器一示例性的等效电路图；

图3示出了本实用新型液位传感器另一示例性的等效电路图；

图4示出了本实用新型液位传感器一应用场景的等效电路图；

图5示出了本实用新型异常检测电路的一示例性电路图；

图6示出了本实用新型异常检测电路的另一示例性电路图；

图7示出了本实用新型异常检测电路的再一示例性电路图；

图8示出了本实用新型异常检测电路的又一示例性电路图；

图9示出了关于液位传感器与备用液位传感器的一示例性连接框图；

图10示出了本实用新型汽车的油箱示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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，显然，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出了一种液位传感器、异常检测电路以及汽车。

如图1所示，图1示出了本实用新型液位传感器的结构示意图。在本实用新型实施例中，该液位传感器包括电阻带101和划片103，电阻带101的第一接入端OUT1和第二接入端OUT2之间设有若干个等间距的电阻导带102，划片103的一端与电阻导带102滑动连接，第一接入端OUT1为电源正极接入端以及第一电信号输出端，第二接入端OUT2为电源负极接入端，划片103的另一端(图1中未示出)为第二电信号输出端。其中，划片103与电阻导带102滑动连接的一端具有滑动触点，可以与电阻导带102滑动接触；液位传感器在实际应用时，电源正极接入端连接VCC，电源负极接入端连接GND，第一电信号输出端输出第一电信号，第二电信号输出端输出第二电信号。

如图2所示，图2示出了本实用新型液位传感器一示例性的等效电路图。图2中电阻带101等效为R_总，即R_总的阻值等于电阻带101的阻值；划片103、划片103所接触的其中一电阻导带102以及划片103的滑动触点与该电阻导带102所接触的区域等效为R_c。

当液位传感器应用于油箱中的燃油液位监测时，液位传感器裸露在燃油中，当燃油中含有腐蚀成分及固体杂质时，会导致划片103与电阻导带102接触的位置发生腐蚀、固体杂质会附着在划片103与电阻导带102接触的位置，等等，如此会导致R_c的阻值变化，例如导致R_c的阻值增大，从而造成燃油液位监测不准确，导致油量显示仪表指示不准确。

本实用新型提供的液位传感器为一种三线制液位传感器，能够解决燃油液位监测不准确，而导致油量显示仪表指示不准确的问题。如图2所示，通过本实用新型提供的液位传感器监测得到的实际液位阻值表示为R_实际：

V1＝VCC，V1表示第一电信号输出端输出的电压，也就是R_实际和Rc二者两端的电压，V2表示第二电信号输出端输出的电压，R_总除了R_实际之外的部分和Rc二者两端的电压，I表示流入R_实际的电流，I可以通过电流检测仪表或者电流检测电路得到。通过上述接触电阻的屏蔽算法可以计算出R实际，从而得到液位传感器监测的实际液位阻值，实现了接触电阻的屏蔽，消除了液位传感器的接触电阻问题，有利于油量显示仪表指示的准确性。

可选的，液位传感器还包括分压电阻，分压电阻的一端与第一接入端连接，分压电阻的另一端为电源正极接入端。如图3所示，图3示出了本实用新型液位传感器另一示例性的等效电路图。图3中在R_总与电源正极接入端之间串联了分压电阻R₀，即分压电阻R₀与R_总的公共连接点为第一电信号输出端，其输出第一电信号。

如图3所示，通过本实用新型提供的液位传感器监测得到的实际液位阻值表示为R_实际：

V1表示第一电信号输出端输出的电压，也就是R_实际和R_c二者两端的电压，V2表示第二电信号输出端输出的电压，R_总除了R_实际之外的部分和R_c二者两端的电压，I表示流过R_总的电流，通过电路中电流的计算公式计算得到，无需通过额外的电流检测仪表或者电流检测电路得到。通过上述接触电阻的屏蔽算法可以计算出R_实际，从而得到液位传感器监测的实际液位阻值，实现了接触电阻的屏蔽，消除了液位传感器的接触电阻问题，有利于油量显示仪表指示的准确性。

如图4所示，图4示出了本实用新型液位传感器一应用场景的等效电路图。图4中分压电阻R₀与R_总之间连接了油量显示仪表，由于油量显示仪表的连接线比较长，连接线也是存在阻值的，故将油量显示仪表的连接线以及与连接线相关的线束插件(例如线束插槽、线束插头等)等器件等效为线阻，即R_线。基于图4的等效电路，在未连接油量显示仪表的情况下，第一电信号输出端输出的电压V1_理论的计算公式如下：

在连接油量显示仪表且油量显示仪表的连接线以及与连接线相关的线束插件等器件均正常的时，采集的第一电信号输出端输出的电压为V1_正常，其中，由于有R_线的存在，V1_理论与V1_正常之间具有一定的偏差范围。如果实际采集的第一电信号输出端输出的电压为V1_实际，计算V1_实际与V1_理论之间的差值的绝对值之后，如果差值的绝对值在上述的偏差范围内，则判定油量显示仪表的连接线以及与连接线相关的线束插件等器件均是正常的，即线阻正常；如果差值的绝对值不在上述的偏差范围内，则判定油量显示仪表的连接线以及与连接线相关的线束插件等器件中有至少一个是异常的，即线阻异常或线阻故障。对于线阻异常的情况可以进行报警提示，从而提示用户尽快进行油量显示仪表的连接线以及与连接线相关的线束插件等器件的检测维修，及时消除异常或故障。

如图5所示，图5示出了本实用新型异常检测电路的一示例性电路图。在本实用新型实施例中，该异常检测电路包括上述的液位传感器、油量显示仪表以及第一告警电路。其中，“P”表示油量显示仪表，油量显示仪表连接于液位传感器的第一接入端OUT1与分压电阻R₀之间，第一告警电路与液位传感器的第一电信号输出端连接，第一告警电路用于比较第一电信号输出端输出的第一电信号与预设电信号，并根据比较结果输出上述油量显示仪表是否存在异常线阻的提示信息。

第一电信号为电压，预设电信号为预设电压。由于有R_线的存在，V1_理论与V1_正常之间具有一定的偏差范围，预设电压可以通过V1_理论加上或者减去该偏差范围中的任意一个值得到。当液位传感器的第一电信号输出端输出的电压为V1_实际时，第一告警电路将V1_实际与预设电压进行比较；如果V1_实际等于预设电压，则判定油量显示仪表的连接线以及与连接线相关的线束插件等器件均是正常的，即线阻正常。如果V1_实际不等于预设电压，V1_实际大于或者小于预设电压，则判定油量显示仪表的连接线以及与连接线相关的线束插件等器件中有至少一个是异常的，即线阻异常或线阻故障，从而输出油量显示仪表存在异常线阻的提示信息。其中，提示信息可以是声、光、振动、文字显示等中的至少一个。

可选的，第一告警电路包括比较电路和第一告警器件；其中，比较电路的输入端与第一电信号输出端连接，比较电路的输出端与第一告警器件连接。

如图6所示，图6示出了本实用新型异常检测电路的另一示例性电路图。图6中，比较电路包括四个电阻和运算放大器Y，四个电阻分别是R₁-R₄，M1表示第一告警器件，U_REF表示预设电压，其通过单独的电压输出电路输出，例如，U_REF＝2.5V。当输入运算放大器Y的反向输入端的电压为V1_实际，运算放大器Y比较V1_实际与U_REF之后，如果V1_实际大于或者小于U_REF，则输出控制电平给第一告警器件，第一告警器件工作，输出油量显示仪表存在异常线阻的提示信息。

可选的，第一告警电路包括第一控制器和第二告警器件，第一控制器中的其中一个信号输入端与第一电信号输出端连接，第一控制器中的控制信号输出端与第二告警器件连接。如图7所示，图7示出了本实用新型异常检测电路的再一示例性电路图。

图7中，第一控制器为一种单片机，型号为AT89C2051，第一控制器的信号输入端包括引脚P1.0-P1.2，控制信号输出端为引脚P2.0，M2表示第二告警器件，第一控制器的基本电路未示出。其中，引脚P1.0与第一电信号输出端连接，引脚P2.0与第二告警器件连接。当输入引脚P1.0的电压为V1，第一控制器比较V1与预设电压之后，如果V1大于或者小于预设电压，则输出控制电平给第二告警器件，第二告警器件工作，输出油量显示仪表存在异常线阻的提示信息。

可选的，异常检测电路还包括第二告警电路。第二告警电路与液位传感器的第一电信号输出端和第二电信号输出端连接，第二告警电路用于根据第一电信号输出端输出的第一电信号和第二电信号输出端输出的第二电信号确定电阻带101中未参与油量显示的阻值，并根据未参与油量显示的阻值输出划片103是否存在接触异常的提示信息。其中，第二电信号为电压。

如图5所示，输入第二告警电路的电压为V1和V2，第二告警电路根据

以及/>

计算得到R_实际。那么，电阻带101中未参与油量显示的阻值为R_总-R_实际。由于实际应用当划片103滑动到某一个电阻导带102处时，对应一个R_实际以及未参与油量显示的阻值，即R_总-R_实际，那么此时R_总-R_实际+R_c也是固定的，也就是每个的R_总-R_实际对应一个R_总-R_实际+R_c，该R_总-R_实际+R_c两端的电压可以测得。例如，R_总＝100Ω，R_实际＝60Ω，R_总-R_实际＝40Ω，R_c＝10Ω，则未参与油量显示的阻值为40Ω时，对应的R_总-R_实际+R_c＝50Ω，R_总-R_实际+R_c两端的电压为U0。如此可以建立未参与油量显示的阻值、R_总-R_实际+R_c之间以及R_总-R_实际+R_c两端的电压三者之间的映射表，然后利用该映射表判断划片103与电阻导带102之间是否存在接触异常的问题。

第二告警电路通过V1和V2计算出电阻带101中未参与油量显示的阻值之后，通过映射表可以查找到对应的R_总-R_实际+R_c两端的电压，然后通过查找到的电压与V2比较。由于划片103与电阻导带102之间被燃油腐蚀或被杂物附着，R_总-R_实际+R_c的阻值一般会增大，即R_总-R_实际+R_c两端的电压会增大，如果V2大于查找到的电压，则判定划片103与电阻导带102之间存在接触异常的问题，从而输出接触异常的提示信息。其中，提示信息可以是声、光、振动、文字显示等中的至少一个。

可选的，第二告警电路包括第二控制器和第三告警器件，第二控制器包括第一信号输入端、第二信号输入端和控制信号输出端；其中，第一信号输入端与第一电信号输出端连接，第二信号输入端与第二电信号输出端连接，控制信号输出端与第三告警器件连接。

如图8所示，图8示出了本实用新型异常检测电路的又一示例性电路图。

图8中，第二控制器为一种单片机，型号为AT89C2051，第二控制器的信号输入端包括引脚P1.0-P1.2，例如，第一信号输入端为引脚P1.0、第二信号输入端为引脚P1.2，控制信号输出端为引脚P2.0，M3表示第三告警器件，第二控制器的基本电路未示出。其中，引脚P1.0与第一电信号输出端连接，引脚P1.2与第二电信号输出端连接，引脚P2.0与第三告警器件连接。当输入引脚P1.0的电压为V1，输入引脚P1.2的电压为V2，第二控制器根据

以及/>

计算得到R_实际，然后根据计算得到R_总-R_实际，并通过R_总-R_实际查找映射表得到对应的R_总-R_实际+R_c两端的电压，并比较查找到的电压与V2，如果V2大于查找到的电压，则输出接触异常的提示信息，从而实现划片103与电阻导带102之间存在接触异常的提示。

可选的，异常检测电路还包括第一开关、第二开关以及密封式的备用液位传感器，备用液位传感器可以实现滑动电阻部分密封包裹，从而将滑动电阻部分与燃油隔离，避免滑动电阻部分被燃油腐蚀或者杂物附着。

如图9所示，图9示出了关于液位传感器与备用液位传感器的一示例性连接框图。K1表示第一开关，K2表示第二开关，C1表示液位传感器，C2表示备用液位传感器。备用液位传感器与液位传感器并联，第一开关连接于液位传感器与油量显示仪表之间，第二开关连接于备用液位传感器与油量显示仪表之间。如果液位传感器中的划片103与电阻导带102之间存在接触异常的问题，用户接收到提示信息之后，如果不能及时对液位传感器进行维修，可以通过第一开关断开当前使用的液位传感器与油量显示仪表之间的连接，并通过第二开关导通备用液位传感器与油量显示仪表之间的连接，即通过备用液位传感器监测燃油的液位，并通过油量显示仪表显示燃油的剩余油量。

如图10所示，图10示出了本实用新型汽车的油箱示意图。本实用新型提供的一种汽车包括上述的异常检测电路，异常检测电路中的液位传感器设置于该汽车的油箱内部。图10中，M表示油箱，N表示浮子，W表示燃油。浮子与划片103连接，浮子因燃油液位的变化而上下浮动时，浮子会带动划片103在液位传感器的电阻导带102时滑动，从而实现油箱中油量的监测，通过油量显示仪表实现油箱中剩余油量的显示。当异常检测电路监测出油量显示仪表存在异常线阻问题时，向用户输出异常线阻的提示信息，以通知用户及时进行油量显示仪表连接线路的检测以及维修。当异常检测电路监测出液位传感器中的划片103与电阻导带102之间存在接触异常的问题时，向用户输出接触异常的提示信息，以通知用户及时进行液位传感器的维修。通过将上述异常检测电路应用到汽车的油量检测中，提高了油量检测的准确性。

以上上述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种液位传感器，所述液位传感器包括电阻带和划片，所述电阻带的第一接入端和第二接入端之间设有电阻导带，所述划片的一端与所述电阻导带滑动连接，所述第一接入端为电源正极接入端以及第一电信号输出端，其特征在于，所述第二接入端为电源负极接入端，所述划片的另一端为第二电信号输出端。

2.如权利要求1所述的液位传感器，其特征在于，所述液位传感器还包括分压电阻，所述分压电阻的一端与所述第一接入端连接，所述分压电阻的另一端为所述电源正极接入端。

3.一种异常检测电路，其特征在于，所述异常检测电路包括：

如权利要求1或2所述的液位传感器；

油量显示仪表，所述油量显示仪表连接于所述液位传感器的第一接入端与分压电阻之间；

第一告警电路，所述第一告警电路与所述液位传感器的第一电信号输出端连接，所述第一告警电路用于比较所述第一电信号输出端输出的第一电信号与预设电信号，并根据比较结果输出所述油量显示仪表是否存在异常线阻的提示信息。

4.如权利要求3所述的异常检测电路，其特征在于，所述第一告警电路包括比较电路和第一告警器件；其中，所述比较电路的输入端与所述第一电信号输出端连接，所述比较电路的输出端与所述第一告警器件连接。

5.如权利要求3所述的异常检测电路，其特征在于，所述第一告警电路包括第一控制器和第二告警器件，所述第一控制器中的其中一个信号输入端与所述第一电信号输出端连接，所述第一控制器中的控制信号输出端与所述第二告警器件连接。

6.如权利要求3所述的异常检测电路，其特征在于，所述异常检测电路还包括：

第二告警电路，所述第二告警电路与所述液位传感器的第一电信号输出端和第二电信号输出端连接，所述第二告警电路用于根据所述第一电信号输出端输出的第一电信号和所述第二电信号输出端输出的第二电信号确定所述电阻带中未参与油量显示的阻值，并根据所述阻值输出所述划片是否存在接触异常的提示信息。

7.如权利要求6所述的异常检测电路，其特征在于，所述第二告警电路包括第二控制器和第三告警器件，所述第二控制器包括第一信号输入端、第二信号输入端和控制信号输出端；

其中，所述第一信号输入端与所述第一电信号输出端连接，所述第二信号输入端与所述第二电信号输出端连接，所述控制信号输出端与所述第三告警器件连接。

8.如权利要求3所述的异常检测电路，其特征在于，所述异常检测电路还包括第一开关、第二开关以及密封式的备用液位传感器；

其中，所述备用液位传感器与所述液位传感器并联，所述第一开关连接于所述液位传感器与所述油量显示仪表之间，所述第二开关连接于所述备用液位传感器与所述油量显示仪表之间。

9.如权利要求3至8中任意一项所述的异常检测电路，其特征在于，所述第一电信号和所述第二电信号包括电压。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求3至9中任意一项所述的异常检测电路，所述异常检测电路中的液位传感器设置于所述汽车的油箱内部。

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