智能燃油液位计的设计

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1、2011年9月电子测试Sep．2011第9期ELECTRONICTEsTNo．9智能燃油液位计的设计★李政清，李新娥，叶娟(中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)摘要：燃油液位计是发动机燃油保障系统的一个重要装置，它的功能是准确地测量油箱的剩余油量以维持对发动机的自动供油，使发动机能够正常的运行。本文介绍了电容式液位传感器的基本原理和电容检测芯片Ps21的测量原理，设计了液位计系统的软硬件，同时传感器结构的设计考虑到了液位传感器的边缘效应，电路大大减弱了寄生电容杂散电容的影响，并实现了温度补偿，提高了测量精度。实验表明燃油液位计能够~lOOHz的数据刷

2、新率，测量精度达No．1升，并能实现可靠告警。关键词：电容式液位传感器；PS021；边缘效应；寄生电容；杂散电容中图分类号：TP212文献标识码：ADesignofintelligentfuelliquidlevergaugeLiZhengqing，LiXin’e,YeJuan(KevLaboratoryofInstrumentationScience&DynamicMeasurement，NorthUniversityofChina，MinistryofEducation，Taiyuan030051，China)Abstract：FuelLiquidLeverGaugeisan

3、importantdeviceforen~nefuelsecuritysystem，itsfunctionisaccuratelymeasuredresidualquantityofthetanktOmaintaintheautomaticinjectionofengine，maketheenginecannormallymnning．BasicprinciplesofthecapacitiveliquidlevelsensorandCapacitancemeasurementchipPSO21areintroduced·Hardwar_eandsoftwareoftheleve

4、lgaugesystemaredesigned．Designofthesensorstructuretakestheedgeefectofthe1iauidlevelsensorintoaccount．Thecircuitweakenstheefectsofparasiticorstraycapacitance，achievestemperaturecomoemationandimprovethemeasuringprecision—ExperimentshowsthatthedataupdaterateoffuellevelgaugecanbeuDtolOOHz,withmea

5、surementaccuracyofO．1hter，andthegaugecanachieveareliableearlywarning．Keywords：capacitiveliquidlevelsensor；PS021；edgeefect；parasiticcapacitance；straycapacitance★基金项目：国防科技重点实验室基金资助(04011007)。巴万方数据设计与研发2o11。90引言R与r的值非常接近。液位传感器输出的电容信号很小(10～1000pF的数量燃油液位计是发动机燃油保障系统的一个重要装级)，又存在传感器及其连接导线杂散电容和寄生电容的置，

6、它的测量结果是工作人员决定发动机工作状态、工影响，电容信号测量电路的设计对于系统的设计非常作时限的依据之一。燃油液位计的功能是准确地测量油关键。为实现高精度实时测控，拟采用德国ACAM公司箱的剩余油量以维持对发动机的自动供油，使发动机能的通用电容检测芯片PSO21设计传感器的信号转换电路。够正常地运行。变介电常数的电容式传感器广泛用于各种燃油或非导电液体的液位测量，它具有温度稳定性好、2PS021工作原理测量精度高、动态响应好、结构简单、工作可靠、动态2．1主要特性响应快、使用方便等一系列优点，特别适宜动态、在线PSO21芯片基于时间数字转换器而产生，这种高新测量Ⅲ。的数字测量原

7、理提供非常高的测量灵活性，具有非常广的电容测量范围，从OfF到几百IlF。测量精度可编程，在1液位传感器原理10Hz的刷新率和5pF的Csense情况下，精度最高可达6aF。电容式液位传感器是利用液位的变化使电容值改变它也适用于测量速率高达50kHz的应用，低速测量情况下的原理进行测量，如图l为电容式液位传感器的原理图。可实现l0A的低供电电流。PSO21具有独立的温度测量端口，接入温度敏感电阻可简单地实现温度补偿。2．2测量原理PSO21把电容测量转化为精确的时间测量，传感器电