[发明专利]用于检测液位的传感器及估算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测箱体中液位的电容传感器，包括：置于箱体内的测量电容器；置于箱体内底部的标准电容器；电容高于测量电容器的校准电容器；能够递送对应于液位的估算信号的控制装置；运算放大器；连接在放大器的倒相输入端和它的输出端之间的积分电容器；以及用于比较放大器的输出电压与阈值电压并将比较信号递送给控制装置的比较器。

本发明还涉及一种通过电容测量来估算(或判断)箱体内的液位的方法，以及这些用于箱体的电容液位传感器在机动车辆中的应用。

背景技术

这些传感器在现有技术中是已知的。

例如，法国专利申请FR2795816A1披露了这样的一种传感器。该申请披露了一种用于检测箱体内液体的液位检测器，该液位检测器包括：置于箱体整个高度上并设计为其电容随着箱体内液位而变化的测量电容器和置于箱体底部的标准电容器。

此外，这些电容器与解释电子电路相连，该解释电路包括整合软件装置的微处理器，该软件装置用于以个别量周期性地从待测量的电容对积分器进行充电，然后从置于该电路中的校准电容器对该积分器进行放电，校准电容器的电容比所有待测的电容都高。比较器用于将来自积分器的电荷量与阀值进行比较，并且一旦阀值被突破，就将一个信号发射到微处理器。这需要通过校准电容器从积分器移走一定的电量以这种方式保持积分器的平均电荷实际上为常量。在给定的周期内，比较器在“1”的次数可以估算(或判断)箱体内的液位。

尽管现有技术中的这些传感器可以很好地运用，但是已观察到，它们对于一些应用不能提供足够的精度，尤其是当测量电容器和标准电容器具有极大不同的电容时，或者必需估算的电容与寄生电容相比为很小时，例如其可能是传感器的尺寸很小或者是当液体的介电常数相比于环境温度下的水的介电常数较低时的情形。

发明内容

本发明的一个目的就是改善现有技术的问题，特别是能够获得更精确的测量，尤其是对于其中测量电容器与标准电容器具有极大不同的电容的应用。

为此，根据本发明的传感器的特征在于进一步包括互补校准电容器，其电容高于标准电容器的电容且与校准电容器的电容不同，特征在于在连续积累周期内且对于每个周期给定的目标电容器和放电电容器，控制装置用于执行以下步骤：第一步，用于通过将给定电压施加至目标电容器的各连接端而对该目标电容器进行充电；第二步，用于将电荷从目标电容器转移到积分电容器；第三步，用于决定如果比较信号为负，则跳过第四步；第四步，用于将积分电容器的部分电荷放电到放电电容器中，然后用于将放电电容器完全放电；和第五步，用于回到第一步，以及特征在于在每一个周期给定的目标电容器和放电电容器分别来自一组电容器对，包括测量电容器和校准电容器、以及标准电容器和互补校准电容器。

在操作中，并且特别是在给定的积累周期期间，储存在根据本发明的传感器的积分电容器中的电荷随着由控制装置执行的连续步骤而变化，使得该电荷达到一个给定电荷值，该值对应于大于或等于阈值电压的输出电压，以及对应于正比较信号(次数)。这个数大致与在所给积累周期内的目标电容器的平均电容与放电电容器的电容的比率(已知且基本上为常量恒定值)成比例。因此，该数值使得控制装置可以估算在给定的积累周期内的目标电容器的平均电容。

对于某些数量的连续积累周期，目标电容器可以是测量电容器，以便其后对于接下来的积累周期是标准电容器。对于根据本发明的传感器的放电电容器，与现有技术中的传感器不同，无论目标电容器是否是测量电容器或标准电容器，该放电电容器不是相同的校准电容器。在每一积累周期中给定的目标电容器和放电电容器都来自一组电容器对，包括测量电容器和校准电容器、以及标准电容器和互补校准电容器。也就是说，当测量电容器的电容被估算时，校准电容器就被用作放电电容器，而当标准电容器的电容被估算时，互补校准电容器就被用作放电电容器。

已观察到的这种特定放电电容器与目标电容器的联合，也就是校准电容器和测量电容器的联合以及互补校准电容器与标准电容器的联合使得可以获得更精确的估算。这是因为，在正常的操作条件下，校准电容器的电容高于测量电容器的电容，而互补校准电容器的电容高于标准电容器的电容，但是又和校准电容器的电容不同。例如，互补校准电容器的电容比校准电容器的电容要低或低很多。