用于感测高度的接近传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种场效应传感器，用于感测液体和粉末的高度。该传感器使用细长的平行的电极，该电极设置在储存器侧壁之上或之内。电极的纵轴平行于储存器内所容纳的液体或粉末的表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及高度感测方面，尤其是，本专利技术涉及一种具有电极的接近传感器，该电极用于感测流体或其他物质的高度。
技术介绍
能知道储存器或其他容器中流体的液面处于什么位置通常是很方便也很必要的。能做到的已知方法包括检视玻璃、测量杆、带有能指示出高度的机械连杆的浮子，以及与电传送装置相连的浮子。虽然使用范围很广，但这些类高度感测设备也不是没有缺点。尽管检视玻璃可以产生对液面的高精确的视觉指示，但它们通常必须放在其内液面要被测量的储存器之上或附近，且它们通常不能用于提供远距离的高度指示。另外，检视玻璃的顶部和底部通常必须垂直到其内液面要被测量的储存器的侧壁，这增加了流体溢出的可能性。测量杆如油尺，也需要放在其内液面要被测量的储存器中，且它们不能很容易地远距离使用。测量杆的另一缺点在于，它们必须插入到要测量液面的流体中，这样，它们的使用就增加了污染待测流体的机会。带有用于高度指示的机械连杆的浮子经常用于小功率设备中，如除草机、花园拖拉机等中。这些装置自然可以以相对低的成本提供精确的指示。但是，它们通常只提供局部指示，不容易用于远距离指示。此外，在常规使用过程中，它们由于振动、暴露于元件、以及其他的有害环境条件而易于指示失败。具有与电发送器相连的机械连杆的浮子已早就用于检测和提供储存器中液面的远距离指示，该储存器如汽车的汽油箱。这种装置通常安装在储存器内，且需要储存器内有足够的空间以允许浮子和连杆随着液面的升降而移动。这样，此类装置限制了储存器的设计和包装效率。此外，这种单元是在假定储存器从顶部到底部的横截面都大体均匀的情况下操作的，从而储存器内的流体体积是储存器内流体高度的简单函数。所以，这种单元在具有不规则截面的储存器中使用时通常不能提供精确的数据。虽然可用多个单元来减轻这种担心，但这会增加成本和复杂性，且由于空间限制不可能用于各种条件。场效应传感器可以检测一些流体如水的接近。但是，传统的场效应传感器对于某些其他类流体如碳氢化合物如汽油不敏感。
技术实现思路
本专利技术使用具有细长且大体平行的电极的接近传感器来感测流体或粉末的高度，每个电极的纵轴通常平行于其高度要被测量的流体或粉末的表面。附图说明图1示出了根据本专利技术的一种电极结构；图2示出了根据本专利技术的一种替选电极结构；图3示出了具有本专利技术电极结构的多个传感器，用于测量储存器中物质的高度。具体实施例方式图1示出了一个场效应传感器10，其位于容纳有流体的储存器20的侧壁22上，该储存器如汽车的汽油箱。在其他实施例中，储存器20可以容纳多种流体或者一种粉末。优选地，传感器10位于储存器20外侧，但也可以位于储存器20内侧。可替换地，传感器10可以嵌入到储存器20的侧壁22内。传感器10包括大体平行的第一电极和第二电极12、14，它们与控制电路16相连。优选地，控制电路16为具有TS100传感器的控制电路，该传感器可从伊利诺斯州Wheaton的接触传感器技术公司(TouchSensor Technologies，LLC)获得。在美国专利6,230,282和6,713,897中以及相关美国专利申请系列号10/272,377、10/725,908中描述了这种TS100传感器的许多结构和工作原理，这些文件在此引入作为参考。电极12、14与传统传感器电极的不同之处在于它们通常为细长且平行。优选地，电极12、14在储存器20上设置成使其纵轴与储存器20中所容纳的流体表面大体上平行。通常，电极的长宽比越大，传感器10对电极的激励接近(stimuli proximate)的响应越快，如下面将描述的。另外，间隔较小的电极对可提供更大的分辨率。即，使用间隔较小的电极对的传感器10通常比使用间隔较大的电极对的传感器10对高度的较小变化更为敏感。但是，使用间隔较小的电极对的传感器更易于产生由于例如储存器20内流体的泼溅而导致的不规则指示。电极12、14可以以各种形式来实施。例如，它们可以包括薄的、平行的、等长的扁平形状，如图1中所示；它们也可以包括不等长的圆柱杆，如图2中所示；在其他实施例中，它们还可以具有不等长的扁平形状或者等长的圆柱杆；它们还可以包括直径不同的杆；以及它们的外形和截面可以不同。通常，相似的电极可以大体相等地响应相似的激励。一个更长、更宽或截面积更大的电极通常比另一电极对给定的激励更加敏感。这一原理可以用于裁定在给定应用条件下所需要的和必须的传感器灵敏度和抗纵向干扰(common mode interference)能力。通常灵敏度的改进会伴随着抗纵向干扰能力的下降。尽管图1、2示出的电极12、14为直线型，但是电极12、14也可以配置成绕储存器20的侧壁缠绕或顺从于该侧壁的形状。传感器10优选地设置在柔性或刚性基片(未示出)上，该基片粘结到储存器20上，或以其他方式与储存器20做为一体。例如，支承传感器10的基片可以嵌到储存器20的侧壁之内。可替换地，传感器10可以直接设置在储存器20上或嵌入储存器中，不用基片。当两个电极12、14用于感测相同介质时，例如，汽车汽油箱中汽油表面上方的空气/蒸汽，两个电极12、14具有相似的对地电容。另外，当两个电极12、14用于感测相同介质时，每个电极对地的电场耦合大体上相同，导致两个电极间的电势可以忽略不计。此情况下，传感器10处于“关”的状态。随着液面的升高，罩住下电极14，下电极14和上电极12之的电势增加，直到其增到足以将传感器10转换到“开”的状态，如本领域技术人员所知道的。随着液面继续增加，罩住上电极12，上电极12和下电极14间的电势返回到可忽略的水平。在此情况下，传感器10回到“关”的状态。(前述讨论中假定两个电极是相同配置的。在两个电极感测相同介质时，如果一个电极更长、更大或者以其他方式配置成与另一电极大大不同，则两个电极的对地电容也可以不同，如本领域技术人员所知道的。这样，就可以通过调整电极12相对于电极14的结构，来调整传感器对于储存器20中液面变化的响应。)图3示出了设置在储存器20的侧壁上或嵌在该侧壁内的多个传感器10A-10C是如何用于产生对储存器内液面的大体连续的指示的。当液面低于最下面的传感器10A的电极14A时，每个传感器10A-10C都处于“关”的状态。当流体仅罩住最下面的传感器10A的下电极14A时，传感器10A处于“开”的状态，而传感器10B、10C处于“关”的状态。当流体又罩住中间传感器10B的下电极14B时，传感器10A、10B处于“开”的状态，而传感器10C处于“关”的状态。当流体又罩住传感器10A的上电极12A时，传感器10A处于“关”的状态，传感器10B处于“开”的状态，传感器10C处于“关”的状态。当流体又罩住最上面的传感器10C的下电极14C时，传感器10A处于“关”的状态，而传感器10B、10C处于“开”的状态。当流体又罩住传感器10B的上电极12B时，传感器10A、10B处于“关”的状态，而传感器10C处于“开”的状态。在优选实施例中，传感器10A-10C的输出VoutA-VoutC与一个微型计算机(未示出)相连，该微型计算机用于将传感器的输出转换成液面指示。例如，在传感器10A处于“关”的状态而传感器10B、10C处于“开”的状态(对应于电极12A、14A、14B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于感测储存器中所含物质的高度的装置，该储存器具有底部和侧壁部，该装置包括：与所述侧壁部相关联的薄且平的第一电极；与所述侧壁部上相关联的薄且平的第二电极；所述第二电极布置在所述侧壁部上，相对于所述底部而言大体位于 所述第一电极上方；所述第一电极与第一电阻和检测电路的第一输入相连；所述第二电极与第二电阻和检测电路的第二输入相连；与所述第一电阻和所述第二电阻相连的选通线；其中，当所述流体将所述第一电极和所述第二电极都不大体 罩住时，所述检测电路产生低电平输出；其中，当所述流体将所述第一电极和所述第二电极都大体罩住时，所述检测电路产生低电平输出；其中，当所述流体将所述第一电极和所述第二电极中的一个而不是两个大体罩住时，所述检测电路产生高电平输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔R杰林斯基，迈克尔乔恩泰勒，
申请(专利权)人：触摸传感器技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]