專利名稱：液體狀態(tài)感測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體狀態(tài)感測裝置，此裝置用于感測諸如液位的液體狀態(tài)，更具體地涉及電容式液體狀態(tài)感測裝置。
背景技術(shù)：
已公布的日本專利申請63-79016公開了用于感測機動車輛的汽油或石油液位的電容式液位傳感器。此傳感器被布置至少部分地浸入被測液體以感測其液位。此液位傳感器包含永久地浸入液體下的參考電極對，要部分地浸入液體的測量電極對，和通過參考電極間的電容和測量電極間的電容的比值測量液位的感測電路。
通過除測量電極以外還使用參考電極，盡管存在液體介電常數(shù)的變化，此液位傳感器也可準確地測量液位。

發(fā)明內(nèi)容
然而，由于雜散電容或寄生電容的存在，測量的準確性被降低，此寄生電容形成于從參考電極到感測電路的兩條電流通路間或形成于從測量電極到感測電路的兩條電流通路間。當參考電極的導(dǎo)電通路間的寄生電容與測量電極的兩個通路間的寄生電容不等時，這兩個寄生電容的差異將對液位測量準確度產(chǎn)生不利影響。
因此本發(fā)明的目的在于提供能更準確地測量液位的電容式液體狀態(tài)感測裝置。
根據(jù)本發(fā)明，至少將部分地浸入液體的用于感測液體狀態(tài)的電容式液體狀態(tài)感測裝置包含第一電極對1-1電極和1-2電極，該電極對被布置來形成隨液體狀態(tài)變化的第一電容；第二電極對2-1電極和2-2電極，此電極對被布置來形成隨液體狀態(tài)變化的第二電容；由感測電路形成的電路板，此感測電路用于監(jiān)測第一和第二電容并根據(jù)第一和第二電容感測液體狀態(tài)；將1-1電極和感測電路相連的包含1-1導(dǎo)電部分的1-1導(dǎo)電通路；將1-2電極和感測電路相連的包含1-2導(dǎo)電部分的1-2導(dǎo)電通路；將2-1電極和感測電路相連的包含2-1導(dǎo)電部分的2-1導(dǎo)電通路；和將2-2電極和感測電路相連的包含2-2導(dǎo)電部分的2-2導(dǎo)電通路。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，1-1導(dǎo)電部分，1-2導(dǎo)電部分，2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分被布置成一排，且并排展開；且1-1導(dǎo)電部分，1-2導(dǎo)電部分，2-1導(dǎo)電部分和2-2被這樣布置以使形成于1-1導(dǎo)電部分和1-2導(dǎo)電部分間的第一寄生電容和形成于2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分間的第二寄生電容相等。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，1-1導(dǎo)電部分，1-2導(dǎo)電部分，2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分被排成一排，且并排展開；且2-1導(dǎo)電部分在1-1導(dǎo)電部分和1-2導(dǎo)電部分之間延伸，而1-2導(dǎo)電部分在2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分部分之間延伸。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，1-1導(dǎo)電通路進一步包含與1-1電極相連的1-1接線端；1-2導(dǎo)電通路進一步包含與1-2電極相連的1-2接線端；2-1導(dǎo)電通路進一步包含與2-1電極相連的-1接線端；2-2導(dǎo)電通路進一步包含與2-2電極相連的2-2接線端；液體狀態(tài)感測裝置進一步包含撓性電極板，此撓性電極板包含垂直區(qū)域，在此區(qū)域里形成電極1-1，1-2，2-1和2-2；水平區(qū)域，在此區(qū)域里形成電極1-1，1-2，2-1和2-2接線端；和彎曲區(qū)域，此區(qū)域在垂直區(qū)域和水平區(qū)域之間彎曲；和電路板，此電路板與撓性電極板的水平區(qū)域相對。
感測電路可包含使1-1導(dǎo)電通路和1-2導(dǎo)電通路接地的第一接地部分；使2-1導(dǎo)電通路和2-2導(dǎo)電通路接地的第二接地部分；和電容測量部分，此部分在第一測量狀態(tài)下測量第一電容，在第一測量狀態(tài)下至少1-1導(dǎo)電通路和1-2導(dǎo)電通路中的一個不被接地，而2-1導(dǎo)電通路和2-2導(dǎo)電通路均被第二接地部分接地，且此部分在第二測量狀態(tài)下測量第二電容，在第二測量狀態(tài)下至少2-1導(dǎo)電通路和2-2導(dǎo)電通路中的一個不被接地，而1-1導(dǎo)電通路和1-2導(dǎo)電通路均被第一接地部分接地。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的液位傳感器的前視圖。
圖2是示出圖1中液位傳感器的導(dǎo)柱布置的圖。
圖3是圖1中液位傳感器平面圖。
圖4是跨過圖1所示的F4-F4線的液位傳感器的截面圖。
圖5是裝配狀態(tài)下的跨過圖3所示F5-F5線的液位傳感器的截面圖，在此狀態(tài)下液位傳感器被安裝到油箱上。
圖6A是示出圖1所示的液位傳感器的薄膜電極板的平面圖；而圖6B是跨過圖6A所示的F6B-F6B線的液位傳感器的截面圖，該圖示出了制造薄膜電極板的程序。
圖7是示出支撐圖6A和6B所示的薄膜電極板的框構(gòu)件的透視圖。
圖8是示出圖1中液位傳感器的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是石油液位感測控制程序的流程圖，此控制程序通過圖1的油位傳感器的感測電路來實現(xiàn)。
圖10是在圖9的S120步驟下進行的參考測量程序的流程圖。
圖11是在圖9的S130步驟下進行的傳感器測量程序的流程圖。
圖12是在圖9的S140步驟下進行的液位計算程序的流程圖。
圖13是在圖12的S420步驟下進行的PWM輸出程序的流程圖。
圖14是由圖1中液位傳感器的感測電路進行的定時器中斷程序的流程圖。
具體實施例方式
圖1-5示出了液位傳感器(作為電容式液體狀態(tài)感測裝置)100，而圖8示出了此液位傳感器的電路結(jié)構(gòu)。液位傳感器100被布置至少部分地浸入液體以感測液位。在此例中，液位傳感器100被安裝在機動車內(nèi)燃機油箱底部LT，使得液位傳感器100的軸線AX沿垂直方向V向上延伸到面朝上的前(頂)端100s，且液位傳感器100被布置來感測油箱內(nèi)油OL的液位。
如圖1和3所示，液位傳感器100包含樹脂的底座構(gòu)件121；和從底座構(gòu)件121向上凸出并包封薄膜電極板(基板)131(在圖6A中示出)的管狀傳感器蓋111，薄膜電極板131帶有電極132、133、138、139等，和如圖5所示在垂直方向V上支撐薄膜電極板131的框構(gòu)件141(圖7中示出)。底座構(gòu)件121支撐框構(gòu)件141和傳感器蓋111。如圖5所示，底座構(gòu)件121被安裝在油箱內(nèi)油箱底部LT，使得框構(gòu)件141和傳感器蓋111被設(shè)置在油箱內(nèi)。
此例中的薄膜電極板131是撓性的。如圖6A所示，薄膜電極板131從基端(下端)131k沿薄膜電極板131(如圖6A所示向上)的縱向方向縱向延伸到前端(上端)131s。此例中的薄膜電極板131包含從基端131延伸到前端的寬矩形部分(下部)131h；從前(上)端131s延伸到基(下)端131k的窄矩形部分(上部)131n；和從寬矩形部分131h的上端延伸到窄矩形部分131n的下端的錐形部分(中間部分)131p，該錐形的寬度從寬矩形部分131h的上端到窄矩形部分131n下端逐漸減少。
此例中的薄膜電極板131是一個包含聚酰亞胺樹脂膜131b；形成第一和第二電容CP1和CP2(CP1b，CP2c)的電極132、133、138和139的導(dǎo)電層131d；和聚酰亞胺樹脂膜131c的疊層。導(dǎo)電層131d被插入并夾在樹脂膜131b和131c之間。樹脂膜131b和131c有保持導(dǎo)電層131d的位置和保護導(dǎo)電層131d不受油OL或空氣的損害以防止通過油OL產(chǎn)生的導(dǎo)電(或泄漏)以及防止油OL或空氣造成的侵蝕的功能。在此例中，如圖6A所示，導(dǎo)電層131d形成于樹脂膜或樹脂層131b上并被圖案化。
此例中的導(dǎo)電層131d由銅箔制成。導(dǎo)電層131d被定形或圖案化處理以形成2-1電極132；2-2電極133(在此例中該電極由2-21電極133b和2-22電極133c組成)；保護電極137；1-1電極138；1-2電極139。2-1和2-2電極132和133用作測量電極對；而1-1和1-2電極138和139用作參考電極對。
參考電極對的2-1電極132的形狀為長矩形或帶狀，且縱向延伸進窄矩形部分131n和薄膜電極板的錐形部分131p。2-1電極132通過2-1電極連接線152f被電氣連接到2-1電極接線端152t，152t被連接到后面提到的2-1導(dǎo)柱152r，而152r的形狀像正方形。與2-1電極132類似，2-2電極133形成于窄矩形部分131n和薄膜電極板131的錐形部分上。2-2電極133包含2-21電極133b和2-22電極133c，這兩個電極通過電極連接線135d電氣連接。2-21電極133b形狀為長矩形或帶狀，且通過電極連接線2-2被電氣連接到2-2電極接線端153t，153t與后面提到的2-2導(dǎo)柱153r連接，而153r的形狀像正方形。
2-1電極連接線152f和2-1電極接線柱152t是從2-1電極132延伸到感測電路161的2-1導(dǎo)電通路(或通道)152的一部分。2-2電極連接線153f和2-2電極接線柱153t是從2-2電極133延伸到感測電路161的2-2導(dǎo)電通路(或通道)153的一部分。感測電路161形成于后面提到的電路板124上。
2-1電極132沿薄膜電極板131的橫向HK形成于2-21電極133b和2-22電極133c之間。事先確定寬度的第一間隙135形成于2-21電極133b和2-1電極132之間，該間隙沿薄膜電極底座構(gòu)件131的縱向(AX)延伸。因此，2-1電極132和2-21電極133b形成橫跨間隙135的電容器CP2b。類似地，事先確定寬度的第二間隙136形成于2-22電極133c和2-1電極132之間，該間隙沿薄膜電極底座構(gòu)件131的縱向(AX)延伸，且2-1電極132和2-22電極133b形成橫跨間隙136的電容器CP2c。因此，2-1電極132和2-2電極133通過組合電容器CP2b和CP2c在兩電極間形成了聯(lián)合電容器CP2。
參考電極對的1-1電極138通過1-1電極連接線158f電氣連接到像正方形的1-1電極接線端158t。參考電極對的1-2電極139通過1-2電極連接線159f電氣連接到像正方形的1-2電極接線端159t。
1-1電極連接線158f和1-1電極接線端158t是從1-1電極138延伸到感測電路161的1-1導(dǎo)電通路158的一部分。1-2電極連接線159f和1-2電極接線端159t是從1-2電極139延伸到感測電路161的1-2導(dǎo)電通路159的一部分。
每個參考電極(1-1電極138和1-2電極139)形狀像梳狀，兩個參考電極相互交叉且被事先確定寬度的間隙140隔離。參考電極對138和139沿薄膜電極板131的縱向位于測量電極對132和133和薄膜電極板的基端131k之間。1-1參考電極138和1-2參考電極139形成橫跨間隙140的電容器CP1。測量電極對132和133在電極板131的前端131s和參考電極對138和139之間延伸。
保護電極137在薄膜電極板131的邊緣區(qū)域延伸，且包圍電極132、133、138和139，電極連接線152f、153f、158f和159f，和電極接線端152t、153t、158t和159t。保護電極137被電氣連接到像正方形的保護電極接線端157t并位于基端131k附近。如圖6A所示，每個2-1電極接線端152t、2-2電極接線端153t、1-1電極接線端158t、1-2電極接線端159t和保護電極接線端157t上均形成圓形通孔以容納后面提到的一個相應(yīng)導(dǎo)柱。
上通孔131f形成于薄膜電極板131上，靠近處在橫向HK中間的前(或上)端131s。此上通孔131f在電極板131的縱向上形狀像長橢圓形。上通孔131f被用來在將薄膜電極板131安裝到框構(gòu)件141上的操作中定位薄膜電極板131，并被用來保持薄膜電極板131的頂部靠近前端131s以阻止頂部突出。此外，在薄膜電極板131的錐形部分131p形成了用來設(shè)置薄膜電極板131的兩個圓形通孔131e。
如圖6A和6B所示，電極132、133、137、138和139，電極連接線152f、153f、158f和159f，和電極接線端152t、153t、158t和159t均由同一薄膜電極板131的同一襯底上的單個導(dǎo)電層(例如層131b或131c)形成。
2-1電極接線端152t沿橫向HK位于1-1電極接線端158t和1-2電極接線端159t之間。1-2電極接線端159t位于沿橫向HK的2-1電極接線端152t和2-2電極接線端153t之間。如圖6A所示，5個方形電極接線端153t，159t，157t、152t和158t在靠近基端131k的地方根據(jù)所提及的順序被橫向布置成一排。
為了達到對接線端的布置，2-1電極連接線152f圍繞1-1電極接線端158t被延伸。2-1電極連接線152f包含從2-1電極132下端沿橫向HK延伸到端部的第一段或部分；第二(縱向延伸)段或部分，該部分在保護電極137與參考電極對138和139之間沿電極板131的縱向從第一部分的端部向下延伸；和第三(橫向延伸)部分，該部分用作迂回部分并沿橫向HK從第二部分的低端通過1-1接線端158t和基端131k之間的區(qū)域延伸到接線端152t。如圖6A所示，第三部分位于1-1電極接線端158t的下部。通過這樣延伸2-1電極連接線152f來繞過1-1接線端158t，可能將1-1電極接線端158t、2-1電極接線端152t、1-2電極接線端159t和2-2電極接線端153t按此順序布置成一排，而電極、連接線和接線端通過構(gòu)圖單個層來形成。
如圖6A所示，撓性薄膜電極電極板131被分成三個區(qū)域130S、130B和130C。第一區(qū)域130S是測量區(qū)域，它包含窄矩形部分131n、錐形區(qū)域131p和寬矩形部分131h的上半部分。測量和參考電極132、133、138和139形成于測量區(qū)域130S。第三區(qū)域130C是連接區(qū)域，它包含基端131k附近的寬矩形部分131h的下半部分。電極接線端152t、153t、158t、159t和157t形成于連接區(qū)域130C上。第二區(qū)域130B是一個在測量區(qū)域130S和130C之間延伸的彎曲區(qū)域。如圖5所示，彎曲區(qū)域130B是一個呈曲線狀或彎曲的區(qū)域。
框構(gòu)件或支撐件141在圖7中被很好地示出，在此狀況下電極131被安裝在框構(gòu)件141上?？驑?gòu)件141由尼龍66制成?？驑?gòu)件141形如支撐薄膜電極板131的測量區(qū)域130S的邊緣的框架。框構(gòu)件141包含用作直立框構(gòu)件的左邊和右邊部分141g；左右內(nèi)凸起141b分別從左右邊部分141g各自向內(nèi)部凸出；上支撐銷141d，左右中間支撐銷141e和左右下支撐部分141c。
框構(gòu)件141進一步包含在左右邊部分141g之間延伸的支撐壁141f，且支撐壁141f被構(gòu)造一個開口以裸露測量電極對2-1電極132和2-2電極133，和參考電極對1-1電極138和1-2電極139。框構(gòu)件141被設(shè)計來支撐薄膜電極板131，此種支撐通過緊靠薄膜電極板131后表面的支撐壁141f和緊靠薄膜電極板13前表面的內(nèi)凸起141b來實現(xiàn)，使得薄膜電極基板131沿厚度方向被插入支撐壁141f和內(nèi)凸起141b之間?？驑?gòu)件141的上支撐銷141d和左右支撐銷141e通過上通孔131f和中通孔131e分別嵌入，且通過超聲焊接結(jié)合。低支撐部分141c緊夾住電極基板131的基端131k。薄膜電極板131被框構(gòu)件141以此方式牢固地支撐。
如圖5和7所示，在液位傳感器100被安裝在油箱底部LT的裝配情況下，薄膜電極基板131的測量區(qū)域130S直立起來，使得測量區(qū)域130S相當平坦并與垂直方向V平行。在另一方面，電極基板131的連接區(qū)域130C與水平設(shè)置的電路板124基本平行地水平放置，且彎曲區(qū)域130B形成垂直測量區(qū)域130S和水平連接區(qū)域130C之間的90°彎曲。
這樣，撓性薄膜電極板131被彎曲成L形，測量區(qū)域130S沿垂直方向V延伸而連接區(qū)域沿水平方向H延伸，具有電極接線端的連接區(qū)域130C被水平設(shè)置在電路板124之上。因此，電極接線端和電路板124之間的電氣連接是容易和牢固的。此外，由于電路板124和連接區(qū)域130C是平行的，所以可能減少液位傳感器100的高度。進一步可能減少位于測量區(qū)域130S或測量和參考電極下的液位傳感器100下部的垂直尺寸。因此，即使液位很低時液位傳感器也可正確地感測液位和介電常數(shù)。由于連接部分130C在水平情況下可以容易地彎曲，所以電極、連接線和接線端可以形成于同一個基板131上時，撓性薄膜電極基板131可以促進裝配操作。
傳感器蓋111由圖1、3、4和5示出。傳感器蓋111由電介質(zhì)材料制成。在此例中，傳感器蓋111由尼龍66制成。傳感器蓋111被直立設(shè)置，從而縱軸AX沿垂直方向V延伸。如圖5所示，傳感器蓋111是管狀的，且從開啟的基(低)端111k延伸到閉合的前(上)端111s。傳感器蓋111包含寬管部分111h，111h在橫向HK上較寬且從基端111k延伸到前端；窄管部分111n，此部分在橫向HK上比寬管部分111h窄且從前(上)端111s延伸到基端111k；和形成于寬窄管狀部分111h和111n之間的錐形管狀部分111p。
如圖4所示，導(dǎo)槽111g形成于傳感器蓋的窄管部分111n內(nèi)。在傳感器蓋111里，導(dǎo)槽111g在兩個面上沿縱向AX延伸且在橫向HK上彼此相對。在每側(cè)上，框構(gòu)件141的側(cè)部分141g裝配在傳感器蓋111的導(dǎo)槽111g中。如圖1和5所示，在靠近基端111k的傳感器蓋111的下部，構(gòu)成了多個低連通孔111c用來使油OL在傳感器蓋111的內(nèi)側(cè)外側(cè)之間流動。在靠近前端111s的傳感器蓋111的上部，存在多個上連通孔111b用來排氣。
底座(或基座)構(gòu)件121由圖1、3和5示出。底座構(gòu)件121適合于安裝在油箱的底部LT并支撐傳感器蓋111。底座構(gòu)件121包含主要部分122；連接器部分123，該部分包含用于連接外部設(shè)備的連接器接線端123c；插在連接器接線端123c和電極接線端153t、159t、157t、152t和158t之間的電路板124。感測電路161形成于電路板124上。電路板124被安裝在底座構(gòu)件121的主要部分122上。如圖5所示，電路板124封閉并嵌在樹脂填充構(gòu)件128中。金屬覆蓋物127被安裝在底座構(gòu)件121的下部以覆蓋填充構(gòu)件128。
如圖3所示，底座主要部分122包含用于容納扣件的鉚釘孔或螺釘孔122b，此扣件用來安裝主要部分122到油箱底部LT；由導(dǎo)槽122h形成引導(dǎo)部分122g，導(dǎo)槽122h在橫向上彼此相對并支撐傳感器蓋111。在傳感器蓋111的外凸起111j分別裝配底座121上的導(dǎo)槽122h中的情況下，傳感器蓋111由底座構(gòu)件121支撐。
如圖1和5所示，2-1電極接線端152t通過2-1導(dǎo)柱152r與電路板124電氣連接。2-2電極接線端153t通過2-2導(dǎo)柱153r與電路板124電氣連接。保護電極接線端157t通過屏蔽導(dǎo)柱157r與電路板124電氣連接。1-1電極接線端158t通過1-1導(dǎo)柱158r與電路板124電氣連接。1-2電極接線端159t通過1-2導(dǎo)柱159r到電路板124電氣連接。導(dǎo)柱152r、153r、157r、158r和159r被分別插入電極接線端152t、153t、157t、158t和159t的中間孔內(nèi)，并通過焊接安裝。類似地，電路板124通過焊接與這些導(dǎo)柱連接。
2-1導(dǎo)柱152r是2-1導(dǎo)電通路152的一部分，導(dǎo)電通路152從2-1電極132延伸到構(gòu)造在電路板124上的感測電路161，且2-1導(dǎo)柱152r與2-1導(dǎo)電通路152的2-1導(dǎo)電部分相對應(yīng)。2-2導(dǎo)柱153r是2-2導(dǎo)電通路153的一部分，導(dǎo)電通路153從2-2電極133延伸到構(gòu)造在電路板124上的感測電路161，且2-2導(dǎo)柱153r與2-2導(dǎo)電通路153的2-2導(dǎo)電部分相對應(yīng)。1-1導(dǎo)柱158r是1-1導(dǎo)電通路158的一部分，導(dǎo)電通路158從1-1電極138延伸到構(gòu)造在電路板124上的感測電路161，且1-1導(dǎo)柱158r與1-1導(dǎo)電通路158的1-1導(dǎo)電部分相對應(yīng)。1-2導(dǎo)柱159r是1-2導(dǎo)電通路159的一部分，導(dǎo)電通路159從1-2電極139延伸到構(gòu)造在電路板124上的感測電路161，且1-2導(dǎo)柱159r與1-2導(dǎo)電通路159的1-2導(dǎo)電部分相對應(yīng)。
這些導(dǎo)柱152r、153r、158r和159r形狀和大小相同。如圖2所示，導(dǎo)柱152r、153r、158r和159r是直立的且相互全等并相互平行。這些導(dǎo)柱的低端被排成了一條沿橫向HK延伸的直線，且高端被排成了一條沿橫向HK延伸的直線。這些導(dǎo)柱152r、153r、158r和159r被薄膜電極板131、電路板124和填充構(gòu)件128包封。薄膜電極板131、電路板124和填充構(gòu)件128的樹脂材料均具有大于空氣的介電常數(shù)。在此例中，薄膜電極板131、電路板124和填充構(gòu)件128的樹脂材料的介電常數(shù)處在εγ＝2.5～3.5之間。因此，形成于圖2所示的1-1導(dǎo)柱158r和1-2導(dǎo)柱159r之間的第一寄生電容Cc1和形成于在2-1導(dǎo)柱152r和2-2導(dǎo)柱153r之間的第二寄生電容Cc2有變大的趨勢。
然而，在此實施例中，1-1、1-2、2-1和2-2導(dǎo)柱經(jīng)布置使1-1導(dǎo)柱158r和1-2導(dǎo)柱159r之間的第一間隙或距離G1和1-2導(dǎo)柱159r和2-2導(dǎo)柱153r之間的第二間隙(或距離)G2相等。因此，形成于圖2所示的1-1導(dǎo)柱158r和1-2導(dǎo)柱159r之間的第一寄生電容Cc1和形成于2-1導(dǎo)柱152r和2-2導(dǎo)柱153r之間的第二寄生電容Cc2相等。因此，通過使用第一寄生電容Cc1和第二寄生電容Cc2之間的比率，可能有效地減少來自于寄生電容的負面影響并準確地感測液位。
此外，這些導(dǎo)柱152r、153r、158r和159r被布置成一排，使得這些導(dǎo)柱受周圍環(huán)境的影響相同，且第一第二寄生電容在諸如溫度(例如OL油溫)的周圍環(huán)境條件發(fā)生變化時二者的變化相同。因此，液體狀態(tài)感測裝置可通過使用第一寄生電容Cs1和第二寄生電容Cs2之間的比率更準確地感測液位，并減少或消除周圍環(huán)境條件的影響。
在此實施例中，導(dǎo)柱152r、153r、158r和159r被交替設(shè)置。在此例中，如圖2所示，2-1導(dǎo)柱152r位于1-1和1-2導(dǎo)柱158r和159r之間；而1-2導(dǎo)柱159r位于2-1導(dǎo)柱152r和2-2導(dǎo)柱153r之間。
對導(dǎo)柱的這種交替設(shè)置使得增加1-1導(dǎo)柱158r和1-2導(dǎo)柱159r之間的距離(G1)和2-1導(dǎo)柱159r和2-2導(dǎo)柱153r之間的距離(G2)，而不增加這些導(dǎo)柱所占的總面積成為可能。因此，液位傳感器可降低寄生電容Cc1和Cc2，并進一步降低寄生電容器Cc1和Cc2對測量的影響。
如圖5所示，油位傳感器100被安裝在油箱底部LT，同時置入來自于底座構(gòu)件121的填料槽121p的環(huán)形密封125，此安裝通過擰緊插入圖3所示底座構(gòu)件121的扣件孔122b的扣件并別分別擰進油箱底部LT的內(nèi)螺紋螺旋孔來實現(xiàn)。如圖5所示，傳感器蓋111從油箱底部LT向上延伸進油箱，使得液位傳感器100的軸線AX沿垂直方向延伸。
液位傳感器100與圖8所示的電子控制單元(ECU)160相連接，并被布置來為ECU提供液位信息。當液位傳感器100所感測的油位在正常范圍之外時，ECU160執(zhí)行油位警告程序以信號傳送液位的不正常情況。此外，ECU160執(zhí)行各種控制操作以控制機動車的內(nèi)燃機。例如，ECU160執(zhí)行控制引擎點火時刻的點火時刻控制程序，并執(zhí)行探測諸如爆震的不正常燃燒程序。
通過連接器接線端123c、電路板124、和液位傳感器100的2-1和2-2電極導(dǎo)柱152r和153r，將交流電壓從ECU160應(yīng)用在2-1和2-2電極接線端152t和153t之間。通過交流電壓的應(yīng)用，在液位傳感器100的管狀部分111n的橫向(與垂直方向V垂直)部分，在2-1和2-21電極132和133b之間和2-1和2-22電極132和133c之間電通量線被制造出來。第二電容器CP2的第二電容Cs2產(chǎn)生于2-1和2-21電極132和133b之間的附加電容器CP2b和2-1和2-22電極132和133c之間的電容器CP2c產(chǎn)生的電容，第二電容Cs2隨電通量線所經(jīng)過的空間的介電常數(shù)的變化而變化。
當液位傳感器100部分地浸入油OL時，垂直方向V上每單位長度的電容在測量電極浸入油面以下的部分和測量電極露在空氣中的非浸入部分之間變化。因此，第二電容器CP2的第二電容Cs2隨著測量電極在垂直方向的浸入部分所占比例變化。由于形成于測量電極132和133之間的電容器CP2的電容Cs2和垂直方向浸入部分的百分比之間存在特定的關(guān)系，所以可能從第二電容Cs2來確定測量電極的浸入部分(或浸入部分深度)的比例。因此，液位傳感器100的測量電極對可能僅從第二電容Cs2來測量油OL的液位。
然而，由于各種諸如老化和加熱的因素，油的特性隨時間變化。此外，介電常數(shù)可由于不同類型的油的補充而發(fā)生變化。這種油的特性的變化影響第二電容Cs2和油位之間的關(guān)系，從而損害液位測量的準確度。
因此，進一步為此實施例中的液位傳感器100提供參考電極對1-1和1-2電極138和139，除此之外還提供測量電極對2-1和2-2電極132和133(133b和133c)。參考電極對1-1和1-2電極138和139位于測量電極對的下方，在此位置1-1和1-2電極138和139總是整個浸入油里。本實施例的液位感測系統(tǒng)經(jīng)布置通過測量形成于1-1和1-2電極138和139之間的電容器CP1的第一電容Cs1來確定油的介電常數(shù)的當前值，并通過使用介電常數(shù)來修正第二電容器CP2的第二電容Cs2以改善液位測量的準確度，第二電容Cs2由2-1和2-2電極132和133測量。
如圖8所示，構(gòu)造在液位傳感器100的電路板124上的感測電路161包含電源電路163、微處理器165、信號輸出/輸入電路167、開關(guān)電路169、第一接地電路或170部分，第二接地電路或171部分。電能從ECU160提供給感測電路161，且在從ECU160所提供的電能的波形上去除高頻分量之后由電源電路163提供給感測電路161的各個部分電能(電壓為5V)。
微處理器165包含CPU173、ROM174、RAM175、I/O端口176和A/D轉(zhuǎn)換端口177，并根據(jù)第一和第二電容Cs1和Cs2通過執(zhí)行后述的油位感測控制程序來感測油OL的液位。微處理器165用作測量Cs1的第一電容測量工具，和測量Cs2的第二電容測量工具。微處理器165進一步包含傳送包含液位信息的PWN信號給ECU160的PWM輸出部分178。
信號輸入/輸出電路167包含分壓電路181、低通濾波器182和電流-電壓轉(zhuǎn)換電路183。分壓電路181包含多個電阻元件，并從電源電路163提供供給電壓的期望部分(5V)。分壓電路181被布置來改變給低通濾波器182的輸出電壓，這種改變是通過改變電阻元件的對微處理器165指令信號的響應(yīng)連接狀態(tài)來實現(xiàn)的。通過改變階梯式輸出電壓，分壓電路181產(chǎn)生以階梯變化的近似正弦波形。
低通濾波器182從分壓電路181獲得階梯式正弦波，并傳送低頻分量。通過這樣做，低通濾波器182從階梯式正弦波產(chǎn)生平滑的正弦波，并傳送平滑波形到開關(guān)電路169。電流電壓轉(zhuǎn)換電路183的電流從第一電極對1-1和1-2電極138和139或第二電極對2-1和2-2電極132和133獲得電流波形信號(傳遞后信號(after passage signal))；將電流波形信號轉(zhuǎn)化為電壓波形信號；和提供電壓波形信號給微處理器165。已公布的申請?zhí)枮?003-110364的日本專利申請kokai公開了可被用作分壓器電路181和低通濾波器182的電路。
開關(guān)電路169由模擬開關(guān)組成且被布置來根據(jù)微處理器165的指令信號(開關(guān)定時信號)將信號輸出/輸入電路167有選擇地連接到參考電極對1-1和1-2電極138和139或測量電極對2-1和2-2電極132和133。輸出/輸入電路167通過開關(guān)電路169將正弦信號發(fā)送參考電極對或測量電極對以提供測量信號，而電流-電壓轉(zhuǎn)換電路183獲得測量信號，此測量信號通過經(jīng)過參考電極對(CP1)或測量電極對(CP2)的正弦信號的傳遞而獲得。
第一接地電路170包含兩個開關(guān)元件(開關(guān)晶體管)172a和172b，并根據(jù)微處理器165的指令信號(屏蔽轉(zhuǎn)換定時信號)使參考電極138和139有選擇地處于參考電極與地線連接的接地狀態(tài)和參考電極與地線不相連的非接地狀態(tài)。第二接地電路171包含兩個開關(guān)元件(開關(guān)晶體管)172c和172d，并根據(jù)微處理器165的指令信號(屏蔽轉(zhuǎn)換定時信號)使測量電極132和133有選擇地處于測量電極與地線連接的接地狀態(tài)和測量電極與地線不相連的非接地狀態(tài)。
圖9示出了由微處理器165執(zhí)行的油位感測控制程序。此控制程序在內(nèi)燃機引擎啟動時開始。第一步S110用于對RAM175、I/O端口176和定時寄存器進行初始化。
在S110之后的S120步驟，微處理器165執(zhí)行圖10所示的參考測量程序。在圖10所示的參考測量程序的第一步S210，微處理器165產(chǎn)生開關(guān)定時信號以選擇參考電極對1-1和1-2電極138和139作為連接的目的地，并因此驅(qū)動開關(guān)電路169將信號輸出/輸入電路167與參考電極對連接。
在S220步驟，微處理器165產(chǎn)生屏蔽轉(zhuǎn)換定時信號以導(dǎo)通第二接地電路171，并因此使第二接地電路171處在導(dǎo)通狀態(tài)以將2-1連接通路152和2-2連接通路153連接到地線。此外，微處理器165產(chǎn)生屏蔽轉(zhuǎn)換定時信號以關(guān)閉第一接地電路170，并因此使第一接地電路170處在斷開狀態(tài)以使參考電極138和139與地線斷開。
因此，位于1-1和1-2導(dǎo)柱158r和159r和2-2導(dǎo)柱153r之間的2-1導(dǎo)柱152r作為接地電極使用，并因此有顯著降低形成于1-1和1-2導(dǎo)柱158r和159r間的第一寄生電容Cc1的功能。結(jié)果，通過降低第一寄生電容Cc1的影響液位感測系統(tǒng)可準確地感測1-1和1-2電極138和139間的第一電容Cs1，第一寄生電容Cc1構(gòu)成1-1導(dǎo)電通路158和1-2導(dǎo)電通路159之間的大部分寄生電容。
在步驟S230，微處理器165將輸入波形產(chǎn)生指令信號發(fā)送到輸出/輸入電路167，驅(qū)動分壓電路181，并使低通濾波器182產(chǎn)生階梯式正弦波。通過這樣做，輸出/輸入電路167(分壓電路181和低通濾波器182)通過開關(guān)電路169將測量信號(正弦信號)傳送給參考電極對的1-1電極138。
在步驟S240，微處理器165執(zhí)行從輸出/輸入電路167(電流-電壓轉(zhuǎn)換電路183)獲取輸出信號的操作。從輸出/輸入電路167獲取的信號是傳遞后信號(參考傳遞后信號)，此信號通過使測量信號(正弦信號)經(jīng)過參考電極138和139形成的電容器CP1來生成。
在步驟S250，微處理器165執(zhí)行計算從輸出/輸入電路167(電流-電壓轉(zhuǎn)換電路183)獲取的傳遞后信號波形的最大幅度(參考最大幅度)的操作。參考傳遞后信號的最大幅度與第一電容Cs1成比例，而第一電容Cs1依賴于油的介電常數(shù)。因此，參考最大幅度表現(xiàn)出了油的介電常數(shù)。在步驟S250之后，微處理器165返回到圖9的油位感測程序，并進行步驟S130。
在步驟S130，微處理器165執(zhí)行圖11所示的油位測量程序。在圖11所示的油位測量程序的第一步驟S310，微處理器165產(chǎn)生開關(guān)定時信號以選擇測量電極對2-1和2-2電極132和133作為連接的目的地，并因此驅(qū)動開關(guān)電路169以將輸出/輸入電路167和測量電極對連接在步驟S320，微處理器165產(chǎn)生屏蔽轉(zhuǎn)換定時信號以關(guān)閉第二接地電路171，并因此使第二接地電路171處于關(guān)閉狀態(tài)以使測量電極對132和133和地線斷開。此外，微處理器165產(chǎn)生屏蔽轉(zhuǎn)換定時信號以開啟第一接地電路170，并因此使第一接地電路170處于開啟狀態(tài)以使1-1導(dǎo)電通路158和1-2導(dǎo)電通路159與地線連接。
因此，位于2-1和2-2導(dǎo)柱152r和153r和1-1導(dǎo)柱158之間的1-2導(dǎo)柱159r，作為接地電極，并因此有顯著降低形成于2-1和2-2導(dǎo)柱152r和153r間的第二寄生電容Cc2的功能。結(jié)果，通過降低第二寄生電容Cc2的影響液位感測系統(tǒng)可準確地感測2-1和2-2電極132和133間的第二電容Cs2，第二寄生電容Cc2構(gòu)成2-1導(dǎo)電通路152和2-2導(dǎo)電通路153之間的大部分寄生電容。
在步驟S330，微處理器165傳送輸波形產(chǎn)生指令信號給輸出/輸入電路167，驅(qū)動分壓電路181，并使低通濾波器182產(chǎn)生階梯式正弦波。通過這樣做，輸出/輸入電路167(分壓電路181和低通濾波器182)通過開關(guān)電路169傳送測量信號(正弦信號)給測量電極對的2-1電極132。
在步驟S340，微處理器165執(zhí)行從輸出/輸入電路167(電流-電壓轉(zhuǎn)換電路183)獲取輸出信號的操作。從輸出/輸入電路167獲取的信號是傳遞后信號(測量傳遞后信號)，此信號通過使測量信號(正弦信號)經(jīng)過由測量電極132和133形成的電容器CP2來產(chǎn)生。
在步驟S350，微處理器165執(zhí)行計算從輸出/輸入電路167(電流-電壓轉(zhuǎn)換電路183)獲取的傳遞后信號波形的最大幅度(測量最大幅度)。測量傳遞后信號的最大幅度與第二電容Cs2成比例，而第二電容Cs2依賴于浸入油中的部分所占的百分比。因此，測量最大幅度指示出油位。在步驟S350之后，微處理器165返回到圖9的油位感測程序，并進行步驟S140。
在圖9的步驟S140，微處理器165執(zhí)行圖12所示的油位計算程序。在圖12所示的第一步驟S410，微處理器165用步驟S120(圖10)計算所得的參考最大幅度和步驟S130(圖11)計算所得的測量最大幅度計算油位。在此例中，微處理器165由參考最大幅度計算第一電容Cs1，并由測量最大幅度計算第二電容Cs2。然后，微處理器165確定第一和第二電容Cs1和Cs2之間的比率，并由這樣確定的比率計算油位。
在步驟S420，微處理器165執(zhí)行圖13所示的PWN輸出程序。在圖13的第一步驟S510，微處理器165執(zhí)行根據(jù)油位計算程序計算的油位產(chǎn)生脈沖寬度數(shù)據(jù)的操作。脈沖寬度數(shù)據(jù)至少包含脈沖寬度Hi數(shù)據(jù)和脈沖寬度Lo數(shù)據(jù)，Hi數(shù)據(jù)包含PWM信號的高電平輸出時間，Lo數(shù)據(jù)包含PWM信號的低電平輸出時間。在步驟S510，脈沖寬度數(shù)據(jù)被確定使得高電平輸出時間隨油位的升高而增加。
在步驟S520，微處理器165確定當前執(zhí)行是否是用于PWM信號的第一輸出。然后，在是的情況下，微處理器165進行步驟S530；在否的情況下，則終止圖13的程序。在步驟S530，微處理器165執(zhí)行將步驟S510準備好的脈沖寬度Hi數(shù)據(jù)傳給定時寄存器的操作。
然后，微處理器165在步驟S540將PWM信號的輸出狀態(tài)設(shè)置為高電平，并在步驟S550開始輸出PWM信號。步驟S550之后，微處理器165終止圖13的PWM輸出程序，并重新開始圖12的液位計算程序。當在步驟S550開始PWM信號輸出時，定時器開始測量經(jīng)過時間。此后，當對應(yīng)于步驟S530所設(shè)置的脈沖寬度Hi數(shù)據(jù)的時間過去時，執(zhí)行定時器中斷程序。
圖14示出了定時器中斷程序。在圖14的步驟S610的第一步驟，微處理器165檢查PWM信號的輸出狀態(tài)是否被設(shè)置為高電平。從步驟S610開始，在是(PWM輸出狀態(tài)被設(shè)置為高電平)的情況下，微處理器165進行步驟S620；在否的情況下，微處理器165進行步驟S640。在步驟S620，微處理器165將PWM輸出程序的步驟S510準備好的脈沖寬度數(shù)據(jù)Lo設(shè)置到定時寄存器上。然后，在步驟S630，微處理器165將PWM信號的輸出狀態(tài)設(shè)置為低電平。
另一方面，在步驟S640，微處理器165將PWM輸出程序的步驟S510中準備好的脈沖寬度Hi數(shù)據(jù)設(shè)置給定時寄存器。然后，在步驟S650，微處理器165將PWM信號的輸出狀態(tài)設(shè)置為高電平。
步驟S630或步驟S650之后，微處理器165進行S660步驟，并開始輸出PWM信號的操作。當PWM信號輸出開始時，定時器開始測量經(jīng)過時間，測量所得的經(jīng)過時間超過定時寄存器所設(shè)定的時間，定時器中斷程序被執(zhí)行。通過圖13的PWM輸出程序和圖14的定時器中斷程序，感測電路161根據(jù)圖12的液位計算程序計算的液位轉(zhuǎn)換脈沖寬度數(shù)據(jù)(高電平輸出時間和低電平輸出時間)。因此，在此例中，液位傳感器100以PWM信號的形式通報ECU160油的液位OL。
PWM輸出程序完成之后，微處理器165返回圖9的油位感測控制程序，并在步驟S140之后返回步驟S120。這樣，微處理器165計算油位并通過重復(fù)圖9的步驟S110-S140提供對ECU160的計算結(jié)果。
液體狀態(tài)傳感器100可通過下列制造程序來制造。液體狀態(tài)傳感器制造程序包含制造圖6A和6B所示的薄膜電極板或基板131的準備步驟。在此例中，電極板制造步驟包含形成聚酰亞胺襯底或膜131b和形成于聚酰亞胺襯底131b層上的具有圖6A所示圖形的導(dǎo)電層131d的雙層結(jié)構(gòu)的第一分步，這通過公知的對黏附在聚酰亞胺襯底膜上的銅箔的蝕刻步驟來實現(xiàn)；黏附并接合被環(huán)氧樹脂膏EP所覆蓋的膜131c到第一分步準備好的雙層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層131d的第二分步；干燥如此準備的三層結(jié)構(gòu)的第三分步，在此三層結(jié)構(gòu)中導(dǎo)電層131d夾在絕緣層131b和131c之間；以及完成薄膜電極板131的第四分步，此步驟通過使用已知的技術(shù)鉆出上通孔131f和中通孔131e，和鉆出圖6A所示的每個電極接線端152t、153t、157t、158t和159t的中心通孔來實現(xiàn)。
液體狀態(tài)傳感器的制造程序進一步包含在圖7所示的框構(gòu)件141上設(shè)置薄膜電極板131的設(shè)置步驟。在示出的實例中，薄膜電極(基)板131的窄矩形部分131n被設(shè)置在內(nèi)凸起141b和支撐壁141f之間，且框構(gòu)件141的上支撐銷141d通過電極板131的上通孔131f插入。此外，薄膜電極板131的寬矩形部分131h上的基端131k安裝在框構(gòu)件141的下支撐部分141c的凹槽中，且框構(gòu)件141的中間支撐銷141e通過圖7所示的薄膜電極板131的中間通孔131e插入，并被變形以通過鉚接或焊接將薄膜電極131和框構(gòu)件141結(jié)合。
液體狀態(tài)傳感器制造程序進一步包含連接電極板131和電路板124的連接步驟。在示出的實例中，首先，包含薄膜電極板131的框構(gòu)件141被安裝到包含電路板124的底座構(gòu)件121上?？驑?gòu)件141和底座構(gòu)件121通過將形成于框構(gòu)件141下部的外凸起141h安裝進形成于底座構(gòu)件121相應(yīng)凹槽被從而結(jié)合在一起。此外，電極接線端153t、158t、157t、152t和159t通過導(dǎo)柱153r、158r、157r、152r和159r與電路板124相連。每個導(dǎo)柱的頂端和底端通過已知的焊接技術(shù)安裝到電極板131和電路板124的相應(yīng)接線端。
然后，填充構(gòu)件128通過用樹脂填充設(shè)置電路板124的內(nèi)部空間來形成，且金屬覆蓋127被固定到底座構(gòu)件121的底部以覆蓋填充構(gòu)件128。環(huán)狀密封125被安裝到形成于鄰接表面的環(huán)狀填料槽121p，此鄰接表面是底座構(gòu)件的與油箱底面鄰接的表面。液位傳感器100由此完成。
因此，液體狀態(tài)傳感器的制造程序包含形成諸如薄膜電極板131的電極板的準備步驟，將電極板設(shè)置到前面確定的諸如具有垂直區(qū)域、水平區(qū)域和彎曲區(qū)域的L形的結(jié)構(gòu)上的設(shè)置步驟，和電氣連接電極板和感測電路的連接步驟。
雖然本發(fā)明通過參考本發(fā)明的特定實施例在上文得到了描述，但是本發(fā)明并不局限于上面描述的實施例。根據(jù)本發(fā)明的理論，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對上述實施例進行修正和改變。例如，可以用單2-2電極替換由兩個單個電極133b和133c組成的雙2-2電極133，此單2-2電極僅有一個與2-1電極132相對的電極以形成單個電容器。
在示出的實施例中，1-1、1-2、2-1和2-2導(dǎo)柱經(jīng)設(shè)置使得1-1導(dǎo)柱158r和1-2導(dǎo)柱159r之間的第一間隙(或距離)G1和1-2導(dǎo)柱159r和2-2導(dǎo)柱153r之間的第二間隙(或距離)G2相等，并使形成于1-1導(dǎo)柱158r和1-2導(dǎo)柱159r之間的第一寄生電容Cc1和形成于2-1導(dǎo)柱152r和2-2導(dǎo)柱153r之間的第二寄生電容Cc2相等。因此，通過使用第一電容和第二電容之間的比率，電容式液體狀態(tài)感測裝置可以有效地減少來自于寄生電容的負面影響并準確地感測液體狀態(tài)。
此外，這些導(dǎo)柱152r、153r、158r和159r被緊湊地排成一列，使這些導(dǎo)柱受到周圍環(huán)境的影響相同，且第一第二寄生電容在諸如溫度(例如油OL的溫度)的周圍環(huán)境條件發(fā)生變化時二者的變化相同。因此，液體狀態(tài)感測裝置可通過使用第一寄生電容Cs1和第二寄生電容Cs2之間的比率更準確地感測液位，并減少或消除周圍環(huán)境條件變化的影響。
通過液體狀態(tài)感測裝置感測的液體狀態(tài)可以是液位、液體電介質(zhì)，等等。被測量的液體是具有不同于空氣的介電常數(shù)的液體。例如，此液體可以是機器潤滑油、汽油(或其它燃料)，或機油。
1-1、1-2、2-1和2-2電極能以各種形式形成。例如，這些電極可以是導(dǎo)電層的形式，例如盤狀印刷電路板、撓性印刷電路板、或薄膜襯底上的銅箔；或者可以是棒、管或盤狀金屬件的形式。
1-1、1-2、2-1和2-2導(dǎo)電通路可以以各種形式形成。例如，這些導(dǎo)電通路可以全部或部分地以印刷電路或接線板或其它襯底上的導(dǎo)電層的形式形成，或以棒狀導(dǎo)柱的形式形成，或以諸如絞合線的引線的形式形成。
1-1、1-2、2-1和2-2導(dǎo)電部分可以交替布置。例如，2-1導(dǎo)電部分位于1-1和1-2導(dǎo)電部分之間；而1-2導(dǎo)電部分位于2-1和2-2導(dǎo)電部分之間。
這種對導(dǎo)電部分的交替布置使在不增加導(dǎo)電部分的總面積的情況下增加1-1和1-2導(dǎo)電部分之間的距離和2-1和2-2導(dǎo)電部分之間的距離成為可能。因此，液體狀態(tài)感測裝置可降低1-1和1-2導(dǎo)電部分之間的寄生電容和2-1和2-2導(dǎo)電部分之間的電容，并因此進一步降低寄生電容器對測量的影響。
1-1、1-2、2-1和2-2導(dǎo)電部分可以是封閉或掩埋在介電系數(shù)高于空氣的材料中的1-1、1-2、2-1和2-2導(dǎo)柱。在這種情況下，雖然寄生電容可能相對較大，但液體狀態(tài)感測裝置可降低寄生電容對液體狀態(tài)測量的影響。
感測電路可包含使1-1導(dǎo)電通路和1-2導(dǎo)電通路接地的第一接地電路部分；使2-1導(dǎo)電通路和2-2導(dǎo)電通路接地的第二接地電路部分；和電容測量部分，此部分測量第一測量狀態(tài)下的第一電容的電容，在第一測量狀態(tài)下至少1-1導(dǎo)電通路和1-2導(dǎo)電通路的一個不被接地，而2-1導(dǎo)電通路和2-2導(dǎo)電通路均通過第二接地部分接地，并測量第二測量狀態(tài)下的第二電容，在第二測量狀態(tài)下2-1導(dǎo)電通路和2-2導(dǎo)電通路中的至少一個不被接地，而1-1導(dǎo)電通路和1-2導(dǎo)電通路均通過第一接地部分接地。
因此，在測量第一電容進行的情形中，接地的2-1部分介于1-1和1-2部分之間，因此，起到進一步降低1-1和1-2部分之間的寄生電容的作用。此外，這種布置降低了第一電容測量程序中產(chǎn)生噪聲的可能性。類似地，在對第二電容進行測量的情況下，接地的1-2部分介于2-1和2-2部分之間，因此，進一步降低了2-1和2-2部分之間的寄生電容以減少干擾。結(jié)果，寄生電容的影響被降低，且測量的準確度得到提高。
本發(fā)明基于先前的2005年7月4日申請的2005-195087的日本專利和先前的2006年3月15日申請的2006-135632的日本專利。2005-195087和2006-135632這些日本專利申請的全部內(nèi)容以參考方式并入此處。
雖然以上通過參考本發(fā)明的某些實施例對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上面描述的實施例。本發(fā)明的范圍參考下列權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種電容式液體狀態(tài)感測裝置，至少部分地浸入液體以感測液體狀態(tài)，該液體狀態(tài)感測裝置包含第一電極對1-1電極和1-2電極，此電極對被布置來形成隨液體狀態(tài)變化的第一電容；第二電極對2-1電極和2-2電極，此電極對被布置來形成隨液體狀態(tài)變化的第二電容；形成有感測電路的電路板，用來監(jiān)測第一和第二電容并根據(jù)第一和第二電容來感測液體狀態(tài)；
1-1導(dǎo)電通路，此導(dǎo)電通路將1-1電極連接到感測電路并包含1-1導(dǎo)電部分；
1-2導(dǎo)電通路，此導(dǎo)電通路將1-2電極連接到感測電路并包含1-2導(dǎo)電部分；
2-1導(dǎo)電通路，此導(dǎo)電通路將2-1電極連接到感測電路并包含2-1導(dǎo)電部分；和
2-2導(dǎo)電通路，此導(dǎo)電通路將2-2電極連接到感測電路并包含2-2導(dǎo)電部分；
1-1導(dǎo)電部分，1-2導(dǎo)電部分，2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分被布置成一排，并且并排地延伸；以及
1-1導(dǎo)電部分，1-2導(dǎo)電部分，2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分被布置成使得形成于1-1導(dǎo)電部分和1-2導(dǎo)電部分之間的第一寄生電容與形成于2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分之間的第二寄生電容相等。
2.如權(quán)利要求1所述的電容式液體狀態(tài)感測裝置，其中，1-1導(dǎo)電部分，1-2導(dǎo)電部分，2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分部分被布置成使得1-1導(dǎo)電部分和1-2導(dǎo)電部分之間的第一距離與形成于2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分之間的第二距離相等。
3.如權(quán)利要求1所述的電容式液體狀態(tài)感測裝置，其中，1-1導(dǎo)電部分，1-2導(dǎo)電部分，2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分部分相互平行；且其中1-1導(dǎo)電部分，1-2導(dǎo)電部分，2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分部分形狀和大小彼此相同。
4.如權(quán)利要求1所述的電容式液體狀態(tài)感測裝置，1-1導(dǎo)電部分，1-2導(dǎo)電部分，2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分部分分別是1-1導(dǎo)柱，1-2導(dǎo)柱，2-1導(dǎo)柱和2-2導(dǎo)柱，且每一個導(dǎo)柱用介電常數(shù)大于空氣的電介質(zhì)包圍。
5.如權(quán)利要求1所述的電容式液體狀態(tài)感測裝置，其中2-1導(dǎo)電部分在1-1導(dǎo)電部分和1-2導(dǎo)電部分之間延伸，且1-2導(dǎo)電部分在2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分部分之間延伸。
6.如權(quán)利要求1-5中任一條所述的液體狀態(tài)傳感器，其中
1-1導(dǎo)電通路進一步包含通過焊接連接到1-1導(dǎo)電部分的1-1接線端，和將1-1電極與1-1接線端相連的1-1連接線；
1-2導(dǎo)電通路進一步包含通過焊接連接到1-2導(dǎo)電部分的1-2接線端，和將1-2電極與1-2接線端相連的1-2連接線；
2-1導(dǎo)電通路進一步包含通過焊接連接到2-1導(dǎo)電部分上的2-1接線端，和將2-1電極與2-1接線端相連的2-1連接線；
2-2導(dǎo)電通路進一步包含通過焊接連接到2-2導(dǎo)電部分上的2-2接線端，和將2-2電極與2-2接線端相連的2-2連接線；以及
1-1、1-2、2-1和2-2電極，1-1、1-2、2-1和2-2連接線，和1-1、1-2、2-1和2-2接線端都被集成地形成于電極板上。
7.如權(quán)利要求6所述的液體狀態(tài)感測裝置，其中，1-1、1-2、2-1和2-2電極，1-1、1-2、2-1和2-2連接線，和1-1、1-2、2-1和2-2接線端均形成于電極板中的單一層上。
8.如權(quán)利要求6所述的液體狀態(tài)感測裝置，其中，電極板是撓性板，它包含垂直區(qū)域，在此區(qū)域里形成2-1和2-2電極；水平區(qū)域，在此區(qū)域里形成1-1，1-2，2-1和2-2接線端；和彎曲區(qū)域，此區(qū)域在垂直區(qū)域和水平區(qū)域之間彎曲；以及電路板，此電路板與撓性板的水平區(qū)域相對。
9.如權(quán)利要求6所述的液體狀態(tài)感測裝置，其中，每個導(dǎo)電部分從插入形成于電極板中接線端的相應(yīng)一個中的通孔中的第一端部和插入形成于電路板中的通孔的相應(yīng)一個中的第二端部延伸。
10.如權(quán)利要求7所述的液體狀態(tài)感測裝置，其中，2-1連接線包含繞行1-1接線端并延伸通過一個區(qū)域的環(huán)繞部分，所述區(qū)域被設(shè)置成使得1-1接線端位于第一電極對和該區(qū)域之間。
11.如權(quán)利要求10所述的液體狀態(tài)感測裝置，其中1-1連接線包含縱向延伸部分，該縱向延伸部分沿電極板的縱向延伸，將1-1電極和1-1接線端相連接，并且2-1連接線包含縱向延伸部分，該縱向延伸部分沿1-1連接線的縱向延伸部分延伸，而所述環(huán)繞部分沿電極板的橫向延伸并將2-1連接線的縱向延伸部分與2-1接線端相連接，1-1接線端在縱向上位于1-1連接線的縱向延伸部分與2-1連接線的環(huán)繞部分之間，而在橫向上位于2-1接線端和2-1連接線的縱向延伸部分之間。
12.如權(quán)利要求11所述的電容式液體狀態(tài)感測裝置，其中1-1，1-2，2-1和2-2接線端在電極板的橫向上被布置成一排，且2-1接線端在橫向上位于1-1和1-2接線端之間。
13.如權(quán)利要求5所述的電容式液體狀態(tài)感測裝置，其中電極板的感測電路包含使1-1導(dǎo)電通路和1-2導(dǎo)電通路接地的第一接地部分；使2-1導(dǎo)電通路和2-2導(dǎo)電通路接地的第二接地部分；和電容測量部分，此部分用來測量第一測量狀態(tài)下的第一電容，并測量在第二測量狀態(tài)下的第二電容，在第一測量狀態(tài)下1-1導(dǎo)電通路和1-2導(dǎo)電通路中的至少一個不接地，而2-1導(dǎo)電通路和2-2導(dǎo)電通路均被第二接地部分接地；在第二測量狀態(tài)下2-1導(dǎo)電通路和2-2導(dǎo)電通路中的至少一個不接地，而1-1導(dǎo)電通路和1-2導(dǎo)電通路均被第一接地部分接地。
14.一種電容式液體狀態(tài)感測裝置，至少部分地浸入液體以感測液體的液體狀態(tài)，該液體狀態(tài)感測裝置包含第一電極對1-1電極和1-2電極，它們被布置來形成隨液體狀態(tài)變化的第一電容；第二電極對2-1電極和2-2電極，它們被布置來形成隨液體另一狀態(tài)變化的第二電容；由感測電路形成的電路板，以監(jiān)測第一和第二電容并根據(jù)第一和第二電容來感測液體狀態(tài)；1-1導(dǎo)電通路，將1-1電極連接到感測電路，并包含1-1導(dǎo)電部分；1-2導(dǎo)電通路，將1-2電極連接到感測電路，并包含1-2導(dǎo)電部分；2-1導(dǎo)電通路，將2-1電極連接到感測電路，并包含2-1導(dǎo)電部分；和2-2導(dǎo)電通路，將2-2電極連接到感測電路，并包含2-2導(dǎo)電部分；其中，1-1導(dǎo)電部分，1-2導(dǎo)電部分，2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分被布置成一排，并且并排地延伸；以及其中，2-1導(dǎo)電部分在1-1導(dǎo)電部分和1-2導(dǎo)電部分之間延伸，而1-2導(dǎo)電部分在2-1導(dǎo)電部分和2-2導(dǎo)電部分之間延伸。
15.如權(quán)利要求14所述的液體狀態(tài)感測裝置，其中感測電路包含使1-1導(dǎo)電通路和1-2導(dǎo)電通路接地的第一接地部分；使2-1導(dǎo)電通路和2-2導(dǎo)電通路接地的第二接地部分；以及電容測量部分，用來測量第一測量狀態(tài)下的第一電容，并測量在第二測量狀態(tài)下的第二電容，在第一測量狀態(tài)下1-1導(dǎo)電通路和1-2導(dǎo)電通路中的至少一個不接地，而2-1導(dǎo)電通路和2-2導(dǎo)電通路均被第二接地部分接地；在第二測量狀態(tài)下2-1導(dǎo)電通路和2-2導(dǎo)電通路中的至少一個不接地，而1-1導(dǎo)電通路和1-2導(dǎo)電通路均被第一接地部分接地。
全文摘要
電容式液體狀態(tài)感測裝置，包含一對被布置來形成第一電容的電極1－1和1－2；一對被布置來形成第二電容的電極2－1和2－2；由感測電路形成的電路板，此電路板根據(jù)第一第二電容來感測諸如液位的液體狀態(tài)；和1－1、1－2、2－1和2－2導(dǎo)電通路，這些導(dǎo)電通路分別將1－1、1－2、2－1和2－2電極連接到感測電路，并分別包含1－1、1－2、2－1和2－2導(dǎo)電部分。1－1、1－2、2－1和2－2導(dǎo)電部分被排成一排且并排延伸。1－1、1－2、2－1和2－2導(dǎo)電部分經(jīng)布置使形成于1－1導(dǎo)電部分和1－2導(dǎo)電部分之間的第一寄生電容與形成于2－1導(dǎo)電部分和2－2導(dǎo)電部分之間的第二寄生電容相等。
文檔編號G01F23/22GK1892189SQ20061010620
公開日2007年1月10日 申請日期2006年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月4日
發(fā)明者佐佐木壽, 林伸一 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社