牛春亮++韓俊杰++任輝輝

摘 要：由于運(yùn)輸業(yè)的蓬勃發(fā)展，長(zhǎng)途貨車油箱被盜事件頻繁發(fā)生，為了減少偷油事件發(fā)生，于是研究設(shè)計(jì)了一種油箱防盜油系統(tǒng)，具有成本低廉、實(shí)用性好、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)直接與汽車油箱相連，能夠精準(zhǔn)的檢測(cè)油箱液位變化，且能夠根據(jù)結(jié)果迅速發(fā)出警報(bào)，達(dá)到防止油箱被盜的作用，該系統(tǒng)為油箱安全提供技術(shù)保障，有效降低偷油事件的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：油箱防盜系統(tǒng)；傳感技術(shù)；車載式；可調(diào)

中圖分類號(hào)：S-0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171232018

前言

近年來，隨著長(zhǎng)途運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展，長(zhǎng)途運(yùn)輸過程中偷油事件頻繁發(fā)生，于是車主們對(duì)于油箱防盜報(bào)警有了更迫切地需求，以應(yīng)對(duì)“身懷絕技”的偷油賊。目前，市場(chǎng)上的油箱防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，價(jià)格相對(duì)來說比較貴，而車主們更希望價(jià)格低廉、性價(jià)比更高的防盜系統(tǒng)。針對(duì)這一現(xiàn)狀，本研究在實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性方面做了大量改進(jìn)。在保證滿足防盜功能的前提下提高性價(jià)比，這都是本設(shè)計(jì)的研究出發(fā)點(diǎn)。本研究在查閱大量的文獻(xiàn)和資料的基礎(chǔ)上，對(duì)比各種油箱防盜裝置，決定把液位傳感技術(shù)用到報(bào)警產(chǎn)品中去，因此想要搜集各種信息，就必須依靠作為控制系統(tǒng)“五官”的傳感器，而隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，中、大規(guī)模集成電路技術(shù)得以飛速發(fā)展和大面積普及的微型計(jì)算機(jī)，這些信息送入系統(tǒng)后，系統(tǒng)進(jìn)而進(jìn)行處理判斷，發(fā)出各種控制信號(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以滿足各種需要。做出穩(wěn)定、易操作、廉價(jià)的油箱防盜報(bào)警系統(tǒng)[1]。

1 設(shè)計(jì)原理

本文所研究的長(zhǎng)途貨車油箱防盜系統(tǒng)由二線制隔離膜片擴(kuò)散硅液位變送器負(fù)責(zé)信號(hào)的處理。其由帶隔離膜片的擴(kuò)散硅壓力傳感器和具有多種功能的模塊電路組成， 帶隔離膜片的擴(kuò)散硅壓力傳感器是將檢測(cè)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；利用PLG的控制技術(shù)，油箱油位情況的顯示控制和報(bào)警控制都是利用PLG的控制技術(shù)，通過PLG對(duì)油箱的自動(dòng)控制，從而大大節(jié)省財(cái)力物力，同時(shí)，提高系統(tǒng)控制的可靠性，使油箱防盜系統(tǒng)能長(zhǎng)久有效的運(yùn)行，具有多種功能的模塊電路將電壓信號(hào)經(jīng)過放大等一系列簡(jiǎn)單變換后，輸出相應(yīng)的電流信號(hào)，油位情況可通過數(shù)碼顯示屏直觀表達(dá)，而當(dāng)油位低于指定位置或漏油時(shí)就會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)，變送器的可靠性以及穩(wěn)定性都很高，因其電路只用一片功能模塊和少量的電子元件，可以通過液位與液體靜壓力的關(guān)系測(cè)量得到液位的大小。而二線制隔離膜片擴(kuò)散硅液位變送器是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)，因靜壓力的變化可引起電阻的變化，由電阻的變化得到靜壓力的大小，再通過惠斯登電橋及功能模塊電路將靜壓力轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸出，從而建立起輸出信號(hào)與液位的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)液體深度的測(cè)量[2，3]。

系統(tǒng)的工作原理可以分為5個(gè)階段：激活，當(dāng)駕駛員將汽車熄火，離開駕駛室時(shí)打開位于駕駛室中的防盜開關(guān)；液位檢測(cè)，當(dāng)防盜開關(guān)被打開后，系統(tǒng)將自行運(yùn)轉(zhuǎn)，檢測(cè)油箱液位初始值；報(bào)警，當(dāng)油箱液位發(fā)生變化時(shí)，液位送變器將信息處理，報(bào)警系統(tǒng)開始工作，提醒車主并警示偷油者[3]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由液位傳感器、車載電源、控制開關(guān)和報(bào)警裝置等構(gòu)成。液位傳感器負(fù)責(zé)接收油箱液面變化信息，車載電源為系統(tǒng)供電，控制開關(guān)位于駕駛室內(nèi)，只能由車主1人控制，報(bào)警裝置被保護(hù)，不容易被破壞。

2.1 液位傳感器探頭工作原理

用靜壓測(cè)量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓強(qiáng)公式為： （注：P為油箱液面處的壓強(qiáng)；為油箱中油液的密度；g是重力加速度；為油箱中油液面上的氣壓；H為變送器浸入油液的深度）[7]。

同時(shí)，傳感器的正壓腔可以通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入，然后將液面上的大氣壓與傳感器的負(fù)壓腔相連，可以抵消傳感器背面的，使傳感器測(cè)得壓力為： ，顯然，通過測(cè)取壓強(qiáng)P，可以得到液位深度。此液位傳感器在靈敏度以及探測(cè)方面有如下特點(diǎn)：

穩(wěn)定性好，在補(bǔ)償溫度0～70℃范圍內(nèi)，溫度飄移低于0.1%FS，在整個(gè)允許工作溫度范圍內(nèi)低于0.3%FS，穩(wěn)定性好，在補(bǔ)償溫度0～70℃范圍內(nèi)。

在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器，因其具有限流保護(hù)，反向保護(hù)電路，異常時(shí)送器會(huì)自動(dòng)限流在安全電流以內(nèi)。

無任何可動(dòng)部件，皆為固態(tài)結(jié)構(gòu)，可靠性很高，使用壽命較長(zhǎng)。

經(jīng)濟(jì)耐用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便安裝。

價(jià)格低廉，有效降低成本[3-4]。

2.2 車載電源

報(bào)警系統(tǒng)由車載電源供電。電源模塊可為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作電壓。本系統(tǒng)采用汽車內(nèi)部12V電源作為總供電電源。由于供給液位傳感器的電源電壓只需要5V，所以需要將該12V電壓經(jīng)過微型直流變壓器將其轉(zhuǎn)換為5V電源，為液位傳感器的控制系統(tǒng)部分提供5V的穩(wěn)定電源。此外，系統(tǒng)還設(shè)有一個(gè)由8節(jié)干電池組成的12V的備用電源。備用電源在報(bào)警電路被觸發(fā)時(shí)，可以為報(bào)警系統(tǒng)提供充足的電源電壓，當(dāng)液位送變器接收到液位變化的信號(hào)，將蜂鳴器與車載電源之間的電路閉合，蜂鳴器將發(fā)出報(bào)警提示音，其主要功能是警示偷油賊，提醒車主。

2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLG為液位傳感器的主控制器，將液位傳感器安裝在油箱內(nèi)部，把利用液位傳感器檢測(cè)到的情況傳輸給PLG，然后由其將油位情況轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，進(jìn)而形成相應(yīng)的油位顯示，當(dāng)油位一直低于指定位置或漏油時(shí)即觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以此為核心控制裝置。LED7段共陰極數(shù)碼管用于顯示分別表示高、低、中液位含義的“H”“L”“-”字符。共陰極LED數(shù)碼管的發(fā)光二極管陰極連接在一起，此公共陰極通常接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示[2][5]。

2.4 報(bào)警電路設(shè)計(jì)

電路不僅制作、調(diào)試簡(jiǎn)單，而且靈敏度高，當(dāng)蜂鳴器被強(qiáng)制摘除時(shí)，連接在蜂鳴器上的2根短接的引出導(dǎo)線被扯斷，電路立即接通報(bào)警音響，使報(bào)警程序仍不能被終止。此電路系統(tǒng)更有記憶功能，當(dāng)產(chǎn)生報(bào)警后，如再將2根導(dǎo)線連接上，報(bào)警聲音也不能被中斷[6]。

3 結(jié)束語

長(zhǎng)途貨車油箱防盜系統(tǒng)能夠有效降低偷油事件的發(fā)生，文章詳細(xì)的介紹了其設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的防盜系統(tǒng)具有較高自動(dòng)化、智能化以及低功耗的特點(diǎn)，可重復(fù)操作利用，具有較好的實(shí)用性和可推廣性。

參考文獻(xiàn)

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[5]李廣志，張明芹.“實(shí)作”設(shè)計(jì)研究-以制作簡(jiǎn)易報(bào)警器為例[J].北方經(jīng)貿(mào)，2016（11）：11-14.

作者簡(jiǎn)介：牛春亮（1983-），男，講師，主要從事機(jī)械CAE及智能機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，大連海洋大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院。