基于液位傳感技術長途貨車油箱防盜油系統設計與開發

牛春亮++韓俊杰++任輝輝

摘 要：由于運輸業的蓬勃發展，長途貨車油箱被盜事件頻繁發生，為了減少偷油事件發生，于是研究設計了一種油箱防盜油系統，具有成本低廉、實用性好、性價比高的優點。系統直接與汽車油箱相連，能夠精準的檢測油箱液位變化，且能夠根據結果迅速發出警報，達到防止油箱被盜的作用，該系統為油箱安全提供技術保障，有效降低偷油事件的發生。

關鍵詞：油箱防盜系統；傳感技術；車載式；可調

中圖分類號：S-0 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171232018

前言

近年來，隨著長途運輸行業的發展，長途運輸過程中偷油事件頻繁發生，于是車主們對于油箱防盜報警有了更迫切地需求，以應對“身懷絕技”的偷油賊。目前，市場上的油箱防盜報警系統設計較為復雜，價格相對來說比較貴，而車主們更希望價格低廉、性價比更高的防盜系統。針對這一現狀，本研究在實用性、經濟性方面做了大量改進。在保證滿足防盜功能的前提下提高性價比，這都是本設計的研究出發點。本研究在查閱大量的文獻和資料的基礎上，對比各種油箱防盜裝置，決定把液位傳感技術用到報警產品中去，因此想要搜集各種信息，就必須依靠作為控制系統“五官”的傳感器，而隨著現代科學技術的快速發展，中、大規模集成電路技術得以飛速發展和大面積普及的微型計算機，這些信息送入系統后，系統進而進行處理判斷，發出各種控制信號去控制執行機構，以滿足各種需要。做出穩定、易操作、廉價的油箱防盜報警系統[1]。

1 設計原理

本文所研究的長途貨車油箱防盜系統由二線制隔離膜片擴散硅液位變送器負責信號的處理。其由帶隔離膜片的擴散硅壓力傳感器和具有多種功能的模塊電路組成， 帶隔離膜片的擴散硅壓力傳感器是將檢測的壓力信號轉換成電壓信號；利用PLG的控制技術，油箱油位情況的顯示控制和報警控制都是利用PLG的控制技術，通過PLG對油箱的自動控制，從而大大節省財力物力，同時，提高系統控制的可靠性，使油箱防盜系統能長久有效的運行，具有多種功能的模塊電路將電壓信號經過放大等一系列簡單變換后，輸出相應的電流信號，油位情況可通過數碼顯示屏直觀表達，而當油位低于指定位置或漏油時就會觸發報警系統，從而發出報警信號，變送器的可靠性以及穩定性都很高，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系測量得到液位的大小。而二線制隔離膜片擴散硅液位變送器是利用單晶硅的壓阻效應，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換成電流信號輸出，從而建立起輸出信號與液位的線性對應關系，實現對液體深度的測量[2，3]。

系統的工作原理可以分為5個階段：激活，當駕駛員將汽車熄火，離開駕駛室時打開位于駕駛室中的防盜開關；液位檢測，當防盜開關被打開后，系統將自行運轉，檢測油箱液位初始值；報警，當油箱液位發生變化時，液位送變器將信息處理，報警系統開始工作，提醒車主并警示偷油者[3]。

2 系統設計

系統主要由液位傳感器、車載電源、控制開關和報警裝置等構成。液位傳感器負責接收油箱液面變化信息，車載電源為系統供電，控制開關位于駕駛室內，只能由車主1人控制，報警裝置被保護，不容易被破壞。

2.1 液位傳感器探頭工作原理

用靜壓測量原理：當液位變送器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓強公式為： （注：P為油箱液面處的壓強；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，傳感器的正壓腔可以通過導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壓腔相連，可以抵消傳感器背面的，使傳感器測得壓力為： ，顯然，通過測取壓強P，可以得到液位深度。此液位傳感器在靈敏度以及探測方面有如下特點：

穩定性好，在補償溫度0～70℃范圍內，溫度飄移低于0.1%FS，在整個允許工作溫度范圍內低于0.3%FS，穩定性好，在補償溫度0～70℃范圍內。

在安裝時正負極接反不會損壞變送器，因其具有限流保護，反向保護電路，異常時送器會自動限流在安全電流以內。

無任何可動部件，皆為固態結構，可靠性很高，使用壽命較長。

經濟耐用，結構簡單，方便安裝。

價格低廉，有效降低成本[3-4]。

2.2 車載電源

報警系統由車載電源供電。電源模塊可為系統提供穩定的工作電壓。本系統采用汽車內部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電壓經過微型直流變壓器將其轉換為5V電源，為液位傳感器的控制系統部分提供5V的穩定電源。此外，系統還設有一個由8節干電池組成的12V的備用電源。備用電源在報警電路被觸發時，可以為報警系統提供充足的電源電壓，當液位送變器接收到液位變化的信號，將蜂鳴器與車載電源之間的電路閉合，蜂鳴器將發出報警提示音，其主要功能是警示偷油賊，提醒車主。

2.3 控制系統設計

PLG為液位傳感器的主控制器，將液位傳感器安裝在油箱內部，把利用液位傳感器檢測到的情況傳輸給PLG，然后由其將油位情況轉換成相應的電信號，進而形成相應的油位顯示，當油位一直低于指定位置或漏油時即觸發報警系統，發出報警信號，以此為核心控制裝置。LED7段共陰極數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數碼管的發光二極管陰極連接在一起，此公共陰極通常接地，當某個發光二極管的陽極為高電平時，發光二極管點亮，相應的段被顯示[2][5]。

2.4 報警電路設計

電路不僅制作、調試簡單，而且靈敏度高，當蜂鳴器被強制摘除時，連接在蜂鳴器上的2根短接的引出導線被扯斷，電路立即接通報警音響，使報警程序仍不能被終止。此電路系統更有記憶功能，當產生報警后，如再將2根導線連接上，報警聲音也不能被中斷[6]。

3 結束語

長途貨車油箱防盜系統能夠有效降低偷油事件的發生，文章詳細的介紹了其設計思路，設計實現的防盜系統具有較高自動化、智能化以及低功耗的特點，可重復操作利用，具有較好的實用性和可推廣性。

參考文獻

[1]李守成，張英飛，韓同樣.傳感器原理及應用[J].鐵道通信信號，1994（10）：21-22.

[2]李瑞，李丹，齊虹，田雷，王善慈，孫鳳玲.二線制帶隔離膜片的擴散硅液位變送器[J].傳感器技術，2001（1）：106-110.

[3]王志萍，劉志富，王煒.傳感器技術在自動化控制系統中的應用[J].科技信息機械與電子，2009（17）：63.

[4]吳力普，沈超.基于ATmega16單片機的油箱防盜裝置的設計[J].安防科技，2012（3）：3-6.

[5]李廣志，張明芹.“實作”設計研究-以制作簡易報警器為例[J].北方經貿，2016（11）：11-14.

作者簡介：牛春亮（1983-），男，講師，主要從事機械CAE及智能機構設計研究，大連海洋大學機械與動力工程學院。