油位传感器工作原理

北京北计普企软件有限公司

PQ-606系列数字汽车油位计

使用说明书

2011-06-01修订 2011-06-05实施

北京北计普企软件技术有限公司制订

PQ-606系列数字油位传感器基于射频电容测量原理，采用断层扫描技术,动态分析传感器在介质中各种参数，自动进行精确补偿，输出信号随液位高度改变呈线性连续变化。整机无任何弹性部件和可动部件，耐冲击、安装方便，可安装在各种场合对汽油、柴油、液压油的油位及其它各种弱腐蚀性液体的液位进行准确测量。

特点：该系列传感器是计量级测量仪器，具有很高的分辨率和测量精度。它无须人工干预，自动校准，不存在温度漂移，且不受介质的变化影响。也就是说同一支传感器，不管被测量的介质是水还是汽油或柴油，不管温度如何变化，它都能正确输出精确的液位高度信号。彻底解决了乙醇汽油、甲醇燃料等介质难测量的问题，也同时解决了不同地区因油的标号不同和温度的巨大差异引起的测量误差问题。目前该技术在国内独一无二，处于国际领先水平。

1、性能指标：

● 检测范围：100~1000mm ● 分辨率 ：0.01mm ● 探极耐温：-50~150℃ ● 探极直径：Φ18

● 输出信号：4～20mA 、0～5V 、0～10V 、RS485通讯、RS232通讯

● 供电电源：DC12～40V(4—20mA 除外) 极限工作电压：DC10V~60V （4—20mA 除外） ● 固定方式：螺纹安装M20×1.5或法兰安装，特殊规格可按要求定制 ● 防爆等级：隔爆Exd ⅡC T5

●精确度等级：

测量范围在300mm 以内时；精确度等级是1.5；

测量范围在300mm 到700mm 时；精确度等级是1.0； 测量范围在700mm 到1000mm 时；精确度等级是0.5；

注：有效范围内精度等级为上述精度或绝对误差3mm （取最大）。

2、操作说明：

● 承压范围: -0.1MPa ～0.1MPa ● 环境温度: -40~65℃

2.1接线方式如下：

RS232：此方式输出的传感器具备4根线

红色 24V+

黑色 24V-（RS232地）

蓝色 RS232 (RXD)计算机发送端

黄色 RS232 (TXD)计算机接受端

RS485：此方式输出的传感器具备4根线

红色 24V+

黑色 24V-

黄色 RS485 A

蓝色 RS485 B

4～20mA：此方式输出的传感器具备2根线

红色 24V+

黑色 24V-

0～5V：此方式输出的传感器具备3根线

红色 24V+

黑色 24V-

蓝色 0～5V电压输出

2.2校准流程：

由于该传感器采用微电脑控制技术，因此省去了使用中繁琐的手动校准，整机正常情况下无需校准可直接应用于常规介质的测量，如需校准，可通过如下操作：在通电情况下将传感器缓慢放入被测介质中。使液位从传感器的下孔处开始缓慢上升超过传感器测量部分的三分之一处，传感器的上孔处为最佳校准位置，因此，在校准过程中应使液位尽量上升至传感器上孔处。此操作即完成了对传感器的校准。为防止校准失败，此过程应操作2次以上。

2.3传感器的安装：

①如果是旧车需拆除原有传感器。新车直接安装；

②安装前请检查附件：法兰，橡胶垫，O型圈，螺丝是否齐备及相符；

③将O型圈套在传感器的根部；

④将橡胶垫的两面涂抹上耐油密封胶，然后和法兰盘与油箱法兰对好孔位，并用螺

丝固定好，拧紧时应对称轮流加力，以保证各方向受力均匀，避免漏油；

⑤将传感器插入用扳手拧紧即可完成传感器的安装；

⑥按定义分别接好电源线和通讯线；

⑦检查线路正常，即可接通传感器电源，传感器可正常工作；

安装示意图

⑧传感器的安装位置（前后左右）应尽量靠近油箱中心，从而减小车在上下坡时造

成的油面倾斜及油面波动对其的影响。

如上图所示，当油面倾斜时，油箱边缘油面会因倾斜方向的不同从而偏高或偏低。如果传感器位于油箱边缘，会致使传感器测量到的值偏大或偏小。

3、通讯协议

协议一

3.1协议结构:

终端发往油位仪的命令由五部分组成，如下：

包头：2个字节，固定为ASCII的$!(0x24 0x21)。

命令：2个字节，各不相同，如DO(0x44 0x4F)。

ID号：2个字节，ASCII表示的序列号，如01(0x30 0x31)。最多为99。

较验：2个字节，采取较验和方式，为从包头到ID号的所有字符的相加和的低8位，最后此低8位转为ASCII表示的十六进制方式，如最后算出来的较验和为0x0245，则只保留低8位，即0x45，转成ASCII表示的十六进制为”45”(0x34 0x35)。

包尾：2个字节，为回车换行符，即0x0D 0x0A

油位仪发往终端的命令也是由六部分组成，如下：

包头：1个字节，固定为“*”号，即0x2A。

标识：3个字节，表明当前回复的数据类型。

ID号：2个字节，ASCII表示的序列号，如01(0x30 0x31)。最多为99。

值：6个字节，表明当前回复的值，长度固定为6字节。

较验：2个字节，采取较验和方式，为从包头到值的所有字符的相加和的低8位，最后，此低8位转为ASCII表示的十六进制方式，如最后算出来的较验和为0x0245，则只保留低8位，即0x45，转成ASCII表示的十六进制为”45”(0x34 0x35)。

包尾：2个字节，回车换行符，即0x0D 0x0A

3.2协议内容：

3.2.1读液位:

由终端或电脑发往液位仪的命令（无任何滤波）:

ASCII ： $!DO0139

01表示ID号。

其中39表示较验和,为从$字符(即0x24)开始至较验和之前所有字符的直接相加之和的低8位,此8位转成十六进制的ASCII码,如$!DO01相加之后为0x0139,则较验值为ASCII的39,即0x33 0x39)

十六进制：24 21 44 4F 30 31 33 39 0D 0A

液位仪回复：

ASCII ： *RFV01000.0197

RFV为读液位返回标志.

01为当前油位传感器ID号.

000.01为当前油位值,百分比表示,最高值为100.00.固定以XXX.XX形式表述,不足位以零补充.如012.21，表示为12.21%。

98为较验和.

十六进制： 2A 52 46 56 30 31 30 30 30 2E 30 31 39 38 0D 0A

3.2.2读当前液位AD值:

由终端或电脑发往液位仪的命令（有滤波）:

ASCII ： $!RY0151

十六进制： 24 21 52 59 30 31 35 31 0D 0A

液位仪回复：

ASCII ： *CFV0100FA32B6

00FA32为当前AD值，00为不足6个字节补0代替，FA32为当前油位AD值ASCII 表示的十六进制，即表示当前油位值为0xFA32。

注：此AD值为油位0%~100%变化而对应的000000~~00FFFF的AD值

十六进制： 2A 43 46 56 30 31 30 30 46 41 33 32 42 36 0D 0A

3.2.3设置液位仪ID:

由终端或电脑发往液位仪的命令:（ID范围 0--99）

ASCII ： $!ID0133

ID为命令

01为ID值

十六进制： 24 21 49 44 30 31 33 33 0D 0A

液位仪回复:

ASCII ： *SID01OKOKOK39 表示成功。

*SID01NONONO42 表示失败。

01表示设置的ID值，OKOKOK表示设置成功，ONONON表示设置失败。

十六进制：2A 53 49 44 30 31 4F 4B 4F 4B 4F 4B 33 39 0D 0A

2A 53 49 44 30 31 4E 4F 4E 4F 4E 4F 34 32 0D 0A

3.2.4设置滤波系数:

由终端或电脑发往液位计的命令

ASCII ：$!Z40134

Z为命令

01为ID值

4为滤波系数,可选参数为:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9其余参数无效

十六进制： 24 21 5A 34 30 31 33 34 0D 0A、

滤波范围： 0~~9级

0、无滤波

1、12 秒

2、24秒

3、36秒

4、60秒

5、120秒

6、180秒

7、240秒

8、480秒

9、960秒

液位仪回复：

ASCII ： *SZN01OKOKOK54 表示成功。

*SZN01NONONO5D 表示失败

十六进制： 2A 53 5A 4E 30 31 4F 4B 4F 4B 4F 4B 35 34 0D 0A

2A 53 5A 4E 30 31 4E 4F 4E 4F 4E 4F 35 44 0D 0A 协议二

查询命令:*020600#

回复： $XROIL0202DDDDXX\n DDDD为油量值，XX为异或校验值，'\n'结束符

DDDD为油位百分比

例如：$XROIL02025678XX\n

则油位百分比为56.78%

读取当前液位百分比 *020600#

阻尼系数 *0206X3# x为0-9（0无阻尼，9最大时间同上）

4、注意事项

1、 RS232/RS485/0-5V/4～20mA信号只能存在一种，可以任意选择使用其中之一。RS485总

线可以同时接多个传感器，但要事先设置每个传感器的通讯地址，每个传感器的通讯地址必须是唯一的，以防总线锁死。RS485总线采用的是半双工芯片，因此读取数据时应给模块留出响应的时间，读取速度不能太快，连续读取时两条指令间的时间间隔不能小于200ms。

2、由于车上环境恶劣，传感器供电需采用隔离电源供电。信号传输线，尤其是RS232通讯，

通讯线不宜过长，且应采用屏蔽线。

3、对RS232/RS485信号的传感器，在排除通讯不上的故障时，可将蓝色与黄色线对调一下

进行测试，如果通讯成功，则说明是接线错误导致。此操作仅限数字通讯。

4、传感器的供电电压不得超过其正常工作电压，且传感器供电电源功耗不小于传感器正常

工作时所用功耗。

5、实际环境应符合传感器基本参数要求，不得超出正常范围，否则将会导致传感器损坏，

甚至引起其它事故的发生。

6、传感器输出的是被测介质的位置高度信号，在滤波为零的情况下，输出的值构成的曲线

反应油面的实际变化，输出值随着油面的上升或下降而变化，加上滤波后曲线会变得平滑，滤波值越大，曲线越平滑，但油量值会滞后于油量的变化的时间。因此，曲线的平滑度与油量值的滞后时间（反应时间）是成正比关系的。出厂滤波值是综合客户反馈意见及现场情况而设定的较为适合的值。

7、由于油品的关系，传感器设置时的介质与现场使用的介质存在一定的差异，该传感器具

有自动适应多种介质的功能，可以解决由于介质不同导致的误差，因此用户在使用前应执行

2.2中操作。

8、请勿将传感器拆卸或恶意损坏，否则恕不保修。

9、常规传感器出厂附件有法兰、橡胶垫、O型圈、说明书、合格证等附件，如有特别要求，

请提前予以说明。

10、传感器的橡胶垫、O型圈等所有附件，均不在三包范围内。

5、常见故障排除

故障现象

原因分析

排除及解决方法

备注

无输出/通讯

不上

■ 电源开路或电压过

低；

■ 传感器故障； ■ 接线错误

检测接线是否正确→检测负载时供电电压是否大于10V →检测供电电流是否为3~10mA →根据 2.1进行接线，或将蓝色与黄色线对调（仅限数字通讯）→以上检查均正常或电流超出正常范围，则为传感器故障。 4~20mA 输出的供电电压DC20~28V 电流为 4~20mA 通讯输出的除外。

输出值不变 ■ 供电电压异常； ■ 外部干扰； ■ 传感器堵塞； ■ 传感器故障；

检测负载时供电电压是否正常（如电压不稳）→给传感器重新上电→周围是否有严重干扰→检查传感器上下孔是否堵塞→若没有，则为传感器故障。

检查油箱内油位是否确实不动；重新上电后正常，则重点检查干扰及电源供电处。 输出值误差较

大

■ 供电电压异常； ■ 外部干扰； ■ 传感器堵塞； ■ 自动适应未完成； ■ 传感器故障；

检测负载时供电电压是否正常（如电压不稳）→周围是否有严重干扰→检查传感器上下孔是否堵塞→执行2.3中操作→若还不行，则为传感器故障。

该故障多为自动适应未完成，执行2.3中操作即可。

输出值上下跳

动

■ 油面在跳动； ■ 供电电压不稳； ■ 外部干扰； ■ 传感器故障；

检查油面是否在跳动→检测供电电压是否正常→周围是否有干扰存在→执行2.3中操作→若还不行，则为传感器故障。

此故障多出现于0~5V 信号上。

以上方法均应在车机、油箱等设备为常规时且其它设备正常情况下进行。

注意：精密仪器，不可碰撞。 警告：内部参数用户不可随意更改。

危险：工作环境不可超出传感器的正常范围。

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