專利名稱：流體量測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種流體量測裝置，其特別是提供一電容式傳感器的流體 感測電路，用于計量流體槽中的流體物理特征。
背景技術：
公知流體量測裝置是使用于流體的物理特征計量，諸如流體的濃度、密 度或是流體量， 一般的流體量測裝置通常是體積大且組件復雜，同時也因為 這樣的結(jié)果而導致其成本比較高。然而，體積小且成本低的產(chǎn)品，也在市場 需求下日益重要。以燃料電池系統(tǒng)為例，將燃料電池系統(tǒng)使用于可攜式電子 裝置的趨勢逐漸顯著，而利用富氫燃料流體(如甲醇)與氧燃料流體進行電化 學反應而輸出電力的燃料電池系統(tǒng)中，需要讓使用者知道，何時燃料流體濃 度不足或是存量不足而必須補充燃料流體，所以必須偵測燃料流體容器內(nèi)的 燃料流體液位及燃料流體容量。而一般燃料流體容器中提供偵測燃料流體濃 度以及燃料流體存量是透過昂貴的計量傳感器，對于目前需要大量使用在可 攜式電器產(chǎn)品中，是相當不經(jīng)濟的。因此，本發(fā)明的發(fā)明人有鑒于公知監(jiān)測流體物理特性的方法及其裝置的 缺失，乃亟思發(fā)明一種流體量測裝置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是提供一種流體量測裝置，用以計量流體的濃度、密 度、液面高度或流體的其它物理特性。
本發(fā)明的另一 目的是提供一種流體量測裝置，是將該流體量測裝置應用 于燃料電池系統(tǒng)，并用以計量燃料電池系統(tǒng)的燃料流體濃度、燃料流體密度、 燃料流體液面高度或燃料流體的其它物理特性。本發(fā)明的再一目的是提供一種流體量測裝置，該計量方式可利用置于流 體內(nèi)的感測裝置，通過該電容感測裝置感測其電氣特性的改變，其電氣特性 信號經(jīng)由流體量測電路裝置轉(zhuǎn)換，而得到所需演算的物理量，進而得知該流 體內(nèi)的流體物理特性。本發(fā)明的再-一 目的是提供一種流體量測裝置，其是可提供一標準電氣信 號，用以校正流體經(jīng)過使用后因為電化學反應的產(chǎn)物或是溫度的改變所造成 的誤差。為了達成本發(fā)明上述目的， 一種流體量測裝置，其是用于儲存流體的流 體槽中，且具有邏輯運算單元、電容式感測組件以及電容感測電路。其中該 電容感測電路是透過定電流的輸入，以進行該電容式感測組件的電容值偵測， 且前述的電容感測電路是透過該邏輯運算單元啟動該電容式感測組件的充電 狀態(tài)，并開始進行時間累計，直到該電容式感測組件的電壓值達到一參考電 壓值，該邏輯運算單元獲得啟動充電時間與達到參考電壓值時間的差值，用 以提供該邏輯運算單元換算出該電容式感測組件的電容值。最后則經(jīng)由該邏 輯運算單元的后級演算將該電容值轉(zhuǎn)換為該流體的物理特征信息，該物理特 征信息可以是包括該流體的濃度、密度以及液面高度中的任一流體物理特征。另外，該電容式感測組件可進一步具有一作為標準的電容組件以及一實 際偵測該流體的電容組件，并透過該電容感測電路的差動電路而獲得后者的 電容值。 再者，可將該流體量測裝置設于一燃料電池系統(tǒng)的燃料儲存槽中，用以 量測該燃料儲存槽中的燃料流體的濃度、密度、液面高度或流體的其它物理特性。為使熟悉該項技藝人士了解本發(fā)明的目的、特征及功效，茲通過下述具 體實施例，并配合圖式，對本發(fā)明詳加說明如后。


圖1是顯示本發(fā)明流體量測裝置的組件關聯(lián)圖；圖2所顯示本發(fā)明流體量測裝置的具體實施例立體圖；圖3所顯示本發(fā)明流體量測裝置局部組件的關聯(lián)圖；圖4是本發(fā)明流體量測裝置局部組件的電路圖；圖5是本發(fā)明圖4的信號輸出圖；圖6是本發(fā)明流體量測裝置第二具體實施例的局部組件關聯(lián)圖； 圖7是關于本發(fā)明圖6的具體實施例的局部組件側(cè)剖視圖； 圖8是本發(fā)明流體量測裝置局部組件的電路圖； 圖9是本發(fā)明圖8的信號輸出圖；圖10所顯示本發(fā)明流體量測裝置局部組件的電路圖。主要組件符號說明燃料電池系統(tǒng)(l) 電力生成部(ll)燃料流體槽(12) 容置空間(12a) 燃料流體儲存部(12b)
電容式感測組件(2) 電容感測電路(3) 定電流源(31)開關組件(32)電壓比較組件(33)計時組件(34)第一電氣接點(A)第二電氣接點(B)第三電氣接點(C)第四電氣接點(D)第五電氣接點(E)第六電氣接點(F)參考電壓(Vref) 邏輯運算單元(4)開關信號輸出端口(SW)第一開關信號輸出端口(SW1)第二開關信號輸出端口 (SW2) 電容式感測組件(5)第一電容組件(51)第二電容組件(52) 電容感測電路(6)定電流源(61)定電流源(62)第一開關組件(63 第二開關組件(64)電壓差動放大器(65)第七電氣接點(G)第八電氣接點(H)第九電氣接點(I)電壓差動放大器電路(7i 第一比較器(71) 第二比較器(72) 第一電阻器(R1) 第二電阻器(R2) 第三電阻器(R3) 第四電阻器(R4) 第五電阻器(R5)顯示裝置(8)時間(tl)時間(t2)時間(t3)時間(t4)時間差(Atl)時間差(At2)電壓(VA)電壓(VD)電壓(VG)電壓(VH)電壓(VI)具體實施方式
參考圖l所顯示，其是本發(fā)明流體量測裝置的組件關聯(lián)圖。本發(fā)明流體量 測裝置以使用于燃料電池系統(tǒng)為具體實施例作說明， 一燃料電池系統(tǒng)(l)中設置一電容式感測組件(2)、 一電容感測電路(3)以及一邏輯運算單元(4)，其中 該電容式感測組件(2)會反應該燃料電池系統(tǒng)(1)中的燃料流體量而產(chǎn)生對應 的電氣信號，并由該電容感測電路(3)將此電氣信號轉(zhuǎn)換為與電容值相關的電 氣信號，再透過該邏輯運算單元(4)進行該電容值相關電氣信號的后級演算。參考圖2所顯示，其是本發(fā)明流體量測裝置的具體實施例立體圖。前述本 發(fā)明流體量測裝置的使用于燃料電池系統(tǒng)具體實施例中，該燃料電池系統(tǒng)(l) 進一步具有至少一電力生成部(11)以及至少一燃料流體槽(12)，其中該電力 生成部(ll)是具有觸媒物質(zhì)并可通過和富氫燃料流體與氧燃料進行電化學反 應，進而將化學能轉(zhuǎn)換為電能輸出的一種能量轉(zhuǎn)換器；以及該燃料流體槽(12) 是儲存該電力生成部(ll)電化學反應所需的燃料流體，并具有供給燃料流體 至該電力生成部(ll)的輸送手段。再者，該電容式感測組件(2)是設置于該燃 料電池系統(tǒng)(1)的燃料流體槽(12)中，用以反應該燃料流體槽(12)的燃料流體 液面高度而產(chǎn)生對應的電氣信號，該電容式感測組件(2)是電氣連接該電容感 測電路(3)，使得該電容感測電路(3)可將此電氣信號轉(zhuǎn)換為與電容值相關的 電氣信號，且該電容感測電路(3)是電氣連接至該邏輯運算單元(4)，使得該 邏輯運算單元(4)可將該電容電氣信號轉(zhuǎn)換為燃料流體液面高度信息。另外，前述的邏輯運算單元(4)將該電容電氣信號轉(zhuǎn)換為燃料流體液面高 度信息，而該燃料流體液面高度信息可進一步輸出為影像信息，而顯示于-一 顯示裝置(8)。舉例來說，該顯示裝置(8)是一筆記型計算機，該邏輯運算單
元(4)電氣連接至---該顯示裝置(8)的信號輸出入端口 ，并將該燃料流體液面高度信息傳輸至該筆記型計算機，使得該顯示裝置(8)可將該燃料流體液面高度信息以圖形、文字等任何信息表達方式輸出，以此提供使用者監(jiān)視燃料電 池系統(tǒng)的殘余燃料流體量或殘余電力。參考圖3所顯示，其是本發(fā)明流體量測裝置局部組件的關聯(lián)圖。如圖3所 顯示，前述電容感測電路(3:i的一具體實施例是具有一定電流源(31)、 一開關 組件(32)、 一電壓比較組件(33)以及一計時組件(34)，其中該定電流源(31) 是一提供定電流信號源輸出的主動組件；該開關組件(32)是一選擇該定電流 源(31)的電流信號在電路中的傳輸方向；該電壓比較組件(33)是一信號比較 組件，當輸入該電壓比較組件(33)的信號電壓大于一參考電壓值時，該電壓 比較組件(33)的輸出電壓信號會由負電位轉(zhuǎn)為正電位；以及該計時組件(34) 是用以計量該開關組件(32)上的輸入信號由高電位轉(zhuǎn)為低電位時與該電壓比 較組件(33)輸出信號由負電位轉(zhuǎn)為正電位的間的時間。因此，當該開關組件(32) 選擇該定電流源(31)的信號源進行對該電容式感測組件(2)的充電時，該 計時組件(34)會清除先前所計量的時間值，該電容式感測組件(2)的電壓會持 續(xù)增加，直到該電容式感測組件(2)的電壓持續(xù)增加至超過該電壓比較組件(33) 的參考電壓值時，該計時組件(34)停止時間計量。因此，該邏輯運算單 元(4)可擷取該電容感測電路(3)的計時組件(34)的累計時間，而利用電容與 充電時間成正比關是，換算出該電容式感測組件(2)的電容值。前述的電容感測電路(3)以及邏輯運算單元(4)是可整合為一般電路或集 成電路形式。參考圖4以及圖5所顯示，圖4是本發(fā)明流體量測裝置局部組件的電路圖； 以及圖5是本發(fā)明圖4的信號輸出圖。如圖4所顯示，前述的電容感測電路(3) 中，該定電流源(31)是電氣連接至一第一電氣接點(A)，再透過該第一電氣接 點(A)分別電氣連接至該開關組件(32)、電容式感測組件(2)以及電壓比較組 件(33)。其中前述的邏輯運算單元(4)具有一開關信號輸出端口 (SW)以及一電 氣信號輸入端口電氣連接至一第六電氣接點(F)，且透過該開關信號輸出端口 (SW)同時電氣連接至該開關組件(32)的控制端與該計時組件(34)，用以提供 該邏輯運算單元(4)輸出控制信息至該開關組件(32)與該計時組件(34);該開 關組件(32)與電容式感測組件(2)形成并聯(lián)的電氣連接；該電壓比較組件(33) 具有提供電氣連接的第二電氣接點(B)、第三電氣接點(C)以及第四電氣接點 (D)，且透過該第二電氣接點(B)電氣連接至該第一電氣接點(A)，透過該第三 電氣接點(C)電氣連接至一參考電壓(Vref)，以及透過該第四電氣接點(D)電 氣連接至該計時組件(34)，并使得該第二電氣接點(B)是高電位輸入埠且該第 三電氣接點(C)是低電位輸入埠，使得該第二電氣接點(B)輸入電位高于該第 三電氣接點(C)的電氣信號時，該第四電氣接點(D)輸出電氣信號由負電位轉(zhuǎn) 為正電位并傳送至該計時組件(34);以及該計時組件(34)是具有提供電氣連 接的第四電氣接點(D)、第五電氣接點(E)與第六電氣接點(F)，且該計時組件 (34)透過該第四電氣接點(D〉電氣連接該電壓比較組件(33)，透過該第五電氣 接點(E)電氣連接至該邏輯運算單元(4)的開關信號輸出端口 (SW)，透過該第 六電氣接點(F)電氣連接該邏輯運算單元(4)的電氣信號輸入端口 ，用以輸出 該計時組件(34)的電氣信號至該邏輯運算單元(4)。如圖5所顯示，在初始狀 態(tài)時，邏輯運算單元(4)的開關信號輸出端口(SW)會輸出一高準位的邏輯信 號，此時該開關組件(32)會導通，而使得電容式感測組件(2)上所儲存的電荷 做放電的動作，而達到初始化電容式感測組件(2)的電容量的功能，當在時間 (tl)時，該邏輯運算單元(4)的開關信號輸出端口 (SW)輸入一低準位的邏輯信 號關閉該開關組件(32)的導通狀態(tài)，該計時組件(34)會清除時間累計紀錄并 開始進行時間累計，使得該電容感測電路(3)的定電流源(31)在持續(xù)輸出電流
的狀態(tài)下，該電容式感測組件(2)上的電荷會持續(xù)累積充電，而升高第一電氣接點(A)的電壓(VA)并逐漸接近該電壓比較組件(33)的參考電壓(Vref);再 者，直到時間(t2)時，該電容式感測組件(2)的累積電荷使得電壓(VA)超過參 考電壓(Vref)，使得該電壓比較組件(33)自第四電氣接點(D)輸出電壓(VD)由 負電位負電位轉(zhuǎn)為正電位并傳送至該計時組件(34)，且該計時組件(34)停止 時間累計并獲得時間(tl)與時間(t2)的時間差(A tl);最后該計時組件(34) 在停止時間累計時，將時間差(A tl)的電氣信號透過該第六電氣接點(F)傳輸 至該邏輯運算單元(4)，用以提供該邏輯運算單元(4)換算出該電容式感測組 件(2)的電容值，并進行該邏輯運算單元(4)的后級演算。前述的該邏輯運算單元(4)的后級演算是包括利用該電容值進行演算而 可得到燃料流體的濃度、液面高度及密度任一燃料流體物理特征。參考圖6以及圖7所顯示，圖6是本發(fā)明流體量測裝置第二具體實施例的局 部組件關聯(lián)圖；以及圖7是關于本發(fā)明圖6的一具體實施例的局部組件側(cè)剖視 圖。如圖6所顯示，此實施例不同于前述實施例者是具有一電容式感測組件 (5)，且該電容式感測組件(5)具有第一電容組件(51)以及第二電容組件(52)。 再如圖7所顯示，該電容式感測組件(5)的第一電容組件(51)以及第二電容組 件(52)是以特定比例的大小分別設置于該燃料流體槽(12)中，且該第二電容 組件(52)的設置是對應該燃料流體槽(12)的燃料流體，該第一電容組件(51) 的設置是避免直接偵測到該燃料流體槽(12)中的燃料流體，該第一電容組件 (51)是對應于一容置空間(12a)而設置，該容置空間(12a)是可為該燃料流體 槽(12)中的局部封閉空間，且該容置空間(12a)是不儲存任何燃料流體，而第 二電容組件(52)是對應設置于該燃料流體槽(12)中儲存有燃料流體的燃料流 體儲存部(12b)，其目的是可以將第一電容組件(51)所量測到的電容值當做沒 有液體時的電容參考值，使得第二電容組件(52)可以依憑第一電容組件(51)
所量測得到的電容值按比例計算而設定為沒有液體時的初始電容值，并據(jù)此 將該第二電容組件(52)對應該燃料流體儲存部(12b)中的燃料流體量，而獲得該燃料流體儲存部(12b)中的燃料流體液面高度。參考圖8以及圖9所顯示，圖8是本發(fā)明流體量測裝置局部組件的電路圖； 以及圖9是本發(fā)明圖8的信號輸出圖。如圖8所顯示，基于前述的第二具體實施 例，其是進一步具有一電容感測電路(6)，且該電容感測電路(6)中， 一定電 流源(61)是電氣連接至一第七電氣接點(G)再透過該第七電氣接點(G)分別電 氣連接至一第一開關組件(63)與該第一電容組件(51)，以及另一定電流源 (62)是電氣連接至一第八電氣接點(H)，，透過該第八電氣接點(H)分別電氣 連接至一第二開關組件(64)與該第二電容組件(52),以及該第七電氣接點(G) 與該第八電氣接點(H)分別電氣連接至該電壓差動放大器(65)的高電位輸入 埠與低電位輸入埠。其中該定電流源(61)與定電流源(62)的輸出電流量是以 第一電容組件(51)與第二電容組件(52)在沒有液體時所量得的電容量為正比 的輸出至該第七電氣接點(G)與第八電氣接點(H);該邏輯運算單元(4)具有一 第一開關信號輸出端口 (SW1)以及一第二開關信號輸出端口 (SW2)，該第一開 關信號輸出端口 (SW1)以及第二開關信號輸出端口 (SW2)分別電氣連接至該第 一開關組件(63)的控制端與第二開關組件(64)的控制端，使得該邏輯運算單 元(4)得以輸出控制信息至該第一開關信號輸出端口(SW1)與第二開關信號輸 出端口 (SW2);以及該電壓差動放大器(65)的信息輸出端口是電氣連接至一第 九電氣接點(工)，且透過該第九電氣接點(I)電氣連接至該邏輯運算單元(4)， 并使得當該第七電氣接點(G)與第八電氣接點(H)分別輸入電壓(VG)與電壓 (VH)的電氣信號時，該第九電氣接點(I)輸出一差動電壓信號(VI)至該邏輯運 算單元(4)，該差動電壓信號(VI)的增加率是等比例于電壓(VG)與電壓(VH)的 差值增加率。如圖9所顯示，當在時間(t3)時，該邏輯運算單元(4)的第一開
關信號輸出端口 (SW1)與第二開關信號輸出端口 (SW2)輸入關閉該第一開關組件(63)與第二開關組件(64)的導通狀態(tài)，且該邏輯運算單元(4)會清除時間累 計紀錄并開始進行時間累計，使得該第一電容組件(51)與第二電容組件(52) 會持續(xù)充電而升高第七電氣接點(G)的電壓(VG)與第八電氣接點(H)的電壓 (VH);再者，當電壓(VG)與電壓(VH)達到飽和值的時間(t4)時，該電壓(VG) 與電壓(VH)的差量(VI:)維持定值，使得該邏輯運算單元(4)停止時間累計并獲 得時間(t3)與時間(t4)的時間差(A t2);最后該邏輯運算單元(4)在停止時間 累計時，該邏輯運算單元(4)根據(jù)時間差(A t2)以及該第一電容組件(51)的電 容值，換算出該第二電容組件(52)的電容值，并進行該邏輯運算單元(4)的后 級演算。參考圖10所顯示，其是本發(fā)明流體量測裝置局部組件的電路圖。前述圖8 的實施電路的具體例子中，該電壓差動放大器(65)可以透過一電壓比較電路 手段(7)所構(gòu)成，該電壓比較電路手段(7)包括一第一比較器(71)、 一第二比 較器(72)、—-第一電阻器(R1)、 一第二電阻器(R2)、 一第三電阻器(R3)、 一 第四電阻器(R4)以及 -第五電阻器(R5)。其中該第七電氣接點(G)是電氣連接 至第一比較器(71)的高電位埠，第八電氣接點(H)是電氣連接至第二比較器 (72)的高電位埠，該第一比較器(71)的信號輸出端口是電氣連接至第九電氣 接點(I)，該第一比較器(71)的低電位埠、該第一電阻器(R1)以及該第二比較 器(72)的低電位埠形成串聯(lián)的電氣連接，該第二電阻器(R2)—端接地且另一 端電氣連接至該第二比較器(72)的低電位埠，該第三電阻器(R3)—端電氣連 接至該第二比較器(72)的低電位埠且另一端電氣連接至該第二比較器(72)的 信號輸出端口 ，該第四電阻器(R4) —端電氣連接至該第二比較器(72)的信號 輸出端口且另一端電氣連接至該第一比較器(71)的低電位埠接地，該第五電 阻器(R5)—端電氣連接至該第一比較器(71)的低電位埠且另一端電氣連接至
該第一比較器(71)的信號輸出端口。因此，前述圖9中，該第七電氣接點(G)的電壓(VG)與第八電氣接點(H)的電壓(VH)的差值會被放大。雖然前述本發(fā)明流體量測裝置是以燃料電池系統(tǒng)為具體實施例作說明，但是本發(fā)明的流體量測裝置是可以使用于各種流體的量測。雖然本發(fā)明已以具體實施例揭露如上，然其所揭露的具體實施例并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾，其所作的更動與潤飾皆屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的保護范圍當視其權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種流體量測裝置，其特征在于包括一邏輯運算單元，其特征在于包括一開關信號輸出端口，用以輸出控制信息；一電容式感測組件，其特征在于用以反應流體的物理量而產(chǎn)生對應的電氣信號；以及一電容感測電路，其特征在于包括一定電流源，其特征在于包括一定電流源輸出電氣接點，用以輸出定電流源的電氣信號；一開關組件，其特征在于包括一控制端、一信號輸入端以及一信號輸出端的電子開關組件；一電壓比較組件，其特征在于包括一高電位輸入埠、一低電位輸入端口以及信號輸出端口，且該低電位輸入埠的電位是一參考電壓值；以及一計時組件，其特征在于用以累計該電壓比較組件輸出信號的時間，并包括一電氣接點與該電壓比較組件的信號輸出端口形成電氣連接；另一電氣接點與該邏輯運算單元的開關信號輸出端口形成電氣連接；以及再一電氣接點是輸出該計時組件累計該電壓比較組件輸出信號的時間電氣信息至該邏輯運算單元；其中該定電流源是透過該定電流源輸出電氣接點分別電氣連接至該開關組件的信號輸入端、該電容式感測組件以及該電壓比較組件的高電位輸入埠，且該開關組件與電容式感測組件的另一端是接地，而使得該開關組件與電容式感測組件形成并聯(lián)的電氣連接。
2. 如權(quán)利要求1所述流體量測裝置，其特征在于在初始狀態(tài)時，該邏輯 運算單元的開關信號輸出端口輸出一高準位的邏輯信號開啟該開關組件的信號輸入端與信號輸出端的導通狀態(tài)，使得該電容式感測組件進行放 電；在第一時間時，該邏輯運算單元的開關信號輸出端口輸出信息關閉 該開關組件的信號輸入端與信號輸出端的導通狀態(tài)，且該邏輯運算單元 的開關信號輸出端口輸出信息清除該計時組件時間累計紀錄并開始進行 時間累計，使得該電容感測電路的定電流源在持續(xù)輸入信號的狀態(tài)下， 該電容式感測組件會持續(xù)充電而升高第一電氣接點的電壓值并逐漸接近 該電壓比較組件的參考電壓值；在第二時間時，該電容式感測組件的電壓值超過參考電壓值，使得該電壓比較組件的信號輸出端口輸出電壓信 號由負電位轉(zhuǎn)為正電位并傳送至該計時組件，使得該計時組件停止時間累計并獲得第一時間與第二時間的時間差值；以及該計時組件在停止時 間累計時，將時間差值的電氣信號傳輸至該邏輯運算單元，用以提供該 邏輯運算單元演算該時間差值所對應的物理信息。
3. 如權(quán)利要求2所述流體量測裝置，其特征在于該邏輯運算單元進一步 包括一后級演算，且該后級演算是透過該電容式感測組件的電容值進行 演算而獲得流體的物理特征，該物理特征是選擇流體濃度、流體密度以 及流體液面高度中的任- -流體物理特征。
4. 如權(quán)利要求1所述流體量測裝置，其特征在于該電容感測電路以及邏 輯運算單元是選擇整合為一 電路以及一集成電路中的任一形式。
5. 如權(quán)利要求1所述流體量測裝置，其特征在于該開關組件是選擇M0S 開關以及晶體管開關中的任一電子開關組件。
6. 如權(quán)利要求1所述流體量測裝置，其特征在于該電容式感測組件是設 置于一燃料電池系統(tǒng)之 一燃料流體槽中，該燃料流體槽是用以容置燃料 流體，該電容式感測組件是用以偵測該燃料流體的物理量而產(chǎn)生對應的 電氣信號'。
7. 如權(quán)利要求6所述流體量測裝置，其特征在于在初始狀態(tài)時，該邏輯 運算單元的開關信號輸出端口輸出一高準位的邏輯信號開啟該開關組件的信號輸入端與信號輸出端的導通狀態(tài)，使得該電容式感測組件進行放 電；在第一時間時，該邏輯運算單元的開關信號輸出端口輸出信息關閉 該開關組件的信號輸入端與信號輸出端的導通狀態(tài)，且該邏輯運算單元 的開關信號輸出端口輸出信息清除該計時組件時間累計紀錄并開始進行 時間累計，使得該電容感測電路的定電流源在持續(xù)輸出電流的狀態(tài)下， 該電容式感測組件會持續(xù)充電而升高第一電氣接點的電壓值并逐漸接近 該電壓比較組件的參考電壓值；在第二時間時，該電容式感測組件的電 壓值超過參考電壓值，使得該電壓比較組件的信號輸出端口輸出一電壓 信號至該計時組件，使得該計時組件停止時間累計并獲得第一時間與第 二時間的時間差值；以及該計時組件在停止時間累計時，將時間差值的 電氣信號傳輸至該邏輯運算單元，用以提供該邏輯運算單元演算該時間 差值所對應的物理信息。
8. 如權(quán)利要求7所述流體量測裝置，其特征在于該邏輯運算單元進一步 包括一后級演算，且該后級演算是透過該電容式感測組件的電容值進行 演算而獲得燃料流體的物理特征，該物理特征是選擇燃料流體濃度、燃 料流體密度以及燃料流體液面高度中的任一燃料流體物理特征。
9. 如權(quán)利要求1所述流體量測裝置，其特征在于該邏輯運算單元將該電 容電氣信號轉(zhuǎn)換為燃料流體液面高度信息，而該燃料流體液面高度信息 可進一步輸出為影像信息，而顯示于一顯示裝置。
10. 如權(quán)利要求9所述流體量測裝置，其特征在于該顯示裝置是一計算機系統(tǒng)，該邏輯運算單元是電氣連接至一該計算機系統(tǒng)顯示裝置的信號輸 出入端口，并將該燃料流體液面高度信息傳輸至該筆記型計算機，使得 該顯示裝置可將該燃料流體液面高度信息以圖形或文字信息表達方式輸 出，以此提供使用者監(jiān)視燃料電池系統(tǒng)的殘余燃料流體量或殘余電力。
11. 一種流體量測裝置，其特征在于包括一邏輯運算單元，其特征在于包括一第一開關信號輸出端口以及一 第二開關信號輸出端口 ，分別用以輸出控制信息；一電容式感測組件，其特征在于包括第一電容組件以及第二電容組件，該些電容組件是分別反應周邊物質(zhì)的改變而形成對應的電容器特性; 以及一電容感測電路，其特征在于包括一第一定電流源，其特征在于包括一第一定電流源輸出電氣接點，用以輸出定電流源的電氣信號；--第二定電流源，其特征在于包括一第二定電流源輸出電氣接點， 用以輸出定電流源的電氣信號；一第一開關組件，其特征在于包括一控制端、 一信號輸入端以及一 信號輸出端的電子幵關組件；一第二開關組件，其特征在于包括一控制端、 一信號輸入端以及一 信號輸出端的電子開關組件；一電壓差動放大器，其特征在于包括一高電位輸入埠、 一低電位輸 入端口以及信號輸出端口，以及一計時組件，其特征在于用以累計該電壓差動放大器輸出信號的時 間，并包括一第一電氣接點與該電壓差動放大器的信號輸出端口形成電氣連接；--第二電氣接點以及一第三電氣接點與該邏輯運算單元的第一開關信號輸出端口以及第二開關信號輸出端口分別形成電氣連接；以及--第四電氣接點是輸出該計時組件累計該電壓比較組件輸出信號的 時間電氣信息至該邏輯運算單元；其中該第一定電流源是透過該第一定電流源輸出電氣接點且該第二 定電流源是透過該第二定電流源輸出電氣接點分別電氣連接至該第一開 關組件的信號輸入端、該第二開關組件的信號輸入端、該第一電容式感 測組件、該第二電容式感測組件、該電壓差動放大器的低電位輸入端口 以及該電壓差動放大器的高電位輸入埠，且該些開關組件與該些電容式 感測組件的另一端接地，而使得該第一開關組件與該第一電容式感測組 件形成并聯(lián)的電氣連接，且該第二開關組件與該第二電容式感測組件形 成并聯(lián)的電氣連接。
12. 如權(quán)利要求ll所述流體量測裝置，其特征在于該第一電容感測組件以 及該第二電容感測組件是分別具有特定的尺寸比例，使得該第一電容感 測組件以及該第二電容感測組件的電容是對應為一特定比例大小。
13. 如權(quán)利要求12所述流體量測裝置，其特征在于該第一定電流源以及該 第二電流源的電流量是以該第一電容感測組件與該第二電容感測組件之 間的電容比例設定。
14. 如權(quán)利要求ll所述流體量測裝置，其特征在于在初始狀態(tài)時，該邏輯 運算單元的各個開關信號輸出端口分別輸出一高準位的邏輯信號而開啟 各個開關組件的信號輸入端與信號輸出端的導通狀態(tài)，使得該些電容式 感測組件進行放電；在第一時間時，該邏輯運算單元的各個開關信號輸 出端口分別輸出信息關閉該各個開關組件的信號輸入端與信號輸出端的 導通狀態(tài)，且該邏輯運算單元的開關信號輸出端口輸出信息清除該計時 組件時間累計紀錄并開始進行時間累計。
15. 如權(quán)利要求ll所述流體量測裝置，其中電容感測電路是在第一時間時，該邏輯運算單元的開關信號輸出端口輸出信息關閉該第一開關組件的信 號輸入端與信號輸出端的導通狀態(tài)與關閉第二開關組件的信號輸入端與 信號輸出端的導通狀態(tài)，且該邏輯運算單元清除時間累計紀錄并開始進 行時間累計，使得該第一電容組件與第二電容組件會持續(xù)充電而升高第二電氣接點的電壓與第三電氣接點的電壓；當?shù)诙r間時，該第二電氣 接點電壓與第三電氣接點電壓達到飽和值，該第二電氣接點電壓與第三 電氣接點電壓的差量維持定值，使得該邏輯運算單元停止時間累計并獲 得第-一時間與第二時間的時間差值；以及該邏輯運算單元在停止時間累 計時，該邏輯運算單元根據(jù)該時間差值以及該第一電容組件的電容值， 換算出該第二電容組件的電容值。
16. 如權(quán)利要求ll所述流體量測裝置，其特征在于該邏輯運算單元進一步 包括一后級演算，且該后級演算是透過該電容式感測組件的第二電容組 件的電容值進行演算而獲得燃料流體的物理特征，該物理特征是選擇燃 料流體濃度、燃料流體密度以及燃料流體液面高度中的任一燃料流體物 理特征。
17. 如權(quán)利要求ll所述流體量測裝置，其特征在于該電容感測電路以及邏輯運算單元是選擇整合為 一 電路以及一集成電路中的任一形式。
18. 如權(quán)利要求11所述流體量測裝置，其特征在于該電壓比較組件是一電 壓差動放大器電路，并進一步包括一第一比較器、--第二比較器、 一第 一電阻器、 一第二電阻器、 一第三電阻器、 一第四電阻器以及一第五電 阻器； 其特征在于該第二電氣接點是電氣連接至該第一比較器的高電位 埠，該第三電氣接點電氣連接至第二比較器的高電位埠，該第一比較器 的信號輸出端口是電氣連接至第二電氣接點，該第一比較器的低電位埠、 該第一電阻器以及該第二比較器的低電位埠形成串聯(lián)的電氣連接，該第 二電阻器一端接地且另一端電氣連接至該第二比較器的低電位埠，該第 三電阻器一端電氣連接至該第二比較器的低電位埠且另一端電氣連接至 該第二比較器的信號輸出端口，該第四電阻器一端電氣連接至該第二比 較器的信號輸出端口且另一端電氣連接至該第一比較器的低電位埠接 地，該第五電阻器一端電氣連接至該第一比較器的低電位埠且另一端電 氣連接至該第一比較器的信號輸出端口 。
19. 如權(quán)利要求ll所述流體量測裝置，其特征在于該電壓比較組件是用以 放大該第二電氣接點的電壓與第三電氣接點的電壓的差值。
20. 如權(quán)利要求ll所述流體量測裝置，其特征在于該電容感測電路以及邏 輯運算單元是選擇整合為一電路以及一集成電路中的任一形式。
21. 如權(quán)利要求ll所述流體量測裝置，其中該第一電容組件是對應于一容置 空間而設置，該容置空間是可為該燃料流體槽中的局部封閉空間，且該 容置空間是不儲存任何燃料流體，而第二電容組件是對應設置于該燃料 流體槽中儲存有燃料流體的燃料流體儲存部，其目的是可以將第一電容 組件所量測到的電容值當做沒有液體時的電容參考值，使得第二電容組 件可以依憑第一電容組件所量測得到的電容值按比例計算而設定為沒有 液體時的初始電容值
22. 如權(quán)利要求11所述流體量測裝置，其特征在于該邏輯運算單元將該電 容電氣信號轉(zhuǎn)換為燃料流體液面高度信息，而該燃料流體液面高度信息 可進一步輸出為影像信息，而顯示于一顯示裝置。
23.如權(quán)利要求22所述流體量測裝置，其特征在于該顯示裝置是一計算機 系統(tǒng)，該邏輯運算單元是電氣連接至一該計算機系統(tǒng)顯示裝置的信號輸 出入端口，并將該燃料流體液面高度信息傳輸至該筆記型計算機，使得 該顯示裝置可將該燃料流體液面高度信息以圖形或文字信息表達方式輸 出，以此提供使用者監(jiān)視燃料電池系統(tǒng)的殘余燃料流體量或殘余電力。
全文摘要
一種流體量測裝置，其是用于儲存流體的流體槽中，且具有邏輯運算單元、電容式感測組件以及電容感測電路。其中該電容感測電路是透過定電流的輸入，以進行該電容式感測組件的電容值偵測，再透過該邏輯運算單元將該電容值轉(zhuǎn)換為該流體的物理特征信息，該物理特征信息可以是包括該流體的濃度、密度以及液面高度中的任一流體物理特征。另外，該電容式感測組件可進一步具有一作為標準的電容組件以及一實際偵測流體的電容組件，并透過該電容感測電路的差動電路而獲得后者的電容值。
文檔編號G01N27/22GK101162212SQ200610152500
公開日2008年4月16日 申請日期2006年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月9日
發(fā)明者童俊卿, 簡永烈 申請人:思柏科技股份有限公司;英屬蓋曼群島商勝光科技股份有限公司