專利名稱：光學式水位計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種光學式水位計，更進一步詳細而言，為一種用于燃 料電池系統(tǒng)中，針對燃料混合槽內(nèi)燃料溶液的液體高度計量，該水位計 可有效提供燃料電池系統(tǒng)中，燃料存量的正確分析計量或是提供有無液 體的信息。
背景技術：
燃料電池，是繼續(xù)添加燃料以維持其電力，其中最適合可攜式微小
型系統(tǒng)，包括質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell; PEMFC)和直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell; DMFC)，此
二者皆能在室溫下運作，具備體積小、重量輕、方便電池堆設計等優(yōu)點。 其中在燃料的添加部分，需要有一機制來得知目前燃料的濃度，而濃度 與燃料的液面高度有一定的關系存在，若能有一測量高度的水位計或是 提供有無液體的信息讓使用者補充燃料，必定能獲得這方面問題的解決。 又，本發(fā)明采用光學的方式，并不會直接接觸燃料的部分，更可確保燃 料的穩(wěn)定性，且本光學方式，可以模塊化制造，達到精準、精確、大量 生產(chǎn)與價格低廉等的功效。
有鑒于上述等問題，本發(fā)明提供一種光學式水位計，使得習知技術 中要解決燃料儲存量的問題，藉由本發(fā)明能有效的解決上述的問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種光學式水位計，其中該光學式水位計為使 一燃料電池系統(tǒng)中，透過光學組件燃料混合槽中混合溶液的液面高度或 是有無燃料的存在。
本發(fā)明另一 目的為利用至少兩個以上的光接收裝置，可以確定該燃 料混合槽中的混合溶液是否處于水平狀態(tài)。
本發(fā)明的又一目的，可依上述光學式水位計來判定除該混合溶液高 度外，更可經(jīng)由實驗分析中得到一濃度相對應參考值，進而于適當時候， 補充高濃度溶液，用以維持燃料混合槽能保持一可工作濃度。
本發(fā)明的再一 目的，可依上述光學式水位計來判定除該混合溶液高 度外，也可判定燃料匣使用狀況，進一步提醒使用者補充燃料。
上述本發(fā)明的目的實現(xiàn)，其基本原理是于一個混合燃料槽的一處安 置一光發(fā)射裝置，并在另一側設有另一光接收裝置，該光發(fā)射裝置與光 接收裝置位于同一法線，其中，該法線對應的意義，為使測試光源于入 射時，不因不同介質(zhì)所造成的折射與反射變化，而影響偵測結果，又燃 料混合槽中有混合溶液，該混合溶液具有一高水位高度與低水位高度， 并具有一高度水位，當測試光從光發(fā)射裝置發(fā)射出來，并透過該燃料混 合槽，又透過該混合溶液中高水位高度的位置，又經(jīng)過混合溶液到達低 水位高度的位置，最后到達光接收裝置，該測試光源再經(jīng)過混合溶液時， 因不同的液面高度，在光接收裝置端，會呈現(xiàn)不同的變化，上述所呈現(xiàn) 的結果可經(jīng)由實驗的數(shù)據(jù)結果，來分析液面的高度；該光發(fā)射裝置與光
接收裝置可為一個或數(shù)個組件的組成，非只限定一組的結合，即一對一、 一對多，多對一，多對多的組合。另一實施形態(tài)，是將上述該光發(fā)射裝 置模塊置放于燃料混合槽內(nèi)部的水平均勻裝置的一處，可使得該溶液槽 可不必水平放置，仍可保持正常的測量，也可外加機械結構控制水平均勻裝置將液面強制壓縮至一水平狀態(tài)，以適合在任一狀態(tài)下，皆能正常
為使熟悉該項技藝人士了解本發(fā)明的目的、特征及功效，茲藉由下 述具體實施例，并配合圖式，對本發(fā)明詳加說明如后。


圖1為本發(fā)明光學式水位計第一具體實施例的示意圖2為本發(fā)明光學式水位計第二具體實施例的立體視圖3為本發(fā)明光學式水位計第三具體實施例的示意圖4為本發(fā)明光學式水位計第四具體實施例的步驟流程圖；以及
圖5為本發(fā)明光學式水位計第五具體實施例的立體視圖。
主要組件符號說明
燃料混合槽110 混合溶液120 高水位高度位置121 水位高度122 低水位高度位置123 光發(fā)射裝置130 光接收裝置140 光接收裝置模塊231 光接收裝置232a、 232b 光發(fā)射裝置模塊240 光發(fā)射裝置241 光穿透反射鏡242a、 242b 光路徑301、 302、 303、 304數(shù)據(jù)控制輸出端501
水平均勻裝置502
具體實施例方式
參考圖l所示，其為本發(fā)明光學式水位計第一具體實施例的示意圖， 該示意圖用以說明本發(fā)明的基本動作方式，其中該組件部分可為一個或 數(shù)個組件的組成；又該示意圖中包含有一光發(fā)射裝置130、光接收裝置 140、燃料混合槽110及混合溶液120等等。
上述連接方式，其是于燃料混合槽110的一處裝置一光發(fā)射裝置130， 并在其對應側裝置一光接收裝置140，該對應方式的方式為在同一法線 150;上述光發(fā)射裝置130為一可發(fā)出可見光或非可見光的發(fā)光體，可為 一雷射、雷射半導體或光發(fā)射二極管(LED)等等，而光接受裝置140 為一可接收可見光或非可見光的裝置，以本發(fā)明為例，可接收來自光發(fā) 射裝置130的光源，可為一P-I-N光偵測器或APD光偵測器等等；又該 燃料混合槽110中的燃料混合溶液120可定義一高水位高度位置121、水 位高度122和一低水位高度位置123，該高水位高度位置121為一混合溶 液的最高水位位置，低水位高度123為一混合溶液最低水位位置，該最 低水位位置也可是燃料混合槽110的底部，而水位高度122為混合溶液 120的高水位高度位置121與低水位高度123的液面差。
本發(fā)明的基本原理是于一個混合燃料槽110的一處安置一光發(fā)射裝 置130，而在另一側設有另一光接收裝置140，該光發(fā)射裝置130與光接 收裝置140位于同一法線150上，該法線150對應的意義，為使測試光 源于入射時，不因不同介質(zhì)所造成的折射與反射變化，而影響偵測結果; 若假設燃料混合槽110中有混合溶液120，該混合溶液120具有一高水位高度位置121與低水位高度123，并具有一高度水位122，當測試光從光 發(fā)射裝置130發(fā)射出來，并透過該燃料混合槽110，又透過該混合溶液 120中高水位高度位置121的位置，又經(jīng)過混合溶液120到達低水位高度 位置123的位置，最后到達光接收裝置140，該測試光源在經(jīng)過混合溶液 時，因不同的液面高度，在光接收裝置140端，會呈現(xiàn)不同的變化，上 述所呈現(xiàn)的結果可經(jīng)由實驗的數(shù)據(jù)結果，來分析液面的高度；該光發(fā)射 裝置130與光接收裝置140可為一個或數(shù)個組件的組成，非只限定一組 的結合，即一對一、 一對多，多對一，多對多的組合。
參考圖2所示，其為本發(fā)明光學式水位計第二具體實施例的立體視 圖，該組成有燃料混合槽110、混合溶液120、光發(fā)射裝置模塊240、光 接收裝置模塊231、光發(fā)射裝置241、光穿透反射鏡242a和242b及光接 收裝置232a和232b。
上述連接方式，其是由一光發(fā)射裝置模塊240附于燃料混合槽110 的一處，并于另一側置放一光接收裝置模塊231，而測試光源經(jīng)由混合燃 料120的高水位高度到達低水位高度；上述，光發(fā)射裝置模塊240是由 光發(fā)射裝置241與光穿透反射鏡242a與242b所組成，也包含驅動該光 發(fā)射裝置241的驅動電路，而光接收裝置模塊231也同時包含有光接收 裝置232a和232b，還有驅動該光接收裝置232a和232b的電路裝置，該 電路裝置可連接到一分析處理的微處理控制器。
本發(fā)明最佳實施例是透過一光穿透反射鏡242a與242b將同一光發(fā) 射裝置241的測試光源， 一分為二，并以法線投射至對應的光接收裝置 232a和232b，此實施例可于檢測時，只需一單一測試光源即可實現(xiàn)多組 光接收裝置同時檢測分析，另一優(yōu)點可經(jīng)由兩個或兩個以上的測試光源 與光接收裝置來判定該水位高度是否是水平一致，該水平一致的確定，可使燃料混合槽110內(nèi)的混合溶液120的體積判定更加準確，此外，該
光發(fā)射裝置模塊240和光接收裝置模塊231可為一容易置換模塊。
前述實施例本發(fā)明的光學式水位計中，該光發(fā)射裝置模塊240中的 光發(fā)射裝置241是以穩(wěn)定功率的方式發(fā)射光源，而該光接收裝置模塊231 中的各個光接收裝置則分別具有不同的光源感應閥值。以一具體的實施 例來說，該光接收裝置模塊231的光接收裝置232a與232b分別是具有 高光源感應閥值以及低高光源感應閥值，且該光接收裝置232a的光源感 應閥值對應低水位，該光接收裝置232b的光源感應閥值對應滿水位。因 此，當該燃料混合槽110的水位高于滿水位時，該光接收裝置232a與232b 皆為未受光狀態(tài)；而當該燃料混合槽110的水位介于滿水位與低水位之 間時，該光接收裝置232a為未受光狀態(tài)，但該光接收裝置232b為受光 狀態(tài)；以及當該燃料混合槽110的水位低于低水位時，該光接收裝置232a 與232b皆為受光狀態(tài)。故，可以依據(jù)該光接收裝置模塊231中的各個光 接收裝置的未受光狀態(tài)以及受光狀態(tài)，而判斷該混合溶液120的液面高 度。
參考圖3所示，其為本發(fā)明光學式水位計第三具體實施例的示意圖， 該示意圖可更明顯表達圖2最佳實施例光學裝置，該組成有燃料混合槽 110、混合溶液120、光發(fā)射裝置模塊240、光接收裝置模塊231、光發(fā)射 裝置241、光穿透反射鏡242a和242b及光接收裝置232a和232b與光路 徑301、 302、 303和304。
本實施例的原理為，光發(fā)射裝置241發(fā)射一測試光，其測試光的路 徑為301并經(jīng)由光穿透反射鏡242a—分為二，其中一道光束直接穿透至 另一光穿透反射鏡242b，該光路徑301另一反射光束303反射至光接收 裝置232a，同樣，光路徑302經(jīng)由光穿透反射鏡242b透過光路徑304反射至光接收裝置232b，該光接收裝置232a與232b將結果傳送至微處理 控制單元進行分析。
參考圖4所示，其為本發(fā)明光學式水位計第四具體實施例的步驟流 程圖，該流程圖是一用于當混合溶液并非為一水平置放的溶液，會影響 到溶液高度的判斷，該光學式判斷原理是于溶液置于水平時，判定更為 準確，故本流程圖將說明另一實施形態(tài)；該流程包含有幾個流程，解說 如下。
當于流程401中燃料混合槽內(nèi)有混合溶液，此時流程402將透過光 發(fā)射裝置發(fā)射一測試光源，測試液面高度，流程403為一判斷機制，該 機制是透過至少兩道光束于不同位置，透過光的分析，來判定液面是否 保持在一水平，若是保持在一水平的機制，將可直接進行透過流程405 來擷取測試光源的信息，再透過流程406進行分析液面高度；若經(jīng)判定 非為液面保持水平，則透過流程404使液面水平化后再經(jīng)由判定爾后進 行分析，此流程可更加確定其光學式水位計準確，實際的實施方式可見 以下的說明。
參考圖5所示，其為本發(fā)明光學式水位計第五具體實施例的立體視 圖，其包含有燃料混合槽110、混合溶液120、光發(fā)射裝置模塊240、光 接收裝置模塊231、光發(fā)射裝置241、光穿透反射鏡242a和242b及光接 收裝置232a和232b，另有一數(shù)據(jù)控制輸出端501和一水平均勻裝置502 圖中未標明。
上述連接方式，其是由一光發(fā)射裝置模塊240附于水平均勻裝置502 的一處，并于另一側置放一光接收裝置模塊231，而測試光源經(jīng)由混合燃 料120的高水位高度到達低水位高度，并有一數(shù)據(jù)控制輸出端501連接 至外部，其中該數(shù)據(jù)控制輸出端501可提供驅動電力與數(shù)據(jù)的傳送；上述，光發(fā)射裝置模塊240是由光發(fā)射裝置241與光穿透反射鏡242a與242b 所組成，也包含驅動該光發(fā)射裝置241的驅動電路，而光接收裝置模塊 231也同時包含有光接收裝置232a和232b，還有驅動該光接收裝置232a 和232b的電路裝置，該電路裝置可連接到一分析處理的微處理控制器。
本實施例是圖2的另一實施例，其將一光發(fā)射裝置模塊240附于水 平均勻裝置502的一處，而光發(fā)射裝置241發(fā)射出一測試光源，該一測 試光源穿透反射鏡242a與242b將該測試光源， 一分為二，并以法線投 射至對應的光接收裝置232a和232b，此實施例可使得液面呈現(xiàn)水平的狀 態(tài)，透過兩個或兩個以上的測試光源與光接收裝置來判定該水位高度是 否是水平一致，該水平一致的確定，可使燃料混合槽110內(nèi)的混合溶液 120的體積判定可更加準確，可使得該溶液槽可不必水平放置，仍可保持 正常的測量，也可外加機械結構控制水平均勻裝置502將液面強制壓縮 至一水平狀態(tài)，以適合在任一狀態(tài)下，皆能正常測量。
以上所述，僅為用以解釋本發(fā)明的較佳實施例，并非企圖據(jù)以對本 發(fā)明作任何形式上的限制，所以，凡有在相同的創(chuàng)作精神下所作有關本 發(fā)明的任何修飾或變更，皆仍應包括在本發(fā)明意圖保護的范疇。
權利要求
1、一種光學式水位計，包括一燃料混合槽，其是一具有容置燃料的空間的中空結構；一光發(fā)射裝置模塊，其包括發(fā)射出測試光線的發(fā)光組件及驅動該發(fā)光組件的電氣回路；以及一光接收裝置模塊，其接收該測試光線，并產(chǎn)生對應的電氣訊號輸出；其中該光發(fā)射裝置模塊與該光接收裝置模塊設置于該燃料混合槽中兩相對應的位置，且該測試光源經(jīng)由混合燃料的高水位高度到達低水位高度，該接收裝置模塊產(chǎn)生的電氣訊號同時對應該混合燃料的溶液高度。
2、 如權利要求1所述的光學式水位計，其特征在于進一步包括一 微處理控制單元，處理經(jīng)由光接收裝置模塊所獲得的電氣訊號。
3、 如權利要求1所述的光學式水位計，其特征在于該光發(fā)射裝置模塊進一步包括有光發(fā)射裝置及驅動電路。
4、 如權利要求3所述的光學式水位計，其特征在于該光發(fā)射裝置選自半導體雷射二極管、雷射以及光發(fā)射二極管中的一光源。
5、 如權利要求4所述的光學式水位計，其特征在于該光接裝置選 自P-I-N光偵測器以及APD光偵測器中的一光偵測器。
6、 如權利要求1所述的光學式水位計，其特征在于該光接收裝置模塊進一步包括有復數(shù)個光接收裝置以及該光接收裝置的驅動電路。
7、 如權利要求6所述的光學式水位計，其特征在于該光接收裝置模塊中的各個光接收裝置分別具有不同的光源感應閥值，且各個光接收 裝置的光源感應閥值分別對應該混合溶液的一液面高度。
8、 一種光學式水位計，其包括一燃料混合槽，其是一具有容置燃料的空間的中空結構； 一光發(fā)射裝置模塊，其包括發(fā)射出測試光線的發(fā)光組件及驅動該發(fā)光組件的電氣回路；一光接收裝置模塊，其接收該測試光線，并產(chǎn)生對應的電氣訊號輸出；以及一光穿透反射鏡，其是一改變該測試光線方向的光學結構； 其中該光發(fā)射裝置模塊與該光接收裝置模塊設置于該燃料混合槽中 兩相對應的位置，且該測試光源經(jīng)該光穿透反射鏡而分為復數(shù)個光路徑， 并經(jīng)由該燃料混合槽，以及該接收裝置模塊產(chǎn)生的電氣訊號同時對應該 混合燃料的溶液高度。
9、 如權利要求8所述的光學式水位計，其特征在于該光接收裝置 模塊進一步包括復數(shù)個光接收裝置分別對應該些光路徑，以及進一步包 括該光接收裝置的驅動電路。
10、 如權利要求9所述的光學式水位計，其特征在于該光接收裝 置模塊中的各個光接收裝置則分別具有不同的光源感應閥值，且各個光 接收裝置的光源感應閥值分別對應該混合溶液的一液面高度。
11、 如權利要求8所述的光學式水位計，其特征在于進一步包括 水平均勻裝置，其用于燃料混合槽內(nèi)混合溶液保持水平。
全文摘要
本發(fā)明是一種光學式水位計，其基本原理是于一個混合燃料槽的一處安置一光發(fā)射裝置，并在另一側設有另一光接收裝置，又混合溶液具有一高水位高度與低水位高度，并具有一高度水位，當測試光從光發(fā)射裝置發(fā)射出來，并透過該燃料混合槽，又透過該混合溶液中高水位高度的位置，又經(jīng)過混合溶液到達低水位高度的位置，最后到達光接收裝置，該測試光源在經(jīng)過混合溶液時，因不同的液面高度，在光接收裝置端，會呈現(xiàn)不同的變化，上述所呈現(xiàn)的結果可經(jīng)由實驗的數(shù)據(jù)結果，來分析液面的高度或是有無液體的存在。
文檔編號H01M8/04GK101430219SQ20071016626
公開日2009年5月13日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權日2007年11月6日
發(fā)明者簡永烈 申請人:思柏科技股份有限公司