BR102015032866B1 - Sistema óptico, e método para identificação de fluido através do dito sistema - Google Patents
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Abstract
sistema óptico, e método para identificação de fluido através do dito sistema. a presente invenção pertence ao campo tecnológico dos sistemas ópticos e refere-se a um dispositivo para identificação de, pelo menos, um fluido, em especial, fluidos combustíveis em tanques de veículos. o dispositivo em questão compreendendo, um guia óptico provido de superfícies de interação e cooperante com um elemento emissor (6) de feixes de luz (5) e pelo menos um elemento receptor (7) de feixes de luz (5), sendo que as informações captadas pelo elemento receptor (7) provenientes da reflexão emitida pelas superfícies de interação (3) inclinadas com base no ao menos um ângulo a da região submersa do guia óptico (1) indica o tipo de fluido armazenado no reservatório ? por exemplo: etanol, gasolina ou uma mistura de ambos.
Description
[001] Refere-se a presente invenção a um sistema óptico e respectivo método de identificação de pelo menos um tipo de fluido em um reservatório - mais precisamente para combustíveis armazenados em tanques de veículos automotores - o qual compreende uma série de superfícies que refratam e/ou refletem feixes de luz possibilitando a aquisição de informações, apenas, com base em propriedades ópticas observadas na interação da luz com o fluido e/ou com o dispositivo. Especialmente, esta invenção visa prover uma solução simples, ágil e precisa para identificar fluidos combustíveis dispostos em tanques veiculares ou locais afins, mesmo em misturas.
[002]Conforme é de conhecimento geral daqueles versados na técnica, reservatórios dos mais diversos tipos são utilizados para armazenamento de fluidos variados, dentre os quais podemos citar os tanques de veículos automotores que se destinam ao armazenamento de combustível. Ainda, como é de conhecimento comum, para acompanhar e garantir o adequado funcionamento dos veículos e evitar transtornos, é necessário que os usuários de tais veículos monitorem constantemente e com precisão a quantidade de combustível remanescente no tanque, o que geralmente é feito através de mostradores analógicos ou digitais localizados no painel de controle dos veículos. Nesse aspecto, uma variedade de tecnologias eletrônicas, mecânicas, ultrassônicas e ópticas, por exemplo, pode ser utilizada para o monitoramento e exibição do nível de fluidos, as quais são usadas em múltiplos sistemas, cada qual com sua peculiaridade e aplicabilidade específica.
[003] Essencialmente, tais sistemas devem cumprir alguns requisitos básicos como: economia de espaço, baixo peso, confiabilidade e durabilidade, e dentre os medidores de nível mais comuns para tanques de veículos, destacam-se sensores eletrônicos, sistemas de flutuação, sensores magnéticos e sensores ópticos.
[004]Um dos sistemas que utiliza tecnologia óptica e é amplamente conhecido do estado da técnica encontra-se descrito no documento US6429447 que compreende, basicamente, um corpo com função de guia óptico, um elemento emissor de feixe de luz e um elemento detector. O princípio básico de funcionamento deste equipamento encontra-se nas propriedades de refração e reflexão de um feixe de luz de acordo com o meio no qual o mesmo se propaga, bem como no ângulo de inclinação de uma superfície de interação com a luz. Mais precisamente, no sistema do referido documento um feixe de luz é refletido por superfícies escalonadas emersas do fluido, e refratadas por estas superfícies quando as mesmas encontram- se imersas neste fluido; assim é possível mensurar o nível do mesmo. Dispositivo de características similares foi descrito, também, no documento US 6,173,609, no entanto ambos revelam-se adequados apenas para a mensuração de fluidos pré- determinados com características pontuais e específicas - ou seja, não são eficazes para a mensuração de nível de misturas.
[005] Em adição a todo contexto supracitado, a técnica atual depara-se com um desafio adicional gerado pelo desenvolvimento de veículos providos de tecnologia denominada “flex fuel”, os quais foram projetados para operar com vários tipos de combustíveis utilizados sozinhos ou em misturas - por exemplo: gasolina, álcool e diesel - em quaisquer proporções que podem ser livremente alteradas pelos usuários no momento do abastecimento dos veículos. Assim, além de mensurar com exatidão o nível de combustível se faz, também, necessário identificar quais fluidos combustíveis encontram-se armazenados no interior do tanque. Nesse aspecto, nota-se que os dispositivos dos documentos anteriormente citados não são adequados para os veículos providos de tecnologia “flex”.
[006]Alternativamente, a identificação do combustível existente no tanque de um veículo pode também ser realizada por um dispositivo substancialmente independente dos medidores de nível tradicionais, o qual é conhecido por “sonda lambda” ou sensor de oxigênio, e opera através da detecção do teor de oxigênio constante nos gases de descarga do motor e o compara ao oxigênio no ar de amostragem para, posteriormente, enviar informações de controle para a ECU (sigla do inglês para Eletronic Control Unit) do veículo.
[007]Deve-se notar, porém, que a identificação por sonda lambda somente ocorre após um determinado período de funcionamento do motor, uma vez que é necessário gerar gases de descarga antes que se possa iniciar a realização da análise. Assim sendo, o grande problema desta aplicação encontra-se no fato de que a ECU é obrigada a iniciar a operação do motor sem, necessariamente, saber qual combustível será utilizado para queima, e uma das consequências disso é uma não rara dificuldade em dar partida no veículo.
[008]No intuito de prover um equipamento hábil de mensurar o nível de combustível e, ao mesmo tempo, identificá-lo, o documento de patente WO2014/153633 descreve um dispositivo óptico compreendendo um corpo guia, um emissor, um projetor de imagens e um fotodetector, o dito corpo guia compreendendo uma série de pontos de inflexão que refletem a luz quando emersos, e refratam a luz quando imersos no combustível, sendo que a identificação do fluido ocorre através da medição do índice de refração e análise das imagens provenientes da iluminação destes. Entretanto, deve-se notar que a identificação do fluido combustível, na anterioridade acima relatada, é dependente de um projetor de imagem e de um fotodetector - o que torna a construção deste dispositivo significativamente complexa. Ademais, e ainda mais grave, é a limitada acurácia deste dispositivo na identificação, uma vez que esta é realizada, basicamente, pela medição do índice de refração, propriedade que pode variar com a adição de solventes e outros aditivos nos combustíveis.
[009]Com base no acima exposto, fica constatado que o atual estado da técnica carece de soluções práticas, efetivas e confiáveis em dispositivo óptico para identificação e mensuração de nível e identificação de fluídos armazenados, principalmente, em reservatórios de combustíveis de veículos automotivos.
[010]A presente invenção visa, basicamente, solucionar o problema técnico das dificuldades de identificação de um fluido composto, basicamente, por uma mistura de diferentes tipos de combustíveis em reservatórios de tanques de veículos automotores.
[011] Portanto, é um objetivo da presente invenção prover um sistema óptico identificação de fluido em reservatórios destinado, mais especificamente, para a utilização em reservatórios de combustíveis ou elementos afins.
[012] É outro dentre os objetivos da presente invenção revelar um método para permitir a identificação do tipo de fluido constante no reservatório, mesmo que o dito fluido seja constituído por uma mistura de diferentes combustíveis feita com proporções variáveis.
[013] É também um objetivo da presente invenção prover um sistema que opera por meio da análise de propriedades ópticas observadas na interação entre o fluido e/ou o dispositivo com feixes de luz.
[014] Para tanto, é também um dos objetivos da presente invenção prover um sistema óptico compreendendo, basicamente, um elemento emissor, um elemento sensor, um guia óptico e um sistema prismático.
[015] Particularmente, é objetivo da presente invenção prover um sistema óptico compreendendo dois ou mais padrões de superfícies de interação com um feixe de luz.
[016]Os objetivos anteriormente citados são integralmente alcançados por meio de um sistema óptico para identificação de pelo menos um tipo de fluido disposto em um reservatório ou local afim, mais especificamente para fluidos líquidos e liquefeitos, sendo que o dito sistema compreende pelo menos um guia óptico (1) cooperante com pelo menos um elemento emissor (6) de pelo menos um feixe de luz (5) e pelo menos um elemento receptor (7) de feixes de luz (5), sendo que o dito guia óptico compreende um compartimento provido de superfícies de interação (3) que conformam ao menos um percurso óptico (4) para os feixes de luz (5).
[017] Em uma concretização preferencial da invenção, o dito guia óptico (1) compreende um compartimento delimitado por duas paredes verticais (14) cooperantes, inferiormente, com ao menos uma face substancialmente inclinada (100) definida por uma pluralidade de degraus, cada qual provido de superfície inferior (11) horizontal, sendo que a cooperação entre as paredes verticais (14) e as diversas superfícies inferiores (11) conformam compartimentos prismáticos (2) transversais, sendo que: as paredes verticais (14) possuem bordas (10) - que podem ser conforme ilustrado nos desenhos anexos, ou serem paralelas à face substancialmente inclinada 100 - com as quais cooperam, respectivamente, pelo menos um elemento emissor (6) de feixes de luz (5) e pelo menos um elemento receptor (7) de feixes de luz (5); e os vértices formados entre as paredes verticais (14) e as superfícies inferiores (11) do guia óptico (1) compreendem superfícies de interação (3) simétricas e inclinadas com base em ao menos um ângulo - sendo que nas figuras apensas as superfícies de interação adicionalmente são inclinadas com base em um ângulo - , sendo que as superfícies de interação (3) inclinadas com base em ao menos um ângulo refletem os feixes de luz (5) que partem do elemento emissor (6) para o elemento receptor (7) na região do guia óptico (1) que fica emersa no fluido do dito reservatório; sendo que as superfícies de interação (3) inclinadas com base em ao menos um ângulo refletem os feixes de luz (5) que partem do elemento emissor (6) para o elemento receptor (7) na região do guia óptico que fica submersa no fluido do dito reservatório; sendo que as informações captadas pelo elemento receptor (7) provenientes da reflexão emitida pelas superfícies de interação (3) inclinadas com base no ao menos um ângulo da região emersa do guia óptico (1) indica o nível de fluido armazenado no reservatório; e sendo que as informações captadas pelo elemento receptor (7) provenientes da reflexão emitida pelas superfícies de interação (3) inclinadas com base no ao menos um ângulo da região submersa do guia óptico (1) indica o tipo de fluido armazenado no reservatório.
[018] Preferencialmente o dito sistema compreende pelo menos um sistema (8) cooperante com o elemento emissor (6) de feixes de luz e constituído por ao menos uma lente colimadora cooperante ou não com pelo menos um difusor.
[019] O dito guia óptico (1) pode, opcionalmente, possuir ao menos uma região aberta para possibilitar, por sistema de vasos comunicantes, a entrada do fluido contido no reservatório no interior de seu compartimento interno, conforme ilustrado nas figuras anexas.
[020] Também segundo uma concretização preferencial, o elemento emissor (6) emite um feixe de luz, ou vários feixes de luz (5) simultaneamente, de modo contínuo ou em intervalos regulares pré-determinados, sendo que o elemento emissor (6) compreende um emissor de ao menos um dentre LED (light emitting diode), laser e Oled, e pode cooperar com um sistema de fibra óptica ou similar.
[021] O elemento sensor (7) também é preferencialmente capaz de detectar uma pluralidade de feixes de luz (5) simultaneamente.
[022] Preferencialmente uma superfície de interação (3) inclinada com base um ângulo (1) indica reflexão do feixe de luz (5) imerso em um primeiro tipo de fluido, enquanto uma superfície de interação (3) inclinada com base um ângulo (2) indica reflexão do feixe de luz (5) imerso em um segundo tipo de fluido e, analogamente, uma superfície de interação (3) inclinada com base um ângulo (3) indica reflexão do feixe de luz (5) imerso em um terceiro tipo de fluido ou com base em um ângulo (4) constituído por uma mistura de diversos tipos de fluido, sendo que o tipo de fluido pode compreender ao menos um dentre gasolina, etanol, óleo diesel, gás natural veicular ou qualquer mistura entre estes.
[023] Adicional e preferencialmente as superfícies de interação (3) de cada um dos degraus da face substancialmente inclinada (100) são coplanares e definem pelo menos um percurso óptico (4) para ao menos um feixe de luz (5) entre o elemento emissor (6) e o elemento receptor (7), sendo que preferencialmente o elemento emissor (6) e o elemento receptor (7) de feixes de luz (5) são paralelamente dispostos na porção superior (10) do guia óptico (1).
[024] Ademais, o elemento receptor (7) pode compreender ao menos um dentre um sensor eletrônico do tipo fotocélula, fotodiodo, fototransistor, LDR (light dependente resistor), célula fotovoltaica, fotocondutivo, ou outros meios de captação luminosa afins.
[025] A invenção se refere também a um método de identificação de fluido através de um sistema óptico que compreende as seguintes etapas:
[026] - emitir pelo menos um feixe de luz (5) através de um guia óptico (1);
[027] - detectar pelo menos parte do feixe de luz (5) refletido por uma superfície de interação (3) em condição submersa, e
[028] - identificar o, ou os tipos de fluido armazenados no reservatório em função da identificação do ângulo das superfícies de interação 3 que tiveram pelo menos parte do feixe de luz 5 refletido e lido pelo elemento receptor 7.
[029] No método em questão, preferencialmente o índice de refração de, pelo menos, um fluido em forma líquida ou gasosa define o ângulo crítico para reflexão do feixe de luz (5) em uma superfície de interação em condição submersa, sendo que o feixe de luz (5) pode ser composto de luz visível, luz infravermelha ou laser.
[030]A presente invenção será pormenorizadamente descrita com base nas figuras abaixo indicadas, que tem caráter meramente exemplificativo e não limitativo, nas quais:
[031]A Figura 1 mostra, esquematicamente, o sistema óptico para identificação de fluido de acordo com uma concretização preferencial da invenção;
[032]A Figura 2 mostra, esquematicamente, o sistema de identificação de fluido, em especial destacando a forma de identificação de um primeiro tipo de fluido que, por exemplo, pode ser etanol combustível;
[033]A Figura 3 mostra, esquematicamente, o sistema de identificação de fluido destacando a forma de identificação de um segundo tipo de fluido que, por exemplo, pode ser gasolina;
[034]A Figura 4 mostra, esquematicamente, o sistema de identificação de fluido destacando a forma de identificação de um terceiro tipo de fluido que, por exemplo, pode ser uma mistura de etanol e gasolina;
[035]A Figura 5 mostra uma vista em perspectiva de uma concretização preferencial de um guia óptico do referido sistema, o qual compreende um corpo substancialmente prismático com diversas superfícies de interação escalonadas;
[036]A Figura 6 mostra uma vista em detalhe ampliado da concretização representada na Figura 5;
[037]A Figura 7 mostra o guia óptico representado na Figura 5, porém destacando feixes de luz emitidos pelo elemento emissor e refletidos/refratados em superfícies de interação ao longo do dito guia;
[038]A Figura 8 mostra outro detalhe ampliado da concretização representada na Figura 5, e
[039]A Figura 9 mostra uma segunda concretização possível para o sistema óptico para identificação de fluido da presente invenção.
[040]O objeto da presente invenção será mais detalhadamente descrito e explicado com base nos desenhos apensos, que possuem caráter meramente exemplificativo e não limitativo, posto que adaptações e modificações podem ser feitas sem que, com isso, se fuja do escopo da proteção reivindicada.
[041]A presente invenção refere-se a um sistema óptico para identificação de um fluído em um reservatório, em especial, para operar com fluidos combustíveis em tanques de veículos automotores.
[042] Inicialmente, é importante destacar que a presente invenção entende por “fluido” o ente físico para o qual se deseja identificar o tipo, sendo que aqui são desconsiderados elementos voláteis que permanecem no meio. Ademais, é válido ressaltar que, para a presente invenção, um elemento somente é considerado “imerso” quando mergulhado em contato direto com um fluido.
[043]Mais precisamente, e conforme o ilustrado nas Figuras apensas, o sistema em questão compreende basicamente um elemento emissor 6 para emissão de pelo menos um feixe de luz 5; pelo menos um elemento receptor 7 de feixes de luz; e pelo menos um guia óptico 1 no qual estão instalados os elementos emissor 6 e receptor 7 de feixes de luz 5.
[044]A Figura 5 permite observar que o dito guia óptico 1 compreende um corpo de conformação substancialmente triangular, posto possuir uma face superior 10 e uma face substancialmente inclinada 100 definida por uma pluralidade de degraus, cada qual provido de superfície inferior 11 cooperante com paredes verticais 14 que acabam por conformar compartimentos prismáticos 2 cujos vértices inferiores possuem superfícies de interação 3 inclinadas com base em um ângulo , ditos compartimentos 2 definindo pelo menos um percurso óptico 4 para o feixe de luz 5.
[045] É importante destacar que o referido guia óptico 1 pode, opcionalmente, possuir uma região aberta que pode ser melhor observada através da Figura 5 anexa, sendo que é por meio dessa abertura que, através do sistema de vasos comunicantes, o fluido contido no reservatório adentra no interior do guia e vai variando de altura em seu interior. Assim sendo, conforme o nível de combustível existente no interior do tanque do veículo, o dito compartimento prismático 2 pode operar emerso ou submerso em fluido.
[046]Como pode ser observado na Figura 1, o sistema óptico da presente invenção tem por funcionalidade elementar permitir que um feixe de luz 5 percorra seu interior de modo que a reflexão ou refração do mesmo possa ser captada e identificada pelo elemento receptor 7. Em função disso, o referido guia óptico 1 deve ser produzido em um material que permita a propagação do feixe de luz 5, porém impedindo ou ao menos reduzindo quaisquer interferências externas que possam afetar a acurácia do sistema, sendo que para tanto o guia óptico 1 pode ser ter suas superfícies externas 13 envoltas ou revestidas por elementos refletores ou opacos. Ressalta-se que o dito material deve necessariamente resistir ao contato direto com fluidos combustíveis, sendo que dentre os materiais passíveis de serem utilizados na fabricação do dito guia óptico 1 é possível citar vidro e materiais poliméricos. Ressalte-se, adicionalmente, que a concretização ilustrada na Figura 1 é apenas exemplificativa e não limitativa, posto que a posição do sistema pode ser rotacionada em um ângulo que varia entre 0 e 360 graus sem que, com isso, se fuja do escopo de proteção aqui reivindicado.
[047]Cabe esclarecer que preferencialmente os degraus inferiores do guia óptico - preferencialmente três deles - terão, cada qual, uma inclinação α1, α2 e a3 nas superfícies de interação como ilustrado nas Figuras 2 a 4 anexas, sendo que tais inclinações diferenciadas permitirão os dispositivos de controle do veículo identificarem qual o tipo de combustível está sendo utilizado - mais especificamente: álcool, gasolina ou uma mistura de ambos, sendo que os demais degraus podem apresentar uma inclinação constante , posto que serão empregados exclusivamente para identificar a presença ou não de fluido a fim de determinar o nível de combustível armazenado no interior do reservatório.
[048]Conforme já fora citado e pode ser visto nas figuras 1 a 4, em uma das bordas superiores 10 do guia óptico 1 fica disposto o elemento emissor 6 de feixes de luz, sendo que na borda superior 10 oposta fica localizado o correspondente elemento receptor 7, sendo que preferivelmente junto do elemento emissor 6 fica disposto, também, um sistema óptico 8 constituído por lentes colimadoras e difusores que objetivam-se a gerar um formato de luz retangular para percorrer o percurso óptico 4. Em uma realização preferencial, o elemento emissor 6 pode ser definido por um emissor ou conjunto de emissores (array) como LED (light emitting diode), laser, Oled e, opcionalmente, ser cooperante com um sistema de fibra óptica ou similar.
[049]Tendo sido esclarecidas as peculiaridades construtivas do sistema de mensuração de nível e identificação de fluido, a seguir será detalhado seu princípio de funcionamento.
[050]Conforme já citado, preferencialmente o sistema da presente invenção ficará alojado no interior do tanque de combustível de um veículo, cooperante com o mesmo por sistema de encaixe, interferência, ou com o auxílio de elementos de fixação quaisquer, sendo que uma vez devidamente instalado, o sistema irá operar em contato direto com o fluido em análise, por exemplo, combustível, logicamente de forma total ou parcial conforme o nível de combustível nele contido.
[051]O funcionamento do sistema se dá através da emissão de um feixe de luz 5 oriundo do elemento emissor 6, sendo que dito feixe de luz 5 se propaga em uma linha reta e paralela ao eixo longitudinal do guia óptico 1, mais precisamente ao longo da parede vertical 14 do compartimento prismático 2, sendo que. O correto direcionamento do feixe de luz 5 é garantido pela ação da lente colimadora 8 cooperante ou não com pelo menos um difusor.
[052] Em uma concretização preferencial da presente invenção, e como pode ser observado na figura 7, uma pluralidade de feixes de luz 5 colineares é emitida simultaneamente pelo elemento emissor 6, sendo que estes feixes de luz 5 são distribuídos ao longo de pelo menos parte de uma das bordas superiores 10 do compartimento prismático 2. Ressalte-se que os feixes de luz 5 podem ser emitidos de forma constante ou em intervalos regulares de tempo, de acordo com a necessidade de aplicação. Ademais, é possível que o elemento emissor emita apenas um feixe de luz, ou vários feixes simultaneamente.
[053]Ao propagar-se ao longo da parede vertical 14 do compartimento prismático 2, cada feixe de luz 5 incide sobre uma superfície de interação 3 correspondente à posição de emissão do feixe, sendo que o resultado da colisão do feixe de luz 5 com cada superfície de interação 3 depende, substancialmente, de dois fatores: a inclinação de cada superfície de interação 3 e a localização desta superfície 3 em relação ao fluido em análise. Neste momento, deve-se destacar novamente que o dispositivo da presente invenção compreende, pelo menos, dois padrões de superfícies de interação 3; um primeiro padrão inclinado em um ângulo e um segundo padrão inclinado em um ângulo .
[054] Para fins de clareza, faz-se referência, novamente, a figura 1 na qual pode-se observar que múltiplos feixes de luz 5 são refletidos ao colidirem com as superfícies de interação 3 que se encontrem emersas - ou seja, quando o nível do fluido em análise encontra-se abaixo destas superfícies. Por sua vez, é possível observar, também, que quando há presença de fluido, os feixes de luz 5 não são refletidos pelas superfícies de interação 3
[055] Ainda ao observar a figura 1, vê-se que uma pluralidade de feixes de luz 5 refletidos definem um percurso óptico 4 (representado por uma linha tracejada), definido pela reflexão dos feixes de luz 5 nas duas superfícies de interação 3, de modo que retornem para a borda superior 10 do guia óptico 1, mais precisamente no ponto em que está disposto o elemento receptor 7 de feixes de luz.
[056] É importante salientar que os feixes de luz 5 são unicamente refletidos por superfícies de interação 3 que encontram-se emersas, pois estas apresentam um ângulo de inclinação . Esta inclinação específica corresponde ao ângulo crítico de reflexão total do feixe de luz 5 quando o mesmo é emitido de acordo com as condições supracitadas e propaga-se, substancialmente, no ar. É válido ressaltar, ainda, que as superfícies de interação 3 da região emersa do guia óptico 1 irão refletir os feixes de luz 5 mesmo que haja presença de elementos voláteis no ar. Assim, fica claro que o princípio básico para a mensuração de nível de acordo com o sistema da presente invenção encontra-se na análise dos feixes de luz 5 que, uma vez refletidos pelas superfícies de interação, atingem o elemento receptor 7.
[057]Ademais cabe esclarecer que o elemento receptor 7 - que pode compreender um sensor eletrônico do tipo fotocélula, fotodiodo, fototransistor, LDR (light dependente resistor), célula fotovoltaica, fotocondutivo, ou outros meios de captação luminosa afins - é definido por um equipamento hábil de receber os feixes de luz 5 e interpretá-los. Mais precisamente, o elemento receptor 7 é capaz de saber de qual dentre os degraus da superfície inclinada 100 pertencem as superfícies de interação 3 nas quais o feixe de luz 5 foi refletido e, essa forma, determinar de a posição exata do nível do fluido em análise. Cabe ressaltar, ainda, que o elemento receptor pode se localizar em qualquer posição de um sistema óptico como, por exemplo, aquela ilustrada na Figura 9 anexa, desde que seja capaz de captar o feixe de luz 5 refletido pelas superfícies de interação 3.
[058]A identificação do tipo de fluido pelo sistema da presente invenção ocorre de maneira análoga à mensuração de nível; no entanto para isso é necessário (i) que hajam diversas superfícies de interação 3, cada qual inclinada em um ângulo correspondente ao tipo de combustível que pode ser utilizado no veículo, e que (ii) tais superfícies de interação estejam dispostas em locais nos quais preferivelmente sempre haverá combustível armazenado (região submersa) - ou seja, nas regiões que ficarão a maior parte do tempo submersas, as quais correspondem à região mais inferior do guia óptico 1 e, consequentemente, do reservatório ou tanque de combustível. As Figuras 2, 3 e 4 exemplificam tal condição.
[059] Ressalta-se que no ar os feixes de luz 5 são sempre refletidos pelas superfícies de interação inclinadas segundo um ângulo , no entanto quando os feixes de luz 5 atravessam um meio líquido, as características de refração variam conforme o tipo de fluido, de modo que cada combustível que pode ser utilizado no veículo tem seu ângulo crítico de reflexão previamente determinado para que se conformem diversas superfícies de interação 3, cada qual com o ângulo correspondente a um tipo de combustível passível de ser identificado.
[060] Desta forma a invenção permite a identificação do fluido, mesmo que em misturas. Em especial, a presente invenção provê um sistema hábil de identificar e, consequentemente, diferenciar fluidos combustíveis armazenados em tanques de veículos do tipo flex.
[061]Ao observar a figura 2, vê-se que o feixe de luz 5 foi refletido por uma superfície de interação 3 que apresenta um ângulo de inclinação 1. Em especial, 1 representa o ângulo de reflexão total de um feixe de luz 5 quando o mesmo propaga-se em etanol combustível.
[062] De maneira análoga, ao observar a figura 3, vê-se que o feixe de luz 5 foi refletido por uma superfície de interação 3 que apresenta um ângulo de inclinação 2, sendo que 2 representa o ângulo de reflexão total do feixe de luz 5 quando o mesmo propaga-se em gasolina.
[063] Finalmente, observando a figura 4, vê-se que o feixe de luz 5 foi refletido por uma superfície de interação 3 que apresenta um ângulo de inclinação 3, o qual representa o ângulo de reflexão total do feixe de luz 5 quando o mesmo propaga-se em outro combustível. Os versados na técnica obviamente perceberão que é possível admitir possibilidades de identificação simultânea de quaisquer outros tipos de fluidos, conforme a necessidade, desde que previamente determinados e conhecidos os ângulos críticos de reflexão cada um deles. É essencial ressaltar, também, que tal identificação de tipo de fluido será possível independente da proporção de mistura que for utilizada.
[064] Deste modo, e resumidamente, nota-se que o compartimento prismático 2 do guia óptico 1 é desenvolvido de forma a compreender uma pluralidade de superfícies de interação 3, cada qual compreendendo uma inclinação específica definida para refletir o feixe de luz 5 em uma determinada condição, sendo que a definição destes ângulos são obviamente dependentes do índice de refração de cada substância ou meio de propagação.
[065]Além do dispositivo acima relatado, a presente invenção revela, também, um método para mensuração de nível e identificação de pelo menos um fluido armazenado em um reservatório - em especial, combustível em tanques de veículos automotores. O método em questão compreendendo as etapas de: (i) emitir pelo menos um feixe de luz 5 através de um guia óptico 1; (ii) detectar pelo menos parte do feixe de luz 5 refletido por uma superfície de interação 3 em condição emersa (sem a presença de fluido); (iii) detectar pelo menos parte do feixe de luz 5 refletido por uma superfície de interação 3 em condição submersa; (iv) identificar a posição na qual pelo menos parte do feixe do luz 5 foi refletido em ao menos uma superfície de interação 3 em condição emersa; (v) identificar o, ou os tipos de fluido armazenados no reservatório em função da identificação do ângulo das superfícies de interação 3 que tiveram pelo menos parte do feixe de luz 5 refletido e lido pelo elemento receptor 7.
[066] Em especial, de acordo com uma realização preferencial do método em questão, o índice de refração de pelo menos um fluido define o ângulo crítico para reflexão do feixe de luz 5 em uma superfície de interação 3 em condição submersa. Mais precisamente, a propagação do feixe de luz 5 pelo fluido em análise causa um desvio no feixe de luz 5 por consequência índice de refração desta substância. Porém, cada superfície de interação 3 em condição emersa é projetada para possuir um ângulo de inclinação que permite a reflexão total do feixe de luz 5 mesmo considerando este desvio.
[067] Entre outras, é uma vantagem do presente método, principalmente, a identificação de uma fluido combustível, mesmo em mistura antes que ocorra a queima deste combustível no motor de um veículo. Deste modo, os sistema de controle do automóvel podem ser informados sobre qual combustível alimentará o sistema de injeção eletrônica antes da partida, fato que é especialmente importante para veículos do tipo flex.
[068]Vale ressaltar, ainda, que o feixe de luz 5 pode ser composto de luz visível, luz infravermelha, laser ou qualquer tipo de radiação adequada à aplicação. Ainda, é importante ressaltar que, para fins de acurácia do método acima relatado, é importante que o feixe de luz 5 seja colimado por uma lente colimadora.
[069]Com base no descritivo acima provido, fica evidente que o objeto da presente invenção soluciona os inconvenientes do atual estado da técnica de forma inédita, prática e extremamente eficaz.
Claims (19)
1. Sistema óptico para identificação de pelo menos um tipo de fluido, sendo que o dito sistema compreende pelo menos um guia óptico (1) cooperante com pelo menos um elemento emissor (6) de pelo menos um feixe de luz (5) e pelo menos um elemento receptor (7) de feixes de luz (5), sendo que o dito guia óptico compreende um compartimento provido de superfícies de interação (3) que conformam ao menos um percurso óptico (4) para os feixes de luz (5), CARACTERIZADO pelo fato de que:- as ditas superfícies de interação (3) são inclinadas com base em ao menos um ângulo ;- as superfícies de interação (3) inclinadas com base em ao menos um ângulo refletem os feixes de luz (5) que partem do elemento emissor (6) para o elemento receptor (7) na região do guia óptico que fica submersa no fluido do dito reservatório; e- as informações captadas pelo elemento receptor (7) provenientes da reflexão emitida pelas superfícies de interação (3) inclinadas com base no ao menos um ângulo da região submersa do guia óptico (1) indica o tipo de fluido.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreender pelo menos um sistema óptico (8) cooperante com o elemento emissor (6) de feixes de luz, o dito sistema óptico (8) sendo constituído por ao menos uma lente colimadora cooperante ou não com pelo menos um difusor.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento emissor (6) emite um feixe de luz, ou vários feixes de luz (5) simultaneamente.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento emissor (6) emite um único feixe de luz, ou uma pluralidade de feixes de luz (5) de modo contínuo.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento emissor (6) emite um único feixe de luz, ou uma pluralidade de feixes de luz (5) em intervalos regulares pré-determinados.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento sensor (7) detecta uma pluralidade de feixes de luz (5) simultaneamente.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento emissor (6) compreende um emissor de ao menos um dentre LED (light emitting diode), laser e Oled.
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento emissor (6) coopera com um sistema de fibra óptica ou similar.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma superfície de interação (3) inclinada com base um ângulo (1) indica reflexão do feixe de luz (5) imerso em um primeiro tipo de fluido.
10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma superfície de interação (3) inclinada com base um ângulo (2) indica reflexão do feixe de luz (5) imerso em um segundo tipo de fluido.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma superfície de interação (3) inclinada com base um ângulo (3) indica reflexão do feixe de luz (5) imerso em um terceiro tipo de fluido.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma superfície de interação (3) inclinada com base um ângulo (4) indica reflexão do feixe de luz (5) imerso em um tipo de fluido constituído por uma mistura de diversos tipos de fluido.
13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o tipo de fluido compreende ao menos um dentre gasolina, etanol, óleo diesel, gás natural veicular ou uma mistura dos mesmos.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as superfícies de interação (3) de cada um dos degraus da face substancialmente inclinada (100) são coplanares e definem pelo menos um percurso óptico (4) para ao menos um feixe de luz (5) entre o elemento emissor (6) e o elemento receptor (7).
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento emissor (6) e o elemento receptor (7) de feixes de luz (5) são paralelamente dispostos no guia óptico (1).
16. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento receptor (7) compreende ao menos um dentre um sensor eletrônico do tipo fotocélula, fotodiodo, fototransistor, LDR (light dependente resistor), célula fotovoltaica, fotocondutivo, ou outros meios de captação luminosa afins.
17. Método para identificação de fluido, CARACTERIZADO pelo fato de que utiliza um sistema óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17 e compreende as seguintes etapas:- emitir pelo menos um feixe de luz (5) através de um guia óptico (1);- detectar pelo menos parte do feixe de luz (5) refletido por uma superfície de interação (3) em condição submersa; e- identificar o, ou os tipos de fluido armazenados em função da identificação do ângulo das superfícies de interação 3 que tiveram pelo menos parte do feixe de luz 5 refletido e lido pelo elemento receptor 7.
18. Método, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que o índice de refração de, pelo menos, um fluido em forma líquida ou gasosa define o ângulo crítico para reflexão do feixe de luz (5) em uma superfície de interação em condição submersa.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fatode que o feixe de luz (5) é composto de luz visível, luz infravermelha ou qualquerespectro de radiação.
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