CN109416274A - 无源磁性位置传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定储罐中的填充液位的填充液位指示器(1)，该填充液位指示器具有电阻器网络(3)、具有接触元件(5，11)、并且具有磁性元件，其中，该接触元件(5，11)被布置成与该电阻器网络(3)间隔开并且该磁性元件相对于该电阻器网络(3)和该接触元件(5，11)是能移动的，其中，该接触元件(5，11)具有接触区域(6，14)，该接触区域是能被该磁性元件偏转的，其中，借助于该接触区域(6，14)的偏转能够在该接触区域(6，14)与该电阻器网络(3)之间产生导电连接，其中，该接触区域(6，14)由平坦的带状元件形成，该平坦的带状元件部分地是能被该磁性元件的磁力偏转的，其中，该接触区域(6，14)具有至少两个部分(7，8，12，13)，这些部分被布置成相互邻近并且相互间隔开。

Description

无源磁性位置传感器
技术领域
本发明涉及一种用于确定储罐中的填充液位的填充液位指示器，该填充液位指示器具有电阻器网络、具有接触元件并且具有磁性元件，其中，该接触元件被布置成与该电阻器网络间隔开并且该磁性元件相对于该电阻器网络和该接触元件是能移动的，其中，该接触元件具有接触区域，该接触区域是能被该磁性元件偏转的，其中，借助于该接触区域的偏转能够在该接触区域与该电阻器网络之间产生导电连接。
背景技术
用于确定燃料储罐中的填充液位的填充液位指示器具有电阻器网络，该电阻器网络产生根据实际填充液位的信号，该信号对应于燃料储罐中的填充液位。为此目的，经常提供的浮件浮在燃料储罐中的燃料的表面上并且借助于联动件和滑动触点作用在电阻器网络上。浮件由于填充液位的上升或下降而产生的移动经由联动件被传输到滑动触点，该滑动触点由于这种移动而被移过电阻器网络。此处，根据滑动触点的位置而产生变化的信号。通过使信号标准化并且通过以特定的方式配置电阻器网络，就可以由电阻器网络处产生的信号直接推断出燃料储罐中的填充液位。这种填充液位指示器在现有技术中以各种各样的形式为人所知。
此外，已知的填充液位指示器代替滑动触点具有接触元件，该接触元件具有大量的指状部分，这些指状部分可以被磁力偏转，其方式为：在指状部分与电阻器网络之间产生电接触。由于这种产生电接触而产生了信号。借助于所产生的信号，可以根据电阻器网络和接触元件的配置而直接推断出燃料储罐中的填充液位。例如，从DE 19701 246 A1中已知这样的填充液位指示器。
现有技术中的装置的缺点尤其在于，电阻器网络上的滑动触点构成机械接触器件，该机械接触器件受到不可避免的磨损。此外，在这种情况下滑动触点和电阻器网络被完全布置在燃料储罐内的燃料中，由此可以导致由燃料引起的损坏效应。借助于具有大量可以通过磁体偏转的指状部分的接触元件而产生电接触是不利的，这是由于接触元件对机械干扰影响是高度敏感的，这尤其使得接触元件的组装和运输困难。
发明内容
本发明的目的因此是实现一种填充液位指示器，该填充液位指示器具有在机械上更持久的接触元件并且该填充液位指示器同时允许无磨损地产生取决于燃料储罐中填充液位的理想的准确信号。
就填充液位指示器而言的该目的借助于具有权利要求1的特征的填充液位指示器得以实现。
本发明的一个示例性实施例涉及一种用于确定储罐中的填充液位的填充液位指示器，该填充液位指示器具有电阻器网络、具有接触元件、并且具有磁性元件，其中，该接触元件被布置成与该电阻器网络间隔开并且该磁性元件相对于该电阻器网络和该接触元件是能移动的，其中，该接触元件具有接触区域，该接触区域是能被该磁性元件偏转的，其中，借助于该接触区域的偏转能够在该接触区域与该电阻器网络之间产生导电连接，其中，该接触区域由平坦的带状元件形成，该平坦的带状元件部分地是能被该磁性元件的磁力偏转的，其中，该接触区域具有至少两个部分，这些部分被布置成相互邻近并且相互间隔开。
接触元件有利地连接第一电势。电阻器网络连接与第一电势不同的第二电势。通过接触元件与电阻器网络之间的接触，可以使得电路闭合，从而因此产生信号。电阻器网络具有多个接触面，这些接触面在各自情况下具有特定的欧姆电阻。因此取决于接触元件接触哪个接触面，产生了具有特定电阻的信号。于是可以将具有特定电阻的信号指定给填充液位。这因为通过磁体在接触元件与电阻器网络之间产生电接触而是可能的，该磁体被连接至杠杆臂和链接至该杠杆壁的浮件，因此磁体取决于浮件的位置而移动。
在一个有利的实施例中，接触元件被布置成与电阻器网络电绝缘而与电阻器网络邻近。例如，电阻器网络可以被布置在载体基板上。出于链接目的，接触元件优选地具有链接区域。所述链接区域例如具有开口或间隙，这些开口或间隙允许持久链接至载体基板和/或电阻器网络。接触元件进一步具有接触区域，该接触区域是柔性的并且其可以从独立于链接区域偏转离开接触元件的初始位置。接触区域被布置在电阻器网络上方，其方式为使得通过使磁体沿电阻器网络的背离接触元件的那侧经过来执行接触元件的偏转、或相应地接触元件的接触区域的偏转，从而使得在接触区域与电阻器网络之间建立物理接触。
例如，接触区域具有至少两个部分，这些部分可以延伸，以便相互平行并且以相互独立的方式偏转。这两个部分可以被共用的磁体偏转，使得就实践而言产生信息冗余。例如，在一个部分发生破坏的事件中，相应的另一部分可以因此继续产生正确的信号。由于部分与电阻器网络之间的电路闭合而产生的信号还可以彼此对比，以便验证信号的真实性。为此，可以对这些部分中的每个部分指定专用电阻器网络，以便能够在各自情况下产生独立的信号并且能够进行对比。
本文中接触元件有利地是平坦的带形元件，该平坦的带形元件在非偏转状态下对准成基本上在一个平面中。带状的接触元件被磁体从初始位置偏转并且向电阻器网络的方向吸引。本文出现接触元件的、或相应地接触区域的部分的局部变形。接触区域的部分的柔性被设计成其方式为，一方面，使得部分与电阻器网络之间的距离可以通过偏转而被桥接；并且另一方面，使得只有相应部分的限定界定的区域被偏转到与电阻器网络的接触面中的一个接触面建立电接触的程度。在一个有利的设计实施例中，接触区域的部分还可以被配置成其方式为，使得彼此并排并且相互紧邻的多个接触面由于偏转而同时接触。
尤其有利的是，使得接触区域的部分以导电方式彼此连接。由于这些部分彼此的导电连接，就可以确保两个部分连接同一电势。在一个部分发生失效的事件中，因此至少保存了相应的另一部分的信号。
在一个替代设计实施例中，有利的是使得接触区域的这些部分以导电的方式连接同一电势。这对保证故障安全操作是有利的。由于这些部分被链接至同一电势，当与电阻器网络接触时所述部分在各自情况下还产生相同的信号。因此产生冗余信号，这就是为什么缺失个别信号还可以通过这些部分中的一个部分来弥补而没有后果。
还优选的是使得接触区域的这些部分是无间隙和/或穿透部的。没有间隙和/或穿透部的接触区域、或相应地接触区域的单独限定的部分是特别有利的，因为制造特别简单。由此，接触区域、或部分此外相应地在制造和运输期间具有非常高的坚固性。并且，在组装期间，不必在接触区域、或相应地部分与电阻器网络之间进行高度准确的匹配，因为可以用接触区域、或相应地部分的整个区域来产生电接触。
此外，便利的是使得接触元件、或相应地部分由塑料材料形成，或使得接触元件由金属材料形成。在接触元件由塑料材料形成的情况下，金属涂层被应用到接触元件的面向电阻器网络的那侧。也可以有利地在由塑料材料而来的接触元件上提供能够被磁力特别容易地吸引的元件。
此外，有利的是使得接触区域的相互间隔开的部分可被共用的磁体偏转。这是有利的，因为它因此确保了所有部分都取决于磁体相应位置而被均匀地吸引。这有助于保证产生冗余信号。
此外，有利的是使得能够在接触区域的部分与电阻器网络的接触面之间建立导电接触。这是为了产生允许指明与储罐中的填充液位相关的电信号所要求的。
还方便的是使得接触区域的这些部分中的每一个部分指定有专用电阻器网络，其中，在部分与分配的电阻器网络之间能够通过使得相应部分偏转来建立导电接触。这是有利的，以便就填充液位指示器的失效而言产生更高的可靠性。这两个独立的电阻器网络可以连接同一电势，或连接相互不同的电势。
此外，有利的是使得该接触区域的部分是通过沿该磁性元件的移动方向细分该接触区域而产生的。因为杠杆臂被安装成围绕固定旋转轴线是可旋转的，因此磁性元件(优选地是永磁体)通过也紧固了浮件的杠杆臂的移动以弧形路径来移动。由于这种间隔部的沿所述弧形路径的轮廓，实现了这些部分类似地可以沿弧形路径延伸并且因此可以沿弧形路径延伸过整个电阻器网络。可以因此使得这些部分与电阻器网络的第一端部区域和电阻器网络的第二端部区域上的接触面发生接触，所述第二端部区域优选地布置在电阻器网络相反的端部上。
此外，便利的是使得接触元件由多个平坦的带状金属条带形成。这利于接触元件特别简单的构型。单独的带状金属条带被优选地配置成是平的和弧形的，使得所述金属条带可以遵循磁体的运动路径。
此外，有利的是使得接触区域和/或接触区域的部分具有弧形部段的形状，其中，该弧形部段在轴向方向上的范围基本上小于该弧形部段在径向方向上的范围并且小于该弧形部段在圆周方向上的范围。
弧形部段是特别有利的，因为用来确定填充液位的杠杆臂被安装成围绕旋转轴线可旋转。磁体被直接连接至杠杆臂，或至少被杠杆臂移动。因此，杠杆臂围绕旋转轴线旋转使磁体移动所沿的路径类似地描述了一条圆弧。为了确保将磁体总是引导成与电阻器网络和接触元件间隔大致恒定的间距，呈弧形部段的构型因此是有利的。
径向方向从弧形部段的相关联的圆的中心朝向外部圆周延伸。圆周方向沿与弧形部段相关联的圆的圆周延伸，并且轴向方向沿位于由相关联的圆所限定的平面上的表面法线延伸。
由于在轴向方向上具有非常小的范围并且在径向方向上具有较大的范围，并且在圆周方向上具有基本上甚至更大的范围的构型，因此产生了特别薄的接触元件、或相应地特别薄的接触区域。在径向方向上的范围理想地是大到使得接触区域完全覆盖电阻器网络的接触面。然而在一个替代设计实施例中，在径向方向上的范围也可以小于接触面在径向方向上的范围。
一个优选的实施例的出众之处为在径向方向上和在轴向方向上特别小的范围。此处，接触元件、或相应地接触区域被配置为线状元件。例如，截面可以被设计为是圆形的或是有角度的。
在接触区域的有多个部分的情况下，特别有利的是使得每个单独的部分具有弧形部段的形状。有利地，电阻器网络并且尤其是电阻器网络的接触面类似地具有弧形部段的形状。
还方便的是使得电阻器网络具有多个接触面，这些接触面被布置成相互邻近，其中，在该接触区域与第一接触面之间产生导电接触产生了反映该储罐中的最大填充液位的信号，并且在该接触区域与第二接触面之间产生导电接触产生了反映该储罐中的最小填充液位的信号。
由于电阻器网络和接触元件的这种结构，就可以贯穿从完全空到完全填充的整个范围(spectrum)来检测填充液位的检测。浮件的位置变化取决于填充液位，所述浮件通过杠杆臂被连接至磁体。由于浮件的位置更改，磁体的位置也被改变，因此使得接触元件与不同的接触面发生导电接触。还可以在所产生的信号(特别是当前特定电阻值)相对于磁体的位置被准确地指定时由此作出与填充液位有关的指示。
此外，有利的是使得第一接触面被配置在电阻器网络的第一端部区域上，并且使得第二接触面被配置在电阻器网络的第二端部区域上，其中，第一端部区域和第二端部区域被布置在电阻器网络相互相反的端部上。
这是有利的，以便使得从储罐的最大填充液位到最小填充液位或相应地空的储罐的全部填充液位能够通过相应的电阻器网络来以相继的方式加以表示。例如，最大填充液位对应于特别高的特定电阻，而空的储罐对应于特别低的特定电阻。因此可以通过这些接触面的特定电阻的合适的分级来执行对填充液位渐进的确定。提供越多的接触面，就可以越精确地确定填充液位，或可以实现更好的分辨率。
还有利的是使得该接触区域的这些部分在各自情况下能够与该电阻器网络的该第一接触面和该第二接触面二者发生导电接触。这是为了能够通过接触区域的单独的部分表示从最大填充液位(因此是满储罐)到最小填充液位(因此是空储罐)的整个填充液位所要求的。接触区域的每个部分可以因此独立地再现储罐中相应的填充液位。因此可以贯穿被布置成相互平行的多个部分产生信息冗余。
在从属权利要求中以及在以下附图说明中描述了本发明的有利改进。
附图说明
以下将借助于示例性实施例通过参照附图来详细地讨论本发明。在附图中：
图1示出了填充液位指示器的平面视图，其中，接触元件具有接触区域，该接触区域通过以弧形方式延伸的间隙被细分成两个部分，并且
图2示出了填充液位指示器的平面视图，其中，接触区域由两个弧形元件形成，其中，弧形元件中的每一者表示接触区域的一个部分。
具体实施方式
图1示出了填充液位指示器1的平面视图。填充液位指示器1具有基板2，该基板具有布置在其上的电阻器网络3。在图2中可以看到，这些单独的接触面4全都具有单件结构模式，因此在各自情况下所述单独的接触面4在电阻器网络3内具有唯一的特定电阻。因此可以总是将测量到的电阻指定到这些接触面4中的一个接触面。
接触元件5被布置在电阻器网络3上方。接触元件5在左端侧和右端侧上被链接至间隔元件上的链接区域15，并且因此与电阻器网络3间隔开。接触元件5具有接触区域6。本文接触区域6覆盖搁置在其下方的电阻器网络3，其方式为能够通过使得接触区域6向下偏转远及电阻器网络3而建立到接触面4的导电接触。在每种情况下，根据在基板2下方磁体的位置来使得接触区域6的有限区域偏转。
接触区域6具有两个部分7和8，这些部分通过接触元件5中的以弧形方式延伸的间隙9而相互分离。弧形间隙9沿磁体的移动方向延伸。部分7和8可以以相互独立的方式在朝向电阻器网络3的方向上偏转。是偏转一个部分7或8，还是同时偏转部分7和8两者，这取决于磁体的尺寸和定位。在磁体被配置成相对宽的方式和/或具有相对强的磁力的情况下，所述磁体可以使得单独地或同时地部分7和8偏转。
在一个有利的设计实施例中，磁体被配置成是销形的并且在部分7和部分8两者的下方引导，使得这两个部分7和8在各自情况下与电阻器网络3的同一接触面4发生接触。因此通过部分7和8两者在各自情况下产生了具有完全相同的特定电阻的完全相同的信号。因此产生了可以针对例如部分7或8的损坏而借助相应的另一部分7或8来加以弥补的信息冗余。
在图1的示例性实施例中两个部分7和8连接同一电势。类似地，也只有一个普通的电阻器网络3被布置在部分7和8下方。在一个有利的发明性改进方案中，也可以将相互电分离且独立的电阻器网络布置在这些部分下方，其中，可以在各自情况下使得这些部分中的一个部分与这些电阻器网络中的一个电阻器网络发生导电连接。这种安排将使得能够相互独立地测量。这可以有利地用于对所产生信号的真实性进行直接检验。在这些部分上的电势完全相同的情况下，并且在这些电阻器网络及其接触面的特定电阻值完全相同的情况下，在磁体处于特定位置时两个系统应当产生相同的信号。因此可以检测出系统中的差异，并且可以校正潜在的错误显示。
图1中示出的接触元件5的外围区域10可以被提供用来提高接触元件5的稳定性。然而，图1中的图示仅展示填充液位指示器的一个有利的示例性设计实施例。
图2示出了填充液位指示器1，该填充液位指示器尤其具有以偏离的方式配置的接触元件11。基板2和具有其接触面4的电阻器网络3与图1的元件完全相同，这就是为什么也使用完全相同参考标记的原因。
接触元件11具有两个单独的条带12和13，这些条带具有弧形形状。弧形条带12、13所遵循的半径效仿电阻器网络3的形状，并且尤其仿效接触面4的安排。条带12、13配置接触元件11的接触区域14。
两个条带12、13形成接触元件11的接触区域的部分。两个部分12、13在端侧上被接收在链接区域中并且例如通过间隔元件与电阻器网络3间隔开。部分12、13可以连接同一电势，或连接相互不同的电势。在这种情况下，部分12、13被布置成相互电绝缘。
电阻器网络3可以是单个电阻器网络3(如图1中已经描述的)，或由两个相互独立的电阻器网络形成。
图1和图2示出根据本发明的填充液位指示器的示例性图像。这些图具有非限制性特征并且尤其在材料的选择、几何形状、以及安排方面不限制解决方案的范围。还可以将附图中展示的单独特征与权利要求中描述的特征以与附图中的特征不同的方式相组合而不偏离本发明核心概念。

Claims (13)

1.一种用于确定储罐中填充液位的填充液位指示器(1)，该填充液位指示器具有电阻器网络(3)、具有接触元件(5，11)、并且具有磁性元件，其中，该接触元件(5，11)被布置成与该电阻器网络(3)间隔开并且该磁性元件相对于该电阻器网络(3)和该接触元件(5，11)是能移动的，其中，该接触元件(5，11)具有接触区域(6，14)，该接触区域是能被该磁性元件偏转的，其中，借助于该接触区域(6，14)的偏转能够在该接触区域(6，14)与该电阻器网络(3)之间产生导电连接，其特征在于，该接触区域(6，14)由平坦的带状元件形成，该平坦的带状元件部分地是能被该磁性元件的磁力偏转的，其中，该接触区域(6，14)具有至少两个部分(7，8，12，13)，这些部分被布置成相互邻近并且相互间隔开。
2.如权利要求1所述的填充液位指示器(1)，其特征在于，该接触区域(6，14)的部分(7，8，12，13)以导电的方式彼此连接。
3.如前述权利要求之一所述的填充液位指示器(1)，其特征在于，该接触区域(6，14)的部分(7，8，12，13)以导电的方式连接同一电势。
4.如前述权利要求之一所述的填充液位指示器(1)，其特征在于，该接触区域(6，14)的部分(7，8，12，13)没有间隙和/或穿透部。
5.如前述权利要求之一所述的填充液位指示器(1)，其特征在于，该接触区域(6，14)的相互间隔开的部分(7，8，12，13)是能借助于共用的磁体来偏转的。
6.如前述权利要求之一所述的填充液位指示器(1)，其特征在于，能够在该接触区域(6，14)的部分(7，8，12，13)与电阻器网络(3)的接触面(4)之间建立导电接触。
7.如前述权利要求之一所述的填充液位指示器(1)，其特征在于，该接触区域(6，14)的部分(7，8，12，13)中的每一个部分被指定了专用电阻器网络(3)，其中，在部分(7，8，12，13)与所指定的电阻器网络(3)之间能够通过使得该相应的部分(7，8，12，13)偏转来建立导电接触。
8.如前述权利要求之一所述的填充液位指示器(1)，其特征在于，该接触区域(6，14)的部分(7，8，12，13)是通过沿该磁性元件的移动方向细分该接触区域(6，14)而产生的。
9.如前述权利要求之一所述的填充液位指示器(1)，其特征在于，该接触元件(5，11)由多个平坦的带状金属条带(12，13)形成。
10.如前述权利要求之一所述的填充液位指示器(1)，其特征在于，该接触区域(6，14)和/或该接触区域(6，14)的部分(7，8，12，13)具有弧形部段的形状，其中，该弧形部段在轴向方向上的范围实质上小于该弧形部段在径向方向上的范围并且小于该弧形部段在该圆周方向上的范围。
11.如前述权利要求之一所述的填充液位指示器(1)，其特征在于，该电阻器网络(3)具有多个接触面(4)，这些接触面被布置成相互邻近，其中，在该接触区域(6，14)与第一接触面(4)之间产生导电接触产生了反映该储罐中的最大填充液位的信号，并且在该接触区域(6，14)与第二接触面(4)之间产生导电接触产生了反映该储罐中的最小填充液位的信号。
12.如权利要求11所述的填充液位指示器(1)，其特征在于，该第一接触面(4)被配置在该电阻器网络(3)的第一端部区域上，并且该第二接触面(4)被配置在该电阻器网络(3)的第二端部区域上，其中，该第一端部区域和该第二端部区域被布置在该电阻器网络(3)相互相反的端部上。
13.如前述权利要求11或12之一所述的填充液位指示器(1)，其特征在于，该接触区域(6，14)的部分(7，8，12，13)在各自情况下能够与该电阻器网络(3)的该第一接触面(4)和该第二接触面(4)二者发生导电接触。
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