DE10156162A1

DE10156162A1 - Arrangement for measuring fill level, especially motor vehicle oil level, has evaluation device for temperature-dependent resistance voltage with characteristics for different currents

Info

Publication number: DE10156162A1
Application number: DE2001156162
Authority: DE
Inventors: Jens Karn; Edmund Martin; Uwe Maerz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2003-05-28

Abstract

The arrangement has a temperature-dependent resistance to which a measurement current is fed. A resistance region not covered by the liquid is heated more than a covered region. The voltage rise in the resistance is a measure of the level. The voltage can be fed to an evaluation device with characteristics for different measurement currents from which level values can be formed by interpolation depending on previously stored correction values. The arrangement has a temperature-dependent resistance extending over the measurement region to which a measurement current is fed. A region of the resistance not covered by the liquid is heated more than a covered region. The voltage rise in the resistance is a measure of the level. The voltage can be fed to an evaluation device with characteristics for different measurement currents from which level values can be formed by interpolation depending on previously stored correction values. AN Independent claim is also included for the following: a method of measuring a fill level, especially oil level in motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Messung des Füllstandes einer Flüssigkeit, insbesondere des Ölstandes in Kraftfahrzeugen, mit einem sich über den zu messenden Bereich des Füllstandes erstreckenden temperaturabhängigen Widerstand, dem von einer Stromquelle Messstrom zugeführt wird, so dass sich ein von der Flüssigkeit nicht bedeckter Teil des Widerstandes stärker als ein von der Flüssigkeit bedeckter Teil erwärmt, wobei der Spannungsanstieg am Widerstand während der Stromzuführung als Maß für den Füllstand dient. The invention relates to an arrangement and a method for Measurement of the level of a liquid, especially the Oil level in motor vehicles, with one about the measuring range of the level temperature-dependent resistance, the measurement current from a current source is supplied so that there is no liquid covered part of the resistance stronger than one of the Liquid-covered part warms up, the voltage rise on Resistance during power supply as a measure of the Level serves.

Anordnungen nach der Gattung des Oberbegriffes - im folgenden auch Füllstandsgeber genannt - sind beispielsweise aus DE 196 53 879 A1 bekannt und beruhen auf dem Effekt, dass die durch den Messstrom entstehende Wärme dem von Flüssigkeit bedeckten Teil des Widerstandes wesentlich stärker entzogen wird als dem oberhalb des Füllstandes liegenden Teil. Da sich somit unter Wirkung des Messstroms der temperaturabhängige Widerstand im wesentlichen nur oberhalb des Füllstandes ändert, kann die Änderung des Gesamtwiderstandes als Maß für den Füllstand ausgewertet werden. Arrangements according to the genus of the generic term - in the following also called level sensors - are for example from DE 196 53 879 A1 known and rely on the effect that by the heat generated by the measuring current is covered by liquid Part of the resistance is withdrawn much more than the part above the level. Because thus under the effect of the measuring current the temperature dependent Resistance changes essentially only above the level, can change the total resistance as a measure of the Level can be evaluated.

Bei praktisch ausgeführten Füllstandsgebern wird die Spannung am Widerstand ausgewertet. Dabei wird die Messspannung stark von der jeweiligen Größe des Messstroms beeinflusst - nicht nur in linearer, durch das Ohmsche Gesetz gegebenen Weise, sondern auch dadurch, dass die Erwärmung des Messwiderstandes von der Höhe des Messstroms abhängt. Um eine hinreichend genaue Messung des Füllstandes mit den bekannten Anordnungen zu erzielen, ist daher eine genaue Justierung des Messstroms bei der Herstellung der Auswerteelektronik erforderlich. Dies ist jedoch recht aufwendig und daher kostenintensiv. With practically implemented level sensors, the voltage evaluated at the resistance. The measuring voltage becomes strong influenced by the respective size of the measuring current - not only in a linear way, given by Ohm's law, but also in that the heating of the measuring resistor depends on the level of the measuring current. To be sufficient accurate measurement of the level with the known arrangements achieve an exact adjustment of the measuring current the manufacture of the evaluation electronics. This is however, quite complex and therefore expensive.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellung der Auswerteelektronik weniger aufwendig zu ermöglichen. The object of the present invention is to manufacture to enable the evaluation electronics to be less complex.

Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung dadurch gelöst, dass die Spannung einer Auswerteeinrichtung zuführbar ist, die für verschiedene Messströme Kennfelder aufweist, aus denen durch Interpolation in Abhängigkeit von einem zuvor in einem Speicher der Auswerteeinrichtung abgelegten Stromkorrekturwert Werte für den jeweils gemessenen Füllstand gebildet werden. This object is achieved with the arrangement according to the invention solved in that the voltage of an evaluation device can be fed, the maps for different measuring currents from which by interpolation depending on one previously in a memory of the evaluation device stored current correction value values for the respectively measured Level are formed.

Zur Gewinnung des Stromkorrekturwertes wird der Iststrom der jeweiligen Stromquelle dadurch gemessen, dass der Widerstand durch einen Messwiderstand ersetzt und dann die darin anliegende Spannung gemessen wird. Diese kann direkt als Korrekturwert oder beispielsweise als Abweichungsangabe zu einem Soll-Messstromwert in einen Speicher der Auswerteeinrichtung eingeschrieben werden. Die somit fertiggestellte erfindungsgemäße Anordnung gibt dann trotz abweichendem Messstrom einen hinreichend exakten Wert für den Füllstand aus. To obtain the current correction value, the actual current is the respective current source measured by the resistance replaced by a measuring resistor and then the one in it applied voltage is measured. This can be done directly as Correction value or, for example, as an indication of deviation from a Target measurement current value in a memory of the evaluation device be registered. The thus completed The arrangement according to the invention then gives one despite a different measuring current sufficiently exact value for the fill level.

Da die Messspannung ferner von der Temperatur der Flüssigkeit abhängig ist, ist bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen, dass die Kennfelder Füllstandswerte für jeweils einen Messstrom in Abhängigkeit von dem Spannungsanstieg und von Temperaturwerten enthalten und dass die Füllstandswerte in Abhängigkeit vom Spannungsanstieg und von der von einem Temperatursensor gemessenen Temperatur auslesbar sind. Since the measurement voltage also depends on the temperature of the liquid is dependent on further training Arrangement according to the invention provides that the characteristic diagrams fill level values for one measuring current depending on the Voltage rise and temperature values included and that the Level values depending on the voltage rise and the temperature measured by a temperature sensor are readable.

Eine besonders genaue Interpolation zwischen den verschiedenen Kennfeldern ist dann möglich, wenn jeweils ein für einen Soll-Messstrom, einen maximalen und einen minimalen Messstrom gültiges Kennfeld vorgesehen ist. A particularly accurate interpolation between the different maps is possible if one for each Target measuring current, a maximum and a minimum measuring current valid map is provided.

Die Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass die Auswertung der Messspannung in Abhängigkeit von einem zuvor für die jeweilige Stromquelle gemessenen und gespeicherten Messstrom erfolgt. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass in Abhängigkeit vom gespeicherten Messstrom Werte aus für verschiedene Messströme gespeicherten Kennfeldern ausgelesen und dass die ausgelesenen Werte in Abhängigkeit vom gespeicherten Messstrom zu einem Füllstandswert interpoliert werden. The object is achieved in the method according to the invention solved that the evaluation of the measurement voltage depending from a previously measured for the respective power source and stored measuring current. Preferably there is provided that depending on the stored measurement current Values from saved for different measuring currents Maps read out and that the read values in Dependence on the stored measuring current for a level value be interpolated.

Da die Messspannung ferner von der Temperatur der Flüssigkeit abhängig ist, ist bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass ferner die Temperatur der Flüssigkeit gemessen wird und dass die Werte aus den Kennfeldern durch Interpolation zweier benachbarter gespeicherter von der Temperatur und der Messspannung abhängiger Werte gewonnen werden. Since the measurement voltage also depends on the temperature of the liquid is dependent on further training of the inventive method provided that the temperature of the Liquid is measured and that the values from the Maps by interpolation of two neighboring stored values dependent on the temperature and the measuring voltage be won.

Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zu einer möglichst genauen Interpolation vorgesehen sein, dass die Interpolation zur Bildung des Füllstandswertes zwischen dem aus einem für den Soll-Messstrom abgespeicherten Kennfeld und einem der jeweils für einen maximalen und einen minimalen Strom abgelegten Kennfelder erfolgt. In the method according to the invention, too Interpolation as accurate as possible should be provided that the Interpolation to form the level value between the a map stored for the target measuring current and one of each for a maximum and a minimum current stored maps.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben. The invention allows numerous embodiments. A of which is shown schematically in the drawing and described below.

Die dargestellte Anordnung weist einen temperaturabhängigen Widerstand 1 auf, der in einen nicht dargestellten Behälter hineinragt und mehr oder weniger mit Flüssigkeit 10 bedeckt ist. Eine Konstantstromquelle 2, die mit einer Betriebsspannung U beaufschlagt ist, prägt in den Widerstand 1 einen Messstrom Im ein. Der Spannungsabfall Um wird einer Auswerteeinrichtung 3 zugeführt. Die Auswerteeinrichtung, von der lediglich die zur Erläuterung der Erfindung notwendigen Teile dargestellt sind, weist einen Mikrocomputer 5 auf, der über eine Datenleitung 7 mit einem nicht-flüchtigen Speicher 6verbunden ist. Ein Ausgang 8 des Mikrocomputers 5 führt den gemessenen Füllstandswert - je nach Erfordernissen im einzelnen - als Analog- oder Digitalwert. The arrangement shown has a temperature-dependent resistor 1 which projects into a container (not shown) and is more or less covered with liquid 10 . A constant current source 2 , to which an operating voltage U is applied, impresses a measuring current Im into the resistor 1 . The voltage drop Um is fed to an evaluation device 3 . The evaluation device, of which only the parts necessary to explain the invention are shown, has a microcomputer 5 which is connected to a non-volatile memory 6 via a data line 7 . An output 8 of the microcomputer 5 carries the measured level value - depending on the requirements in detail - as an analog or digital value.

Im nicht-flüchtigen Speicher 6 der Auswerteeinrichtung 3 sind verschiedene Kennfelder abgelegt, welche die Abhängigkeit des Füllstandswertes von dem sich während eines Messzyklus' ergebenden Spannungsanstieg Um und der Temperatur theta, die mit Hilfe eines Temperatursensors 4 gemessen wird, darstellen. Die Kennfelder sind in der Figur als Gitter dargestellt, wobei die Kreuzungspunkte der Gitterlinien jeweils die gespeicherten Werte-Trippel darstellen. Zum Auslesen eines dazwischenliegenden Wertes ist eine Interpolation erforderlich. Various characteristic diagrams are stored in the non-volatile memory 6 of the evaluation device 3 , which represent the dependence of the fill level value on the voltage rise Um resulting during a measuring cycle and the temperature theta, which is measured with the aid of a temperature sensor 4 . The characteristic diagrams are shown in the figure as a grid, the crossing points of the grid lines each representing the stored value triples. Interpolation is required to read an intermediate value.

Entsprechend dem Toleranzbereich der Stromquelle 2 sind drei Kennfelder im Speicher 6 abgelegt, nämlich ein Kennfeld für den Sollwert Is, ein Kennfeld für den maximal nach oben abweichenden Strom Imax und ein Kennfeld für den minimal nach unten abweichenden Strom Imin mit entsprechenden Füllstandswerten Fs, Fmax und Fmin. Bei der Herstellung eines jeden Füllstandsgebers wird der Widerstand 1 vorübergehend durch einen gleich großen Messwiderstand ersetzt. Über den Spannungsabfall an diesem Widerstand wird der Strom Im der jeweiligen Stromquelle 2 gemessen und danach über einen Anschluss 9 dem Mikrocomputer zugeführt. Dieser legt den gemessenen Wert für Im im Speicher 6 ab. Dabei kann es zweckmäßig sein, diesen Wert nicht als Größe, dass heißt in Ampére gemessen, sondern als Relativwert zum Sollwert Is abzulegen. Vor der endgültigen Fertigstellung des Füllstandsgebers wird dann wieder der Messwiderstand durch den Widerstand 1 ersetzt. According to the tolerance range of the current source 2 , three maps are stored in the memory 6 , namely a map for the target value Is, a map for the maximum upward current Imax and a map for the minimum downward current Imin with corresponding fill level values Fs, Fmax and fmin. When manufacturing each level sensor, the resistor 1 is temporarily replaced by an equally large measuring resistor. The current Im of the respective current source 2 is measured via the voltage drop across this resistor and then fed to the microcomputer via a connection 9 . This stores the measured value for Im in the memory 6 . It may be advisable not to store this value as a quantity, that is measured in ampere, but as a relative value to the setpoint Is. Before the level sensor is finally completed, the measuring resistor is then replaced by resistor 1 .

Während des Betriebes werden zunächst der Wert Fs und einer der Werte Fmax oder Fmin aus den jeweiligen Kennfeldern ausgelesen - je nachdem, ob der gespeicherte Wert Im kleiner oder größer als Is ist. Bei diesem Auslesen wird - wie bereits erwähnt - jeweils eine Interpolation zwischen den gespeicherten Punkten der Kennfelder durchgeführt. Anschließend erfolgt eine Interpolation zwischen Fs einerseits und Fmax oder Fmin andererseits, wobei die Bewertung beider zu interpolierenden Werte von der Differenz zwischen Im und Is bezogen auf die Differenz zwischen Is und Imax bzw. Imin abhängt. Der daraus resultierende Wert F wird über den Ausgang 8 ausgegeben. During operation, the value Fs and one of the values Fmax or Fmin are first read from the respective maps - depending on whether the stored value Im is less than or greater than Is. As already mentioned, this readout carries out an interpolation between the stored points of the characteristic maps. This is followed by an interpolation between Fs on the one hand and Fmax or Fmin on the other hand, the evaluation of both values to be interpolated depending on the difference between Im and Is based on the difference between Is and Imax or Imin. The resulting value F is output via output 8 .

Claims

1. Arrangement for measuring the fill level of a liquid, in particular the oil level in motor vehicles, with a temperature-dependent resistance which extends over the area of the fill level to be measured and to which measurement current is supplied from a current source, so that a part of the resistance not covered by the liquid heated to a greater extent than a part covered by the liquid, the voltage rise across the resistor during the current supply serving as a measure of the fill level, characterized in that the voltage can be supplied to an evaluation device ( 3 ) which has characteristic maps for various measuring currents, from which interpolation as a function of a current correction value previously stored in a memory ( 6 ) of the evaluation device, values for the respectively measured fill level are formed.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the characteristic diagrams fill level values for one measuring current each Dependence on the voltage rise and on Contain temperature values and that the level values are dependent from the voltage rise and from that of a temperature sensor measured temperature are readable.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that one each for a target measuring current, a maximum and a minimum measurement current valid map is provided.

4. method for measuring the level of a liquid, especially the oil level in motor vehicles, with one extending over the area of the level to be measured temperature-dependent resistance, that of a power source Measuring current is supplied, so that one of the Liquid uncovered part of the resistance stronger than one part covered by the liquid is heated, the Voltage across the resistor serves as a measure of the fill level characterized that the evaluation of the measurement voltage in Dependency on one for the respective power source measured and stored measuring current takes place.

5. The method according to claim 4, characterized in that depending on the stored measurement current values for Various measurement currents are read from stored characteristic maps and that the read values depend on the stored measurement current interpolated to a level value become.

6. The method according to claim 5, characterized in that furthermore the temperature of the liquid is measured and that the values from the maps by interpolating two neighboring stored from the temperature and the Measurement voltage dependent values can be obtained.

7. The method according to claim 6, characterized in that the interpolation to form the level value between from a map stored for the target measuring current and one of each for a maximum and a minimum Current stored maps.