DE102004019891A1 - Füllstandsermittlung in Behältern mittels Lichtleiter - Google Patents

Abstract

Die Füllstandsmessung in Behältern von Kraftfahrzeugen soll verbessert werden. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Füllstandssensor mit einem Lichtleiter (L) zu realisieren, der durch den Behälter (B) verläuft. Je höher der Flüssigkeitspegel (P) ist, desto weniger Licht wird am Lichtempfänger (LE) registriert.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug mit einem Füllstandssensor zum Erfassen eines Füllstands in dem Flüssigkeitsbehälter.
• Grundsätzlich besteht der Bedarf, in einem Kraftfahrzeug die verschiedenen zum Betrieb des Fahrzeugs notwendigen Flüssigkeitsbehälter automatisch zu überwachen. Dabei lässt sich der Füllstand beispielsweise mittels eines Schwimmers mechanisch ermitteln. Diese Art der Füllstandsmessung ist jedoch verhältnismäßig ungenau und wenig robust aufgrund der beweglichen Teile.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen Flüssigkeitsbehälter mit einem verbesserten Füllstandssensor vorzuschlagen.
• Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 1.
• Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters sind in den Unteransprüchen definiert.
• Der erfindungsgemäß mit einem Lichtleiter versehene Füllstandssensor besitzt den Vorteil, dass der Füllstand in dem Flüssigkeitsbehälter sehr genau ermittelt werden kann. Darüber hinaus sind für den Füllstandssensor keine beweglichen Teile vorzusehen, so dass er ein robustes Sensorsystem darstellt.
• Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Füllstandsermittlung mittels Lichtleiter darstellt.
• Das nachfolgend näher beschriebene Ausführungsbeispiel stellt lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
• Der in 1 dargestellte Flüssigkeitsbehälter B ist bis zu einem Pegel P mit einer Flüssigkeit F gefüllt. Ein Lichtleiter L, der im vorliegenden Beispiel aus einer Glasfaser besteht, führt vom unteren Ende des Behälters B zu dessen oberem Ende. Am unteren Ende des Behälters ist ein Lichtempfänger LE angeordnet, der mit dem Ende des Lichtleiters L gekoppelt ist. Am oberen Ende des Behälters ist ein Lichtsender LS angeordnet, der in den Lichtleiter L geeignete Lichtsignale sendet.
• Zum Senden der Lichtsignale wird der Lichtsender LS, der beispielsweise durch ein LED realisiert sein kann, von einer Elektronik E angesteuert. Diese Elektronik E nimmt auch die Empfangssignale des Lichtempfängers LE, der beispielsweise als Fototransistor realisiert ist, auf. Dabei kann die Taktung des Lichtsenders LS auch für die Auswertung der Empfangssignale verwendet werden. Die Elektronik E dient ferner der Auswertung der Empfangssignale und verfügt über einen entsprechenden Ausgang. Das Ausgangssignal der Elektronik E kann zur weiteren Verarbeitung für Steuergeräte oder für eine Anzeigevorrichtung, z. B. ein Kombiinstrument K, zur Verfügung gestellt werden.
• Die Füllstandsermittlung in dem Behälter B mittels des Lichtleiters L erfolgt nun nach folgendem Prinzip: Oberhalb des Flüssigkeitspegels P bleibt der Lichtstrahl, der vom Lichtsender LS ausgesandt ist, innerhalb des Lichtleiters L. In der Flüssigkeit F hingegen dringt etwas Licht aus dem Lichtleiter L in die Flüssigkeit, weil der Brechungsindex der Mantelfläche des Lichtleiters L durch den Kontakt mit der Flüssigkeit verändert wird. Die Änderung des Brechungsindex ist abhängig von der zu messenden Flüssigkeit. Darüber hinaus hängt die Änderung des Brechungsindex von der verwendeten Wellenlänge des Lichts ab. Dementsprechend ist die Wellenlänge des Lichtsenders an die jeweils nachzuweisende Flüssigkeit anzupassen.
• Je höher nun der Flüssigkeitspegel P ist, desto größer ist die Strecke des Lichtleiters L, an der er von der Flüssigkeit F umgeben ist. Umso mehr Licht geht dann auch in der Flüssigkeit F verloren und erreicht nicht den Lichtempfänger LE. Ist der Flüssigkeitspegel P hingegen niedrig, verläuft das Licht größtenteils in dem von Luft umgebenen Lichtleiter L und nur in einem kurzen Bereich kann das Licht den Lichtleiter L in die Flüssigkeit verlassen. Demzufolge erreicht bei einem niedrigen Flüssigkeitspegel P mehr Licht von dem Lichtsender LS den Lichtempfänger LE. Die Amplitude des Messsignals des Lichtempfängers LE ist ein unmittelbares Maß für den Flüssigkeitspegel P im Behälter B.

B

Flüssigkeitsbehälter

E

Elektronik

F

Flüssigkeit

K

Kombiinstrument

L

Lichtleiter

LE

Lichtempfänger

LS

Lichtsender

P

Pegel

Claims (5)

1. Flüssigkeitsbehälter (B) für ein Kraftfahrzeug mit einem Füllstandssensor zum Erfassen eines Füllstands (P) in dem Flüssigkeitsbehälter (B) dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstandssensor einen Lichtleiter (L) umfasst, der im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (B) angeordnet ist.
2. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 1, wobei der Lichtleiter (L) in einem eingebauten Zustand des Flüssigkeitsbehälters (B) im Wesentlichen vertikal verläuft.
3. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Lichtleiter (L) eine Glasfaser umfasst.
4. Flüssigkeitsbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Füllstandssensor einen Lichtsender (LS) und einen Lichtempfänger (LF) aufweist, die an den Enden des Lichtleiters außerhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordnet sind.
5. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 4, wobei der Lichtsender (LS) und der Lichtempfänger (LE) von einer gemeinsamen Elektronikschaltung (E) angesteuert werden.