DE102006030857B4

DE102006030857B4 - Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006030857B4
Application number: DE102006030857.3A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Sasaki; Shinichi Hayashi
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2020-11-19
Anticipated expiration: 2026-07-05
Also published as: JP2007040973A; US20070000319A1; DE102006030857A1; JP4746479B2; US7600424B2

Abstract

Kapazitive Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung zum Eintauchen zumindest teilweise in eine Flüssigkeit zum Erfassen eines Flüssigkeitszustands, wobei die Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung aufweist:ein erstes Elektrodenpaar mit einer 1-1 Elektrode (138) und einer 1-2 Elektrode (139), die derart angeordnet sind, dass sie eine erste Kapazität (CP1, Cs1) ausbilden, die sich in Übereinstimmung mit einem Zustand der Flüssigkeit ändert;ein zweites Elektrodenpaar mit einer 2-1 Elektrode (132) und einer 2-2 Elektrode (133), die derart angeordnet sind, dass eine zweite Kapazität (CP2, Cs2) ausgebildet wird, die sich in Übereinstimmung mit einem Zustand der Flüssigkeit ändert;eine Schaltungsleiterplatte (124), die mit einer Erfassungsschaltung (161) ausgebildet ist, um die erste Kapazität und die zweite Kapazität zu überwachen und um den Flüssigkeitszustand in Übereinstimmung mit der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität zu erfassen;einen 1-1 Leitungsweg (158), der die 1-1 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 1-1 Leitungssegment (158r) enthält;einen 1-2 Leitungsweg (159), der die 1-2 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 1-2 Leitungssegment (159r) enthält;einen 2-1 Leitungsweg (152), der die 2-1 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 2-1 Leitungssegment (152r) enthält; undeinen 2-2 Leitungsweg (153), der die 2-2 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 2-2 Leitungssegment (153r) enthält;wobei das 1-1 Leitungssegment, das 1-2 Leitungssegment, das 2-1 Leitungssegment und das 2-2 Leitungssegment in einer Reihe angeordnet sind und sich Seite an Seite erstrecken; undwobei das 1-1 Leitungssegment, das 1-2 Leitungssegment, das 2-1 Leitungssegment und das 2-2 Leitungssegment derart angeordnet sind, dass eine erste, parasitäre Kapazität (Cc1), die zwischen dem 1-1 Leitungssegment und dem 1-2 Leitungssegment ausgebildet ist, gleich einer zweiten parasitären Kapazität (Cc2) ist, die zwischen dem 2-1 Leitungssegment und dem 2-2 Leitungssegment ausgebildet ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitszustands, z.B. eines Flüssigkeitspegels, und genauer eine kapazitive Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung.
Die veröffentlichte, japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 63-79016 offenbart einen kapazitiven Flüssigkeitspegelsensor zum Erfassen bzw. Detektieren eines Flüssigkeitspegels von Benzin oder Öl, der in einem Kraftfahrzeug verwendet wird. Dieser Sensor ist derart angeordnet, dass er zumindest teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht ist und dass er den Pegel der Flüssigkeit erfasst. Der Flüssigkeitspegelsensor enthält ein Referenzelektrodenpaar, das stationär in die Flüssigkeit eingetaucht ist, ein Messelektrodenpaar, das teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht wird, und eine Erfassungsschaltung zum Messen des Flüssigkeitspegels unter Verwendung eines Verhältnisses zwischen einer Kapazität zwischen den Referenzelektroden und einer Kapazität zwischen den Messelektroden.
Durch Verwenden der Referenzelektroden zusätzlich zu der Messelektrode kann dieser Flüssigkeitspegelsensor den Flüssigkeitspegel genau trotz Änderung der dielektrischen Konstante der Flüssigkeit messen.
Überblick über die Erfindung
Die Genauigkeit der Messung kann jedoch durch eine Streukapazität oder eine parasitäre Kapazität, die zwischen zwei Stromwegen von Referenzelektroden zu der Erfassungsschaltung oder zwischen zwei Stromwegen von den Messelektroden zu der Erfassungsschaltung ausgebildet wird, vermindert werden. Wenn die Streukapazität zwischen den Leitungswegen der Referenzelektroden ungleich zu der Streukapazität zwischen den beiden Leitungswegen der Messelektroden ist, kann der Unterschied zwischen diesen Streukapazitäten einen ungünstigen Einfluss auf die Flüssigkeitspegelmessgenauigkeit ausüben.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kapazitive Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung zum genaueren Erfassen eines Flüssigkeitszustands bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine kapazitive Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, die zumindest teilweise in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, zum Erfassen eines Flüssigkeitszustands auf:

ein erstes Elektrodenpaar aus einer 1-1 Elektrode und einer 1-2 Elektrode, die derart angeordnet sind, dass sie eine erste Kapazität ausbilden, die sich in Übereinstimmung mit einem Zustand der Flüssigkeit ändert; ein zweites Elektrodenpaar aus einer 2-1 Elektrode und einer 2-2 Elektrode, die derart angeordnet sind, dass sie eine zweite Kapazität ausbilden, die sich in Übereinstimmung mit dem Zustand der Flüssigkeit ändert; eine Schaltungsleiterplatte, die mit einer Erfassungsschaltung ausgebildet ist, um die erste Kapazität und die zweite Kapazität zu überwachen und um den Flüssigkeitszustand in Übereinstimmung mit der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität zu erfassen; einen 1-1 Leitungsweg, der die 1-1 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 1-1 Leitungssegment enthält; einen 1-2 Leitungsweg, der die 1-2 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 1-1 leitendes Segment enthält; einen 2-1 leitenden Weg, der die 2-1 Elektrode mit der Erfassungsschaltung bzw. Detektorschaltung verbindet und ein 2-1 Leitungssegment enthält; und einen 2-2 Leitungsweg, der die 2-2 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 2-2 Leitungssegment enthält.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind das 1-1 Leitungssegment, das 1-2 Leitungssegment, das 2-1 Leitungssegment und das 2-2 Leitungssegment in Reihe angeordnet und erstrecken sich Seite an Seite; und das 1-1 Leitungssegment, das 1-2 Leitungssegment, das 2-1 Leitungssegment und das 2-2 Leitungssegment sind derart angeordnet, dass sie eine erste, parasitäre Kapazität, die zwischen dem 1-1 Leitungssegment und dem 1-2 Leitungssegment ausgebildet ist, und eine zweite parasitäre Kapazität, die zwischen dem 2-1 Leitungssegment und dem 2-2 Leitungssegment ausgebildet ist, miteinander ausgleichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind das 1-1 Leitungssegment, das 1-2 Leitungssegment, das 2-1 Leitungssegment und das 2-2 Leitungssegment in Reihe angeordnet und erstrecken sich Seite an Seite und das 2-1 Leitungssegment erstreckt sich zwischen dem 1-1 Leitungssegment und dem 1-2 Leitungssegment und das 1-2 Leitungssegment erstreckt sich zwischen dem 2-1 Leitungssegment und dem 1-2 Leitungssegment.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung enthält der 1-1 Leitungsweg weiterhin einen 1-1 Anschluss, der mit der 1-1 Elektrode verbunden ist, enthält der 1-2 Leitungsweg weiterhin einen 1-2 Anschluss, der mit der 1-2 Elektrode verbunden ist, enthält der 2-1 Leitungsweg weiterhin einen 2-1 Anschluss, der mit der 2-1 Elektrode verbunden ist, enthält der 2-1 Leitungsweg weiterhin einen 2-2 Anschluss, der mit der 2-2 Elektrode verbunden ist, enthält die Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung weiterhin eine flexible Elektrodenleiterplatte, die aufweist: eine Vertikalzone, in der die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Elektroden ausgebildet sind, eine horizontale Zone, in der die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Anschlüsse ausgebildet sind, und eine gebogene Zone, die zwischen der vertikalen Zone und der horizontalen Zone gebogen ist, und die Schaltungsleiterplatte steht der horizontalen Zone der flexiblen Elektrodenleiterplatte gegenüber.
Die Erfassungsschaltung kann aufweisen: einen ersten Erdungsabschnitt zum Erden des 1-1 Leitungswegs und des 1-2 Leitungswegs, einen zweiten Erdungsabschnitt zum Erden des 2-1 Leitungswegs und des 2-2 Leitungswegs und einen Kapazitätsmessabschnitt zum Messen der ersten Kapazität in einem ersten Messzustand, in dem der 1-1 Leitungsweg und/oder der 1-2 Leitungsweg nicht geerdet sind und in dem der 2-1 Leitungsweg und der 2-2 Leitungsweg beide durch den zweiten Erdungsabschnitt geerdet sind, und zum Messen der zweiten Kapazität in einem zweiten Messzustand, in dem der 2-1 Leitungsweg und/oder der 2-2 Leitungsweg nicht geerdet sind und der 1-1 Leitungsweg und der 1-2 Leitungsweg beide durch den ersten Erdungsabschnitt geerdet sind.
Figurenliste

1 ist eine Vorderansicht eines Flüssigkeitspegelsensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Ansicht zum Aufzeigen einer Anordnung von Lötstiften in dem Flüssigkeitspegelsensor von 1;
3 ist eine Draufsicht auf den Flüssigkeitspegelsensor von 1;
4 ist eine Schnittansicht des Flüssigkeitspegelsensors, die entlang einer Linie F4-F4 verläuft, die in 1 gezeigt ist;
5 ist eine Schnittansicht des Flüssigkeitspegel sensors, die entlang einer Linie F5-F5 verläuft, die in 3 gezeigt ist, in dem zusammengebauten Zustand, in dem der Flüssigkeitspegelsensor an einen Öltank angebracht ist;
6A ist eine Draufsicht, die eine Filmelektrodenleiterplatte des Flüssigkeitspegelsensors von 1 zeigt; und 6B ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie F6B-F6B verläuft, die in 6A gezeigt ist, zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen der Filmelektrodenleiterplatte;
7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Rahmenteil zeigt, das die Filmelektrodenleiterplatte unterstützt, die in 6A und 6B gezeigt ist;
8 ist ein Diagramm, das einen Schaltungsaufbau des Flüssigkeitspegelsensors von 1 zeigt;
9 ist ein Flussdiagramm eines Ölpegelerfassungssteuerverfahrens, das durch eine Erfassungsschaltung des Ölpegelsensors von 1 durchgeführt wird;
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Referenzmessverfahren zeigt, das bei einem Schritt S120 in 9 durchgeführt wird;
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Sensormessverfahren zeigt, das bei einem Schritt S130 von 9 durchgeführt wird;
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Pegelberechnungsverfahren zeigt, das bei einem Schritt S140 von 9 durchgeführt wird;
13 ist ein Flussdiagramm, das eine PWM-Ausgangsverfahren bzw. Ausgabeverfahren zeigt, das bei einem Schritt S420 von 12 durchgeführt wird;
14 ist ein Flussdiagramm, das eine Zeitgeberinterruptverarbeitung zeigt, die durch die Erfassungsschaltung des Flüssigkeitspegelsensors von 1 durchgeführt wird.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1-5 zeigen einen Flüssigkeitspegelsensor (der als eine Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung vom Kapazitätstyp dient) 100 und 8 zeigt schematisch einen Schaltungsaufbau dieses Pegelsensors. Der Pegelsensor 100 ist derart angeordnet, das er zumindest teilweise in eine Flüssigkeit eingetaucht ist und das er den Flüssigkeitspegel bzw. Flüssigkeitsstand erfasst. In diesem Beispiel ist der Pegelsensor 100 in einem Boden LT des Öltanks für einen Innenverbrennungsmotor eines Fahrzeugs derart installiert, dass sich eine Achse AX des Pegelsensors 100 nach oben in einer vertikalen Richtung V zu einem vorderen (oberen) Ende 100s erstreckt, das nach oben weist bzw. schaut, und er ist derart angeordnet, dass er den Pegel bzw. Flüssigkeitsstand des Öls OL in dem Öltank erfassen kann.
Wie in 1 und 3 gezeigt ist, enthält dieser Flüssigkeitspegelsensor 100 ein Sockelteil 121 aus Kunststoff und eine rohrförmige Sensorkappe 111, die nach oben von dem Basisteil 121 vorspringt und die eine Filmelektrodenleiterplatte (oder eine Basisplatte) 131 (gezeigt in 6A) umschließt, die Elektroden 132, 133, 138, 139 usw. trägt, und ein Rahmenteil 141 (gezeigt in 7), das die Filmelektrodenleiterplatte 131 rechtwinklig bzw. senkrecht in der Vertikalrichtung V unterstützt bzw. haltert, wie in 5 gezeigt ist. Das Sockelteil 121 unterstützt das Rahmenteil 141 und die Sensor kappe 111. Wie in 5 gezeigt ist, ist das Sockelteil 121 an dem Boden LT des Öltanks innerhalb des Öltanks derart befestigt, dass das Rahmenteil 141 und die Sensorkappe 111 in dem Öltank angeordnet sind.
Die Filmelektrodenleiterplatte 131 dieses Beispiels ist flexibel bzw. biegbar. Wie in 6A gezeigt ist, erstreckt sich die Filmelektrodenleiterplatte 131 längsweise in einer Längsrichtung der Filmelektrodenleiterplatte 131 (nach oben, wie in 6A gezeigt ist) von einem Basisende (unteren Ende) 131k zu einem vorderen Ende (oberen Ende) 131s. Die Filmelektrodenleiterplatte 131 des Beispiels enthält einen weiteren, rechteckigen Abschnitt (unteren Abschnitt) 131h, der sich von dem Basisende 131 zu dem Vorderende hin erstreckt, einen engeren, rechteckigen Abschnitt (oberen Abschnitt) 131n der sich von dem vorderen (oberen) Ende 131s in Richtung des (unteren) Basisendes 131k erstreckt, und einen schrägen bzw. angeschrägten Abschnitt (Zwischenabschnitt) 132b mit einer Trapezform, der sich von dem oberen Ende des weiteren, rechteckigen Abschnitts 131h zu dem unteren Ende des engeren, rechteckigen Abschnitts 131n erstreckt und der sich in der Weite nach oben von dem oberen Ende des weiteren, rechteckigen Abschnitts 131h zu dem unteren Ende des engeren, rechteckigen Abschnitts 131n verjüngt.
Die Filmelektrodenleiterplatte 131 des Beispiels ist ein Laminat, das einen Kunststofffilm 131b aus Polyimid, eine leitende Schicht 131d, die Elektroden 132, 133, 138, 139 enthält, die einen ersten Kondensator CP1 und einen zweiten Kondensator CP2 (CP2b, CP2c) ausbilden, und einen Kunststofffilm 131c aus Polyimid enthält.
Die leitende Schicht 131d ist zwischen den Kunststoffschichten 131b, 131c zwischenangeordnet und zwischeneingelegt. Die Kunststofffilme 131b und 131c haben die Funktion, die Position der leitenden Schicht 131d einzuhalten und die leitende Schicht 131d gegenüber dem Öl OL und der Luft zu schützen, um eine Leitung (oder eine Leckage) durch Öl OL zu verhindern und um eine Korrosion durch Öl oder Luft zu verhindern. In diesem Beispiel ist die leitende Schicht 131d auf dem Kunststofffilm oder der Kunststoffschicht 131b ausgebildet und wie in 6A gezeigt ist, strukturiert.
Die leitende Schicht 131d dieses Beispiels ist aus Kupferfolie hergestellt. Die leitende Schicht 131d ist ausgebildet oder strukturiert, eine 2-1 Elektrode 132, eine 2-2 Elektrode 133 (die in diesem Beispiel aus einer 2-21 Elektrode 133b und einer 2-22 Elektrode 133c zusammengesetzt ist), eine Schutzelektrode 137, eine 1-1 Elektrode 138 und eine 1-2 Elektrode 139 auszubilden. Die 2-1 Elektrode 132 und die 2-2 Elektrode 133 dienen als Messelektrodenpaar und die 1-1 Elektrode 138 und die 1-2 Elektrode 139 dienen als Referenzelektrodenpaar.
Die 2-1 Elektroden 132 des Messelektrodenpaares ist in der Form eines langen Rechtecks oder eines Streifen ausgebildet und erstreckt sich längsweise in dem engeren, rechtwinkligen Abschnitts 131n und dem konischen bzw. angeschrägten Abschnitt 131p der Filmelektrodenleiterplatte 131. Die 2-1 Elektrode 132 ist elektrisch durch eine 2-1 Elektrodenverbindungsleitung 152f mit einem 2-1 Elektrodenanschluss 152t verbunden, der mit einem 2-1 Lötstift 152r, wie später erwähnt wird, verbunden ist und der wie ein Quadrat ausgebildet ist. Die 2-2 Elektrode 133 ist in dem engeren, rechtwinkligen Abschnitt 131n und dem angeschrägten Abschnitt 131b der Filmelektrodenleiterplatte 131 wie die 2-1 Elektrode 132 ausgebildet. Die 2-2 Elektrode 133 enthält eine 2-21 Elektrode 133b und eine 2-22 Elektrode 133c, die elektrisch miteinander durch eine Elektrodenverbindungsleitung 153d verbunden sind. Die 2-21 Elektrode 133b ist wie ein langes Rechteck oder ein Streifen ausgeformt und elektrisch durch eine 2-2 Elektrodeverbindungsleitung 153f mit einem 2-2 Elektrodenanschluss 153t verbunden, der mit einem 2-2 Anschlussstift 153r, wie später erwähnt wird, verbunden ist und die Form eines Quadrats hat.
Die 2-1 Elektrodeverbindungsleitung 152f und der 2-1 Elektrodenanschluss 152t sind Teil eines 2-1 Leitungswegs (oder Kanals) 152, der sich von der 2-1 Elektrode 132 zu einer Erfassungsschaltung 161 erstreckt. Die 2-2 Elektrodenverbindungsleitung 153f und der 2-2 Elektrodenanschluss 153t sind Teil eines 2-2 Leitungsweges (oder Kanals) 153, der sich von der 2-2 Elektrode 133 zu der Erfassungsschaltung 161 erstreckt. Die Erfassungsschaltung 161 ist in einer Schaltungsleitungsplatte 124 ausgebildet, wie später erwähnt wird.
Die 2-1 Elektrode 132 ist zwischen der 2-21 Elektrode 133b und der 2-22 Elektrode 133c in der Weitenrichtung HK der Filmelektrodenleiterplatte 131 ausgebildet. Zwischen der 2-21 Elektrode 133b und der 2-1 Elektrode 132 ist ein erster Spalt 135 mit einer vorgegebenen Weite ausgebildet, der sich in der Längsrichtung (AX) des Filmelektrodenbasisteils 131 erstreckt. Dementsprechend bildet die 2-1 Elektroden 132 und die 2-21 Elektroden 133b einen Kondensator CP2b entlang des ersten Spalts 135 aus. Ähnlich ist zwischen der 2-22 Elektrode 133c und der 2-1 Elektrode 132 ein zweiter Spalt 136 mit einer vorgegebenen Weite ausgebildet, der sich in der Längsrichtung (AX) der Filmelektrodenleiterplatte 133 erstreckt und die 2-1 Elektrode 132 und die 2-22 Elektrode 133b bilden einen Kondensator CP2c entlang des zweiten Spalts 136 aus. Die 2-1 Elektrode 132 und die 2-2 Elektrode 133 bilden deshalb einen kombinierten Kondensator CP2 zwischen ihnen durch Kombinieren des ersten Kondensators CP2b und des zweiten Kondensators CP2d aus.
Die 1-1 Elektrode 138 des Referenzelektrodenpaares ist elektrisch durch eine 1-1 Elektrodenverbindungsleitung 158f mit einem 1-1 Elektrodenanschluss 158t verbunden, der wie ein Quadrat ausgebildet ist. Die 1-1 Elektroden 139 des Referenzelektrodenpaars ist elektrisch durch eine 2-1 Elektrodenverbindungsleitung 159f mit einem 1-2 Elektrodenanschluss 159t verbunden, der wie ein Quadrat ausgebildet ist.
Die 1-1 Elektrodenverbindungsleitung 158f und der 1-1 Elektrodenanschluss 158t sind Teil eines 1-1 Leitungswegs 158, der sich von der 1-1 Elektroden 138 zu der Erfassungsschaltung 161 erstreckt. Die 1-2 Elektrodenverbindungsleitung 159f und der 1-2 Elektrodenanschluss 159t sind Teil eines 1-2 Leitungsweges 159, der sich von der 1-2 Elektrode 139 zu der Erfassungsschaltung 161 erstreckt.
Jede der Referenzelektroden (1-1 Elektrode 138 und 1-2 Elektrode 139) ist wie ein Kamm ausgebildet und beide Referenzelektroden 138 und 139 sind verkämmt und durch einen Spalt 140 einer vorgegebenen Weite voneinander getrennt. Das Referenzelektrodenpaar 138, 139 ist in der Längsrichtung der Filmelektrodenleiterplatte 131 zwischen dem Messelektrodenpaar 132 und 133 und dem Basisende 131k der Filmelektrodenleiterplatte 131 angeordnet. Die 1-1 Referenzelektrode 138 und die 1-2 Referenzelektrode 139 bilden einen Kondensator CP1 entlang des Spalts 140 aus. Das Messelektrodenpaar 132 und 133 erstreckt sich zwischen dem Vorderende 131s der Elektrodenleiterplatte 131 und dem Referenzelektrodenpaar 138 und 139.
Eine Schutzelektrode 137 erstreckt sich in einem Randbereich der Filmelektrodenleiterplatte 131 und umgibt die Elektroden 132 und 133, 138 und 139, die Elektrodenverbindungsleitungen 152f, 153f, 158f und 159f und die Elektrodenanschlüsse 152t, 153t, 158t und 159t. Die Schutzelektrode 137 ist elektrisch mit einem Schutzelektrodenanschluss 157t verbunden, der wie ein Quadrat ausgebildet ist und der neben dem Basisende 131k angeordnet ist. Wie in 6A gezeigt ist, sind der 2-1 Elektrodenanschluss 152t, der 2-2 Elektrodenanschluss 153t, 1-1 Elektrodenanschluss 158t, der 1-2 Elektrodenanschluss 159t und der Schutzelektrodenanschluss 157t mit einem kreisförmigen Durchgangsloch zum Aufnehmen eines entsprechenden Lötstiftes bzw. Anschlussstiften von den Anschlussstiften ausgebildet, wie später erwähnt wird.
Ein oberes Durchgangsloch 131f ist in der Filmelektrodenleiterplatte 131 neben dem vorderen (oder oberen) Ende 131s in der Mitte in der Weitenrichtung HK ausgebildet. Dieses obere Durchgangsloch 131 ist wie eine Ellipse ausgebildet, die in der Längsrichtung der Elektrodenleiterplatte 131 langgestreckt ist. Das obere Durchgangsloch 131f wird verwendet, die Filmelektrodenleiterplatte 131 beim Befestigungsbetrieb der Filmelektrodenleiterplatte 131 an dem Rahmenteil 141 anzuordnen und um den oberen Abschnitt der Filmelektrodenleiterplatte 131 neben dem Vorderende 131s derart aufrecht zu erhalten, dass verhindert wird, dass der obere Abschnitt angehoben wird. Zudem sind in dem angeschrägten Abschnitt 131p der Filmelektrodenleiterplatte 131 zwei kreisförmige Durchgangslöcher 131e zum Positionieren bzw. Anordnen der Filmelektrodenleiterplatte 131 ausgebildet.
Wie in 6A und 6B gezeigt ist, sind die Elektroden 132, 133, 137 und 138 und 139, die Elektrodenverbindungsleitungen 152f, 153f, 158f und 159f und die Elektrodenanschlüsse 152t, 153t, 157t, 158t und 159t alle aus einer einzelnen Leitungsschicht auf der gleichen Substratschicht (wie z.B. die Schicht 131b oder 131c) in der gleichen Filmelektrodenleiterplatte 131 ausgebildet.
Der 2-1 Elektrodenanschluss 152t befindet sich zwischen dem 1-1 Elektrodenanschluss 158t und dem 1-2 Elektrodenanschluss 159t in der Weitenrichtung HK. Der 1-2 Elektrodenanschluss 159t befindet sich zwischen dem 2-1 Elektrodenanschluss 152t und dem 2-2 Elektrodenanschluss 153t in der Weitenrichtung HK. Wie in 6A gezeigt ist, sind die fünf im wesentlichen quadratischen Elektrodenanschlüsse 153t, 159t, 157t, 152t und 158t in einer Reihe in der Reihenfolge der Erwähnung in der Weitenrichtung neben dem Basisende 131k angeordnet.
Um die Anordnung der Anschlüsse zu erreichen, erstreckt sich die 2-1 Elektrodenverbindungsleitung 152f um den 1-1 Elektrodenanschluss 158t herum. Die 2-1 Elektrodenverbindungsleitung 152f enthält ein erstes Segment oder einen ersten Abschnitt, der sich in der Weitenrichtung HK zu einem Segmentende von dem unteren Ende der 2-1 Elektrode 132 erstreckt. Ein zweites (sich längs erstreckendes) Segment oder Abschnitt erstreckt sich nach unten in der Längsrichtung der Elektrodenleiterplatte 131 von dem Segmentende des ersten Segments aus, zwischen der Schutzelektrode 137 und dem Referenzelektrodenpaar 138, 139. Und ein drittes (sich seitlich erstreckendes) Segment dient als ein Ringsumabschnitt und erstreckt sich in der Weitenrichtung HK von einem unteren Ende des zweiten Segments aus durch einen Bereich zwischen dem 1-1 Anschluss 158t und dem Basisende 131k zu dem Anschluss 152t. Das dritte Segment ist an der unteren Seite des 1-1 Elektrodenanschluss 158t angeordnet, wie in 6A gezeigt ist. Durch die Erstreckung der 2-1 Elektrodenverbindungsleitung 152f auf diese Art und Weise, um den 1-1 Anschluss 158t zu umgehen, ist es möglich, den 1-1 Elektrodenanschluss 158t, den 2-1 Elektrodenanschluss 152t, den 1-2 Elektrodenanschluss 159t und den 2-2 Elektrodenanschluss 153 in einer Reihe in dieser Reihenfolge anzuordnen, während die Elektrodenverbindungsleitungen und Anschlüsse durch Strukturieren einer einzigen Schicht ausgebildet sind.
Die flexible Filmelektrodenbasisleiterplatte 131 ist in drei Zonen oder Bereiche 131S, 130B und 130C, wie in 6A gezeigt ist, unterteilt. Die erste Zone 130S ist eine Messzone, die den engeren, rechtwinkligen Abschnitt 131n, den angeschrägten Abschnitt 131p und eine obere Hälfte des weiteren, rechtwinkligen Abschnitts 131h enthält. Die Mess- und Referenzelektroden 132, 133, 138, 139 sind in der Messzone 130S ausgebildet. Die dritte Zone 130C ist eine Verbindungszone, die einen unteren Teil des weiten, rechtwinkligen Abschnitts 131h neben dem Basisende 131k enthält. Die Elektrodenanschlüsse 152t, 153t, 158t, 159t und 157t sind in der Verbindungszone 130C ausgebildet. Die zweite Zone 130B ist eine Biegezone oder gebogene Zone, die sich zwischen der Messzone 130S und der Verbindungszone 130C erstreckt. Die Biegezone 130B ist eine Zone, die eine gebogene bzw. gekrümmte Form annimmt oder wie in 5 gezeigt ist, gebogen ist.
Das Rahmenteil oder das Unterstützungsteil 141 ist am besten in 7 gezeigt, in dem Zustand, in dem die Filmelektrodenleiterplatte 131 in dem Rahmenteil 141 eingebaut ist. Das Rahmenteil 141 ist aus Nylon 66 hergestellt. Das Rahmenteil 141 ist wie ein Rahmen ausgebildet, um den Rand der Messzone 130S der Filmelektrodenleiterplatte 131 abzustützen bzw. zu tragen. Das Rahmenteil 141 enthält linke und rechte Seitenabschnitte 141g, die als senkrechte Teile des Rahmens dienen, linke und rechte nach Innen gerichtete Vorsprünge 141b, die nach Innen zueinander von dem linken bzw. rechten Seitenabschnitt 141g vorspringen, einen oberen Stützstift 141d, linke und rechte Zwischenstützstifte 141e und linke und rechte untere Stützabschnitte 141c.
Das Rahmenteil 141 enthält weiterhin eine Stützwand 141f, die sich zwischen den linken und rechten Seitenabschnitten 141g erstreckt und die mit einer Öffnung ausgebildet ist, um das Messelektrodenpaar der 2-1 Elektrode 132 und der 2-2 Elektrode 133 und das Referenzelektrodenpaar aus der 1-1 Elektrode 138 und der 1-2 Elektrode 139 freizulegen. Das Rahmenteil 141 ist für das Haltern der Filmelektrodenleiterplatte 131 ausgelegt, wobei die Stützwand 141f an die hintere Oberfläche der Filmelektrodenleiterplatte 131 anstößt und wobei die nach innen gerichteten Vorsprünge 141b an einem Teil der vorderen Oberfläche der Filmelektrodenbasisleiterplatte 131 derart anschlagen, dass die Filmelektrodenbasisleiterplatte 131 in der Dickenrichtung zwischen der Stützwand 141f und den nach innen gerichteten Vorsprüngen 141b zwischenangeordnet ist. Der obere Stützstift 141d und die linken und rechten Stützstifte 141d und die linken und rechten Stützstifte 141e des Rahmenteils 141 sind jeweils durch das obere Durchgangsloch 131f bzw. die Zwischendurchgangslöcher 131e eingesetzt und durch Ultraschallbonden verbunden. Die unteren Stützabschnitte 141c ergreifen das Basisende 131k der Filmelektrodenbasisleiterplatte 131. Die Filmelektrodenleiterplatte 131 ist durch den Rahmen 141 auf diese Art und Weise sicher gehalten.
In den zusammengebauten Zustand, in dem der Pegelsensor 100 an dem Öltankboden LT befestigt ist, steht die Messzone 130S der Filmelektrodenbasisleiterplatte 131 senkrecht derart, dass die Messzone 130s im wesentlichen flach und im wesentlichen parallel zu der Vertikalrichtung V ist, wie in 5 und 7 gezeigt ist. Andererseits ist die Verbindungszone 130C der Basisleiterplatte 131 im wesentlichen horizontal parallel zu der horizontal angeordneten Schaltungsleiterplatte 124 angeordnet und diese Biegezone 130B ist derart gebogen, dass sie eine 90° Biegung zwischen der vertikalen Messzone 130S und der horizontalen Verbindungszone 130C ausbildet.
Auf diese Art und Weise ist die flexible Filmelektrodenleiterplatte 131 in der L-Form gebogen, wobei sich die Messzone 130S in der Vertikalrichtung V erstreckt und sich die Verbindungszone 130C in der Horizontalrichtung H erstreckt, und die Verbindungszone 130C, die die Elektrodenanschlüsse aufweist, ist horizontal gerade über der Schaltungsleiterplatte 124 angeordnet. Die elektrische Verbindung zwischen den Elektrodenanschlüssen mit der Schaltungsleiterplatte 124 ist deshalb einfach und sicher. Zudem ist es möglich, die Höhe des Pegelsensors 100 zu reduzieren, da die Schaltungsleiterplatte 124 und die Verbindungszone 130c horizontal sind. Es ist weiterhin möglich, die Vertikalabmessung des unteren Abschnitts des Pegelsensors 100 unter die Messzone 130C oder unter die Mess- und Referenzelektroden abzusenken. Deshalb kann der Pegelsensor den Ölpegel und die dielektrische Konstante geeignet auch dann messen, wenn der Ölpegel niedrig ist. Da der Verbindungsabschnitt 130C vollständig in die Horizontallage gebogen werden kann, erleichtert die flexible Filmelektrodenbasisleiterplatte 131 den Zusammenbaubetrieb, während die Elektroden, die Verbindungsleitungen und Anschlüsse in der gleichen Basisleiterplatte 131 ausgebildet sind.
Die Sensorkappe 111 ist in 1, 3, 4 und 5 gezeigt. Die Sensorkappe 111 besteht aus einem dielektrischen Material. In diesem Beispiel ist die Sensorkappe 111 aus Nylon 66 hergestellt. Die Sensorkappe 111 ist senkrecht derart angeordnet, dass sich die Längsachse AX in der Vertikalrichtung V erstreckt. Die Sensorkappe 111 ist rohrförmig und erstreckt sich von einem (unteren) Basisende 111k, das offen ist, zu einem vorderen (oberen) Ende 111s, das geschlossen ist, wie in 5 gezeigt ist. Die Sensorkappe 111 enthält einen weiteren Rohrabschnitt 111h, der weiter in der Weitenrichtung HK ist und der sich von dem Basisende 111k in Richtung des vorderen Endes erstreckt, einen engeren Rohrabschnitt 111n, der enger in der Weitenrichtung HK als der weitere Rohrabschnitt 111h ist und der sich von dem vorderen (oberen) Ende 111s in Richtung des Basisendes 111k erstreckt, und einen schrägen bzw. konischen Rohrabschnitt 111p, der zwischen dem weiteren Rohrabschnitt 111h und dem engeren Rohrabschnitt 111n ausgebildet ist.
Wie in 4 gezeigt ist, sind die Führungsrillen 111g innerhalb des engeren Rohrabschnitts 111n der Sensorkappe 111 ausgebildet. In der Sensorkappe 111 erstrecken sich Führungsrillen 111g in der Längsrichtung AX auf beiden Seiten und stehen sich in der Weitenrichtung HK gegenüber. Auf jeder Seite ist der Seitenabschnitt 141g des Rahmenteils 141 in die Führungsrille 111g der Sensorkappe 111 eingepasst. Wie in 1 und 5 gezeigt ist, ist in dem unteren Abschnitt der Sensorkappe 111 neben dem Basisende 111k eine Vielzahl von unteren Verbindungslöchern 111c zum Ermöglichen, das Öl zwischen der Innenseite und der Außenseite der Sensorkappe 111 fließen kann, ausgebildet. In einem oberen Abschnitt der Sensorkappe 111 neben dem vorderen Ende 111s ist eine Vielzahl von oberen Verbindungslöchern 111b für die Luftfreigabe ausgebildet.
Das Sockel- oder Basisteil 121 ist in 1, 3 und 5 gezeigt. Das Sockelteil 121 ist dafür ausgelegt, an dem Boden LT des Öltanks befestigt zu werden und die Sensorkappe 111 zu tragen. Das Sockelteil 121 enthält einen Hauptabschnitt 122, einen Verbinderabschnitt 123, der einen Verbinderanschluss 123c zur Verbindung mit einer externen Vorrichtung enthält, und eine Schaltungsleiterplatte 124, die zwischen dem Verbinderanschluss 123c und den Elektrodenanschlüssen 153t, 159t, 157t, 152t und 158t zwischenangeordnet ist. Die Erfassungsschaltung 161 ist in der Schaltungsleiterplatte 124 ausgebildet. Die Schaltungsleiterplatte 124 ist in dem Hauptabschnitt 122 des Sockelteils 121 installiert bzw. eingebaut. Die Schaltungsleiterplatte 124 ist in einem Füllteil 128 aus Kunststoff eingeschlossen und eingebettet, wie in 5 gezeigt ist. Eine Metallabdeckung 127 ist an der unteren Seite des Sockelteils 121 befestigt, um das Füllteil 128 abzudecken.
Wie in 9 gezeigt ist, enthält der Basishauptabschnitt 122 Befestigerlöcher oder Schraubenlöcher 122b zum Empfangen von Schraubenbefestigern zum Befestigen des Hauptabschnitts 122 an dem Boden LT des Öltanks und Führungsabschnitte 122g, die jeweils mit Führungsrillen 122h ausgebildet sind, die sich in der Weitenrichtung gegenüberstehen und die Sensorkappe 111 halten. Die Sensorkappe 111 wird durch das Sockelteil 121 in dem Zustand getragen, in dem nach außen gerichtete Vorsprünge 111j der Sensorkappe 111 jeweils in die Führungsrille 122h des Sockelteils 121 eingreifen.
Wie in 1 und 5 gezeigt ist, ist der 2-1 Elektrodenanschluss 152t elektrisch mit der Schaltungsleiterplatte 124 durch den 2-1 Lötstift 152r verbunden. Der 2-2 Elektrodenanschluss 153t ist elektrisch mit der Schaltungsleiterplatte 124 durch den 2-2 Anschlussstift 153r verbunden. Der Schutzelektrodenanschluss 157t ist elektrisch mit der Schaltungsleiterplatte durch einen Schutzanschlussstift 157r verbunden. Der 1-1 Elektrodenanschluss 158t ist elektrisch mit der Schaltungsleiterplatte 124 durch den 1-1 Anschlussstift 158r verbunden. Der 1-2 Elektrodenanschluss 159t ist elektrisch mit der Schaltungsleiterplatte 124 durch den 1-2 Anschlussstift 159r verbunden. Die Anschlussstifte 152r, 153r, 157r, 158r und 159r bzw. Lötstifte sind in den Mittenlöchern der Elektrodenanschlüsse 152t, 153t, 157t, 158t bzw. 159t eingesetzt und durch Löten befestigt. Ähnlich ist die Schaltungsleiterplatte 124 mit diesen Anschlussstiften durch Löten verbunden.
Der 2-1 Anschlussstift 152r ist Teil eines 2-1 Leitungsweges 152, der sich von der 2-1 Elektrode 132 zu der Erfassungsschaltung 161 erstreckt, die in der Schaltungsleiterplatte 124 ausgebildet ist, und der 2-1 Anschlussstift 152r entspricht einem 2-1 Leitungssegment des 2-1 Leitungsweges 152. Der 2-2 Anschlussstift 153r ist ein Teil eines 2-2 Leitungsweges 153, der sich von der 2-2 Elektrode 133 zu der Erfassungsschaltung 161 erstreckt, die in der Schaltungsleiterplatte 121 ausgebildet ist, und der 2-2 Anschlussstift 153r entspricht einem 2-2 Leitungssegment des 2-2 Leitungsweges 153. Der 1-1 Anschlussstift 158r ist ein Teil eines 1-1 Leitungsweges 158, der sich von der 1-1 Elektrode 138 zu der Erfassungsschaltung 161 erstreckt, die in der Schaltungsleiterplatte 124 ausgebildet ist, und der 1-1 Anschlussstift 158r entspricht einem 1-1 Segment des 1-1 Leitungsweges 158. Der 1-2 Anschlussstift 159r ist ein Teil eines 1-2 Leitungsweges 159, der sich von der 1-2 Elektrode 139 zu der Erfassungsschaltung 161 erstreckt, die in der Schaltungsleiterplatte 124 ausgebildet ist, und der 1-2 Anschlussstift 159r entspricht einem 1-2 Segment des 1-2 Leitungsweges 159.
Diese Anschlussstifte 152r, 153r, 158r und 159r sind identisch in Form und Größe. Wie in 2 gezeigt ist, sind die Anschlussstifte 152r, 153r, 158r und 159r gerade, konkruent zueinander und parallel zueinander. Die unteren Enden dieser Anschlussstifte sind in einer Linie ausgerichtet, die sich in der Weitenrichtung HK erstreckt, und die oberen Enden sind in einer Linie ausgerichtet, die sich in der Weitenrichtung HK erstreckt. Diese Anschlussstifte 152r, 153r, 158r und 159r werden durch die Filmelektrodenleiterplatte 131, die Schaltungsleiterplatte 124 und das Füllteil 128 eingeschloseen. Jedes der Kunststoffmaterialien der Filmelektrodenleiterplatte 131 der Schaltungsleiterplatte 124 und des Füllteils 128 hat eine dielektrische Konstante, die größer als die dielektrische Konstante der Luft ist. In diesem Beispiel ist die dielektrische Konstante er des Kunststoffmaterials der Filmelektrodenleiterplatte 131, der Schaltungsleiterplatte 124 bzw. des Füllteils 128 jeweils in einem Bereich von er = 2,5 ~ 3,5. Eine erste, parasitäre Kapazität Cc1, die zwischen dem 1-1 Anschlussstift 158r und dem 1-2 Anschlussstift 159r, wie in 2 gezeigt ist, ausgebildet ist, und eine zweite parasitäre Kapazität Cc2, die zwischen dem 2-1 Anschlussstift 152r und dem 2-2 Anschlussstift 153r ausgebildet ist, unterliegen einem Größerwerden.
In dieser Ausführungsform sind jedoch die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Anschlussstifte derart angeordnet, dass ein erster Spalt oder ein erster Abschnitt G1 zwischen dem 1-1 Anschlussstift 158r und dem 1-2 Anschlussstift 159r und ein zweiter Spalt (oder Abstand) G2 zwischen dem 2-1 Anschlussstift 152r und dem 2-2 Anschlussstift 153r zueinander gleich sind. Die erste parasitäre Kapazität Cc1, die zwischen dem 1-1 Anschlussstift 158r und dem 1-2 Anschlussstift 159r, wie in 2 gezeigt ist, ausgebildet ist, und eine zweite parasitäre Kapazität Cc2, die zwischen dem 2-1 Anschlussstift 152r und dem 2-2 Anschlussstift 153r ausgebildet ist, sind deshalb gleich zueinander gemacht. Unter Verwendung des Verhältnisses aus der ersten parasitären Kapazität Cc1 und der zweiten parasitären Kapazität Cc2 ist es deshalb möglich, einen ungünstigen Einfluss von den parasitären Kapazitäten effektiv zu reduzieren und den Flüssigkeitspegel genau zu erfassen.
Zudem sind diese Anschlussstifte 152r, 153r, 158r und 159r kompakt in einer Reihe derart angeordnet, dass diese Anschlussstifte gleich durch die Umgebung beeinflusst werden, und die erste parasitäre Kapazität und die zweite parasitäre Kapazität werden durch eine Änderung eines Umgebungszustands, z.B. einer Temperatur (d.h., der Temperatur des Öls OL), gleich geändert. Die Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung kann deshalb den Flüssigkeitspegel genauer unter Verwendung des Verhältnisses zwischen der ersten Kapazität Cs1 und der zweiten Kapazität Cs2 erfassen und den Einfluss einer Änderung des Umgebungszustands reduzieren oder sogar ausschließen.
In dieser Ausführungsform sind die Anschlussstifte 152r, 153r, 158r und 159r abwechselnd angeordnet. In diesem Beispiel, wie in 2 gezeigt ist, befindet sich der 2-1 Anschlussstift 152r zwischen dem 1-1 Anschlussstift 158r und dem 1-2 Anschlussstift 159r und der 1-2 Anschlussstift 159r befindet sich zwischen dem 2-1 Anschlussstift 152r und dem 2-2 Anschlussstift 153r.
Eine solche abwechselnde Anordnung der Anschlussstifte ermöglicht es, den Abstand (G1) zwischen dem 1-1 Anschlussstift 158r und dem 1-2 Anschlussstift 159r zu erhöhen und den Abstand 2-2 zwischen dem 2-1 Anschlussstift 152r und dem 2-2 Anschlussstift 153r ohne Erhöhen des Gesamtbereichs, der von diesen Anschlussstiften besetzt wird, zu erhöhen. Deshalb kann der Flüssigkeitspegelsensor die parasitären Kapazitäten Cc1 und Cc2 kleiner machen und weiterhin den Einfluss durch parasitäre Kondensatoren Cc1 und Cc2 bei der Messung reduzieren.
Wie in 5 gezeigt ist, ist der Ölpegelsensor 100 flüssigkeitsdicht an dem Boden LT des Öltanks, wobei die Zwischenanordnung einer Ringpackung 125 bzw. Ringdichtung, die in einer Packungsrille 121p bzw. Dichtungsrille des Sockelteils 121 aufgenommen wird, durch Schraubenbefestiger befestigt, die durch Befestigerlöcher 122b des Sockelteils 121, das in 3 gezeigt ist, eingesetzt werden und jeweils in intern mit Gewinde versehene Schrauben bzw. Gewindelöcher des Öltankbodens LT eingeschraubt werden. Die Sensorkappe 111 erstreckt sich nach oben in den Öltank von dem Öltankboden LT aus derart, dass sich die Achsenlinie AX des Pegelsensors 100 in die Vertikalrichtung V, wie in 5 gezeigt ist, erstreckt.
Der Pegelsensor 100 ist mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 160, die in 8 gezeigt ist, verbunden und derart angeordnet, dass er Informationen bezüglich des Flüssigkeitspegels der ECU 160 zuführen kann. Die ECU 160 führt einen Ölpegelwarnvorgang aus, um das Vorhandensein eines anormalen Zustands des Flüssigkeitspegels zu signalisieren, wenn der Ölpegel, der von dem Pegelsensor 100 erfasst wird, außerhalb des normalen Bereichs ist. Zudem führt die ECU 160 verschiedene Steueroperationen durch, um den Innenverbrennungsmotor des Fahrzeugs zu steuern. Z.B. führt die ECU 160 einen Zündzeitsteuervorgang zum Steuern der Zündzeit des Motors und einen Prozess zum Detektieren einer anormalen Verbrennung, z.B. eines Klopfens, durch.
Eine Wechselspannung ist zwischen dem 2-1 Elektrodenanschluss 152t und dem 2-2 Elektrodenanschluss 153t durch den Verbinderanschluss 123c, die Schaltungsleiterplatte 124 und den 2-1 Anschlussstift 152r und 2-2 Anschlussstift 153r des Flüssigkeitspegelsensors 100 von der ECU 160 aus angelegt. Durch das Anlegen der Wechselspannung werden in einem Abschnitt in der Horizontalrichtung H (rechtwinklig zu der Vertikalrichtung V) des Rohrabschnitts 111n des Flüssigkeitspegelsensors 100 elektrische Feldlinien zwischen der 2-1 Elektrode 132 und der 2-21 Elektrode 122b und zwischen der 2-1 Elektrode 132 und der 2-22 Elektrode 133c erzeugt. Die zweite Kapazität Cs2, die die Kapazität des Kondensators CP2 ist, die sich aus der Addition des Kondensators CP2b, der zwischen der 2-1 Elektrode 132 und der 2-21 Elektrode 133b ausgebildet ist, und des Kondensators CP2c ergibt, der zwischen der 2-1 Elektrode 132 und der 2-22 Elektrode 133c ausgebildet ist, wird durch die dielektrische Konstante in dem Raum geändert, durch den die elektrischen Feldlinien hindurch gehen.
Wenn der Flüssigkeitspegelsensor 100 teilweise in das Öl OL eingetaucht ist, unterscheidet sich die Kapazität pro Einheitslänge in der Vertikalrichtung V zwischen dem eingetauchten Abschnitt der Messelektroden unter dem Ölpegel und den nicht eingetauchten Abschnitt der Messelektroden, der der Luft ausgesetzt ist. Deshalb wird die zweite Kapazität Cs2 des Kondensators CP2 in Abhängigkeit von dem Verhältnis des untergetauchten Abschnitts der Messelektroden in der Vertikalrichtung variiert. Da es keine bestimmte Beziehung zwischen der Kapazität Cs2 des Kondensators CP2, der zwischen den Messelektroden 132 und 133 ausgebildet ist, und dem Prozentsatz des untergetauchten Abschnitts in der Vertikalrichtung gibt, ist es möglich, das Verhältnis des untergetauchten Abschnitts (oder der Tiefe des untergetauchten Abschnitts) der Messelektroden aus der zweiten Kapazität Cs2 zu bestimmen. Das Messelektrodenpaar des Flüssigpegelsensors 100 ermöglicht es deshalb, den Flüssigkeitspegel des Öls OL nur aus der zweiten Kapazität Cs2 zu messen.
Die Eigenschaften des Öls ändern sich mit der Zeit durch verschiedene Faktoren, z.B. durch Altern und Wärme. Zudem kann sich die dielektrische Konstante durch Auffüllen eines Öls unterschiedlicher Art ändern. Eine solche Änderung der Eigenschaften des Öls beeinflusst die Beziehung zwischen der zweiten Kapazität Cs2 und dem Ölpegel und deshalb verschlechtert sie die Genauigkeit der Ölpegelmessung.
Dementsprechend ist der Flüssigkeitspegelsensor 100 dieser Ausführungsform der Erfindung weiterhin mit einem Referenzelektrodenpaar mit der 1-1 Elektrode 138 und der 1-2 Elektrode 139 zusätzlich zu dem Messelektrodenpaar mit der 2-1 Elektrode 132 und der 2-2 Elektrode 133 (133b und 133c) versehen. Das Referenzelektrodenpaar mit der 1-1 Elektrode 138 und der 1-2 Elektrode 139 befindet sich unterhalb des Messelektrodenpaars in einer solchen Position, dass die 1-1 Elektrode 138 und die 1-2 Elektrode 139 immer vollständig in dem Öl eingetaucht sind. Das Flüssigkeitspegelerfassungssystem dieser Ausführungsform der Erfindung ist derart angeordnet, dass ein Stromwert der dielektrischen Konstanten des Öls durch Messen der ersten Kapazität Cs1 und des ersten Kondensators CP1, der zwischen der 1-1 Elektrode 138 und der 1-2 Elektrode 139 ausgebildet ist, bestimmt wird und dass die zweite Kapazität Cs2 des zweiten Kondensators Cs2 geändert wird, die durch die 2-1 Elektrode 132 und die 2-2 Elektrode 133 unter Verwendung der dielektrischen Konstanten gemessen wird, um die Genauigkeit der Flüssigkeitspegelmessung verbessern zu können.
Wie in 8 gezeigt ist, enthält die Erfassungsschaltung 161, die in der Schaltungsleiterplatte 124 des Flüssigkeitspegelsensors 100 ausgebildet ist, eine Spannungsversorgungsschaltung 163, einen Mikrocomputer 165, einen Signal-Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167, eine schaltende Schaltung 169, eine erste Erdungsschaltung oder Erdungsabschnitt 170 und eine zweite Erdungsschaltung oder Erdungsabschnitt 171. Strom wird von der ECU 160 der Erfassungsschaltung 161 zugeführt und die Spannungsversorgungsschaltung 163 führt Strom (die Spannung beträgt 5V) verschiedenen Abschnitten der Erfassungsschaltung 161 nach dem Entfernen einer Hochfrequenzkomponente aus der Wellenform des Stromes zu. Der von der ECU 160 zugeführt wird.
Der Mikrocomputer 165 enthält eine CPU 173, einen ROM 174 einen RAM 175, einen I/O-Anschluss 176 und A/D-Wandelabschnitt 177 und erfasst den Flüssigkeitspegel des Öls OL in Übereinstimmung mit der ersten Kapazität Cs1 und der zweiten Kapazität Cs2 durch Ausführen eines Ölpegelerfassungssteuerverfahrens, wie später erläutert wird.
Der Mikrocomputer 165 dient als erste Kapazitätsmesseinrichtung zum Messen von Cs1 und als zweite Kapazitätsmesseinrichtung zum Messen von Cs2. Der Mikrocomputer 165 enthält weiterhin einen PWM-Ausgangsabschnitt 178, der an die ECU 160 ein PWM-Signal liefert, das Informationen bezüglich des Flüssigkeitspegels enthält.
Die Signal-Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 enthält eine Spannungsteilerschaltung 181, einen Tiefpassfilter 182 und eine Stromspannungswandelschaltung 183. Die Spannungsteilerschaltung 181 enthält eine Vielzahl von Widerstandselementen und stellt einen gewünschten Anteil der Versorgungsspannung (5V) von der Spannungsversorgungsschaltung 163 bereit. Die Spannungsteilerschaltung 181 ist derart angeordnet, dass sie die Ausgangsspannung für den Tiefpassfilter 182 durch Ändern des Verbindungszustands der Widerstandselemente in Antwort auf ein Befehlssignal von dem Mikrocomputer 165 ändert. Durch schrittweises Ändern der Ausgangsspannung erzeugt die Spannungsteilerschaltung 181 ungefähr eine sinusförmige Wellenform, die sich mit den Schrittänderungen ändert.
Der Tiefpassfilter 182 empfängt die schrittweise, sinusförmige Wellenform von der Spannungsteilerschaltung 181 und liefert eine Niederfrequenzkomponente. Indem dies ausgeführt wird, erzeugt der Tiefpassfilter 182 eine geglättete Sinuswellenform aus der schrittweisen Sinuswellenform und liefert die geglättete Wellenform an die schaltende Schaltung 169. Die Strom-zu-Spannung-Wandelschaltung 183 empfängt von dem ersten Elektrodenpaar aus der 1-1 Elektrode 138 und der 1-2 Elektrode 139 oder dem zweiten Elektrodenpaar aus der 2-1 Elektrode 132 und der 2-2 Elektrode 133 das momentane Stromwellensignal (Signal nach Durchgang), wandelt das Stromwellenformsignal in ein Spannungswellenformsignal um und führt das Spannungswellenformsignal dem Mikrocomputer 165 zu. Die veröffentlichte, japanische Patentanmeldung Kokai, Veröffentlichung Nr. 2003-110364 offenbart Schaltungen, die als Spannungsteilerschaltung 181 und als Tiefpassfilter 182 verwendet werden können.
Die schaltende Schaltung 169 ist aus analogen Schaltern zusammengesetzt und derart angeordnet, dass sie die Signal-Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 selektiv mit dem Referenzelektrodenpaar aus der 1-1 Elektrode 138 und der 1-2 Elektrode 139 oder dem Messelektrodenpaar aus der 2-1 Elektrode 132 und der 2-2 Elektrode 133 in Antwort auf ein Befehlssignal (Schaltzeitgebungssignal) von dem Mikrocomputer 165 verbindet. Die Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 liefert das Sinussignal durch die schaltende Schaltung 169 an das Referenzelektrodenpaar oder das Messelektrodenpaar, um ein Messsignal bereitzustellen, und die Strom-zu-Spannung-Wandelschaltung 183 empfängt das Messsignal, das durch den Durchgang des Sinussignals durch das Referenzelektrodenpaar (CP1) oder das Messelektrodenpaar (CP2) erhalten wird.
Die erste Erdungsschaltung 170 enthält zwei Schaltelemente (Schalttransistoren) 172a und 172b und setzt die Referenzelektroden 138 bzw. 139 in einen Erdungszustand, in dem die Referenzelektroden mit einer Erdungsleitung verbunden sind, und in einen nicht geerdeten Zustand, in dem die Referenzelektroden von der Erdungsleitung getrennt sind, in Antwort auf ein Befehlssignal (Abschirmungsumschaltzeitgebungssignal) von dem Mikrocomputer 165. Die zweite Erdungsschaltung 171 enthält zwei Schaltelemente (Transistoren 172c und 172d und setzt die Messelektroden 132 und 133 selektiv in einen Erdungszustand, in dem die Messelektroden mit der Erdungsleitung verbunden sind, und in einen nicht geerdeten Zustand, in dem die Messelektroden von der Erdungsleitung getrennt sind, in Antwort auf ein Befehlssignal (Abschirmungsumschaltzeitgebungssignal) von dem Mikrocomputer 165.
9 zeigt den Ölpegelerfassungssteuervorgang, der von dem Mikroprozessor 165 durchgeführt wird. Dieser Steuervorgang wird gestartet, wenn der Innenverbrennungsmotor gestartet wird. Ein erster Schritt S (110) ist zum Initialisieren vorgesehen, um den RAM 125 den I/A-Anschluss 176 und ein Zeitgeberregister zu initialisieren.
Bei einem Schritt S120, der dem Schritt S110 nachfolgt, führt der Mikrocomputer 165 einen Referenzmessvorgang durch, der in 10 gezeigt ist. Bei einem ersten Schritt S210 des Referenzmessvorgangs von 10 erzeugt der Mikrocomputer 165 das Schaltzeitgebungssignal, um das Referenzelektrodenpaar aus der 1-1 Elektrode 138 und aus der 1-2 Elektrode 139 als das Ziel der Verbindung auszuwählen, und treibt dadurch die schaltende Schaltung 169 an, die Signal-Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 mit dem Referenzelektrodenpaar zu verbinden.
Bei einem Schritt S220 erzeugt der Mikrocomputer 165 das Abschirmungsumschaltzeitgebungssignal, um die zweite Erdungsschaltung 171 einzuschalten und dadurch die zweite Erdungsschaltung 171 in einen Zustand zu versetzen, den 2-1 Verbindungsweg 152 und den 2-2 Verbindungsweg 153 mit der Erdungsleitung zu verbinden. Zudem erzeugt der Mikrocomputer 165 das Abschirmungsumschaltzeitgebungssignal, um die erste Erdungsschaltung 170 auszuschalten und dadurch die erste Erdungsschaltung 170 in einen Ausschaltzustand zu versetzen, um die Referenzelektroden 138 und 139 von der Erdungsleitung zu trennen.
Der 2-1 Anschlussstift 152r, der sich zwischen dem 1-1 Anschlussstift 158r und dem 1-2 Anschlussstift 159r befindet, und auch der 2-2 Anschlussstift 153r, dienen als Erdungselektroden und haben deshalb die Funktion, die erste, parasitäre Kapazität Cc1, die zwischen dem 1-1 Anschlussstift 158r und dem 1-2 Anschlussstift 159r ausgebildet ist, signifikant zu reduzieren. Im Ergebnis kann das Flüssigkeitspegelerfassungssystem die erste Kapazität Cs1 zwischen der 1-1 Elektrode 138 und der 1-2 Elektrode 139 genau durch Reduzieren des Einflusses der ersten, parasitären Kapazität Cc1 erfassen, die einen großen Teil der parasitären Kapazität zwischen dem 1-1 Leitungsweg 158 und dem 1-2 Leitungsweg 159 bildet.
Bei einem Schritt S230 liefert der Mikrocomputer 165 ein Eingangswellenformerzeugungsbefehlssignal an die Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167, treibt er die Spannungsteilerschaltung 181 an und verursacht er, dass der Tiefpassfilter 182 das schrittweise, sinusförmige Signal erzeugt. Indem dies ausgeführt wird, liefert die Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 (Spannungsteilerschaltung 181 und der Tiefpassfilter 182) das Messsignal (Sinussignal) an die 1-1 Elektrode 128 des Referenzelektrodenpaars durch die schaltende Schaltung 169.
Bei einem Schritt S240 führt der Mikrocomputer 165 einen Betrieb durch, um ein Signal zu empfangen, das von der Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 (der Strom-zu-Spannung-Wandelschaltung 163) ausgegeben wird. Das Signal, das von der Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 empfangen wird, ist ein Signal nach dem Durchgang (die Referenz nach dem Durchgang), das erzeugt wird, indem verursacht wird, dass das Messsignal (das Sinussignal) durch den Kondensator CP1 hindurchgeht, der durch die Referenzelektroden 138 und 139 ausgebildet wird.
Bei einem Schritt S250 führt der Mikrocomputer 165 einen Betrieb durch, um eine maximale Amplitude (maximale Referenzamplitude) der Wellenform des Signals nach dem Durchgang zur Berechnung, das von der Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 (der Strom-zu-Spannung-Wandelschaltung 183) erhalten wird. Die maximale Amplitude des Referenzsignals nach Durchgang ist proportional zu der ersten Kapazität Cs1 und die erste Kapazität Cs1 ist abhängig von der dielektrischen Konstante des Öls. Die maximale Referenzamplitude gibt deshalb die dielektrische Konstante des Öls an. Nach S250 kehrt der Mikrocomputer 165 zu dem Ölpegelerfassungsprozess von 9 zurück und schreitet zu einem Schritt S130 fort.
Beim Schritt S130 führt der Mikroprozessor 165 den Ölpegelmessvorgang durch, der in 11 gezeigt ist. Bei einem ersten Schritt S310 des Ölmessvorgangs von 11 erzeugt der Mikrocomputer 165 ein Schaltzeitgebungssignal, um das Messelektrodenpaar aus der 2-1 Elektrode 132 und der 2-2 Elektrode 133 als das Ziel der Verbindung auszuwählen und treibt dadurch die schaltende Schaltung 169 an, die Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 mit dem Messelektrodenpaar zu verbinden.
Bei einem Schritt S320 erzeugt der Mikrocomputer 165 das Abschirmumschaltzeitgebungssignal, um die zweite Erdungsschaltung 171 auszuschalten und dadurch die zweite Erdungsschaltung 171 in einen Auszustand zu versetzen, um das Messelektrodenpaar 132 und 133 von der Erdungsleitung zu trennen. Zudem erzeugt der Mikrocomputer 165 das Abschirmungsumschaltzeitgebungssignal, um die erste Erdungsschaltung 170 einzuschalten, und er versetzt dadurch die erste Erdungsschaltung 170 in einen Einschaltzustand, um den 1-1 Leitungsweg 158 und den 1-2 Leitungsweg 159 mit der Erdungsleitung zu verbinden.
Der 1-2 Anschlussstift 159r, der sich zwischen dem 2-1 Anschlussstift 152r und dem 2-2 Anschlussstift 153r befindet, und auch der 1-1 Anschlussstift 158r dienen als Erdungselektrode und haben deshalb die Funktion, die zweite, parasitäre Kapazität Cc2 signifikant zu reduzieren, die zwischen dem 2-1 Anschlussstift 152r und dem 2-2 Anschlussstift 153r ausgebildet ist. Im Ergebnis kann das Flüssigkeitspegelerfassungssystem die zweite Kapazität Cs2 zwischen der 2-1 Elektrode 132 und der 2-2 Elektrode 133 genau durch Reduzieren des Einflusses der zweiten, parasitären Kapazität Cc2 erfassen, die einen großen Teil der parasitären Kapazität zwischen dem 2-1 Leitungsweg 152 und dem 2-2 Leitungsweg 153 bildet.
Bei einem Schritt S330 liefert der Mikrocomputer 165 das Eingangswellenformerzeugungsbefehlssignal an die Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167, treibt er die Spannungsteilerspannung 181 an und verursacht er, dass der Tiefpassfilter 182 das schrittweise Sinussignal erzeugt. Indem dies ausgeführt wird, liefert die Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 (Spannungsteilerschaltung 161 und Tiefpassfilter 182) das Messsignal (Sinussignal) an die 2-1 Elektrode 132 des Messelektrodenpaars durch die schaltende Schaltung 169.
Bei einem Schritt S340 führt der Mikrocomputer 165 einen Betrieb durch, um ein Signal, das von der Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 (der Strom-zu-Spannungs-Wandelschaltung 183) ausgegeben wird, zu empfangen. Das Signal, das von der Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 empfangen wird, ist ein Signal nach dem Durchgang (das Messsignal nach Durchgang), das erzeugt wird, indem verursacht wird, dass das Messsignal (das Sinussignal) durch den Kondensator CP2 hindurch geht, der durch die Messelektroden 132 und 133 ausgebildet wird.
Bei einem Schritt S350 führ der Mikrocomputer 165 einen Betrieb durch, um eine maximale Amplitude (maximale Messamplitude) der Wellenform des Signals nach Durchgang zu berechnen, das von der Ausgangs/Eingangs-Schaltung 167 erhalten wird (der Strom-zu-Spannung-Wandelschaltung 183). Die maximale Amplitude des Messsignals nach Durchgang ist proportional zu der zweiten Kapazität Cs2 und die zweite Kapazität Cs2 ist abhängig von dem Prozentsatz des in dem Öl untergetauchten Abschnitts. Deshalb zeigt die maximale Messamplitude den Ölpegel an. Nach S350 kehrt der Mikrocomputer 165 zu dem Ölpegelerfassungsprozess von 9 zurück und schreitet zu einem Schritt S140 fort.
Bei einem Schritt S140 von 9 führt der Mikrocomputer einen Ölpegelberechnungsvorgang durch, der in 12 gezeigt ist. Bei einem Schritt S410 von 12 berechnet der Mikrocomputer 165 den Ölpegel aus der maximalen Referenzamplitude, die beim Schritt S120 (10) berechnet wird, und aus der maximalen Messamplitude, die beim Schritt S130 (11) berechnet wird. In diesem Beispiel berechnet der Mikrocomputer 165 die erste Kapazität Cs1 aus der maximalen Referenzamplitude und die zweite Kapazität Cs2 aus der maximalen Messamplitude. Dann bestimmt der Mikrocomputer 165 das Verhältnis zwischen der ersten Kapazität Cs1 und der zweiten Kapazität Cs2 und berechnet den Ölpegel aus dem so bestimmten Verhältnis.
Bei einem Schritt S420 führt der Mikrocomputer 165 einen PWM-Ausgabeprozess durch, der in 13 gezeigt ist. Bei einem Schritt S510 in 13 führt der Mikrocomputer 165 einen Betrieb aus, die Impulsweitendaten in Übereinstimmung mit dem Ölpegel zu erzeugen, der durch den Ölpegelberechnungsvorgang berechnet wird. Die Impulsweitendaten enthalten mindestens Impulsweitendaten Hi, die eine Hochpegelausgangszeit des PWM-Signals enthalten, und Impulsweitendaten Lo, die eine Niederpegelausgangszeit des PWM-Signals enthalten. Bei S510 werden die Impulsweitendaten derart bestimmt, dass die Hochpegelausgangszeit ansteigt, wenn der Ölpegel größer bzw. höher wird.
Bei einem Schritt S520 bestimmt der Mikrocomputer, ob die momentane Ausführung für die erste Ausgabe des PWM-Signals ist oder nicht. Dann schreitet der Mikrocomputer 165 zu einem Schritt S530 in dem Fall von JA fort und beendet den Prozess von 13 im Fall von NEIN. Beim Schritt S530 führt der Mikrocomputer 165 einen Betrieb durch, die Impulsweitendaten Hi, die beim Schritt 510 erzeugt werden, in einem Zeitgeberregister zu setzen.
Dann setzt der Mikrocomputer 165 den Ausgangszustand des PWM-Signals auf einen hohen Pegel bei einem Schritt S540 und startet die Ausgabe des PWM-Signals bei einem Schritt S550. Nach S550 bestimmt der Mikrocomputer 165 den PWM-Ausgangsprozess der 13 und nimmt den Ölpegelberechnungsprozess von 12 wieder auf. Wenn der Ausgang des PWM-Signals beim Schritt S550 gestartet wird, wird die Messung der abgelaufenen Zeit durch einen Zeitgeber gestartet. Danach, wenn eine Zeit entsprechend der Impulsweitendaten Hi, die bei S530 gesetzt worden ist, S530 gesetzt worden ist, abgelaufen ist, wird ein Zeitgeberunterbrechungsprozess durchgeführt.
14 zeigt den Zeitgeberunterbrechungsprozess. Bei einem ersten Schritt S610 von 14 überprüft der Mikrocomputer 165, ob der Ausgangszustand des PWM-Signals auf einen hohen Pegel oder nicht gesetzt worden ist. Von S610 aus schreitet der Mikrocomputer 165 zu einem Schritt S620 im Fall von JA fort (der PWM-Ausgangszustand ist auf den hohen Wert bzw. Pegel gesetzt) und zu einem Schritt S640 in dem Fall von NEIN fort. Beim Schritt S620 setzt der Mikrocomputer 165 das Zeitgeberregister auf die Impulsweitendaten Lo, die in den Impulsweitendaten enthalten sind, die beim Schritt S510 des PWM-Ausgabeprozesses erzeugt wurden. Dann beim Schritt S630 setzt der Mikrocomputer 165 den Ausgangszustand des PWM-Signals auf den niedrigen Pegel.
Andererseits setzt der Mikrocomputer 165 bei Schritt S640 die Impulsweitendaten Hi, die in den Impulsweitendaten enthalten sind, die beim Schritt S510 des PWM-Ausgangsprozesses erzeugt wurden, in dem Zeitgeberregister. Dann beim Schritt S650 setzt der Mikrocomputer 165 den Ausgangszustand des PWM-Signals auf den hohen Pegel.
Nach dem Schritt S630 oder dem Schritt S650 schreitet der Mikrocomputer 165 zu einem Schritt S660 fort und startet den Betrieb des Ausgebens des PWM-Signals. Wenn die Ausgabe des PWM-Signals gestartet wird, wird die Messung der abgelaufenen Zeit durch einen Zeitgeber gestartet, und wenn die gemessene, abgelaufene Zeit eine Zeit überschreitet, die in dem Zeitgeberregister gesetzt ist, wird der Zeitgeberunterbrechungsprozess ausgeführt. Durch den PWM-Ausgabeprozess von 13 und dem Zeitgeberunterbrechungsprozess von 14 schaltet die Erfassungsschaltung 161 zu den Impulsweitendaten (der Hochpegelausgangszeit und der Niederpegelausgangszeit) in Übereinstimmung mit dem Flüssigkeitspegel um, der durch den Pegelberechnungsvorgang von 12 berechnet wird. In diesem Beispiel teilt somit der Flüssigkeitspegelsensor 100 den Flüssigkeitspegel des Öls OL in der Form eines PWM-Signals der ECU 160 mit.
Wenn der PWM-Ausgangprozess beendet worden ist, kehrt der Mikrocomputer 165 zu dem Ölpegelerfassungssteuervorgang von 9 zurück und kehrt zu dem Schritt S120 nach dem Schritt S140 zurück. Auf diese Art und Weise berechnet der Mikrocomputer 165 den Ölpegel und führt das Ergebnis der Berechnung der ECU 160 durch Wiederholen der Schritte S110 bis S140 von 9 zu.
Der Flüssigkeitszustandssensor 100 kann durch das nachfolgende Herstellungsverfahren hergestellt werden. Der Flüssigkeitszustandsensorerzeugungsvorgang enthält einen Herstellungsschritt mit Herstellen der Filmelektrodenleiterplatte oder der Basisplatte 131, die in 6A und 6B gezeigt ist. In diesem Beispiel enthält der Elektrodenleiterplatteherstellungsschritt einen ersten Unterschritt zum Ausbilden der zweischichtigen Struktur der Polyimidsubstratschicht oder Films 131b und der leitenden Schicht 131d, die die Struktur der 6A hat und auf der Polyimidsubstratschicht 131b ausgebildet wird, durch eine bekannte Ätztechnik für Kupferfolie, die auf einem Polyimidsubstratfilm angebracht wird, einen zweiten Unterschritt zum Anbringen und Verbinden des Films 131c, der mit einer Epoxidharzpaste EP überzogen wird, auf bzw. mit der leitenden Schicht 131d der zweischichtigen Struktur, die durch den ersten Unterschritt hergestellt wird, einen dritten Unterschritt zum Trocknen dieser der so hergestellten dreischichtigen Struktur, indem die leitende Schicht 131d zwischen den Isolationsschichten 131b und 131c sandwichartig angeordnet wird, und einen vierten Unterschritt zum Vervollständigen der Filmelektrodenbasisleiterplatte 131 durch Bohren des oberen Durchgangslochs 131f und der zwischenangeordneten Durchgangslöcher 131e mittels einer bekannten Technik und durch Bohren des zentralen bzw. mittigen Durchgangslochs in jedem der Elektrodenanschlüsse 152t, 153t, 157t, 158t und 159t, wie in 6A gezeigt ist.
Der Flüssigkeitszustandssensorherstellungsprozess enthält weiterhin einen Setzschritt mit Setzen der Filmelektrodenbasisleiterplatte 131 in dem Rahmenteil 141, wie in 7 gezeigt ist. In dem dargestellten Beispiel wird der engere, rechtwinklige Abschnitt 131n der Filmelektrodenbasisleiterplatte 131 zwischen den nach innen gerichteten Vorsprüngen 141b und der Tragwand 141f angeordnet und der obere Tragstift 141d des Rahmenteils 141 wird durch das obere Durchgangsloch 131f der Elektrodenleiterplatte 131 eingesetzt. Zudem wird das Basisende 131k in den weiteren, rechtwinkligen Abschnitt 131h der Filmelektrodenbasisleiterplatte 131 in Aufnahmen des unteren Stützabschnitts 141c des Rahmenteils 141 eingesetzt und die zwischenangeordneten Stützstifte 141e des Rahmenteils 141 werden durch die Zwischendurchgangslöcher 131e der Filmelektrodenbasisleiterplatte 131, wie in 7 gezeigt wird, eingesetzt und deformiert, um die Filmelektrodenbasisleiterplatte 131 mit dem Rahmenteil 141 durch Einsetzverbinden oder Ultraschallverbinden zu verbinden.
Der Flüssigkeitszustandssensorherstellungsprozess enthält weiterhin einen Verbindungsschritt des Verbindens der E-lektronenleiterplatte 131 mit der Schaltungsleiterplatte 124. In dem dargestellten Beispiel wird zuerst das Rahmenteil 141, das die Filmelektrodenleiterplatte 131 enthält, an dem Sockelteil 121 befestigt, das die Schaltungsleiterplatte 124 enthält. Das Rahmenteil 141 und das Sockelteil 121 werden durch Einpassen der nach außen gerichteten Vorsprünge 141e, die in dem unteren Abschnitt des Rahmenteils 141 ausgebildet sind, in entsprechende Aufnahmen, die in dem Sockelteil 121 ausgebildet sind, verbunden. Zudem werden die Elektrodenanschlüsse 153t, 158t, 157t, 152t und 159t mit der Schaltungsleiterplatte 124 durch die Anschlussstifte 153r, 158r, 157r, 152r bzw. 159r verbunden. Obere und untere Endabschnitte jedes Anschlussstifts werden mit dem entsprechenden Anschluss der Elektrodenleiterplatte 131 und dem entsprechenden Anschluss der Schaltungsleiterplatte 124 durch eine bekannte Löttechnik verbunden.
Dann wird das Füllteil 128 durch Füllen von Kunststoff in den Innenraum ausgebildet, in dem die Schaltungsleiterplatte 124 angeordnet ist, und der Metallmantel bzw. die Metallabdeckung 127 wird an dem Boden des Sockelteils 121 derart befestigt, dass sie das Füllteil 128 abdeckt. Die Ringpackung 125 bzw. der Dichtring wird in die Ringpackungsrille 121p eingebaut, die in der anstoßenden Oberfläche ausgebildet ist, welche die Oberfläche des Sockelteils ist, das an der Bodenoberfläche des Öltanks anstößt. Der Flüssigkeitspegelsensor 100 wird auf diese Art und Weise vervollständigt.
Somit enthält der Flüssigkeitszustandssensorherstellungsprozess den Herstellungsschritt zum Herstellen einer Elektrodenleiterplatte, z.B. einer Filmelektrodenleiterplatte 131, den Setzschritt zum Setzen der Elektrodenleiterplatte in eine vorgegebene Form, z.B. eine L-Form, die die vertikale Zone, die horizontale Zone und die gebogene Zone hat, und den Verbindungsschritt des elektrischen Verbindens der Elektrodenleiterplatte mit der Erfassungsschaltung.
Obwohl die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben wurden, beschränkt. Modifikationen und Variationen der Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben wurden, sind für Fachleute im Licht der vorstehenden Lehren offensichtlich. Z.B. ist es möglich, die duale 2-2 Elektrode 133, die aus zwei separaten Elektroden 133b und 133c zusammengesetzt ist, durch eine einzelne 2-2 Elektrode zu ersetzen, die nur eine Elektrode hat, die der 2-2 Elektrode 132 gegenübersteht, um einen einzelnen Kondensator auszubilden.
In der dargestellten Ausführungsform sind die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Anschlussstifte derart angeordnet, dass sie den ersten Spalt (oder den ersten Freiraum) G1 zwischen dem 1-1 Verbindungsstift 158r und dem 1-2 Anschlussstift 159r und den zweiten Spalt (oder Freiraum) G2 zwischen dem 2-1 Anschlussstift 152r und dem 2-2 Anschlussstift 153r miteinander gleich machen und dass sie die erste parasitäre Kapazität Cc1, die zwischen dem 1-1 Anschlussstift 159r ausgebildet ist, und die zweite parasitäre Kapazität Cc2, die zwischen dem 2-1 Anschlussstift 152r und dem 2-2 Anschlussstift 153r ausgebildet ist, zueinander gleich machen. Unter Verwendung eines Verhältnisses aus der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität kann deshalb die kapazitive Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung einen nachteiligen Einfluss der parasitären Kapazitäten effektiv reduzieren und kann den Flüssigkeitszustand genau erfassen.
Zudem sind diese Anschlussstifte 152r, 153r, 158r und 159r kompakt in Reihe derart angeordnet, dass diese Anschlussstifte gleich durch die Umgebung beeinflusst werden, und die erste parasitäre Kapazität und die zweite parasitäre Kapazität werden durch eine Änderung des Zustands der Umgebung, z.B. der Temperatur (der Temperatur des Öls OL), gleich geändert. Deshalb kann die Flüssigkeitserfassungsvorrichtung den Flüssigkeitszustand genauer unter Verwendung des Verhältnisses zwischen den Kapazitäten Cs1 und Cs2 erfassen und den Einfluss einer Änderung in dem Umgebungszustand reduzieren oder eliminieren.
Der Flüssigkeitszustand, der durch die Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung erfasst wird, kann der Pegel bzw. Füllstand der Flüssigkeit sein, das Dielektrikum der Flüssigkeit usw.. Die zu messende Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, die eine dielektrische Konstante hat, die zu der dielektrischen Konstante der Luft unterschiedlich ist. Z.B. kann die Flüssigkeit ein Motorenöl, Benzin (oder ein anderer Kraftstoff) oder Maschinenöl sein.
Die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Elektroden können in verschiedenen Formen ausgebildet werden. Z.B. können diese Elektroden in Form einer leitenden Schicht, z.B. einer Pufferfolie, auf einer plattenähnlichen, gedruckten Leiterplatte, einer flexiblen, gedruckten Leiterplatte oder einem Filmsubstrat sein. Oder können in der Form eines Metallstücks sein, das wie ein Stab, ein Rohr oder eine Platte ausgebildet ist.
Die 1-2, 1-2, 2-1 und 2-2 leitenden Wege können in unterschiedlichen Formen ausgebildet sein. Z.B. können diese leitenden Wege teilweise oder insgesamt in der Form einer leitenden Schicht auf einer gedruckten Leiterplatte oder einer Verdrahtungsleiterplatte oder einer anderen Oberfläche oder in der Form eines stabähnlichen Anschlussstifts oder in Form eines Anschlussdrahts, z.B. eines gedrillten bzw. verdrillten Drahtes, ausgebildet sein.
Die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 leitenden Segmente können abwechselnd angeordnet sein. Z.B. wird das 2-1 Leitungssegment zwischen den 1-1 und 2-1 Leitungssegmenten angeordnet; und das 1-2 Leitungssegment wird zwischen den 2-1 und 2-2 Leitungssegmenten angeordnet.
Eine solche abwechselnde Anordnung der Leitungssegmente ermöglicht es, den Abstand zwischen den 1-1 und 1-2 Leitungssegmenten und dem Abstand zwischen den 2-1 und 2-2 Leitungssegmenten ohne ein Erhöhen der Gesamtfläche, die durch diese Leitungssegmente besetzt bzw. eingenommen wird, zu erhöhen. Die Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung kann deshalb die parasitäre Kapazität zwischen den 1-1 und 1-2 Leitungssegmenten und die parasitäre Kapazität zwischen den 2-1 und 2-2 Leitungssegmenten absenken und dadurch weiter den Einfluss durch die parasitären Kondensatoren auf die Messung reduzieren.
Die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Leitungssegmente können 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Anschlussstifte sein, die in ein Material eingeschlossen oder darin eingebettet sind, das eine höhere dielektrische Konstante als Luft hat. In diesem Fall, obwohl die parasitäre Kapazität relativ groß sein kann, kann die Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung den Einfluss der parasitären Kapazitäten auf die Messung des Flüssigkeitszustands reduzieren.
Die Erfassungsschaltung kann einen ersten Erdungsschaltungsabschnitt zum Erden des 1-1 Leitungswegs und des 1-2 Leitungsweges, einen zweiten Erdungsschaltungsabschnitt zum Erden des 2-1 Leitungswegs und des 2-2 Leitungswegs und einen Kapazitätsmessabschnitt zum Messen der ersten Kapazität in einem ersten Messzustand, in dem der 1-1 Leitungsweg und/oder der 1-2 Leitungsweg nicht geerdet ist bzw. sind und der 2-1 Leitungsweg und der 2-2 Leitungsweg beide durch den zweiten Erdungsabschnitt geerdet sind, und zum Messen der zweiten Kapazität in einem Messzustand enthalten, in dem der 2-1 Leitungsweg und/oder der 2-2 Leitungsweg nicht geerdet ist bzw. sind und in dem der 1-1 Leitungsweg und der 1-2 Leitungsweg beide durch den ersten Erdungsabschnitt geerdet sind.
In dem Fall der Messung der ersten Kapazität liegt somit das geerdete 2-1 Segment zwischen den 1-1 und den 1-2 Segmenten und wirkt dadurch derart, dass die parasitäre Kapazität zwischen dem 1-1 und dem 1-2 Segment abgesenkt wird. Zudem senkt diese Anordnung die Möglichkeit von Rauschen bzw. Störungen während der Messung der ersten Kapazität ab. Ähnlich liegt im Fall der Messung der zweiten Kapazität das geerdete 1-2 Segment zwischen den 2-1 und 2-2 Segmenten und wirkt deshalb derart, dass die parasitäre Kapazität zwischen dem 2-1 und 2-2 Segment weiter abgesenkt wird und Rauschen bzw. Störungen reduziert werden. Im Ergebnis wird der Einfluss der parasitären Kapazitäten vermindert und die Genauigkeit der Messung wird verbessert.
Die Anmeldung basiert auf der früheren, japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-195087 , die am 4. Juli 2005 eingereicht wurde, und auf einer früheren, japanischen Patentanmeldung 2006-135632 , die am 15. Mai 2006 eingereicht wurde. Die gesamten Inhalte dieser japanischen Patentanmeldungen Nr. 2005-195087 und 2006-135632 werden hier durch Bezugnahme aufgenommen.
Obwohl die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf diese vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Der Bereich der Erfindung wird mit Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.

Claims

Kapazitive Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung zum Eintauchen zumindest teilweise in eine Flüssigkeit zum Erfassen eines Flüssigkeitszustands, wobei die Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung aufweist: ein erstes Elektrodenpaar mit einer 1-1 Elektrode (138) und einer 1-2 Elektrode (139), die derart angeordnet sind, dass sie eine erste Kapazität (CP1, Cs1) ausbilden, die sich in Übereinstimmung mit einem Zustand der Flüssigkeit ändert; ein zweites Elektrodenpaar mit einer 2-1 Elektrode (132) und einer 2-2 Elektrode (133), die derart angeordnet sind, dass eine zweite Kapazität (CP2, Cs2) ausgebildet wird, die sich in Übereinstimmung mit einem Zustand der Flüssigkeit ändert; eine Schaltungsleiterplatte (124), die mit einer Erfassungsschaltung (161) ausgebildet ist, um die erste Kapazität und die zweite Kapazität zu überwachen und um den Flüssigkeitszustand in Übereinstimmung mit der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität zu erfassen; einen 1-1 Leitungsweg (158), der die 1-1 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 1-1 Leitungssegment (158r) enthält; einen 1-2 Leitungsweg (159), der die 1-2 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 1-2 Leitungssegment (159r) enthält; einen 2-1 Leitungsweg (152), der die 2-1 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 2-1 Leitungssegment (152r) enthält; und einen 2-2 Leitungsweg (153), der die 2-2 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 2-2 Leitungssegment (153r) enthält; wobei das 1-1 Leitungssegment, das 1-2 Leitungssegment, das 2-1 Leitungssegment und das 2-2 Leitungssegment in einer Reihe angeordnet sind und sich Seite an Seite erstrecken; und wobei das 1-1 Leitungssegment, das 1-2 Leitungssegment, das 2-1 Leitungssegment und das 2-2 Leitungssegment derart angeordnet sind, dass eine erste, parasitäre Kapazität (Cc1), die zwischen dem 1-1 Leitungssegment und dem 1-2 Leitungssegment ausgebildet ist, gleich einer zweiten parasitären Kapazität (Cc2) ist, die zwischen dem 2-1 Leitungssegment und dem 2-2 Leitungssegment ausgebildet ist.
Kapazitive Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie im Anspruch 1 beansprucht, worin das 1-1 Leitungssegment, das 1-2 Leitungssegment, das 2-1 Leitungssegment und 2-2 Leitungssegment derart angeordnet sind, dass ein erster Abstand (G1) zwischen dem 1-1 Leitungssegment und dem 1-2 Leitungssegment gleich einem zweiten Abstand (G2) zwischen dem 2-1 Leitungssegment und dem 2-2 Leitungssegment ist.
Kapazitive Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie im Anspruch 1 beansprucht, worin das 1-1 Leitungssegment, das 1-2 Leitungssegment, das 2-1 Leitungssegment und das 2-2 Leitungssegment parallel zueinander sind; und worin das 1-1 Leitungssegment, das 1-2 Leitungssegment, das 2-1 Leitungssegment und das 2-2 Leitungssegment identisch in der Form und der Größe zueinander sind.
Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie im Anspruch 1 beansprucht, worin das 1-1 Leitungssegment, das 1-2 Leitungssegment, das 2-1 Leitungssegment und das 2-2 Leitungssegment ein 1-1 Anschlussstift, ein 1-2 Anschlussstift, ein 2-1 Anschlussstift bzw. ein 2-2 Anschlussstift sind und worin jeder der Anschlussstifte durch ein Dielektrikum umgeben ist, das eine höhere dielektrische Elektrizitätskonstante hat als Luft.
Kapazitive Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie im Anspruch 1 beansprucht, worin sich das 2-1 Leitungssegment zwischen dem 1-1 Leitungssegment und dem 1-2 Leitungssegment erstreckt und worin sich das 1-2 Leitungssegment zwischen dem 2-1 Leitungssegment und dem 2-2 Leitungssegment erstreckt.
Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, worin der 1-1 Leitungsweg weiterhin einen 1-1 Anschluss (158t), der durch Löten mit dem 1-1 Leitungssegment verbunden ist, und eine 1-1 Verbindungsleitung (158f) enthält, die die 1-1 Elektrode mit dem 1-1 Anschluss verbindet; worin der 1-2 Leitungsweg weiterhin einen 1-2 Anschluss (159t), der durch Löten mit dem 1-2 Leitungssegment verbunden ist, und eine 1-2 Verbindungsleitung (159f) enthält, die die 1-2 Elektrode mit dem 1-2 Anschluss verbindet; worin der 2-1 Leitungsweg weiterhin einen 2-1 Anschluss (152t), der durch Löten mit dem 2-1 Leitungssegment verbunden ist, und eine 2-1 Verbindungsleitung (152f) enthält, die die 2-1 Elektrode mit dem 2-1 Anschluss verbindet; worin der 2-2 Leitungsweg weiterhin einen 2-2 Anschluss (153t), der durch Löten mit dem 2-2 Leitungssegment verbunden ist, und eine 2-2 Verbindungsleitung (153f) enthält, die die 2-2 Elektrode mit dem 2-2 Anschluss verbindet; und worin die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Elektroden, die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Verbindungsleitungen und die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Anschlüsse einstückig auf bzw. in einer Elektrodenleiterplatte (131) ausgebildet sind.
Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie im Anspruch 6 beansprucht, worin die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Elektroden, die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Verbindungsleitungen und die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Anschlüsse alle auf einer einzelnen Schicht der Elektrodenleiterplatte ausgebildet sind.
Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie im Anspruch 6 beansprucht, worin die Elektrodenleiterplatte eine flexible Leiterplatte ist, die aufweist: eine vertikale Zone (130S), in der die 2-1 und 2-2 Elektroden ausgebildet sind; eine horizontale Zone (130C), in der die 1-1 und 1-2, 2-1 und 2-2 Anschlüsse ausgebildet sind; und eine gebogene Zone (130B), die zwischen der vertikalen Zone und der horizontalen Zone gebogen ist; und worin die Schaltungsleiterplatte der horizontalen Zone der flexiblen Leiterplatte gegenübersteht.
Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie im Anspruch 6 beansprucht, worin sich jedes der leitenden Segmente von einem ersten Endabschnitt, der in ein Durchgangsloch eingesetzt ist, welches in einem entsprechenden der Anschlüsse der Elektrodenleiterplatte ausgebildet ist, und von einem zweiten Endabschnitt erstreckt, der in ein entsprechendes der Durchgangslöcher eingesetzt ist, die in der Schaltungsleiterplatte ausgebildet sind.
Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie im Anspruch 7 beansprucht, worin die 2-1 Verbindungsleitung einen kreisförmigen Abschnitt enthält, der den 1-1 Anschluss umgibt und sich durch einen Bereich erstreckt, der derart angeordnet ist, dass der 1-1 Anschluss zwischen dem ersten Elektrodenpaar und dem Bereich angeordnet ist.
Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie im Anspruch 10 beansprucht, worin die 1-1 Verbindungsleitung einen längsseits sich erstreckenden Abschnitt enthält, der sich in einer Längsrichtung der Elektrodenleiterplatte erstreckt, um die 1-1 Elektrode mit dem 1-1 Anschluss zu verbinden, und worin die 2-1 Verbindungsleitung einen sich längsseits erstreckenden Abschnitt, der sich entlang dem längsseits sich erstreckenden Abschnitt der 1-1 Verbindungsleitung erstreckt, und den kreisförmigen Abschnitt enthält, der sich in einer seitlichen Richtung der Elektrodenleiterplatte erstreckt und den längsseits sich erstreckenden Abschnitt der 2-1 Verbindungsleitung mit dem 2-1 Anschluss verbindet, und worin der 1-1 Anschluss in der Längsrichtung zwischen dem längsseits sich erstreckenden Abschnitt der 1-1 Verbindungsleitung und dem kreisförmigen Abschnitt der 2-1 Verbindungsleitung angeordnet ist und in der seitlichen Richtung zwischen dem 2-1 Anschluss und dem längsseits sich erstreckenden Abschnitt der 2-1 Verbindungsleitung angeordnet ist.
Kapazitive Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie im Anspruch 11 beansprucht, worin die 1-1, 1-2, 2-1 und 2-2 Anschlüsse in einer Reihe in der seitlichen Richtung der Elektrodenleiterplatte angeordnet sind und worin der 2-1 Anschluss in der seitlichen Richtung zwischen den 1-1 und 1-2 Anschlüssen angeordnet ist.
Kapazitive Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie im Anspruch 5 beansprucht, worin die Erfassungsschaltung der Schaltungsleiterplatte aufweist: einen ersten Erdungsabschnitt (170) zum Erden des 1-1 Leitungsweges und des 1-2 Leitungsweges; einen zweiten Erdungsabschnitt (171), zum Erden des 2-1 Leitungsweges und des 2-2 Leitungsweges; und einen Kapazitätsmessabschnitt (165) zum Messen der ersten Kapazität in einem ersten Messzustand, in dem der 1-1 Leitungsweg und/oder der 1-2 Leitungsweg nicht geerdet ist bzw. sind und in dem der 2-1 Leitungsweg und der 2-2 Leitungsweg beide durch den zweiten Erdungsabschnitt geerdet sind; und zum Messen der zweiten Kapazität in einem zweiten Messzustand, in dem der 2-1 Leitungsweg und/oder der 2-2 Leitungsweg nicht geerdet ist bzw. sind und in dem der 1-1 Leitungsweg und der 1-2 Leitungsweg beide durch den ersten Erdungsabschnitt geerdet sind.
Kapazitive Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, die zumindest teilweise in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, zum Erfassen bzw. Detektieren eines Flüssigkeitszustands der Flüssigkeit, wobei die Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung aufweist: ein erstes Elektrodenpaar mit einer 1-1 Elektrode (138) und einer 1-2 Elektrode (139), die derart angeordnet sind, dass sie eine erste Kapazität (CP1, Cs1) ausbilden, die sich in Übereinstimmung mit dem Zustand der Flüssigkeit ändert; ein zweites Elektrodenpaar mit einer 2-1 Elektrode (132) und einer 2-2 Elektrode (133), die derart angeordnet sind, dass sie eine zweite Kapazität (CP2, Cs2) ausbilden, die sich in Übereinstimmung mit einem weiteren Zustand der Flüssigkeit ändert; eine Schaltungsleiterplatte (124), die mit einer Erfassungsschaltung (161) ausgebildet ist, um die erste Kapazität und die zweite Kapazität zu überwachen und um den Flüssigkeitszustand in Übereinstimmung mit der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität zu erfassen; einen 1-1 Leitungsweg (158), der die 1-1 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 1-1 Leitungssegment (158r) enthält; einen 1-2 Leitungsweg (159), der die 1-2 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 1-2 Leitungssegment (159r) enthält; einen 2-1 Leitungsweg (152), der die 2-1 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 2-1 Leitungssegment (152r) enthält; und einen 2-2 Leitungsweg (153), der die 2-2 Elektrode mit der Erfassungsschaltung verbindet und der ein 2-2 Leitungssegment (153r) enthält; worin das 1-1 Leitungssegment, das 1-2 Leitungssegment, das 2-1 Leitungssegment und das 2-2 Leitungssegment in einer Reihe angeordnet sind und sich Seite an Seite erstrecken; und worin sich das 2-1 Leitungssegment zwischen dem 1-1 Leitungssegment und dem 1-2 Leitungssegment erstreckt und worin sich das 1-2 Leitungssegment zwischen dem 2-1 Leitungssegment und dem 2-2 Leitungssegment erstreckt.
Flüssigkeitszustandserfassungsvorrichtung, wie im Anspruch 14 beansprucht, worin die Erfassungsschaltung aufweist: einen ersten Erdungsabschnitt (170) zum Erden des 1-1 Leitungsweges und des 1-2 Leitungsweges; einen zweiten Erdungsabschnitt (171) zum Erden des 2-1 Leitungsweges und des 2-2 Leitungsweges; und einen Kapazitätsmessabschnitt (165) zum Messen der ersten Kapazität in einem ersten Messzustand, in dem der 1-1 Leitungsweg und/oder der 1-2 Leitungsweg nicht geerdet ist bzw. sind, und in dem der 2-1 Leitungsweg und der 2-2 Leitungsweg beide durch den zweiten Erdungsabschnitt geerdet sind; und zum Messen der zweiten Kapazität in einem zweiten Messzustand, in dem der 2-1 Leitungsweg und/oder der 2-2 Leitungsweg nicht geerdet ist bzw. sind und in dem der 1-2 Leitungsweg und der 2-2 Leitungsweg geerdet sind und worin der 1-1 Leitungsweg und der 1-2 Leitungsweg beide durch den ersten Erdungsabschnitt geerdet sind.