DE102007004693A1

DE102007004693A1 - Resonanzsensor-Einrichtung zur Ermittlung eines Flüssigkeitspegels

Info

Publication number: DE102007004693A1
Application number: DE102007004693A
Authority: DE
Inventors: Joseph Dr. Cilia; George Schembri; Joseph Pulé; Malcolm Tabone
Original assignee: Abertax Research and Development Ltd
Current assignee: Abertax Research and Development Ltd
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2008-07-31
Also published as: WO2008090157A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pegelsensor-Einrichtung zum Bestimmen des Pegels (32) einer Flüssigkeit (12) in einem Behälter (10), umfassend ein Sensorelement aus leitendem Material, das in dem Behälter (10) oder an der Seite des Behälters anzuordnen ist, wobei das Sensorelement mit einem Signalgenerator verbunden ist. Das Sensorelement ist ein Kondensator (22), der in Reihe oder parallel in einem elektronischen Wechselstrom-Schwingkreis (30) geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pegelsensor-Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Sensoreinrichtungen sind bekannt, vgl. z. B. deutsches Abertax-Patent Nr. 100 63 557 , und können eingesetzt werden, um den Flüssigkeitsstand in Behältern oder anderen Einrichtungen, beispielsweise in Batterien, Kraftstofftanks, medizinischen Geräten oder Wasserreservoirs zu messen und/oder zu regeln.
Pegelsensoren arbeiten im allgemeinen auf der Grundlage von Leitfähigkeitskontakt oder elektrischer Kapazität.
Pegelsensoren mit Leitfähigkeitskontakt zeigen einen bestimmten und zu messenden Flüssigkeitspegel dadurch an, daß ein elektrischer Schaltkreis geschlossen wird, wenn die Flüssigkeit ausreicht, in Kontakt mit einem leitfähigen Sensor zu kommen, der über dem sich verändernden Flüssigkeitspegel angeordnet ist.
Kapazitive Sensoren zeigen hingegen einen bestimmten Flüssigkeitspegel an, wenn die Flüssigkeit und eine zweite leitfähige Einrichtung durch Luft oder ein anderes nicht leitendes Medium voneinander getrennt werden und damit einen Kondensator bilden, der von einem Wechselstromsignal aufgeladen wird.
Wenn diese Sensoren unter bestimmten Bedingungen auch zufriedenstellend arbeiten, so leiden Kontaktsensoren jedoch nicht selten unter Korrosion, insbesondere in dem elektrochemisch aggressiven Umfeld von Batterien. Andererseits zeigen kapazitive Sensoren oft den Pegel falsch an, wenn die Sensorvorrichtung Kondensation oder Restfeuchte als kritischen Flüssigkeitspegel falsch interpretiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pegelsensoreinrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der die oben aufgezeigten Nachteile vermieden sind.
Gemäß der Erfindung werden die Probleme des Standes der Technik durch eine Pegelsensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Sensoreinrichtung von einem Resonanzkondensator nur unter vorbestimmten Flüssigkeitspegel-Bedingungen Gebrauch macht und durch die Verwendung eines Wechselstromsignals jede Korrosion der Sensorkomponenten vermeidet, selbst in einem Umfeld, das Korrosionen begünstigt, beispielsweise in Batterien. Die Sensortechnologie der Erfindung kann angewandt werden bei Sensoren, die in Berührung mit der zu messenden Flüssigkeit sind, als auch in kapazitiven, kontaktlosen Sensoren.
Die Erfindung wird nachstehend im Einzelnen anhand von drei Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.
1 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Behälter und eine Sensoreinrichtung mit Metall-Flüssigkeits-Kontakt,
2 ist ein abgeändertes Ausführungsbeispiel mit einer kontaktlosen Pegelsensoreinrichtung,
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Behälter 10 mit einem flüssigen Inhalt 12. Der Behälter 10 kann beispielsweise eine Batteriezelle sein. Er kann eine zylindrische oder andere Form haben und durch einen Deckel 14 geschlossen sein. Eine Stange 16 oder eine Platte führt durch den Deckel 14 des Behälters 10 in das Innere.
Das obere Ende der Stange 16 ist an einer Platte 18 befestigt, die zusammen mit einer zweiten Platte 20 einen Kondensator 22 bildet.
Der Kondensator 22 ist in einem Gehäuse 24 untergebracht, dessen unteres Ende 26 eine Öffnung aufweist, durch die die leitende Stange 16 aus dem Gehäuse 24 herausgeführt ist. Die obere Platte 20 des Kondensators ist über eine Leitung 28 an eine elektronische Schaltung 30 angeschlossen.
Die elektronische Schaltung 30 besteht aus zwei Teilen, nämlich eine Schaltung zur Erzeugung eines Signals und eine Impedanzschaltung. Zusammen mit dem Kondensator 22 bildet sie einen Schwingkreis mit einer darin angeschlossenen Wechselstromquelle. In dieser elektronischen Schaltung 30 wird das Impedenzelement durch einen in Reihe oder parallel geschalteten Schwingkreis gebildet. Der Signalgenerator ist über die Flüssigkeit 12 geerdet. Wenn es sich bei dem Behälter 10 um eine Batteriezelle handelt, kann diese durch einen der Anschlüsse geerdet sein.
Im Beispiel der 1 ist der außen angeordnete Kondensator 22 mit der Stange 16 verbunden, die auf einer vorbestimmten Höhe über dem zu messenden Flüssigkeitspegel 32 endet. Die Wechselstromfrequenz wird so eingestellt, daß der Kondensator 22 in Resonanz ist, wenn die Stange 16 den Flüssigkeitspegel 32 berührt. Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Wechselstromquelle jede Korrosion der Sensorkomponenten vollständig ausschließt und über die Resonanz gewährleistet, daß ein deutliches und genaues Signal nur dann erzeugt wird, wenn die Stange 16 den Flüssigkeitspegel 32 berührt.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Flüssigkeitspegel 32 nicht über ein leitendes Element ermittelt wird, sondern kapazitiv und berührungslos. Hier ist der Kondensator 22 in einem Gehäuse 24 untergebracht, dessen unteres Ende 26 geschlossen ist. Wie in 1 ist die obere Platte 20 des Kondensators über die Leitung 28 an die elektronische Schaltung 30 angeschlossen. Die untere Platte 18' des Kondensators 22 wird hingegen durch die Oberfläche 32 der Flüssigkeit 12 gebildet.
Wie 2 zeigt, ist die Flüssigkeit 12 zusammen mit dem Signalgenerator in der elektronischen Schaltung 30 geerdet.
Die Resonanz des Kondensators 22 kann so fein eingestellt werden, daß sich eine Resonanz nur dann einstellt, wenn der vorbestimmte Flüssigkeitspegel 32, 18' Teil des Kondensators 22 wird. Restfeuchtigkeit in der Nähe der Senoreinrichtung würde nicht ausreichen, um die Kondensatorresonanz auszulösen. Auf diese Weise werden fehlerhafte Anzeigen des Flüssigkeitspegels ausgeschlossen.
Im Ausführungsbeispiel der 3 ist die Sensorplatte 20' an der Außenseite des Behälters 10 einer Batteriezelle befestigt und über die elektronische Schaltung 30 geerdet. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden der Flüssigkeitspegel 32 und die Platte 20' den Kondensator 22, in welchem das dielektrische Medium der Batteriebehälter ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 100 63 557 [0001]

Claims

Pegelsensor-Einrichtung zum Bestimmen des Pegels einer Flüssigkeit in einem Behälter, umfassend ein Sensorelement aus leitendem Material, das in einem Behälter oder an der Seite eines Behälters anzuordnen ist, wobei das Sensorelement mit einem Signalgenerator verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement ein Kondensator (22) ist, der in Reihe oder parallel in einem elektronischen Wechselstrom-Schwingkreis (30) geschaltet ist.
Pegelsensor-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schwingkreis (30) aus einem Signalgenerator und einer Impedenzschaltung besteht.
Pegelsensor-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (22) in einem Gehäuse (24) aus nicht leitendem Material angebracht ist.
Pegelsensor-Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (22) eine Platte (18) hat, die mit einer Stange (16) o. dgl. verbunden ist, die in den Behälter (10) eintaucht.
Pegelsensor-Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (22) eine Platte (20) hat, die mit der elektronischen Schaltung (30) verbunden ist, während die andere Platte (18') durch die Oberfläche (32) der Flüssigkeit (12) gebildet wird.