DE102007049950A1

DE102007049950A1 - Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102007049950A1
Application number: DE102007049950A
Authority: DE
Inventors: Shinji Nagoya Kumazawa; Masayuki Nagoya Motomura
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2008-09-11
Also published as: US7624634B2; US20080092647A1; JP2008122364A

Abstract

Eine Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung enthält ein Paar von Detektionselektroden (112), die dazwischen eine Kapazität liefern, die sich entsprechend einem Zustand einer umgebenden Umwelt ändert, beispielsweise dem Pegel einer Flüssigkeit. Ein Detektionssignal wird in einen mit den Detektionselektroden (112) verbundenen Signalweg eingegeben. Ein die Kapazität der Detektionselektroden (112) darstellender erster Kapazitätsparameter wird auf der Basis eines von dem Signalweg in dem verbundenen Zustand ausgegebenen Signals detektiert. Das Detektionssignal wird in den Signalweg eingegeben, von dem die Detektionselektroden (112) getrennt sind. Ein die Kapazität des Singalswegs darstellender zweiter Kapazitätsparameter wird auf der Basis eines von dem Signalweg in dem getrennten Zustand ausgegebenen Signals detektiert. Der erste Kapazitätsparameter wird korrigiert, indem der zweite Kapazitätsparameter davon subtrahiert wird. Der Zustand der umgebenden Umwelt wird auf der Basis des korrigierten ersten Kapazitätsparameters bestimmt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen, anhand einer Kapazität zwischen einem Paar von Detektionselektroden, des Zustands einer die Detektionselektroden umgebenden Umwelt.
Gegenwärtig wird eine Vorrichtung zum Bestimmen des Flüssigkeitspegels verwendet, die ein Phänomen ausnutzt, bei dem eine Kapaziät zwischen einem Paar von Detektionselektroden sich entsprechend der um die Elektroden vorliegenden Flüssigkeitsmenge ändert (siehe beispielsweise die japanische offengelegte Patentanmeldung (kokai) Nr. 2004-219159 ).
Die oben beschriebene Vorrichtung wird jedoch leicht durch Streukapazitäten beeinflußt, die in der Vorrichtung vorliegen (insbesondere Streukapazitäten, die an Signalwegen vorliegen, die elektrisch mit dem Paar von Detektionselektroden verbunden sind), weil die Vorrichtung konfiguriert ist, den Zustand einer Umgebung (d. h. den Flüssigkeitspegel) anhand der Kapazität zwischen den Detektionselektroden zu bestimmen. Deshalb bestimmt die Vorrichtung in einigen Fällen den Flüssigkeitspegel wegen des Einflusses der Streukapazitäten nicht genau.
Insbesondere kann in einem Fall, bei dem das Paar Detektionselektroden auf einer gemeinsamen Ebene angeordnet ist, der Einfluß der Streukapazitäten nicht vernachlässigt werden, da die Kapazität zwischen den Detektionselektroden selbst gering ist, und der Flüssigkeitspegel kann nicht ordnungsgemäß bestimmt werden.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Angesichts des Obengesagten besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung, die den Einfluß von in der Vorrichtung vorliegenden Streukapazitäten unterdrücken kann, um anhand einer Kapazität zwischen einem Paar von Detektionselektroden den Zustand einer die Detektionselektroden umgebenden Umwelt ordnungsgemäß zu bestimmen.
Zur Lösung der obenbeschriebenen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung (Umgebungszustandsbestimmungsvorrichtung) bereit, die folgendes umfaßt: ein Paar Detektionselektroden, die dazwischen eine Kapazität bereitstellen, die sich gemäß einem Zustand einer umgebenden Umwelt ändert; erste Eingabemittel zum Eingeben eines Detektionssignals in einen mit den Detektionselektroden verbundenen Signalweg; erste Kapazitätsdetektionsmittel zum Detektieren eines Kapazitätsparameters, der die Kapazität der Detektionselektroden darstellt auf Basis eines Signals, das vom Signalweg ausgegeben wird, in den das Detektionssignal von dem ersten Eingabemittel eingegeben wird; und Umgebungsbestimmungsmittel zum Bestimmen des Zustands der umgebenden Umwelt der Detektionselektroden auf der Basis des von dem ersten Kapazitätsdetektionsmittel detektierten Kapazitätsparameters.
Die Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung umfaßt weiterhin Trennmittel zum Trennen der Detektionselektroden von dem Signalweg; zweite Eingabemittel zum Eingeben des Detektionssignals in den Signalweg, von dem die Detektionselektroden durch die Trennmittel getrennt sind; zweite Kapazitätsdetektionsmittel zum Detektieren eines Kapazitätsparameters, der die Kapazität des Signalwegs darstellt auf Basis eines Signals, das vom Signalweg ausgegeben wird, in den das Detektionssignal von dem zweiten Eingabemittel eingegeben wird; und Parameterkorrekturmittel zum Korrigieren des von den ersten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierten Kapazitätsparameters durch Substrahieren des von den zweiten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierten Kapazitätsparameters davon, wobei das Umgebungsbestimmungsmittel den Zustand der umgebenden Umwelt auf der Basis des von den Parameterkorrekturmittel korrigierten Kapazitätsparameters bestimmt.
Bei der wie obenbeschrieben konfigurierten Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung wird der Zustand der umgebenden Umwelt auf Basis eines Kapazitätsparameters erfaßt, der durch Korrektur des Kapazitätsparameters, welcher erhalten wird, wenn die Detektionselektroden mit dem Signalweg verbunden sind, unter Bezugnahme auf den Kapazitätsparameter, welcher erhalten wird, wenn die Detektionselektroden von dem Signalweg getrennt sind, erhalten wird.
Einige Streukapazitäten liegen auf dem Signalweg unabhängig davon vor, ob die Detektionselektroden daran angeschlossen sind oder nicht. In diesem Fall ist der Kapazitätsparameter, der in einem Zustand detektiert wird, bei dem die Detektionselektroden mit dem Signalweg verbunden sind, gleich der Summe aus der Kapazität der Detektionselektroden und der Streukapazität des Signalwegs. Andererseits ist der Kapazitätsparameter, der in einem Zustand detektiert wird, bei dem die Detektionselektroden von dem Signalweg getrennt sind, gleich der Streukapazität des Signalwegs.
Wenn der Kapazitätsparameter in dem Zustand, wo die Detektionselektroden mit dem Signalweg verbunden sind, um dem Kapazitätsparameter korrigiert wird, der in dem Zustand erhalten wird, wo die Detektionselektroden von dem Signalweg getrennt sind, kann deshalb ein Einfluß der Streukapazität auf den Kapazitätsparameter reduziert oder vermieden werden.
Der Zustand der umgebenden Umwelt wird anhand des Kapazitätsparameters mit einem reduzierten oder unterdrückten Einfluß der Streukapazität bestimmt, wodurch der Zustand der umgebenden Umwelt ordnungsgemäß bestimmt werden kann, während der Einfluß der Streukapazität minimiert oder unterdrückt ist.
Der von den ersten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierte Kapazitätsparameter ist ein Parameter, der die Summe der Kapazität der Detektionselektroden und der Kapazität (Streukapazität) des Signalwegs darstellt. Der von den zweiten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierte Kapazitätsparameter ist ein Parameter, der die Kapazität (Streukapazität) des Signalwegs darstellt. Jeder dieser Kapazitätsparameter kann ein Spannungswert, ein Stromwert oder ein digitaler Wert sein, der aus diesen Werten umgewandelt worden ist. Die von den ersten und zweiten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierten Kapazitätsparameter sind jedoch vom gleichen Typ, weil beide Kapazitätsparameter einer Subtraktion unterzogen werden, wie unten beschrieben wird.
Bei der Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung wird zum Eliminieren des Einflusses der Streukapazität auf den Kapazitätsparameter, wenn die Detektionselektroden mit dem Signalweg verbunden sind, der von den zweiten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierte Kapazitätsparameter von dem von den ersten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierten Kapazitätsparameter subtrahiert, wodurch eine Korrektur des zuerst erwähnten Kapazitätsparameters erfolgt.
Wenn bei dieser Konfiguration die ersten und zweiten Kapazitätsdetektionsmittel jeweils konfiguriert sind, die Kapazität selbst als den Kapazitätsparameter zu detektieren, nehmen die von den ersten und zweiten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierten Kapazitätsparameter die Werte an, die den Kapazitäten der Detektionselektroden und des Signalwegs entsprechen.
In diesem Fall stellt der von den ersten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierte Kapazitätsparameter die Summe aus der Kapazität der Detektionselektroden und der am Signalweg vorliegenden Streukapazität dar, und der von den zweiten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierte Kapazitätsparameter stellt die an dem Signalweg vorliegende Streukapazität dar.
Deshalb kann der Einfluß der Streukapazität eliminiert werden durch das Mittel des Subtrahierens des von den zweiten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierten Kapazitätsparameters von dem von den ersten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierten Kapazitätsparameter.
Der durch das obenbeschriebene Umgebungsbestimmungsmittel bestimmte Zustand der umgebenden Umwelt kann der Zustand einer Substanz (einer Flüssigkeit oder eines Pulvers) sein, die in dem Fall um das Paar von Detektionselektroden herum vorliegt, so daß die Detektionselektroden derart angeordnet sind, daß die Kapazität davon oder der Pegel eines dorthindurch laufenden Signals sich gemäß der um das Paar von Detektionselektroden herum vorliegenden Substanz ändert.
In einem derartigen Fall beispielsweise ist das Umgebungsbestimmungsmittel konfiguriert, den Zustand der Substanz, die um das Paar von Detektionselektroden herum vorliegt (das heißt die umgebende Umwelt), anhand des durch das Parameterkorrekturmittel korrigierten Kapazitätsparameters zu bestimmen. Aufgrund dieser Konfiguration kann der Zustand der Substanz, die um das Paar von Detektionselektroden herum vorliegt (umgebende Umwelt; Umgebung), genau bestimmt werden, während der Einfluß der Streukapazität, die an dem Signalweg vorliegt, der mit den Detektionselektroden verbunden ist, gemildert wird.
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere in dem Fall, bei dem das Paar von Detektionselektroden der Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung plattenförmige Elektroden sind, die auf einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, so daß zwischen den Elektroden gemäß dem Zustand der umgebenden Umwelt eine Kapazität erzeugt wird.
Wenn die Detektionselektroden auf einer gemeinsamen Platte angeordnete paarweise plattenförmige Elektroden sind, ist die zwischen den Elektroden erzeugte Kapazität im allgemeinen klein im Vergleich zu paarweisen Elektroden, die so angeordnet sind, daß ihre Hauptflächen einander zugewandt sind. Der Einfluß der Streukapazität des mit den Detektionselektroden verbundenen Signalwegs ist deshalb größer als der in dem Fall, wo paarweise Elektroden derart angeordnet sind, daß ihre Hauptflächen einander zugewandt sind. Dementsprechend wird bei der vorliegenden Erfindung der Einfluß der Streukapazität eliminiert mit Hilfe des Subtrahierens des von den zweiten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierten Kapazitätsparameters von dem von den ersten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierten Kapazitätsparameter. Somit kann der Zustand der die Detektionselektroden umgebenden Umwelt genauer bestimmt werden.
Wenn die Kapazitätsparameterkorrektur von dem Parameterkorrekturmittel durchgeführt wird, kann übrigens die folgende Prozedur verwendet werden. Immer dann, wenn eine Detektion des die Kapazität der Detektionselektroden darstellenden Kapazitätsparameters von den ersten Kapazitätsdetektionsmitteln mit einer vorbestimmten Häufigkeit (engl.: number of times) durchgeführt wird, erfolgt eine Detektion des die Kapazität des Signaldurchgangs darstellenden Kapazitätsparameters durch die zweiten Kapazitätsdetektionsmittel, und der durch die ersten Kapazitätsdetektionsmittel detektierte Kapazitätsparameter wird durch Verwendung des gleichen Kapazitätsparameters korrigiert, bis die Detektion des Kapazitätsparameters wieder durch die zweiten Kapazitätsdetektionsmittel durchgeführt wird. Bei einer Ausführungsform werden beide Kapazitätsparameter abwechselnd bestimmt, und der erste Kapazitätsparameter wird durch den zweiten Kondensatorparameter korrigiert, der unmittelbar vor oder nach dem ersten Kondensatorparameter detektiert wird. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der erste Kondensatorparameter innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls wiederholt bestimmt werden, während der zweite Kondensatorparameter nur einmal innerhalb dieses vordefinierten Zeitintervalls detektiert und zum Korrigieren der bestimmten ersten Kondensatorparameter innerhalb dieses Zeitintervalls verwendet wird. Dies bedeutet, daß der erste Kondensatorparameter häufiger bestimmt wird als der zweite Kondensatorparameter. Die Streukapazität des Signalwegs ändert sich jedoch auch aufgrund einer Änderung bei der Temperatur um die Vorrichtung herum. Zum genauen Bestimmen des Zustands der umgebenden Umwelt wird deshalb bevorzugt die Detektion des Kapazitätsparameters durch die ersten Kapazitätsdetektionsmittel und die Detektion des Kapazitätsparameters durch die zweiten Kapazitätsdetektionsmittel abwechselnd wiederholt, und eine Korrektur erfolgt zwischen den jüngsten oder letzten Kapazitätsparametern.
Bei der Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung ist das Trennmittel bevorzugt konfiguriert, die Detektionselektroden mit dem Signalweg zu verbinden und die Detektionselektroden von dem Signalweg zu trennen, um die Detektion des die Kapazität der Detektionselektroden darstellenden Kapazitätsparameters durch die ersten Kapazitätsdetektionsmittel und die Detektion des die Kapazität des Signalwegs darstellenden Kapazitätsparameters durch die zweiten Kapazitätsdetektionsmittel nacheinander zu wiederholen; und das Parameterkorrekturmittel führt eine Kapazitätsparameterkorrektur durch Subtrahieren des von den zweiten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierten jüngsten oder letzten Kapazitätsparameters von dem von den ersten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierten jüngsten oder letzten Kapazitätsparameter aus.
Aufgrund dieser Konfiguration kann der von den ersten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierte Kapazitätsparameter durch die Verwendung des von den zweiten Kapazitätsdetektionsmitteln detektierten letzten Kapazitätsparameters korrigiert werden. Selbst wenn sich die Temperatur um die Vorrichtung herum ändert, kann deshalb der Zustand der die Detektionselektroden umgebenden Umwelt genau bestimmt werden.
Ein spezifisches Beispiel des Zustands der Umwelt um die Detektionselektroden herum kann der Pegel einer Flüssigkeit sein. Insbesondere kann in einem Fall, wenn das Paar Detektionselektroden derart teilweise in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, daß der Pegel eines durch die Detektionselektroden hindurchgehenden Signals sich gemäß dem Verhältnis eines eingetauchten Abschnitts der Elektroden ändert, der Pegel der Flüssigkeit als der Zustand der umgebenden Umwelt anhand des Verhältnisses eines in der Flüssigkeit eingetauchten Abschnitts der Elektroden bestimmt werden.
In diesem Fall ist das Umgebungsbestimmungsmittel konfiguriert, das Verhältnis eines in die Flüssigkeit eingetauchten Abschnitts der Detektionselektroden anhand des durch das Parameterkorrekturmittel korrigierten Kapazitätsparameters zu detektieren, und bestimmt als den Zustand der umgebenden Umwelt den Pegel der Flüssigkeit anhand des detektierten Verhältnisses.
Aufgrund dieser Konfiguration kann der Pegel der Flüssigkeit, in die die Detektionselektroden eingetaucht sind, genau bestimmt werden.
Zudem können alle Mittel der Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung mit Ausnahme der Hardwarekonfiguration durch ein Programm realisiert werden, das bewirkt, daß ein Computersystem verschiedene Bearbeitungsschritte durchführt, die als die Mittel fungieren.
Das durch dieses Programm gesteuerte Computersystem kann einen Teil der Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung bilden.
Insbesondere ist ein derartiges Programm eine Abfolge von geordneten Anweisungen, die sich zur Verarbeitung durch ein Computersystem eignen, und es wird der Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung oder einem Benutzer davon über verschiedene Aufzeichnungsmedien oder ein Kommunikationsnetz bereitgestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Verschiedene weitere Aufgaben, Merkmale und viele der damit einhergehenden Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres erkannt werden, wenn selbige durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform bei Betrachtung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das die ganze Konfiguration einer Flüssigkeitspegeldetektionsvorrichtung zeigt;
2 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Pegelsensors;
3 eine Querschnittsansicht des Pegelsensors entlang der Linie A-A von 2;
4 ein Flußdiagramm, das eine Flüssigkeitspegeldetektionsverarbeitung zeigt;
5 ein Flußdiagramm, das eine Getrenntphase-Bestimmungsverarbeitung zeigt;
6 ein Flußdiagramm, das eine Referenzphase-Bestimmungsverarbeitung zeigt und
7 ein Flußdiagramm, das eine Detektionsphase-Bestimmungsverarbeitung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
(1) Gesamtkonfiguration
Eine Flüssigkeitspegeldetektionsvorrichtung 1, die den Pegel einer Flüssigkeit detektiert, enthält einen Pegelsensor 10 zum Detektieren des Werts eines Parameters betreffend den Flüssigkeitspegel durch Verwendung mehrerer Elektroden; und eine Detektionsschaltung 20 zum Detektieren des Flüssigkeitspegels auf der Basis eines Signals, das von dem Pegelsensor 10 ausgegeben wird und den Wert des Parameters darstellt (Detektionsergebnis).
Bei der vorliegenden Ausführungsform detektiert die Flüssigkeitspegeldetektionsvorrichtung 1 den Pegel von in einem Öltank eines Verbrennungsmotors gespeicherten Öls.
(1-1) Pegelsensor 10
Wie in 2 gezeigt, enthält der Pegelsensor 10 der Flüssigkeitspegeldetektionsvorrichtung 1 ein Pegeldetektionselement 100 mit Elektroden zur Parameterdetektion und ein Gehäuse 200 zum Aufnehmen des Pegeldetektionselements 100.
Das Pegeldetektionselement 100 enthält ein filmförmiges Filmglied 102, das sich vertikal (in einer Richtung von oben nach unten in 2) erstreckt, eine Detektionselektrode 112, eine Referenzelektrode 114, eine Masseelektrode 116 usw. Die Detektionselektrode 112, die Referenzelektrode 114 und die Masseelektrode 116 sind innerhalb des Filmglieds 102 ausgebildet, das aus zwei Filmschichten besteht; das heißt, diese Elektroden 112, 114 und 116 sind zwischen die beiden Filmschichten geschichtet, so daß sie innerhalb des Filmglieds 102 flüssigkeitsdicht abgedichtet sind.
Die Detektionselektrode 112 besteht aus zwei derart auf einer gemeinsamen Oberfläche des Filmglieds 102 ausgebildeten Elektroden, daß sie sich parallel entlang der Längsrichtung des Filmglieds 102 erstrecken.
Die so ausgebildete Detektionselektrode 112 fungiert als ein Kondensator, dessen zwischenelektrodenkapazität sich gemäß der Elektrizitätskonstante einer Substanz ändert, die um die Detektionselektrode 112 herum vorliegt. Da die beiden Elektroden so ausgebildet sind, daß sie sich parallel entlang der Längsrichtung des Filmglieds 102 erstrecken, ändert sich die Kapazität zwischen diesen Elektroden (im weiteren als die „Kapazität der Detektionselektrode 112" bezeichnet) gemäß dem Anteil eines in die Flüssigkeit eingetauchten Abschnitts (im weiteren als das „Eintauchverhältnis" bezeichnet).
Da zwischen der Kapazität der Detektionselektrode 112 und dem Eintauchverhältnis der Detektionselektrode 112 eine Korrelation existiert, kann das Eintauchverhältnis der Detektionselektrode 112 anhand der Kapazität der Detektionselektrode 112 bestimmt werden, wodurch der Pegel der Flüssigkeit, in die die Detektionselektrode 112 eingetaucht ist, anhand des Eintauchverhältnisses bestimmt werden kann.
Wie die Detektionselektrode 112 besteht die Referenzelektrode 114 aus zwei Elektroden, die sich parallel entlang der Längsrichtung des Filmglieds 102 erstrecken. Um jedoch sicherzustellen, daß die ganze Elektrode immer in die Flüssigkeit eingetaucht ist, ist die Referenzelektrode 114 an einem Vorderende (unteres Ende in 2) des Filmglieds 102 ausgebildet.
Wie die Detektionselektrode 112 fungiert die so ausgebildete Referenzelektrode 114 als ein Kondensator, dessen Zwischenelektrodenkapazität sich gemäß der Dielektrizitätskonstante einer Substanz ändert, die um die Referenzelektrode 114 herum vorliegt. Da die Referenzelektrode 114 immer in die Flüssigkeit eingetaucht ist, ändert sich die Kapazität zwischen den beiden Elektroden (die Kapazität der Referenzelektrode 114) gemäß der Dielektrizitätskonstanten der Flüssigkeit, in die die Referenzelektrode eingetaucht ist.
Wie oben beschrieben ändert sich die Kapazität der Referenzelektrode 114 entsprechend der Dielektrizitätskonstanten der Flüssigkeit. Wenn sich die Dielektrizitätskonstante beispielsweise wegen der Abänderung von Eigenschaften der Flüssigkeit aufgrund einer Verschlechterung oder einem Zusatz einer anderen Art von Flüssigkeit (Öl) ändert, spiegelt die Kapazität der Referenzelektrode 114 deshalb die gegenwärtige oder veränderte Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeit wider. Angesichts des Obengesagten ist, wie später beschrieben wird, die vorliegende Ausführungsform konfiguriert, den Flüssigkeitspegel anhand der durch die Referenzelektrode 114 detektierten Kapazität und der durch die Detektionselektrode 112 detektierten Kapazität zu bestimmen unter Eliminierung des Einflusses einer Änderung bei der Dielektrizitätskonstanten der Flüssigkeit.
Die Masseelektrode 116 besteht aus einer Elektrode, die so ausgebildet ist, daß sie sich entlang der Längsrichtung des Filmglieds 102 erstreckt, und einer Elektrode, die zwischen der Detektionselektrode 112 und einem hinteren Ende (oberes Ende in 2) des Filmglieds 102 ausgebildet ist. Diese Masseelektrode 116 ist elektrisch mit einer Masseleitung (Massepotial) verbunden, um zu verhindern, daß die Streukapazitäten von Zuleitungsabschnitten, usw. um die Masseelektrode 116 herum die Messung der Kapazitäten der Detektionselektrode 112 und der Referenzelektrode 114 beeinträchtigen.
Die obenbeschriebenen Elektroden 112, 114 und 116 sind über Zuleitungsdrähte 118 und einen Verbindungsabschnitt 270, später zu beschreiben, elektrisch mit einem externen Kabel verbunden.
Wie in 3 gezeigt, die eine Querschnittsansicht des Pegelsensors 10 entlang der Linie A-A von 2 ist, umfaßt das Gehäuse 200 halbsäulenförmige Glieder 210 und 220, die zusammengesetzt werden, um ein Zylinderrohr zu bilden, das sich in der Längsrichtung des Pegelsensors 10 erstreckt. Das Pegeldetektionselement 100 ist innerhalb eines in dem Zylinderrohr ausgebildeten Innenraums 230 aufgenommen.
Das Gehäuse 200 weist mehrere Durchgangslöcher 240 und 250 zum Verbinden des Äußeren des Gehäuses und des Innenraums 230 auf.
Die Durchgangslöcher 240 und 250 sind an einem vorderen Endabschnitt (unteres Ende in 2) beziehungsweise einem zentralen Abschnitt des Gehäuses 200 bezüglich der Längsrichtung davon ausgebildet. Die Durchgangslöcher 240 und 250 ermöglichen das Fließen der Flüssigkeit zwischen dem Äußeren des Gehäuses und dem Innenraum 230.
Am hinteren Ende (oberes Ende in 2) des Gehäuses 200 ist ein Flanschabschnitt 260 ausgebildet, und der Verbindungsabschnitt 270 steht von dem hinteren Ende vor.
Der Flanschabschnitt 260 gerät in Eingriff mit einer äußeren Oberfläche eines Öltanks, wenn der Pegelsensor 10 an dem Öltank angebracht wird, und positioniert den Pegelsensor 10 (Gehäuse 200) in Relation zum Öltank. Der Verbindungsabschnitt 270, der mit den Zuleitungsdrähten 118 verbunden ist, stellt eine elektrische Verbindung zwischen der Detektionsschaltung 20 und dem Pegelsensor 10 her.
Wenn der Pegelsensor 10, wie oben beschrieben konfiguriert, an einem Öltank angebracht ist, dessen Ölpegel gemessen werden soll, tritt eine dem Flüssigkeitspegel entsprechende Ölmenge in den Innenraum 230 des Gehäuses 200 ein, so daß das Pegeldetektionselement 100 teilweise in das Öl eingetaucht ist. Das Verhältnis des eingetauchten Abschnitts entspricht dem Ölpegel. Somit nimmt die Kapazität der Detektionselektrode 112 einen dem Ölpegel entsprechenden Wert an, und die Kapazität der Referenzelektrode 114 nimmt einen der Dielektrizitätskonstanten des Öls entsprechenden Wert an.
(1-2) Detektionsschaltung 20
Wie in 1 gezeigt enthält die Detektionsschaltung 20 der obenbeschriebenen Flüssigkeitspegeldetektionsvorrichtung 1 eine Stromversorgungsschaltung 310, einen Mikrocomputer 320, eine Signalausgabe-/-erfassungsschaltung 330 und eine Verbindungsumschaltungsschaltung 340.
Die Stromversorgungschaltung 310 empfängt elektrischen Strom von einer an einem Fahrzeug vorgesehenen elektronischen Steuereinheit (ECU) 2 und liefert den elektrischen Strom an verschiedene Sektionen der Detektionsschaltung 20.
Der Mikrocomputer 320 ist ein wohlbekanntes Computersystem, das eine CPU 321, ein ROM 322, ein RAM 323, einen Eingabe/Ausgabe-Abschnitt (E/A) 324 usw. enthält. Der Mikrocomputer 320 enthält zusätzlich zu diesen Komponenten einen A/D-Umsetzungsport 325 und eine PWM-Ausgabesektion 326.
Die CPU 321 führt eine später zu beschreibende Pegeldetektionsverarbeitung gemäß einem im ROM 322 gespeicherten Programm durch, um dadurch den Flüssigkeitspegel auf der Basis des von dem Pegelsensor 10 ausgegebenen Detektionsergebnisses zu detektieren und den detektierten Flüssigkeitspegel an die elektronische Steuereinheit 2 auszugeben.
Die Signalausgabe-/-erfassungsschaltung 330 enthält eine Spannungsteilungsschaltung 332, ein Tiefpaßfilter 334 und eine Strom-Spannung-Umsetzungsschaltung 336.
Die Spannungsteilungsschaltung 332 besteht aus mehreren Widerstandselementen, die zwischen unterschiedliche Ports des Mikrocomputers 320 und das Tiefpaßfilter 334 geschaltet sind. Die Spannungsteilungsschaltung 332 gibt an das Tiefpaßfilter 334 ein Signal mit einem Pegel aus, der stufenweise geändert wird, indem eine Kombination aus Widerstandselementen, die die Stromversorgungsspannung von dem Mikrocomputer 320 empfangen, synchron zur Zeitsteuerung der Änderung geändert wird.
Das Tiefpaßfilter 334 entfernt Hochfrequenzkomponenten aus der von der Spannungsteilungsschaltung 332 ausgegebenen stufenförmigen Wellenform; das heißt, es glättet die stufenartigen abrupten Änderungen des Signalpegels entsprechend einer vorbestimmten Zeitkonstanten und gibt das Signal an die Verbindungsumschaltungsschaltung 340 aus.
Die Strom-Spannung-Umsetzungsschaltung 336 ist konfiguriert, ein Stromwellenformsignal (Stromänderungen darstellendes Signal), das von der Detektionselektrode 112 oder der Referenzelektrode 114 ausgegeben wird, in ein Spannungswellenformsignal (Spannungsänderungen darstellendes Signal) umzuwandeln und gibt das Spannungswellenformsignal an den Mikrocomputer 320 aus.
Die Verbindungsumschaltungsschaltung 340 enthält interne Schalter, die gemäß Anweisungen vom Mikrocomputer 320 arbeiten. Die Schalter werden so geschaltet, daß selektiv ein Zustand hergestellt wird, in dem das Tiefpaßfilter 334 und die Strom-Spannung-Umsetzungschaltung 336 an die Detektionselektrode 112 angeschlossen sind (ein Zustand, in dem Kontakte b ausgewählt sind), ein Zustand, in dem das Tiefpaßfilter 334 und die Strom-Spannung-Umsetzungsschaltung 336 mit der Referenzelektrode 114 verbunden sind (ein Zustand, in dem Kontakte a1 ausgewählt sind), und ein Zustand, in dem das Tiefpaßfilter 334 und die Strom-Spannung-Umsetzungsschaltung 336 nicht mit diesen Elektroden verbunden sind (ein Zustand, in dem Kontakte a2 ausgewählt sind).
(2) Verarbeitung durch Mikrocomputer 320
Als nächstes wird die durch den Mikrocomputer 320 (insbesondere die CPU 321) durchgeführte Verarbeitung beschrieben.
(2-1) Flüssigkeitspegeldetektionsverarbeitung
Zuerst werden die Schritte der Flüssigkeitspegeldetektionsverarbeitung unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Diese Flüssigkeitspegeldetektionsverarbeitung wird nach dem Starten der Flüssigkeitspegeldetektionsvorrichtung 1 wiederholt ausgeführt.
Wenn die Flüssigkeitspegeldetektionsverarbeitung gestartet wird, werden zuerst das RAM 323, der Eingangs-/Ausgangsport 324, verschiedene Register usw. initialisiert (s10).
Danach erfolgt eine Getrenntphase-Bestimmungsverarbeitung (s20). Wie später ausführlich beschrieben wird, wird bei dieser Getrenntphase-Bestimmungsverarbeitung nach dem Trennen des Pegelsensors 10 von der Detektionsschaltung 20 ein Detektionssignal in einen Signalweg eingegeben, der sich von dem Pegelsensor 10 erstreckt (ein Weg oder eine Verbindung zwischen dem Tiefpaßfilter 334 und der Verbindungsumschaltungsschaltung 340; im folgenden einfach als ein „Signalweg" bezeichnet); und der Signalpegel (sein größter Wert) eines Wegesignals, das das Detektionssignal ist, das den Signalweg durchlaufen hat, wird bestimmt.
Als nächstes erfolgt eine Referenzphase-Bestimmungsverarbeitung (s30). Wie später ausführlich beschrieben wird, wird bei dieser Referenzphase-Bestimmungsverarbeitung, nachdem die Referenzelektrode 114 des Pegelsensors 10 mit der Detektionsschaltung 20 verbunden ist, ein Detektionssignal in die Referenzelektrode 114 eingegeben; und der Signalpegel (sein größter Wert) eines Wegesignals, das das Detektionssignal ist, das die Referenzelektrode 114 durchlaufen hat, wird bestimmt.
Als nächstes erfolgt eine Detektionsphase-Bestimmungsverarbeitung (s40). Wie später ausführlich beschrieben wird, wird bei dieser Detektionsphase-Bestimmungsverarbeitung, nachdem die Detektionselektrode 112 des Pegelsensors 10 mit der Detektionsschaltung 20 verbunden ist, ein Detektionssignal in die Detektionselektrode 112 eingegeben; und der Signalpegel (sein größter Wert) eines Wegesignals, das das Detektionssignal ist, das die Detektionselektrode 112 durchlaufen hat, wird bestimmt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Flüssigkeitspegeldetektionsverarbeitung konfiguriert, die Getrenntphase-Bestimmungsverarbeitung (s20), die Referenzphase-Bestimmungsverarbeitung (s30) und die Detektionsphase- Bestimmungsverarbeitung (s40) in dieser Reihenfolge zu wiederholen.
Als nächstes werden der in s30 bestimmte jüngste Signalpegel und der in s40 bestimmte jüngste Signalpegel auf der Basis des in s20 (s44) bestimmten jüngsten Signalpegels korrigiert. Insbesondere wird der in s30 bestimmte Signalpegel auf einen Wert korrigiert, der erhalten wird, indem ein Wert, der den in s20 bestimmten Signalpegel darstellt, von einem Wert, der den in s30 bestimmten Signalpegel darstellt, subtrahiert wird. Der in s40 bestimmte Signalpegel wird auf einen Wert korrigiert, der erhalten wird, indem ein Wert, der den in s20 bestimmten Signalpegel darstellt, von einem Wert, der den in s40 bestimmten Signalpegel darstellt, subtrahiert wird.
Danach wird der Flüssigkeitspegel auf der Basis der beiden in s44 (s50) korrigierten Signalpegel bestimmt. Insbesondere werden die Kapazitäten der Referenzelektrode 114 und der Detektionselektrode 112 anhand der in s44 korrigierten jeweiligen Signalpegel berechnet, und der Flüssigkeitspegel wird anhand des Verhältnisses zwischen den Kapazitäten gemäß einem bekannten Verfahren berechnet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Flüssigkeitspegel anhand des Verhältnisses zwischen den Kapazitäten berechnet. Ein einen Flüssigkeitspegel darstellender und den in s44 korrigierten Signalpegeln entsprechender Wert kann jedoch über eine mathematische Formel und/oder eine Datentabelle bestimmt werden.
Danach wird ein PWM-Signal mit einem dem in s50 bestimmten Flüssigkeitspegel entsprechenden Tastverhältnis von der PWM-Ausgabesektion 326 an die ECU 2 (s60) ausgegeben. Die Verarbeitung kehrt dann zu s20 zurück.
In s60 wird eine Anweisung, die eine Erzeugung und Ausgabe eines PWM-Signals mit einem dem in s50 bestimmten Flüssigkeitspegel entsprechenden Tastverhältnis anweist, an die PWM-Ausgabesektion 326 abgegeben. Bei Empfang dieser Anweisung gibt die PWM-Ausgabesektion 326 an die ECU 2 ein PWM-Signal mit einem derartigen Tastverhältnis aus. Bei Empfang des PWM-Signals erkennt die ECU 2 den Flüssigkeitspegel anhand des Tastverhältnisses des PWM-Signals.
(2-2) Getrenntphase-Bestimmungsverarbeitung
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 5 die Schritte der in s20 von 4 durchgeführten Getrenntphase-Bestimmungsverarbeitung beschrieben.
Bei dieser Getrenntphase-Bestimmungsverarbeitung wird zuerst der Pegelsensor 10 von der Detektionsschaltung 20 getrennt (s210). Insbesondere wird ein Anweisungssignal, das ein Umschalten der Verbindung anweist, von dem Mikrocomputer 320 an die Verbindungsumschaltungsschaltung 340 abgegeben. Bei Empfang dieses Anweisungssignals schaltet die Verbindungsumschaltungsschaltung 340 den Verbindungszustand des Tiefpaßfilters 334 und der Strom-Spannung-Umsetzungsschaltung 336 (im folgenden einfach als der „Verbindungszustand" bezeichnet) in einen offenen Zustand um (die internen Schalter werden zu Kontakten a2 in 1 geschaltet), in dem das Tiefpaßfilter 334 und die Strom-Spannung-Umsetzungsschaltung 336 mit keiner der Elektroden verbunden sind. Auf diese Weise ist der Pegelsensor 10 von der Detektionsschaltung 20 getrennt.
Als nächstes erzeugt die Signalausgabe-/-erfassungsschaltung 330 ein Detektionssignal zur Eingabe in den Signalweg (s220).
In s220 wechselt der Mikrocomputer 320 zum sinusförmigen Ändern des Pegels der Signalausgabe von der Spannungsteilungsschaltung 332 der Signalausgabe-/-erfassungsschaltung 330 wiederholt die Kombination der Widerstandselemente, die Signale in der Spannungsteilungsschaltung 332 liefern, wodurch ein Signal, dessen Pegel sich sinusförmig ändert, als ein Detektionssignal erzeugt und von der Spannungsteilungsschaltung 332 ausgegeben wird.
Das von der Spannungsteilungsschaltung 332 ausgegebene Detektionssignal läuft durch das Tiefpaßfilter 334 der Signalausgabe-/-erfassungsschaltung 330, so daß das Detektionssignal ein sinusförmiges Signal ohne Hochfrequenzkomponente wird. Das sinusförmige Signal wird dann in die Verbindungsumschaltungsschaltung 340 eingegeben.
Das Wegesignal, d. h. das Signal, das den Signalweg durchlaufen hat, wird über die Signalausgabe-/-erfassungsschaltung 330, den A/D-Umsetzungsabschnitt 325 und den Eingabe/Ausgabeport 324 geholt (s230). Der größte Wert des Signalpegels (Amplitude) des geholten Wegesignals wird bestimmt (s240). Danach kehrt die Verarbeitung zur Flüssigkeitspegeldetektionsverarbeitung zurück (bewegt sich zu s30 von 4), während der bestimmte größte Wert als ein Rückkehrwert gesetzt wird.
(2-3) Referenzphase-Bestimmungsverarbeitung
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 6 die Schritte der in s30 von 4 durchgeführten Referenzphase-Bestimmungsverarbeitung beschrieben.
Bei dieser Referenzphase-Bestimmungsverarbeitung wird zuerst die Referenzelektrode 114 des Pegelsensors 10 mit der Detektionsschaltung 20 verbunden (s310).
Insbesondere wird in s310 ein Anweisungssignal, das das Umschalten der Verbindung anweist, von dem Mikrocomputer 320 an die Verbindungsumschaltungsschaltung 340 abgegeben. Bei Empfang dieses Anweisungssignals schaltet die Verbindungsumschaltungsschaltung 340 den Verbindungszustand in einen Zustand um (die internen Schalter werden zu Kontakten a1 in 1 umgeschaltet), in dem das Tiefpaßfilter 334 und die Strom-Spannung-Umsetzungsschaltung 336 an die Referenzelektrode 114 des Pegelsensors 10 angeschlossen sind. Auf diese Weise ist die Referenzelektrode 114 des Pegelsensors 10 mit der Detektionsschaltung 20 verbunden.
Als nächstes erzeugt die Signalausgabe-/-erfassungsschaltung 330 wie in s220 von 5 ein Detektionssignal zur Eingabe in den Signalweg (s320).
Danach wird das Wegesignal, das heißt das den Signalweg durchlaufende Signal, über die Signalausgabe-/-erfassungsschaltung 330, den A/D-Umsetzungsabschnitt 325 und den Eingabe/Ausgabeport 324 geholt (s330). Der größte Wert des Signalpegels (Amplitude) des geholten Wegesignals wird bestimmt (s340). Danach kehrt die Verarbeitung zur Flüssigkeitspegeldetektionsverarbeitung zurück (bewegt sich zu s40 von 4), während der bestimmte größte Wert als ein Rückkehrwert gesetzt wird.
Da der größte Wert des in s330 geholten Signalpegels der des die Referenzelektrode 114 durchlaufenden Signals ist, ist der größte Wert proportional zur Kapazität der Referenzelektrode 114. Wie oben beschrieben ändert sich die Kapazität der Referenzelektrode 114 entsprechend der Dielektrizitätskonstanten der Flüssigkeit. Deshalb kann gesagt werden, daß der größte Wert des in s340 bestimmten Signalpegels einen der Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeit entsprechenden Wert darstellt.
(2-4) Detektionsphase-Bestimmungsverarbeitung
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 7 die Schritte der in s40 von 4 durchgeführten Detektionsphase-Bestimmungsverarbeitung beschrieben.
Bei dieser Detektionsphase-Bestimmungsverarbeitung wird zuerst die Detektionselektrode 112 des Pegelsensors 10 mit der Detektionsschaltung 20 verbunden (s410).
Insbesondere wird ein Anweisungssignal, das das Umschalten der Verbindung anweist, von dem Mikrocomputer 320 an die Verbindungsumschaltungsschaltung 340 abgegeben. Bei Empfang dieses Anweisungssignals schaltet die Verbindungsumschaltungsschaltung 340 den Verbindungszustand in einen Zustand um (die internen Schalter werden zu Kontakten b in 1 umgeschaltet), in dem das Tiefpaßfilter 334 und die Strom-Spannung-Umsetzungsschaltung 336 an die Detektionselektrode 112 des Pegelsensors 10 angeschlossen sind. Auf diese Weise ist die Detektionselektrode 112 des Pegelsensors 10 mit der Detektionsschaltung 20 verbunden.
Als nächstes erzeugt die Signalausgabe-/-erfassungsschaltung 330 wie in s220 von 5 ein Detektionssignal zur Eingabe in den Signalweg (s420).
Danach wird das Wegesignal, das heißt das den Signalweg durchlaufende Signal, über die Signalausgabe-/-erfassungsschaltung 330, den A/D-Umsetzungsabschnitt 325 und den Eingabe/Ausgabeport 324 geholt (s430). Der größte Wert des Signalpegels (Amplitude) des geholten Wegesignals wird bestimmt (s440). Danach kehrt die Verarbeitung zur Flüssigkeitspegeldetektionsverarbeitung zurück (bewegt sich zu s50 von 4), während der bestimmte größte Wert als ein Rückkehrwert gesetzt wird.
Da der größte Wert des in s430 geholten Signalpegels der des die Detektionselektrode 112 durchlaufenden Signals ist, ist der größte Wert proportional zur Kapazität der Detektionselektrode 112. Wie oben beschrieben ändert sich die Kapazität der Detektionselektrode 112 gemäß dem Eintauchverhältnis der Detektionselektrode 112, was der Anteil oder das Verhältnis des eingetauchten Abschnitts ist. Deshalb kann gesagt werden, daß der größte Wert des in s430 bestimmten Signalwerts ein dem Eintauchverhältnis der Detektionselektrode 112 entsprechender Wert ist; d. h. ein Wert, anhand dessen der Flüssigkeitspegel bestimmt werden kann.
(3) Wirkung und Effekte
Bei der Flüssigkeitspegeldetektionsvorrichtung 1 mit der obenbeschriebenen Konfiguration wird der Flüssigkeitspegel auf Basis eines Signalpegels bestimmt, der erhalten wird durch Korrigieren des Signalpegels des Wegesignals, der in dem Zustand erhalten wird, in dem der Pegelsensor 10 mit dem Signalweg verbunden ist, durch Bezugnahme auf den Signalpegel des Wegesignals, das in dem Zustand erhalten wird, in dem der Pegelsensor 10 von dem Signalweg (s20 bis s50 von 4) getrennt ist.
Eine Streukapazität liegt an dem Signalweg vor, der von dem Mikrocomputer 320 zum Pegelsensor 10 verläuft, unabhängig davon, ob der Pegelsensor 10 daran angeschlossen ist. In diesem Fall wird der Signalpegel des Wegesignals, der bestimmt wird, wenn der Pegelsensor 10 an den Signalweg (s30, s40 von 4) angeschlossen wird, nicht nur durch die Kapazität jedes Elektrodenpaars des Pegelsensors 10 beeinflußt, sondern auch durch die Streukapazität des Signalwegs. Somit spiegelt der Signalpegel des Wegesignals, der bestimmt wird, wenn der Pegelsensor 10 von dem Signalweg (s20 von 4) getrennt ist, die Streukapazität des Signalwegs wider.
Wenn der Signalpegel, der in dem Zustand erhalten wird, in dem der Pegelsensor 10 mit dem Signalweg verbunden ist, um den Signalpegel des Wegesignals korrigiert wird, der in dem Zustand erhalten wird, in dem der Pegelsensor 10 von dem Signalweg (s44 von 4) getrennt ist, ist der korrigierte Signalpegel daher einer, bei dem der Einfluß der Streukapazität unterdrückt ist.
Der Flüssigkeitspegel wird durch den Signalpegel bestimmt, bei dem der Einfluß der Streukapazität unterdrückt ist (s50 von 4), wodurch der Flüssigkeitspegel akkurat bestimmt werden kann, während der Einfluß der Streukapazität unterdrückt ist.
Bei der obenbeschriebenen Ausführungsform werden in s44 von 4 die Signalpegel der in s30 und s40 von 4 bestimmten Wegesignale korrigiert, indem davon der Signalpegel des in s20 von 4 bestimmten Wegesignals subtrahiert wird.
Wie oben beschrieben wird der bei jeder Verarbeitung bestimmte Signalpegel durch die Kapazität des Signalwegs beeinflußt. Deshalb ist der Signalpegel des in s30 von 4 bestimmten Wegesignals gleich der Summe aus dem Signalpegel eines Signals, das die Referenzelektrode 114 durchlaufen hat, und dem Signalpegel eines Signals, das die an dem Signalweg vorliegende Streukapazität durchlaufen hat. Analog ist der in s40 von 4 bestimmte Signalpegel des Wegesignals gleich der Summe des Signalpegels eines Signals, das die Detektionselektrode 112 durchlaufen hat, und des Signalpegels eines Signals, das die an dem Signalweg vorliegende Streukapazität durchlaufen hat. Dabei ist der in s20 von 4 bestimmte Signalpegel des Wegesignals gleich dem Signalpegel eines Signals, das die an dem Signalpegel vorliegende Streukapazität durchlaufen hat.
Deshalb kann über die obenbeschriebene Verarbeitung, bei der der in s20 von 4 bestimmte Signalpegel des Wegesignals von den in s30 und s40 von 4 bestimmten Signalpegeln der Wegesignale subtrahiert wird, der Einfluß der Streukapazität aus den in s30 und s40 bestimmten Signalpegeln eliminiert werden.
Bei der obenbeschriebenen Ausführungsform kann in s50 von 4 der Pegel der Flüssigkeit anhand des Eintauchverhältnisses der Detektionselektrode 112 (das Verhältnis der eingetauchten Abschnitte der paarweisen Elektroden davon) bestimmt werden, das aus den in s20 bis s40 von 4 bestimmten Signalpegeln der Wegesignale bestimmmt wird. Da die obenbeschriebene Ausführungsform derart konfiguriert ist, daß der in s20 von 4 bestimmte jüngste Signalpegel des Wegesignals von den in s30 und s40 von 4 bestimmten jüngsten Signalpegeln der Wegesignale subtrahiert wird, kann weiterhin selbst dann, wenn es zu einer Temperaturänderung um die Flüssigkeitspegeldetektionsverarbeitung (die Detektionsschaltung 20) herum kommt, der Flüssigkeitspegel genau bestimmt werden während der Einfluß der Temperaturcharakteristik der Detektionsschaltung 20 gemildert werden kann.
(4) Modifikationen
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsform beschränkt und innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Modifikationen möglich.
Beispielsweise wird bei der obenbeschriebenen Ausführungsform die Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung auf eine Vorrichtung zum Detektieren des Pegels von in einem Öltank gespeichertem Öl angewendet. Die Umwelt zustandsbestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch auf andere Vorrichtungen als die Vorrichtung zum Detektieren des Pegels von Öl angewendet werden, die darauf ausgelegt sind, den Zustand eines ein Paar von Elektroden umgebenden Milieus zu bestimmen.
Beispielsweise kann der Zustand des Umgebungsmilieus der Grad der Verschlechterung einer Flüssigkeit wie etwa Öl sein. Wenn insbesondere ein Paar Detektionselektroden in einer Flüssigkeit angeordnet werden, bewirkt eine Verschlechterung der Flüssigkeit eine Änderung der Kapazität zwischen dem Paar von Detektionselektroden. Es ist deshalb möglich, die Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeit anhand der Kapazität zu detektieren, um dadurch den Grad der Verschlechterung der Flüssigkeit zu bestimmen.
Weiterhin kann die Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Feuchtigkeit eines Gases als ein Umweltparameter (Umgebungszustand) bestimmen. Wenn insbesondere ein Paar von Detektionselektroden in einem Gas angeordnet werden, bewirkt eine Änderung beim Feuchtigkeitsgehalt des Gases eine Änderung der Kapazität zwischen dem Paar von Detektionselektroden. Deshalb ist es möglich, die Feuchtigkeit des Gases als ein Umweltparameter (Umgebungszustand) zu bestimmen, indem die Kapazität verwendet wird.
Bei der obenbeschriebenen Ausführungsform werden der Detektionselektrode 112 und der Referenzelektrode 114 zu liefernde Signale mit Hilfe von Hardware erzeugt; d. h. über Anweisungen von dem Mikrocomputer 320 und der Spannungsteilungsschaltung 332. Diese Signale können jedoch mit Hilfe von Software innerhalb des Mikrocomputers 320 erzeugt werden.
Bei der obenbeschriebenen Ausführungsform wird in s50 von 4 der Signalpegel jedes Wegesignals in einen Kapazitätsparameter umgesetzt, und der Flüssigkeitspegel wird anhand dieses Kapazitätsparameters bestimmt. Als der Kapazitätsparameter, anhand dessen der Flüssigkeitspegel bestimmt wird, können jedoch auch andere Parameter als der Signalpegel jedes Wegesignals verwendet werden.
Beispielsweise kann als der Parameter eine anhand des Signalpegels jedes Wegesignals bestimmte Kapazität verwendet werden. In diesem Fall kann die Vorrichtung der Ausführungsform derart modifiziert werden, daß nach jedem der Schritte s240 von 5, s340 von 6 und s440 von 7 eine Verarbeitung zum Bestimmen der Kapazität des Signalwegs, der Referenzelektrode 114 oder der Detektionselektrode 112 anhand des bestimmten Signalpegels eines entsprechenden Wegesignals durchgeführt wird und die Verarbeitung zu der Flüssigkeitspegeldetektionsverarbeitung zurückkehrt, während die so bestimmte Kapazität als ein Rückkehrwert gesetzt wird.
In diesem Fall wird bevorzugt im Schritt s44 von 4 die in 5 bestimmte Kapazität von den in 6 bzw. 7 bestimmten Kapazitäten subtrahiert, und in s50 von 4 wird der Füssigkeitspegel anhand der durch die Subtraktion erhaltenen Kapazitäten bestimmt.
Zu diesem Zeitpunkt nehmen die in den Schritten s240 von 5, s340 von 6 und s440 von 7 bestimmten Kapazitäten Werte an, die den Kapazitäten des Signalwegs, der Referenzelektrode 114 und der Detektionselektrode 112 entsprechen, wie oben beschrieben. In diesem Fall wird die in 5 bestimmte Kapazität gleich der Streukapazität des Signalwegs; die in 6 bestimmte Kapazität wird gleich der Summe der Kapazität der Referenzelektrode 114 und der Streukapazität des Signalwegs, und die in 7 bestimmte Kapazität wird gleich der Summe der Kapazität der Detektionselektrode 112 und der Streukapazität des Signalwegs.
Deshalb kann der Einfluß der Streukapazität auf die in 6 und 7 bestimmten Kapazitäten eliminiert werden, indem die in 5 bestimmte Kapazität davor subtrahiert wird.
Bei der obenbeschriebenen Ausführungsform wird in Schritt s60 der Flüssigkeitspegeldetektionsverarbeitung von 4 ein PWM-Signal, dessen Tastverhältnis dem in Schritt s50 bestimmten Flüssigkeitspegel entspricht, erzeugt und ausgegeben. Die Ausführungsform kann jedoch so modifiziert werden, daß nur Daten zum Erzeugen eines PWM-Signals, dessen Tastverhältnis dem in Schritt s50 bestimmten Flüssigkeitspegel entspricht, in Schritt s60 gesetzt werden, und eine Verarbeitung zum Ausgeben des PWM-Signals wird innerhalb des Computers 320 (CPU 321) unabhängig ausgeführt. In diesem Fall wird das PWM-Signal auf der Basis der in s60 und über die PWM-Ausgabesektion 326 and die ECU 2 ausgegebenen Daten erzeugt.
(5) Beziehung zwischen den Komponenten der Ausführungsform und den Elememten der Erfindung
Bei der obenbeschriebenen Ausführungsform entspricht die Flüssigkeitspegeldetektionsvorrichtung 1 der Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Zudem entsprechen die Spannungsteilungsschaltung 332, das Tiefpaßfilter 334 und Schritt s420 von 7 dem ersten Eingabemittel der Erfindung; s440 von 7 entspricht dem ersten Kapazitätsdetektionsmittel und s50 von 4 entspricht dem Umgebungsbestimmungsmittel.
Zudem entsprechen die Verbindungsumschaltungsschaltung 340 und die Schrittte s210 von 5, s310 von 6 und s410 von 7 dem Trennmittel der Erfindung; die Spannungsteilungsschaltung 332, das Tiefpaßfilter 334 und der Schritt s220 von 5 entsprechen dem zweiten Eingabemittel der Erfindung; Schritt s240 von 5 entspricht dem zweiten Kapazitdtsdetektionsmittel, und Schritt s44 von 4 entspricht dem Parameterkorrekturmittel der Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-219159 [0002]

Claims

Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung (1), aufweisend: – ein Paar Detektionselektroden (112), die dazwischen eine Kapazität bereitstellen, die sich gemäß einem Zustand einer umgebenden Umwelt ändert; – erste Eingabemittel (332, 334, s420) zum Eingeben eines Detektionssignals in einen mit den Detektionselektroden (112) verbundenen Signalweg; – erste Kapazitätsdetektionsmittel (s440) zum Detektieren eines ersten Kapazitätsparameters, der eine Kapazität der Detektionselektroden (112) auf Basis eines Signals darstellt, das vom Signalweg, in den das Detektionssignal vom ersten Eingabemittel (332, 334, s420) eingegeben wird, ausgegeben wird; – Trennmittel (340, s210, s310, s410) zum Trennen der Detektionselektroden (112) vom Signalweg; – zweite Eingabemittel (332, 334, s220) zum Eingeben des Detektionssignals in den Signalweg, von dem die Detektionselektroden (112) durch die Trennmittel (340, s210, s310, s410) getrennt sind; – zweite Kapazitätsdetektionsmittel (s240) zum Detektieren eines zweiten Kapazitätsparameters, der eine Kapazität des Signalwegs auf Basis eines Signals darstellt, das vom Signalweg, in den das Detektionssignal vom zweiten Eingabemittel (332, 334, s220) eingegeben wird, ausgegeben wird; – Parameterkorrekturmittel (s44) zum Korrigieren des von den ersten Kapazitätsdetektionsmitteln (s440) detektierten ersten Kapazitätsparameters durch Subtrahieren des von den zweiten Kapazitätsdetektionsmitteln (s240) detektierten zweiten Kapazitätsparameters davon; und – Umgebungsbestimmungsmittel (s50) zum Bestimmen des Zustands der umgebenden Umwelt auf Basis des vom Parameterkorrekturmittel (s44) korrigierten ersten Kapazitätsparameters.
Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Paar Detektionselektroden (112) plattenförmige Elektroden sind, die derart auf einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, daß zwischen den Elektroden gemäß dem Zustand der umgebenden Umwelt eine Kapazität erzeugt wird.
Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei – das Trennmittel (340, s210, s310, s410) konfiguriert ist, die Detektionselektroden (112) mit dem Signalweg zu verbinden und die Detektionselektroden (112) von dem Signalweg zu trennen, um die Detektion des die Kapazität der Detektionselektroden (112) darstellenden ersten Kapazitätsparameters durch die ersten Kapazitätsdetektionsmittel (s440) und die Detektion des die Kapazität des Signaldurchgangs darstellenden zweiten Kapazitätsparameters durch die zweiten Kapazitätsdetektionsmittel (s240) nacheinander zu wiederholen; und – das Parameterkorrekturmittel (s44) konfiguriert ist, die Kapazitätsparameterkorrektur durchzuführen durch Subtrahieren des durch die zweiten Kapazitätsdetektionsmittel (s240) detektierten jüngsten oder letzten zweiten Kapazitätsparameters von dem durch die ersten Kapazitätsdetektionsmittel (s440) detektierten jüngsten oder letzten ersten Kapazitätsparameter.
Umweltzustandsbestimmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 bis 3, wobei – das Paar von Detektionselektroden (112) teilweise in eine Flüssigkeit derart eingetaucht ist, daß der Pegel eines durch die Detektionselektroden (112) hindurchlaufenden Signals sich gemäß dem Anteil oder Verhältnis eines eingetauchten Abschnitts der Elektroden ändert; – das Umgebungsbestimmungsmittel (s50) den Anteil oder das Verhältnis eines in die Flüssigkeit eingetauchten Abschnitts der Detektionselektroden (112) anhand des durch die Parameterkorrekturmittel (s44) korrigierten ersten Kapazitätsparameters detektiert und als den Zustand der umgebenden Umwelt den Pegel der Flüssigkeit anhand des detektierten Verhältnisses bestimmt.
Verfahren zum Bestimmen eines Umweltzustands, umfassend die folgenden Schritte: (a) Verbinden eines Signalwegs mit einem Paar von in einer umgebenden Umwelt angeordneten Detektionselektroden (112); (b) Eingeben eines Detektionssignals in den Signalweg und Bestimmen eines eine Kapazität des Paars von Detektionselektroden (122) darstellenden ersten Kapazitätsparameters auf Basis eines vom Signalweg ausgegebenen Signals, wenn die Detektionselektroden (112) mit dem Signalweg verbunden sind; (c) Trennen der Detektionselektroden (112) vom Signalweg; (d) Eingeben eines Detektionssignals in den Signalweg und Bestimmen eines eine Kapazität des Signalwegs darstellenden zweiten Kapazitätsparameters auf Basis eines vom Signalweg ausgegebenen Signals, wenn die Detektionselektroden (112) vom Signalweg getrennt sind; (e) Subtrahieren des zweiten Kondensatorparameters vom ersten Kondensatorparameter, um einen korrigierten ersten Kondensatorparameter zu erhalten; und (f) Bestimmen des Zustands der die detektierenden Elektroden (112) umgebenden Umwelt auf Basis des korrigierten ersten Kondensatorparameters.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schritte (a) bis (f) wiederholt werden und wobei im Schritt (e) die als der erste und zweite Kondensatorparameter erhaltenen jeweiligen letzten Werte zum Bestimmen des korrigierten ersten Kondensatorparamenters verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, weiterhin umfassend: – Eintauchen der Detektionselektroden (112) in eine Flüssigkeit, wobei der korrigierte erste Kondensatorparameter zu dem Anteil korreliert, zu dem die Detektionselektroden (112) in die Flüssigkeit eingetaucht sind; und – Bestimmen des Pegels der Flüssigkeit anhand des korrigierten ersten Kondensatorparameters.