DE102015113405B4

DE102015113405B4 - Vorrichtung zur Flüssigkeitsstandsmessung mit Radar

Info

Publication number: DE102015113405B4
Application number: DE102015113405.5A
Authority: DE
Inventors: I-Chu Lin; Liang-Chi CHANG; Cheng-Huang WU; Chao-Kai Cheng; Yi-Liang Hou
Original assignee: FineTek Co Ltd
Current assignee: FineTek Co Ltd
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2019-09-26
Anticipated expiration: 2035-08-14
Also published as: DE102015113405A1

Abstract

Eine Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung (10) mit:einem ersten Oszillationsmodul (102) mit einer ersten Oszillationsfrequenz, das entsprechend der ersten Oszillationsfrequenz ein erstes Impulssignal (10202) erzeugt,einem zweiten Oszillationsmodul (104) mit einer zweiten Oszillationsfrequenz, das entsprechend der zweiten Oszillationsfrequenz ein zweites Impulssignal (10402) erzeugt,einem Frequenzkomparator (106), der elektrisch mit dem ersten Oszillationsmodul (102) und dem zweiten Oszillationsmodul (104) verbunden ist, undeinem Steuermodul (107) mit einem Erwartungswert (10818), das elektrisch mit dem zweiten Oszillationsmodul (104) und dem Frequenzkomparator (106) verbunden ist, wobei das erste Oszillationsmodul (102) das erste Impulssignal (10202) zum Frequenzkomparator (106) sendet; das zweite Oszillationsmodul (104) sendet das zweite Impulssignal (10402) zum Frequenzkomparator (106), der Frequenzkomparator (106) wandelt das erste Impulssignal (10202) und das zweite Impulssignal (10402) in ein angepasstes Signal (10602) um, der Frequenzkomparator (106) sendet das angepasste Signal (10602) zum Steuermodul (107), das Steuermodul (107) vergleicht das angepasste Signal (10602) mit dem Erwartungswert (10818), um ein Vergleichsergebnissignal zu erhalten; entsprechend dem Vergleichsergebnissignal passt das Steuermodul (107) die zweite Oszillationsfrequenz so an, dass die zweite Oszillationsfrequenz und die erste Oszillationsfrequenz eine konstante Frequenzdifferenz haben, wobei das Steuermodul (107) die folgenden Teile umfasst:eine Steuereinheit (108), die elektrisch mit dem Frequenzkomparator (106) verbunden ist,wobei die Steuereinheit (108) die folgenden Teile umfasst:einen Zähler (10804), der elektrisch mit dem Frequenzkomparator (106) verbunden ist,einem Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter (10806), der elektrisch mit dem Zähler (10804) verbunden ist und einem Ausgaberegler (10808), der elektrisch mit dem Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter (10806) verbunden ist, wobei das Steuermodul (107) weiterhin die folgenden Teile umfasst:eine Frequenz-Feinsteuerungseinheit (10810), die elektrisch mit dem Ausgaberegler (10808) und dem zweiten Oszillationsmodul (104) verbunden ist, wobei das angepasste Signal (10602) aus einer Vielzahl von Impulssignalen besteht; der Zähler (10804) zählt eine Anzahl der angepassten Signale (10602), die vom Zähler (10804) empfangen werden, um das Vergleichsergebnissignal zu erhalten, wobei wenn die Anzahl der vom Zähler (10804) empfangenen angepassten Signale (10602) über dem Erwartungswert (10818) liegt, verringert die Steuereinheit (108) die Oszillationsfrequenz des zweiten Oszillationsmoduls (104) mit der Frequenz-Feinsteuerungseinheit (10810), wobei wenn die Anzahl der vom Zähler (10804) empfangenen angepassten Signale (10602) nicht über dem Erwartungswert (10818) liegt, erhöht die Steuereinheit (108) die Oszillationsfrequenz des zweiten Oszillationsmoduls (104) mit der Frequenz-Feinsteuerungseinheit (10810), wobei die Frequenz-Feinsteuerungseinheit (10810) die folgenden Teile umfasst:einen Spannungswandler (10812), der elektrisch mit dem Ausgaberegler (10808) verbunden ist,einen Impedanzisolator (10814), der elektrisch mit dem Spannungswandler (10812) verbunden ist, undeinen Frequenzregler (10816), der elektrisch mit dem Impedanzisolator (10814) und dem zweiten Oszillationsmodul (104) verbunden ist,wobei der Zähler (10804) das Vergleichsergebnissignal zum Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter (10806) sendet, nachdem der Zähler (10804) die Anzahl der vom Zähler (10804) empfangenen angepassten Signale (10602) gezählt hat; der Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter (10806) konvertiert das Vergleichsergebnissignal in ein Zeitbereichssignal und sendet das Zeitbereichssignal zum Ausgaberegler (10808), wobei wenn der Ausgaberegler (10808) das Zeitbereichssignal erhält, gibt der Ausgaberegler (10808) an den Spannungswandler (10812) ein Steuerspannungssignal mit einem Spannungszyklus aus, wobei wenn der Spannungswandler (10812) das Steuerspannungssignal empfängt, sendet der Spannungswandler (10812) über den Impedanzisolator (10814) an den Frequenzregler (10816) ein Antriebsspannungssignal; entsprechend dem Antriebsspannungssignal gibt der Frequenzregler (10816) ein Konstantspannungssignal an das zweite Oszillationsmodul (104) aus; entsprechend dem vom zweiten Oszillationsmodul (104) empfangenen Konstantspannungssignal passt das zweite Oszillationsmodul (104) die zweite Oszillationsfrequenz an.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung, nämlich in der Form einer Radar- Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung.
Die Schriften DE 103 93 009 T5 und DE 10 2005 049 500 A1 sowie DE 10 2005 022 558 A1 offenbaren gattungsgemäße Messvorrichtungen.
Die Nachteile der Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtungen der herkömmlichen Art haben den Nachteil, dass diese leicht durch die Messumgebung beeinflusst werden können. Wenn sich die Messumgebung, z. B. die Temperatur, stark ändert, sind die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtungen nicht mehr akkurat. Die Genauigkeit der Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtungen wird durch die Temperatur der Messumgebung stark beeinflusst. Die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtungen sind abhängig von der Temperatur der Messumgebung, so dass die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtungen unter Umständen nicht richtig funktionieren. Das liegt daran, dass sich der Unterschied zwischen zwei Frequenzen einer Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung bei einer Temperaturänderung ändert. Aus diesem Grund sind die herkömmlichen Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtungen unter bestimmten Umständen nicht akkurat.
Um die oben genannten Probleme zu beheben, ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Radar-Flüssigkeitsstandmessvorrichtung.
Um das oben genannte Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, besteht die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung aus einem ersten Oszillationsmodul, einem zweiten Oszillationsmodul, einem Frequenzkomparator und einem Steuermodul. Das erste Oszillationsmodul hat eine erste Oszillationsfrequenz. Das erste Oszillationsmodul erzeugt entsprechend der ersten Oszillationsfrequenz ein erstes Impulssignal. Das zweite Oszillationsmodul hat eine zweite Oszillationsfrequenz. Das zweite Oszillationsmodul erzeugt entsprechend der zweiten Oszillationsfrequenz ein zweites Impulssignal. Der Frequenzkomparator ist elektrisch mit dem ersten Oszillationsmodul und dem zweiten Oszillationsmodul verbunden. Das Steuermodul hat einen Erwartungswert. Das Steuermodul ist elektrisch mit dem zweiten Oszillationsmodul und dem Frequenzkomparator verbunden. Das erste Oszillationsmodul sendet das erste Impulssignal zum Frequenzkomparator. Das zweite Oszillationsmodul sendet das zweite Impulssignal zum Frequenzkomparator. Der Frequenzkomparator konvertiert das erste Impulssignal und das zweite Impulssignal zu einem angepassten Signal. Der Frequenzkomparator sendet das angepasste Signal zu einem Steuermodul. Das Steuermodul vergleicht das angepasste Signal mit einem Erwartungswert, um ein Vergleichsergebnissignal zu erhalten. Das Steuermodul passt die zweite Oszillationsfrequenz entsprechend dem Vergleichsergebnissignal so an, dass die zweite Oszillationsfrequenz und die erste Oszillationsfrequenz eine konstante Frequenzdifferenz haben.
Ferner kann ein Radar-Flüssigkeitsstandsmessverfahren die folgenden Schritte umfassen. Ein erstes Impulssignal mit einer konstanten Oszillationsfrequenz wird erzeugt. Ein zweites Impulssignal mit einer anpassbaren Oszillationsfrequenz wird erzeugt. Ein Frequenzkomparator konvertiert das erste Impulssignal und das zweite Impulssignal zu einem angepassten Signal. Der Frequenzkomparator sendet das angepasste Signal zu einem Steuermodul. Das Steuermodul vergleicht das angepasste Signal mit einem Erwartungswert, um ein Vergleichsergebnissignal zu erhalten. Das Steuermodul passt die anpassbare Oszillationsfrequenz des zweiten Impulssignals entsprechend dem Vergleichsergebnissignal so an, dass die anpassbare Oszillationsfrequenz des zweiten Impulssignals und die konstante Oszillationsfrequenz des ersten Impulssignals eine konstante Frequenzdifferenz haben.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung in diesem Temperaturbereich immer noch eine sehr hohe Genauigkeit hat und dass die Funktion der Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung auch bei einer drastischen Änderung der Umgebungsbedingungen normal ist.

1 ein Blockdiagramm eines Teils der Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
2 ein Flussdiagramm des Flüssigkeitsstandsmessverfahrens.
3 ein Blockdiagramm eines anderen Teils der Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der Abbildungen und der folgenden ausführlichen Beschreibung genau erläutert. Die folgende Beschreibung und die Abbildungen dienen nur zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Teils der Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Eine Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung 10 besteht aus einem ersten Oszillationsmodul 102, einem zweiten Oszillationsmodul 104, einem Frequenzkomparator 106 und einem Steuermodul 107. Das Steuermodul 107 umfasst eine Steuereinheit 108 und eine Frequenz-Feinsteuerungseinheit 10810. Die Steuereinheit 108 umfasst einen Zähler 10804, einen Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter 10806 und einen Ausgaberegler 10808. Die Frequenz-Feinsteuerungseinheit 10810 umfasst einen Spannungswandler 10812, einen Impedanzisolator 10814 und einen Frequenzregler 10816.
Der Frequenzkomparator 106 ist elektrisch mit dem ersten Oszillationsmodul 102 und dem zweiten Oszillationsmodul 104 verbunden. Die Steuereinheit 108 ist elektrisch mit dem zweiten Oszillationsmodul 104 und dem Frequenzkomparator 106 verbunden. Der Zähler 10804 ist elektrisch mit dem Frequenzkomparator 106 verbunden. Der Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter 10806 ist elektrisch mit dem Zähler 10804 verbunden. Der Ausgaberegler 10808 ist elektrisch mit dem Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter 10806 verbunden. Die Frequenz-Feinsteuerungseinheit 10810 ist elektrisch mit dem Ausgaberegler 10808 und dem zweiten Oszillationsmodul 104 verbunden. Der Spannungswandler 10812 ist elektrisch mit dem Ausgaberegler 10808 verbunden. Der Impedanzisolator 10814 ist elektrisch mit dem Spannungswandler 10812 verbunden. Der Frequenzregler 10816 ist elektrisch mit dem Impedanzisolator 10814 und dem zweiten Oszillationsmodul 104 verbunden.
Bei dieser Ausführungsform kann der Frequenzkomparator 106 z. B. ein D-Flipflop sein, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Das erste Oszillationsmodul 102 hat eine erste Oszillationsfrequenz. Das erste Oszillationsmodul 102 erzeugt entsprechend der ersten Oszillationsfrequenz ein erstes Impulssignal 10202. Das erste Oszillationsmodul 102 sendet das erste Impulssignal 10202 zum Frequenzkomparator 106. Das zweite Oszillationsmodul 104 hat eine zweite Oszillationsfrequenz. Das zweite Oszillationsmodul 104 erzeugt entsprechend der zweiten Oszillationsfrequenz ein zweites Impulssignal 10402. Das zweite Oszillationsmodul 104 sendet das zweite Impulssignal 10402 zum Frequenzkomparator 106.
Der Frequenzkomparator 106 konvertiert das erste Impulssignal 10202 und das zweite Impulssignal 10402 zu einem angepassten Signal 10602. Der Frequenzkomparator 106 sendet das angepasste Signal 10602 zum Steuermodul 107. Das Steuermodul 107 hat einen Erwartungswert 10818. Das Steuermodul 107 vergleicht das angepasste Signal 10602 mit dem Erwartungswert 10818, um ein Vergleichsergebnissignal zu erhalten. Entsprechend dem Vergleichsergebnissignal regelt das Steuermodul 107 die zweite Oszillationsfrequenz (z. B. wird die zweite Oszillationsfrequenz durch die Frequenz-Feinsteuerungseinheit 10810 angepasst), so dass die zweite Oszillationsfrequenz und die erste Oszillationsfrequenz eine konstante Frequenzdifferenz haben (nämlich die konstante Frequenzdifferenz zwischen der zweiten Oszillationsfrequenz und der ersten Oszillationsfrequenz; die zweite Oszillationsfrequenz minus der ersten Oszillationsfrequenz ergibt die konstante Frequenzdifferenz, oder auch die erste Oszillationsfrequenz minus der zweiten Oszillationsfrequenz ergibt die konstante Frequenzdifferenz).
Das Funktionsprinzip des Erwartungswerts 10818 ist wie folgt. Das Steuermodul 107 umfasst die Steuereinheit 108 und eine Frequenz-Feinsteuerungseinheit 10810. Das angepasste Signal 10602 besteht aus mehreren Impulssignalen. Der Erwartungswert 10818 ist ein zuvor festgelegter wert, den der Nutzer über ein externes System (nicht in 1 dargestellt) an die Steuereinheit 108 sendet. Nachdem der Zähler 10804 mehrere der vom Zähler 10804 empfangenen angepassten Signale gezählt hat 10602, sendet der Zähler 10804 das Vergleichssignal an den Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter 10806. An diesem Punkt ist das Vergleichsergebnissignal ein Frequenzbereichssignal. Deshalb wandelt der Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter 10806 das Vergleichsergebnissignal in ein Zeitbereichssignal um und sendet das Zeitbereichssignal an den Ausgaberegler 10808 weiter. Wenn der Ausgaberegler 10808 das Zeitbereichssignal empfangen hat, gibt der Ausgaberegler 10808 entsprechend mit dem Zeitbereichssignal ein Steuerspannungssignal mit einem Arbeitszyklus an den Spannungswandler 10812 aus. Nachdem der Spannungswandler 10812 das Steuerspannungssignal erhalten hat, sendet der Spannungswandler 10812 über den Impedanzisolator 10814 ein Antriebsspannungssignal zum Frequenzregler 10816. Entsprechend dem Antriebsspannungssignal gibt der Frequenzregler 10816 ein Konstantspannungssignal an das zweite Oszillationsmodul 104. Entsprechend dem vom zweiten Oszillationsmodul 104 empfangenen Konstantspannungssignals passt das zweite Oszillationsmodul die zweite Oszillationsfrequenz an.
Das vom Ausgaberegler 10808 ausgegebene Steuerspannungssignal kann z. B. ein Spannungssignal mit Arbeitszyklus sein. Das Steuerspannungssignal und die Anzahl der vom Zähler 10804 empfangenen angepassten Signals 10602 haben ein inverses Verhältnis. Wenn die Anzahl der vom Zähler 10804 empfangenen angepassten Signale 10602 höher ist als der Erwartungswert 10818, gibt der Ausgaberegler 10808 das Steuerspannungssignal mit einem niedrigeren Arbeitszyklus (z. B. 30 % einschalten) an die Frequenz-Feinsteuerungseinheit 10810 aus, so dass die Frequenz-Feinsteuerungseinheit 10810 ein niedrigeres Konstantspannungssignal ausgibt, um die zweite Oszillationsfrequenz des zweiten Oszillationsmoduls 104 zu verringern. Wenn die Anzahl der vom Zähler 10804 empfangenen angepassten Signale 10602 nicht höher ist als der Erwartungswert 10818, gibt der Ausgaberegler 10808 das Steuerspannungssignal mit einem höheren Arbeitszyklus (z. B. 60% einschalten) an die Frequenz-Feinsteuerungseinheit 10810 aus, so dass die Frequenz-Feinsteuerungseinheit 10810 ein höheres Konstantspannungssignal ausgibt, um die zweite Oszillationsfrequenz des zweiten Oszillationsmoduls 104 zu erhöhen. Der höhere Arbeitszyklus liegt über dem niedrigeren Arbeitszyklus. Das höhere Konstantspannungssignal liegt über dem niedrigeren Konstantspannungssignal.
Der Spannungswandler 10812 kann ein Spannungsintegrator sein, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Entsprechend der Impedanzisolation des Impedanzisolators 10814 wird das Antriebsspannungssignal so übertragen, dass das Antriebsspannungssignal Frequenzinterferenzen vermeidet und das vom Spannungsregler 10816 ausgegebene Konstantspannungssignal richtig ist.
Beim Zähler 10804, dem Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter 10806, dem Ausgaberegler 10808 und den anderen Komponenten der Steuereinheit 108 kann es sich Hardwareschaltungen aber auch um Software handeln. Die für die vorliegende Erfindung genannten elektrischen Verbindungen sind elektrische Verbindungen zwischen elektronischen Schaltungen für Hardwareschaltungen. Es sind Datenübertragungen zwischen Rechenmodulen für Software.
Die konstante Frequenzdifferenz ist ein konstanter Wert, z. B. 22 Hz, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Bei einer Ausführungsform sind die erste Oszillationsfrequenz und die konstante Frequenzdifferenz die zweite Oszillationsfrequenz. Bei einer auf die vorliegende Erfindung angewendeten Ausführungsform steigt die Temperatur der Messumgebung von 25 °C auf 90 °C. In diesem Temperaturbereich hat die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung 10 eine sehr hohe Genauigkeit, und die Funktion der Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung 10 ist normal. Dann sinkt die Temperatur der Messumgebung von 90 °C auf 25 °C. In diesem Temperaturbereich hat die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung 10 eine sehr hohe Genauigkeit, und die Funktion der Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung 10 ist normal.
3 zeigt ein Blockdiagramm eines anderen Teils der Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung 10 umfasst weiterhin eine Radar-Flüssigkeitsstandsmesseinheit 110, die elektrisch mit dem ersten Oszillationsmodul 102, dem zweiten Oszillationsmodul 104 und dem Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter 10806 verbunden ist. Das erste Oszillationsmodul 102 umfasst eine erste Oszillationseinheit 10204 und einen ersten Schmitt-Trigger 11002. Das zweite Oszillationsmodul 104 umfasst eine zweite Oszillationseinheit 10404 und einen zweiten Schmitt-Trigger 11004.
Die Radar-Flüssigkeitsstandsmesseinheit 110 umfasst eine erste Flipflop-Schaltung 11006, eine zweite Flipflop-Schaltung 11008, eine erste Ripple-Counter-Schaltung 11010, eine zweite Ripple-Counter-Schaltung 11012, einen Filter 11014, eine Sensorstange 11016, einen Koppler 11018, einen Herunterkonvertierungsmischer 11020 und einen Operationsverstärker 11022.
Der erste Schmitt-Trigger 11002 ist elektrisch mit der ersten Oszillationseinheit 10204 verbunden. Der zweite Schmitt-Trigger 11004 ist elektrisch mit der zweiten Oszillationseinheit 10404 verbunden. Die erste Flipflop-Schaltung 11006 ist elektrisch mit dem ersten Schmitt-Trigger 11002 verbunden. Die zweite Flipflop-Schaltung 11008 ist elektrisch mit dem zweiten Schmitt-Trigger 11004 verbunden. Die erste Ripple-Counter-Schaltung 11010 ist elektrisch mit der ersten Flipflop-Schaltung 11006 verbunden. Die zweite Ripple-Counter-Schaltung 11012 ist elektrisch mit der zweiten Flipflop-Schaltung 11008 und der ersten Ripple-Counter-Schaltung 11010 verbunden. Der Filter 11014 ist elektrisch mit der ersten Ripple-Counter-Schaltung 11010 und der ersten Flipflop-Schaltung 11006 verbunden. Die Sensorstange 11016 ist elektrisch mit dem Filter 11014 verbunden. Der Koppler 11018 ist elektrisch mit der Sensorstange 11016 verbunden. Herunterkonvertierungsmischer 11020 ist elektrisch mit dem Koppler 11018 und der zweiten Ripple-Counter-Schaltung 11012 verbunden. Der Operationsverstärker 11022 ist elektrisch mit dem Herunterkonvertierungsmischer 11020 und dem Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter 10806 der Steuereinheit 108 verbunden.
Der erste Schmitt-Trigger 11002 und der zweite Schmitt-Trigger 11004 wandeln die von der ersten Oszillationseinheit 10204 und der zweiten Oszillationseinheit 10404 ausgegebenen Sinuswellen in Rechteckwellen um. Die erste Flipflop-Schaltung 11006 und die zweite Flipflop-Schaltung 11008 verkleinern die Rechteckwellen (sie erhöhen die Frequenz der Rechteckwellen). Wenn die erste Ripple-Counter-Schaltung 11010 eine bestimmte Anzahl von Rechteckwellen empfängt, informiert die erste Ripple-Counter-Schaltung 11010 die zweite Ripple-Counter-Schaltung 11012 so, dass die Rechteckwellen in einem nächsten Zyklus der zweiten Ripple-Counter-Schaltung 11012 zur konstanten Frequenzdifferenz zurückkehren, die der Konstantwert ist (z. B. 22 Hz).
Die von der ersten Flipflop-Schaltung 11006 gesendeten Rechteckwellen werden für die Radar-Flüssigkeitsstandsmessung durch den Filter 11014 zur Sensorstange 11016 gesendet. Wenn die Sensorstange 11016 die zurückgesendeten Wellen empfangen hat, werden diese von der Sensorstange 11016 über den Koppler 11018 zum Herunterkonvertierungsmischer 11020 gesendet, wo sie herunterkonvertiert und mit den Rechteckswellen der zweiten Ripple-Counter-Schaltung 11012 gemischt werden, um ein herunterkonvertiertes Mischsignal zu erhalten. Das Herunterkonvertierungsmischsignal wird dann vom Herunterkonvertierungsmischer 11020 zum Operationsverstärker 11022 gesendet, um es zu verstärken. Dann sendet der Operationsverstärker 11022 das verstärkte Signal zur Steuereinheit 108 (über den Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter 10806), um den Flüssigkeitsstand zu kalkulieren.
2 zeigt ein Flussdiagramm des Flüssigkeitsstandsmessverfahrens. Ein Radar-Flüssigkeitsstandsmessverfahren umfasst die folgenden Schritte.
S02: Ein erstes Impulssignal mit einer konstanten Oszillationsfrequenz wird erzeugt.
S04: Ein zweites Impulssignal mit einer anpassbaren Oszillationsfrequenz wird erzeugt.
S06: Der Frequenzkomparator konvertiert das erste Impulssignal und das zweite Impulssignal zu einem angepassten Signal.
S08: Der Frequenzkomparator sendet das angepasste Signal zu einem Steuermodul.
S10: Das Steuermodul vergleicht das angepasste Signal mit einem Erwartungswert, um ein Vergleichsergebnissignal zu erhalten.
S12: Das Steuermodul passt die anpassbare Oszillationsfrequenz des zweiten Impulssignals entsprechend dem Vergleichsergebnissignal so an, dass die anpassbare Oszillationsfrequenz des zweiten Impulssignals und die konstante Oszillationsfrequenz des ersten Impulssignals eine konstante Frequenzdifferenz haben.
Das Steuermodul umfasst eine Steuereinheit und eine Frequenz-Feinsteuerungseinheit. Das angepasste Signal besteht aus mehreren Impulssignalen. Die Zählereinheit zählt die Anzahl der von der Steuereinheit empfangenen angepassten Signale. Wenn die Anzahl der von der Steuereinheit angepassten Signale über dem Erwartungswert liegt, verringert die Steuereinheit die anpassbare Oszillationsfrequenz mit der Frequenz-Feinsteuerungseinheit. Wenn die Anzahl der von der Steuereinheit angepassten Signale nicht über dem Erwartungswert liegt, erhöht die Steuereinheit die anpassbare Oszillationsfrequenz mit der Frequenz-Feinsteuerungseinheit.
Auf eine weitere Beschreibung des Radar-Flüssigkeitsstandsmessverfahrens wird verzichtet, da das Verfahren im Großen und Ganzen den in den Abbildungen 1 und 3 dargestellten Verfahren entspricht.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung 10 in diesem Temperaturbereich immer noch eine sehr hohe Genauigkeit hat und dass die Funktion der Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung 10 auch bei einer drastischen Änderung der Umgebungsbedingungen normal ist. Die Hauptfunktion der vorliegenden Erfindung ist es, dass die zweite Oszillationsfrequenz und die erste Oszillationsfrequenz (oder die anpassbare Oszillationsfrequenz und die konstante Oszillationsfrequenz) unabhängig von der Änderung der Umgebungsbedingungen entsprechend der Rückkopplungssignal-Steuertechnologie immer eine konstante Oszillationsfrequenzdifferenz haben. Deshalb hat die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung 10 in diesem Temperaturbereich immer noch eine sehr hohe Genauigkeit, und die Funktion der Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung 10 ist auch bei einer drastischen Änderung der Umgebungsbedingungen normal.
Auch wenn die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf diese Details beschränkt. In der vorangehenden Beschreibung wurden verschiedene Variationen und Modifikationen erläutert, und Fachleute sind in der Lage auch weitere Modifikationen zu erarbeiten. Diese äquivalenten Variationen und Modifikationen sind ebenso im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen aufgeführt werden.

Claims

Eine Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung (10) mit: einem ersten Oszillationsmodul (102) mit einer ersten Oszillationsfrequenz, das entsprechend der ersten Oszillationsfrequenz ein erstes Impulssignal (10202) erzeugt, einem zweiten Oszillationsmodul (104) mit einer zweiten Oszillationsfrequenz, das entsprechend der zweiten Oszillationsfrequenz ein zweites Impulssignal (10402) erzeugt, einem Frequenzkomparator (106), der elektrisch mit dem ersten Oszillationsmodul (102) und dem zweiten Oszillationsmodul (104) verbunden ist, und einem Steuermodul (107) mit einem Erwartungswert (10818), das elektrisch mit dem zweiten Oszillationsmodul (104) und dem Frequenzkomparator (106) verbunden ist, wobei das erste Oszillationsmodul (102) das erste Impulssignal (10202) zum Frequenzkomparator (106) sendet; das zweite Oszillationsmodul (104) sendet das zweite Impulssignal (10402) zum Frequenzkomparator (106), der Frequenzkomparator (106) wandelt das erste Impulssignal (10202) und das zweite Impulssignal (10402) in ein angepasstes Signal (10602) um, der Frequenzkomparator (106) sendet das angepasste Signal (10602) zum Steuermodul (107), das Steuermodul (107) vergleicht das angepasste Signal (10602) mit dem Erwartungswert (10818), um ein Vergleichsergebnissignal zu erhalten; entsprechend dem Vergleichsergebnissignal passt das Steuermodul (107) die zweite Oszillationsfrequenz so an, dass die zweite Oszillationsfrequenz und die erste Oszillationsfrequenz eine konstante Frequenzdifferenz haben, wobei das Steuermodul (107) die folgenden Teile umfasst: eine Steuereinheit (108), die elektrisch mit dem Frequenzkomparator (106) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (108) die folgenden Teile umfasst: einen Zähler (10804), der elektrisch mit dem Frequenzkomparator (106) verbunden ist, einem Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter (10806), der elektrisch mit dem Zähler (10804) verbunden ist und einem Ausgaberegler (10808), der elektrisch mit dem Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter (10806) verbunden ist, wobei das Steuermodul (107) weiterhin die folgenden Teile umfasst: eine Frequenz-Feinsteuerungseinheit (10810), die elektrisch mit dem Ausgaberegler (10808) und dem zweiten Oszillationsmodul (104) verbunden ist, wobei das angepasste Signal (10602) aus einer Vielzahl von Impulssignalen besteht; der Zähler (10804) zählt eine Anzahl der angepassten Signale (10602), die vom Zähler (10804) empfangen werden, um das Vergleichsergebnissignal zu erhalten, wobei wenn die Anzahl der vom Zähler (10804) empfangenen angepassten Signale (10602) über dem Erwartungswert (10818) liegt, verringert die Steuereinheit (108) die Oszillationsfrequenz des zweiten Oszillationsmoduls (104) mit der Frequenz-Feinsteuerungseinheit (10810), wobei wenn die Anzahl der vom Zähler (10804) empfangenen angepassten Signale (10602) nicht über dem Erwartungswert (10818) liegt, erhöht die Steuereinheit (108) die Oszillationsfrequenz des zweiten Oszillationsmoduls (104) mit der Frequenz-Feinsteuerungseinheit (10810), wobei die Frequenz-Feinsteuerungseinheit (10810) die folgenden Teile umfasst: einen Spannungswandler (10812), der elektrisch mit dem Ausgaberegler (10808) verbunden ist, einen Impedanzisolator (10814), der elektrisch mit dem Spannungswandler (10812) verbunden ist, und einen Frequenzregler (10816), der elektrisch mit dem Impedanzisolator (10814) und dem zweiten Oszillationsmodul (104) verbunden ist, wobei der Zähler (10804) das Vergleichsergebnissignal zum Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter (10806) sendet, nachdem der Zähler (10804) die Anzahl der vom Zähler (10804) empfangenen angepassten Signale (10602) gezählt hat; der Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter (10806) konvertiert das Vergleichsergebnissignal in ein Zeitbereichssignal und sendet das Zeitbereichssignal zum Ausgaberegler (10808), wobei wenn der Ausgaberegler (10808) das Zeitbereichssignal erhält, gibt der Ausgaberegler (10808) an den Spannungswandler (10812) ein Steuerspannungssignal mit einem Spannungszyklus aus, wobei wenn der Spannungswandler (10812) das Steuerspannungssignal empfängt, sendet der Spannungswandler (10812) über den Impedanzisolator (10814) an den Frequenzregler (10816) ein Antriebsspannungssignal; entsprechend dem Antriebsspannungssignal gibt der Frequenzregler (10816) ein Konstantspannungssignal an das zweite Oszillationsmodul (104) aus; entsprechend dem vom zweiten Oszillationsmodul (104) empfangenen Konstantspannungssignal passt das zweite Oszillationsmodul (104) die zweite Oszillationsfrequenz an.
Die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, weiterhin mit einer Radar-Flüssigkeitsstandsmesseinheit (110), die elektrisch mit dem ersten Oszillationsmodul (102), dem zweiten Oszillationsmodul (104) und dem Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter (10806) verbunden ist, wobei das erste Oszillationsmodul (102) aus einer ersten Oszillationseinheit (10204) und einem ersten Schmitt-Trigger (11002) und das zweite Oszillationsmodul (104) aus einer zweiten Oszillationseinheit (10404) und einem zweiten Schmitt-Trigger (11004) besteht; besteht, der erste Schmitt-Trigger (11002) ist elektrisch mit der ersten Oszillationseinheit (10204) und der zweite Schmitt-Trigger (11004) ist elektrisch mit der zweiten Oszillationseinheit (10404) verbunden.
Die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung (10) gemäß Anspruch 2, wobei die Radar-Flüssigkeitsstandsmesseinheit (110) die folgenden Teile umfasst: eine erste Flipflop-Schaltung (11006), die elektrisch mit dem ersten Schmitt-Trigger (11002) verbunden ist, und eine zweite Flipflop-Schaltung (11008), die elektrisch mit dem zweiten Schmitt-Trigger (11004) verbunden ist.
Die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung (10) gemäß wobei die Radar-Flüssigkeitsstandsmesseinheit (110) weiterhin die folgenden Teile umfasst: eine erste Ripple-Counter-Schaltung (11010), die elektrisch mit der ersten Flipflop-Schaltung (11006) verbunden ist, und eine zweite Ripple-Counter-Schaltung (11012), die elektrisch mit der zweiten Flipflop-Schaltung (11008) und der ersten Ripple-Counter-Schaltung (11010) verbunden ist; wobei wenn die erste Ripple-Counter-Schaltung (11010) eine bestimmte Anzahl von Rechteckwellen empfängt, informiert die erste Ripple-Counter-Schaltung (11010) die zweite Ripple-Counter-Schaltung (11012) so, dass die Rechteckwellen in einem nächsten Zyklus der zweiten Ripple-Counter-Schaltung (11012) zur konstanten Frequenzdifferenz zurückkehren, die konstante Frequenzdifferenz ist ein konstanter Wert.
Die Radar-Flüssigkeitsstandsmessvorrichtung (10) gemäß Anspruch 4, wobei die Radar-Flüssigkeitsstandsmesseinheit (110) weiterhin die folgenden Teile umfasst: einen Filter (11014), der elektrisch mit der ersten Ripple-Counter-Schaltung (11010) und der ersten Flipflop-Schaltung (11006) verbunden ist, eine Sensorstange (11016), die elektrisch mit dem Filter (11014) verbunden ist, einen Koppler (11018), der elektrisch mit der Sensorstange (11016) verbunden ist, einen Herunterkonvertierungsmischer (11020), der elektrisch mit dem Koppler (11018) und der zweiten Ripple-Counter-Schaltung (11012) verbunden ist, und einen Operationsverstärker (11022), der elektrisch mit dem Herunterkonvertierungsmischer (11020) und dem Frequenzbereich-auf-Zeitbereich-Konverter (10806) verbunden ist.