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Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zur Überwachung eines Füllstands in einem Flüssigkeitsbehälter gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein korrespondierendes Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 13.
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Moderne Kraftfahrzeuge haben seit vielen Jahren Flüssigkeitsbehälter, beispielsweise für die Bremsflüssigkeit oder das Scheibenwaschwasser. Diese Behälter besitzen im Allgemeinen eine Sensoreinrichtung zur Erkennung eines zu niedrigen Flüssigkeitsstandes. Dabei wird häufig mittels eines in einem Schwimmer angebrachten Magneten ein Reedkontakt oder ein magnetfeldsensitiver Sensor ausgelöst. Es sind Ausführungsformen bekannt, bei welchen über Schwimmer und Hebelarme oder Stößel Schalter unmittelbar betätigt oder mittels eines Schwimmkörpers und eines Dauermagneten ein Reedkontakt geschaltet oder elektronische Schaltsensoren angeregt werden. Reedkontakte sind ferromagnetische Schaltelemente, die häufig in einem Glaskörper hermetisch dicht eingeschweißt und von einem Gas umgeben sind.
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Schwimmkörper können konstruktiv robust ausgeführt werden, sodass Fehlauslösungen wesentlich reduziert werden und nicht erkannte Füllstände vermieden werden können. Jedoch können Reedkontakte (oder auch Halbleiter-Magnetfeldsensoren) Fehler aufweisen, welche elektrisch schwer erfassbar sind. Nachteilig ist insbesondere, dass ein Reedkontakt, welcher als Schließer beispielsweise einen zu geringen Bremsflüssigkeitsstand anzeigen soll, während des Fahrzeugbetriebs, unter der Voraussetzung eines hinreichenden Flüssigkeitsstandes, nicht auf sein Schließverhalten hin überprüft werden kann. Ein Reedkontakt, der über ein Magnetfeld geschlossen gehalten wird, kann bei ausreichendem Füllstand, ohne den Flüssigkeitsstand abzusenken, nicht auf einfache Weise auf die Schaltfähigkeit zum Öffnen getestet werden. Das Vorsehen zweier Reedkontakte zur Verbesserung der Prüfbarkeit bzw. Erhöhung der Sicherheit ist oft nicht möglich, da Fehler bei der Herstellung oder Verarbeitung, welche auf beide Reedkontakte kurz oder auch langfristig wirken können, nicht einfach erkannt werden können, wenn der/die Schalter nicht aktiv ansteuerbar sind. Weiterhin können Undichtigkeiten des Glaskörpers längerfristig zu Ausfällen führen und schwer erkannt werden. Auch Überströme oder fertigungstechnisch vorkommende Glasperlen im Glaskörper können zu Störungen führen.
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Weitere bekannte Sensoreinrichtungen, die mit Schwimmermagnet und Hall-Sensoren realisiert sind, sind aufgrund ihres Platzbedarfes und deren Komplexität in der Montage nachteilig. Weiterhin ist eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Hall-Sensors nicht immer oder nur aufwendig möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sensoreinrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem die Überwachung eines Füllstands eines Flüssigkeitsbehälters ausfallsicherer und in einfacher Weise prüfbar realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Sensoreinrichtung zur Überwachung eines Füllstands gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 13 gelöst.
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Die Erfindung beschreibt eine Sensoreinrichtung zur Überwachung eines Füllstands eines Flüssigkeitsbehälters, umfassend ein Sensorelement und einen Schwimmkörper, der wenigstens einen Permanentmagneten aufweist, wobei die Sensoreinrichtung in der Weise ausgestaltet ist, dass das Magnetfeld des Permanentmagneten auf das Sensorelement in Abhängigkeit eines Füllstands einer Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter einwirkt, und sich weiterhin dadurch auszeichnet, dass eine Überprüfungseinrichtung zur Funktionsüberprüfung des Sensorelements vorgesehen ist. Mittels der Überprüfungseinrichtung ist besonders bevorzugt eine elektrisch auswertbare Schaltzustandsänderung des Sensorelements herbeiführbar. In vorteilhafter Weise besteht mit der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ein Mittel zur Überprüfung des den Füllstand eines Flüssigkeitsbehälters überwachenden Sensorelements, wodurch ein Fehler dieses Sensorelements frühzeitig erkennbar ist und Folgen eines gegebenenfalls nicht erkannten zu niedrigen Füllstandes vermieden werden.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mittels der Überprüfungseinrichtung eine Schaltzustandsänderung des Sensorelements bei Einwirkung des Magnetfeldes des Permanentmagneten und/oder bei Nicht-Einwirkung des Magnetfeldes des Permanentmagneten herbeiführbar. Somit ist eine Funktionsüberprüfung des Sensorelements bei Einwirkung des Magnetfeldes des Permanentmagneten, also insbesondere, wenn dieser sich in unmittelbarer Nähe des Sensorelements befindet, und bei Nicht-Einwirkung des Magnetfeldes des Permanentmagneten, also insbesondere, wenn dieser sich nicht in unmittelbarer Nähe des Sensorelements befindet, realisierbar. Die Überprüfungseinrichtung ist vorzugsweise entsprechend als Spule zur Erzeugung eines Magnetfeldes ausgestaltet.
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Bevorzugt ist die Überprüfungseinrichtung als Ringspule oder als Zylinderspule ausgestaltet, wobei das Sensorelement im Falle einer Zylinderspule zumindest teilweise durch diese umschlossen ist. Das durch die Überprüfungseinrichtung hervorgerufene Magnetfeld weist vorzugsweise eine gleiche Ausrichtung bzw. magnetische Wirkrichtung auf, wie der Permanentmagnet des Schwimmkörpers. Damit können Störungen bei der Überprüfung vermieden werden.
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Die Überprüfungseinrichtung und das Sensorelement sind zweckmäßigerweise innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet.
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Entsprechend bevorzugter Ausführungsformen der Sensoreinrichtung sind das Sensorelement und/oder die Überprüfungseinrichtung innerhalb oder außerhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordnet. Weiterhin sind das Sensorelement und/oder die Überprüfungseinrichtung bevorzugt in der Weise angeordnet, dass der Schwimmkörper bei Soll-Füllstand der Flüssigkeit dem Sensorelement angenähert ist oder alternativ bevorzugt in der Weise angeordnet, dass der Schwimmkörper bei einem bezogen auf den Soll-Füllstand der Flüssigkeit zu niedrigen Füllstand, insbesondere bei im Wesentlichem entleertem Flüssigkeitsbehälter, dem Sensorelement angenähert ist. Die Wahl der Ausführungsformen wird im Wesentlichen dadurch bestimmt, ob das Sensorelement bei Soll-Füllstand durch den Permanentmagneten des Schwimmkörpers betätigt sein soll oder bei im Wesentlichen entleerten Flüssigkeitsbehälter bzw. einem Füllstand, welcher einen zu niedrigen Füllstand anzeigen soll.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung umschließt der Schwimmkörper ein die Überprüfungseinrichtung und das Sensorelement einfassendes Gehäuse zumindest teilweise ringförmig. Zweckmäßigerweise dient das Gehäuse entsprechend dieser Ausführungsform als (Linear-)Führung für den Schwimmkörper. Der Flüssigkeitsbehälter weist vorzugsweise ein Gehäuseteil zur Führung des Schwimmkörpers auf.
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Weiterbildungsgemäß ist die Überprüfungseinrichtung in elektrischer Reihen- oder Parallelschaltung mit dem Sensorelement geschaltet. Weiterhin ist in Reihen- oder Parallelschaltung zu dem Sensorelement bevorzugt weiterhin ein Widerstand und/oder eine Z-Diode und/oder ein Kondensator geschaltet. Im Falle einer Parallelschaltung der Überprüfungseinrichtung und Sensoreinrichtung liegt vorzugsweise eine Ansteuerung und Auswertung durch eine entsprechend ausgebildete Ansteuer- und Auswerteeinrichtung mittels drei Leitungen vor. Im Falle einer Reihenschaltung der Überprüfungseinrichtung und Sensoreinrichtung liegt vorzugsweise eine Ansteuerung und Auswertung durch eine entsprechend ausgebildete Ansteuer- und Auswerteeinrichtung mittels zwei Leitungen vor.
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Die Sensoreinrichtung umfasst entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung eine elektronische Ansteuer- und Auswerteeinrichtung, welche mit der Sensoreinrichtung und der Überprüfungseinrichtung elektrisch verbunden ist und die zur Einprägung eines ersten Stromes zur Prüfung des Schaltzustandes des Sensorelements und zur Einprägung eines zweiten Stromes zur Funktionsüberprüfung des Sensorelements mittels der Überprüfungseinrichtung ausgestaltet ist.
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Die Überprüfungseinrichtung ist besonders bevorzugt in elektrischer Reihenschaltung mit dem Sensorelement geschaltet, wobei eine elektronische Ansteuer- und Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher ein erster Strom zur Prüfung des Schaltzustandes des Sensorelements einprägbar ist, durch den mittels der Überprüfungseinrichtung keine Schaltzustandsänderung des Sensorelements herbeiführbar ist, und ein zweiter Strom einprägbar ist, durch den oder in Summe mit dem ersten Strom eine Schaltzustandsänderung des Sensorelements herbeiführbar ist.
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Weiterhin beschreibt die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung eines Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Flüssigkeitsbehälter, bei dem ein Magnetfeld eines durch einen Schwimmkörper umfassten Permanentmagneten in Abhängigkeit des Füllstands auf ein Sensorelement einwirkt, und das sich weiterhin dadurch auszeichnet, dass mittels einer elektronisch auslösbaren Überprüfungseinrichtung eine Funktionsfähigkeitsüberprüfung des Sensorelements vorgenommen wird.
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Entsprechend einer zweckmäßigen Weiterbildung des Verfahrens wird in zyklischen Abständen ein erster Strom zur Prüfung des Schaltzustandes des Sensorelements und ein zweiter Strom zur Funktionsüberprüfung des Sensorelements eingeprägt.
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Eine Prüfung des Sensorelements auf korrekte Funktion kann beispielsweise durch Aktivieren der Überprüfungseinrichtung während des Fahrbetriebes eines zugrundeliegenden Fahrzeugs zeitbasiert, insbesondere in periodischen Abständen, von zum Beispiel 5 min, oder bei jedem Startvorgang des Fahrzeugs erfolgen. In gleicher Weise kann eine Überwachung des Schaltzustandes des Sensorelements erfolgen.
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Verwendung findet die Vorrichtung und das Verfahren zur Überprüfung eines Füllstandsensors bevorzugt für Bremsflüssigkeitsbehälter von Kraftfahrzeugen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.
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In schematischer Darstellung zeigen:
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1.1, 1.2 und 1.3 eine an sich bekannte Sensoreinrichtung zur Überwachung eines Füllstands eines Flüssigkeitsbehälters,
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2.1, 2.2 und 2.3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung zur Überwachung eines Füllstandes eines Flüssigkeitsbehälters 6 für verschiedene Positionen eines Schwimmkörpers 2 mit einer unterhalb des Flüssigkeitsbehälters 6 angeordneten Überwachungseinheit 1,
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3.1, 3.2 und 3.3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung zur Überwachung eines Füllstandes eines Flüssigkeitsbehälters 6 für verschiedene Positionen eines Schwimmkörpers 2 mit einer innerhalb des Flüssigkeitsbehälters 6 im oberen Bereich angeordneten Überwachungseinheit 1,
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4.1 und 4.2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung zur Überwachung eines Füllstandes eines Flüssigkeitsbehälters 6 für verschiedene Positionen eines ringförmigen Schwimmkörpers 2 mit im unteren Bereich des Flüssigkeitsbehälters 6 angeordneter Überwachungseinheit 1,
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5.1 und 5.2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung zur Überwachung eines Füllstandes eines Flüssigkeitsbehälters 6 für verschiedene Positionen eines ringförmigen Schwimmkörpers 2 mit im oberen Bereich des Flüssigkeitsbehälters 6 angeordneter Überwachungseinheit 1 und
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6.1, 6.2 und 6.3 beispielsgemäße Ausführungsformen von Überwachungseinheit 1.
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Um eine kurze und einfache Beschreibung der Ausführungsbeispiele zu ermöglichen, werden gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1.1, 1.2 und 1.3 zeigen eine an sich bekannte Sensoreinrichtung zur Überwachung eines Füllstandes eines Flüssigkeitsbehälters 6 in einem Kraftfahrzeug für verschiedene Positionen des in der Flüssigkeit 7 schwimmenden Schwimmkörpers 2 für unterschiedliche Pegelstände von Flüssigkeit 7. Dabei wirkt in Abhängigkeit des Füllstands der Flüssigkeit 7 das Magnetfeld (N, S) eines durch Schwimmkörper 2 umfassten Permanentmagneten auf das Sensorelement 1a ein, welches beispielsgemäß ein Reedkontakt ist. Bei Einwirkung des Magnetfeldes erfolgt dabei ein Schließen des Reedkontakts, wie in 1.1 dargestellt. Der Reedkontakt 1a ist in einem flüssigkeitsdichten Gehäuse 5 von Überwachungseinheit 1 eingefasst und befindet sich in einem Bereich innerhalb des Flüssigkeitsbehälters, in den der Schwimmkörper 2 dann gelangt, wenn der Behälter 6 gefüllt ist. Schwimmkörper 2 ist mittels eines Schwenkarmes 3 beweglich an Gehäuse 1d angebracht. Wie aus den 1.2 und 1.3 hervorgeht, öffnet mit nachlassender Einwirkung des Magnetfeldes, bei absinkendem Pegelstand, der Reedkontakt 1a, sodass über die Leitungen 1c mittels einer elektronischen Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) eine Überwachung des Füllstandes der Flüssigkeit möglich ist.
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Die 2.1, 2.2 und 2.3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung zur Überwachung eines Füllstandes des Flüssigkeitsbehälters 6 in einem Kraftfahrzeug für verschiedene Positionen von Schwimmkörper 2 in Abhängigkeit des Pegelstandes von Flüssigkeit 7. Die Funktionsweise zur Überwachung des Füllstandes ist dabei vergleichbar zu der bereits beschriebenen. Entsprechend dieser Ausführungsform ist Überwachungseinheit 1 jedoch unterhalb von Flüssigkeitsbehälter 6 angeordnet und der den Permanentmagneten umfassende Schwimmkörper 2 ist in einem diesen führenden, innenliegenden Gehäuseteil 5 von Flüssigkeitsbehälter 6 angeordnet. Bei gefülltem Flüssigkeitsbehälter 6 ist Sensorelement 1a, welches beispielsgemäß als Reedkontakt 1a ausgebildet ist, somit geöffnet und bei im Wesentlichen entleertem Flüssigkeitsbehälter 6 aufgrund des Magnetfeldes des Permanentmagneten geschlossen. Über Leitungen 1c kann mittels einer elektronischen Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) eine Überwachung des Schaltzustandes von Reedkontakt 1a erfolgen. Der Schaltzeitpunkt bzw. Pegel, an welchem ein Schalten stattfindet, ist, beispielsweise durch die Wahl des Permanentmagneten und dessen Magnetisierung, für diese und alle weiteren Ausführungsformen vorgebbar.
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Um eine Überprüfbarkeit von Reedkontakt 1a im gefüllten Zustand von Flüssigkeitsbehälter 6 zu ermöglichen, ist zwischen Schwimmkörper 2 und Reedkontakt 1a zusätzlich Spule 1b vorgesehen, welche gemeinsam mit Reedkontakt 1a zu einer Überwachungseinheit 1 zusammengefasst ist, die entsprechend dieses Ausführungsbeispiels unterhalb von Flüssigkeitsbehälter 6 angeordnet ist. Durch entsprechende Ansteuerung von Spule 1b über Leitungen 1c kann Reedkontakt 1a durch das sich ergebende Magnetfeld ebenfalls geschaltet werden – entsprechend dieses Beispiels geschlossen – ohne, dass der Füllstand von Flüssigkeitsbehälter 6 beeinflusst werden muss. Somit ist eine Funktionsprüfung von Sensorelement 1a unabhängig vom Füllstand realisierbar. In vergleichbarer Weise ist eine Überprüfbarkeit des Sensorelements 1a auch für die Ausgestaltung der Sensoreinrichtung nach den 1.1, 1.2 und 1.3 umsetzbar, wobei mittels Spule 1b ein Schalten von Sensorelement 1a auch dann auslösbar ist, wenn der Füllstand zu niedrig ist, um eine Auslösung durch den Permanentmagneten zu erhalten.
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Ein Überprüfen der Funktionalität von Sensorelement 1a kann auch dann erfolgen, wenn dieses durch das Magnetfeld des Permanentmagneten von Schwimmkörper 2 in entsprechend geschaltetem, z.B. geschlossenen, Zustand gehalten wird. Ist Spule 1b in der Weise angeordnet, dass durch entsprechende Ansteuerung und somit Aufbau eines zum Permanentmagneten entgegen gerichteten Feldes ein im Wesentlichen feldfreier Raum erzeugbar ist, erfolgt ein Umschalten von Sensorelement 1a. Bezogen auf die Ausführungsform gemäß den 2.1 bis 2.3 ist eine solche bevorzugte Anordnung von Spule L unterhalb von Sensorelement 1a.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist, für verschiedene Positionen von Schwimmkörper 2 in Abhängigkeit des Pegelstandes von Flüssigkeit 7, in den 3.1, 3.2 und 3.3 gezeigt. Entsprechend dieser Ausführungsform ist das als Reedkontakt ausgebildete Sensorelement 1a innerhalb der bevorzugt flüssigkeitsdichten Überwachungseinheit 1 eingefasst, welche in einem Bereich von Flüssigkeitsbehälter 6 angeordnet ist, die dann in den Beeinflussungszustand des Magnetfeldes des Permanentmagneten von Schwimmkörper 2 gelangt, wenn Flüssigkeitsbehälter 6 gefüllt ist. Damit ist Reedkontakt 1a bei gefülltem Flüssigkeitsbehälter 6 geschlossen und bei im Wesentlichen entleertem Flüssigkeitsbehälter 6 geöffnet. Über Leitungen 1c kann mittels einer elektronischen Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) eine Überwachung des Schaltzustandes von Reedkontakt 1a erfolgen. Eine Überprüfung der Schaltfähigkeit von Reedkontakt 1a kann, trotz Einwirkung des Magnetfeldes des Permanentmagneten des Schwimmkörpers 2, bevorzugt durch Erzeugen eines dem Magnetfeld des Permanentmagneten entgegen gerichteten Magnetfelds mittels der den Reedkontakt 1a zylindrisch umgebenden Spule 1b erzielt werden, wodurch der Reedkontakt 1a bei korrekter Funktionalität in auswertbarer Weise öffnet. Ebenfalls kann eine Überprüfung mittels Spule 1b erfolgen, wenn der Permanentmagnet aufgrund eines zu niedrigen Flüssigkeitsstandes den Reedkontakt 1a nicht in einem geschalteten Zustand hält. Aufgrund des durch die Spule 1b erzeugten Feldes, kann Reedkontakt 1a bevorzugt ebenfalls geschlossen werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform, für verschiedene Positionen von Schwimmkörper 2 in Abhängigkeit des Pegelstandes von Flüssigkeit 7, ist in den 4.1 und 4.3 gezeigt. Entsprechend dieser Ausführungsform ist das als Reedkontakt ausgebildete Sensorelement 1a innerhalb der bevorzugt flüssigkeitsdichten Überwachungseinheit 1 eingefasst, welche in einem Bereich von Flüssigkeitsbehälter 6 angeordnet ist, die dann in den Beeinflussungszustand des Magnetfeldes des Permanentmagneten von Schwimmkörper 2 gelangt, wenn Flüssigkeitsbehälter 6 im Wesentlichen entleert ist. Reedkontakt 1a ist somit bei gefülltem Flüssigkeitsbehälter 6 geöffnet und bei im Wesentlichen entleertem Flüssigkeitsbehälter 6 geschlossen. Schwimmkörper 2 umschließt die Überwachungseinheit 1 ringförmig, sodass diese bei sich änderndem Flüssigkeitsstand als Führung für den Schwimmkörper 2 wirkt. Der Permanentmagnet umgibt Überwachungseinheit 1 bevorzugt ebenfalls ringförmig, kann jedoch beispielsweise auch lediglich Kreisringausschnitte aufweisen. Über Leitungen 1c kann mittels dafür vorgesehener elektronischer Einrichtungen (nicht dargestellt) eine Überwachung des Schaltzustandes von Reedkontakt 1a sowie eine Ansteuerung von Spule 1b erfolgen. Die Leitungen 1c sind entsprechend dieser Ausführungsform über die Oberseite von Flüssigkeitsbehälter 6 herausgeführt. Eine Überprüfung der Schaltfähigkeit von Reedkontakt 1a trotz Einwirkung des Magnetfeldes des Permanentmagneten des Schwimmkörpers wird bevorzugt durch Erzeugen eines dem Magnetfeld des Permanentmagneten entgegen gerichteten Magnetfelds mittels der den Reedkontakt 1a zylindrisch umgebenden Spule 1b erzielt, wodurch der Reedkontakt 1a bei korrekter Funktionalität in auswertbarer Weise öffnet. Ebenfalls kann eine Überprüfung mittels Spule 1b erfolgen, wenn der Permanentmagnet aufgrund eines zu niedrigen Flüssigkeitsstandes den Reedkontakt 1a nicht in einem geschalteten Zustand hält. Aufgrund des durch die Spule 1b erzeugten Feldes, kann Reedkontakt 1a bevorzugt ebenfalls geschlossen werden. Weiterhin ist im unteren Bereich von Flüssigkeitsbehälter 6 ein Anschlag 4 zur Auflage von Schwimmkörper 2 vorgesehen, wodurch ein weiteres Absinken von Schwimmkörper 2 bei weiter fallendem Füllstand vermieden wird und der Permanentmagnet somit etwa auf gleicher Höhe, wie Reedkontakt 1a verbleibt. Bei gefülltem Flüssigkeitsbehälter 6, wie in 4.2 gezeigt, ist Reedkontakt 1a nicht betätigt bzw. geschlossen und kann durch Bestromung von Spule 1b in seiner Funktionalität überprüft werden.
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In den 5.1 und 5.2 ist eine Ausführungsform gezeigt, die einen, wie bereits für das Ausführungsbeispiel der 4.1 und 4.2 gezeigt, ringförmigen Schwimmkörper 2 aufweist, wobei jedoch ein Schließen von Reedkontakt 1a in invertierter Weise bei gefülltem Flüssigkeitsspeicher erfolgt. In diesem Fall begrenzt der Anschlag 4 ein weiteres Anheben des Schwimmkörpers 2 bei weiter steigendem Flüssigkeitsstand. Eine Überprüfung der Schaltfunktionalität von Reedkontakt 1a erfolgt in vergleichbarer Weise, wie bereits beschrieben, in Abhängigkeit von dessen aktuellem Schaltzustand bzw. vom Flüssigkeitsstand mittels Spule 1b
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Die 6.1, 6.2 und 6.3 zeigen weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele von Überwachungseinheit 1, wobei zur Auswertung und zum Überprüfen auf korrekte Funktionsfähigkeit des Sensorelements 1a bevorzugt Stromquelle S1 zur Überprüfung des Schaltzustandes von Sensorelement 1a bzw. des Füllstandes, wobei der Schaltzustand von Sensorelement 1a, bezogen auf den Füllstand, abhängig von der konkreten Ausführungsform der Sensoreinrichtung ist, wie für die vorausgehenden Ausführungsbeispiele gezeigt, und Stromquelle S2 zum Überprüfen der Schaltfunktionalität des Sensorelements 1a bzw. entsprechend des gemäß den Ausführungsformen der 6.1 bis 6.3 vorgesehenen Reedkontakts.
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6.1 zeigt eine beispielhafte dreidrahtige Ausführungsvariante von Überwachungseinheit 1 mit den Leitungen 31, 32 und 33, Sensorelement 1a, einem in Reihe zu Sensorelement 1a angeordneten Widerstand 34 zur Strombegrenzung und somit Schutz von Reedkontakt 1a, insbesondere im Falle von Kurzschlüssen gegen KL30, sowie Spule 1b. Befindet sich Reedkontakt 1a im Einflussbereich des Permanentmagneten von Schwimmkörper 2 und ist in Folge dessen geschlossen, fließt bei zugeschalteter Stromquelle S1 ein Strom über Leitung 33, Reedkontakt 1a, Widerstand 34 und die als gemeinsamer Bezugspotentialanschluss dienende Leitung 32, wobei eine Erfassung des Schaltzustandes von Sensorelement 1a, beispielsweise durch Messung der Spannung an M1, mittels einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung vorgenommen werden kann. Spule 1b ist durch ein entsprechendes Schaltmittel über Leitung 31 mittels Stromquelle S2 bestrombar, wodurch die Schaltfähigkeit von Reedkontakt 1a überprüfbar ist.
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Die 6.2 zeigt eine beispielhafte zweidrahtige Ausführungsvariante von Überwachungseinheit 1 mit den Leitungen 31 (Bezugspotential) und 32. Sensorelement 1a ist in Reihe zu Spule 1b und einer Z-Diode 35 angeordnet, welche in Parallelschaltung zu Sensorelement 1a vorliegt. Über Leitung 32 sind die Ströme der Stromquellen S1 und S2 mittels Schaltmitteln eingeprägbar, wobei der Strom von Stromquelle S1 zweckmäßigerweise so niedrig eingestellt wird, dass das durch Spule 1b erzeugte Magnetfeld den Reedkontakt 1a nicht schließt. Zur Überprüfung der Schaltfunktionalität von Reedkontakt 1a kann Stromquelle S2, bei vorausgehendem Wegschalten von Stromquelle S1, einzeln oder ohne ein Wegschalten von Stromquelle S1 zusätzlich zu Stromquelle S1 hinzugeschaltet werden, wobei der Strom in jedem Fall vorzugsweise ausreichend hoch ist, um ein Schließen des Reedkontakts durch das mittels Spule 1b erzeugte Magnetfeld zu bewirken. Befindet sich Reedkontakt 1a im Einflussbereich des Permanentmagneten von Schwimmkörper 2 und ist in Folge dessen geschlossen, fließt bei zugeschalteter Stromquelle S1 ein Strom über Reedkontakt 1a und Spule 1b. Bei geöffnetem Reedkontakt 1a fließt nach Überschreiten der Durchbruchspannung der Z-Diode 35 und zugeschalteter Stromquelle S2 ein ausreichend hoher Strom durch Spule 1b, um die Schaltfähigkeit von Reedkontakt 1a zu überprüfen. Beide Stromquellen S1 und S2 verursachen jeweils einen Spannungsabfall über der Überwachungseinrichtung 1, insbesondere über den ohmschen Widerstand von Spule 1b und der Z-Diode 35, der nach dem ohmschen Gesetz abhängig von der Höhe des Stromes und damit unterschiedlich groß ist. Der Spannungsabfall über die Überwachungseinrichtung 1 kann mittels einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung, beispielsweise durch Messung an M1, ausgewertet werden, um gegebenenfalls einen Defekt an Sensorelement 1a zu erkennen. Vorzugsweise wird Stromquelle S2 zur Überprüfung des Sensorelements 1a zyklisch eingeschaltet (entweder zusätzlich Stromquelle S1 oder alleine).
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Die 6.3 zeigt eine beispielhafte zweidrahtige Ausführungsvariante von Überwachungseinheit 1 mit den Leitungen 31 (Bezugspotential) und 32, Sensorelement 1a, einem in Reihe zu Sensorelement 1a angeordneten Widerstand 34 zur Strombegrenzung und somit Schutz von Reedkontakt 1a, insbesondere im Falle von Kurzschlüssen gegen KL30, Spule 1c und einem parallel zu Sensorelement 1a angeordneten Kondensator 36. Eine Einprägung der Ströme mittels der Stromquellen S1 und S2 kann in gleicher Weise wie bereits beschrieben erfolgen. Um den Spannungsabfall über Überwachungseinrichtung 1 zu verringern, ist entsprechend des Ausführungsbeispiels der 6.3, alternativ zur Z-Diode gemäß Ausführungsform der 6.2, ein Kondensator 36 in Parallelschaltung zu Sensorelement 1a vorgesehen. Ein Kondensator kann im Einschaltmoment mit einem Kurzschluss verglichen werden, wodurch bei geöffnetem Reedkontakt 1a und zugeschalteter Stromquelle S2 ein ausreichend hoher Strom durch Spule 1b fließt, um die Schaltfähigkeit von Reedkontakt 1a zu überprüfen. Damit kann in vorteilhafter Weise eine zuverlässigere Auswertung der Füllstandsüberwachung und Funktionsüberprüfung vorgenommen werden. Der Spannungsabfall über die Überwachungseinrichtung 1 kann mittels einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung, beispielsweise durch Messung an M1, ausgewertet werden, um gegebenenfalls einen Defekt an Sensorelement 1a zu erkennen. Vorzugsweise wird Stromquelle S2 zur Überprüfung des Sensorelements 1a – entweder zusätzlich Stromquelle S1 oder alleine – zyklisch eingeschaltet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Überwachungseinheit
- 1a
- Sensorelement, z.B. Reedkontakt oder Magnetfeldsensor
- 1b
- Spule
- 1c
- Leitungen
- 1d
- Gehäuse der Überwachungseinheit 1
- 2
- Schwimmkörper mit Permanentmagnet
- 3
- Schwenkarm
- 4
- Anschlag für Schwimmkörper 2
- 5
- Gehäuseteil von Flüssigkeitsbehälter 6
- 6
- Flüssigkeitsbehälter
- 7
- Flüssigkeit
- 31
- Leitung 1
- 32
- Leitung 2
- 33
- Leitung 3
- 34
- Widerstand
- 35
- Diode
- 36
- Kondensator
- S1, S2
- Stromquelle
- KL30
- Spannungsversorgung
