DE10355342A1 - Capacitive filling level measurement sensor, especially for motor vehicle use, has a capacitive sensor element that generates a level-dependent frequency signal and signal processing and control elements contained in a housing - Google Patents

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Abstract

Capacitive filling level sensor (1) has a capacitive measurement element (2) with a cylindrical base shape, a housing connected to it and a measurement device contained within the housing. The device comprises a power supply (11), a sensor connection element (5) for generation of a frequency signal from the measurement element, a parameterization device (6) with a storage component (10), a control unit (4) and a signal output component (7).

Description

Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Füllstandssensor, insbesondere zur Füllstandsmessung und/oder -überwachung bei flüssigen Medien bei Nutzfahrzeugen und Verbrennungsmotoren. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Parametrierung eines kapazitiven Füllstandssensors.The The invention relates to a capacitive level sensor, in particular for level measurement and / or -monitoring at liquid Media for commercial vehicles and internal combustion engines. Furthermore The invention relates to a method for parameterizing a capacitive Level sensor.

Die Verwendung eines kapazitiven Sensors zur Messung des Füllstands des Tanks eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise aus der DE 36 39 455 A1 bekannt. Darüber hinaus können kapazitive Sensoren beispielsweise auch für die Messung des Füllstands der Kühlflüssigkeit oder des Schmieröls eines Motors eingesetzt werden. Üblicherweise wird die sich aus der Beaufschlagung des Sensors mit dem zu messenden Medium ergebende Kapazitätsänderung in eine Änderung eines Frequenzsignals umgesetzt. In Abhängigkeit insbesondere von der Dielektrizitätskonstante des Mediums werden kapazitive Füllstandssensoren mit verschiedensten Messparametern betrieben. Weitere einsatzspezifische Parameter eines kapazitiven Füllstandssensors sind beispielsweise eine Signalverzögerung sowie das Format der Ausgangsdaten. Insgesamt bedingen die unterschiedlichen Anwendungsfälle eine große Zahl verschiedener Varianten von Füllstandssensoren, die sich hauptsächlich hinsichtlich deren Parametrierung unterscheiden.The use of a capacitive sensor for measuring the level of the tank of a motor vehicle is for example from DE 36 39 455 A1 known. In addition, capacitive sensors can be used for example for the measurement of the level of the cooling liquid or the lubricating oil of a motor. Usually, the capacitance change resulting from the application of the sensor to the medium to be measured is converted into a change of a frequency signal. Depending in particular on the dielectric constant of the medium capacitive level sensors are operated with a variety of measurement parameters. Further application-specific parameters of a capacitive level sensor are, for example, a signal delay and the format of the output data. Overall, the different applications require a large number of different variants of level sensors, which differ mainly with regard to their parameterization.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kapazitiven Füllstandssensor, welcher bei zuverlässiger Funktion besonders einfach unterschiedlichen Anwendungsfällen anpassbar ist, sowie ein Verfahren zur Parametrierung eines kapazitiven Füllstandssensors anzugeben.Of the The invention is based on the object of providing a capacitive fill level sensor, which at more reliable Function especially easy to adapt to different applications is, as well as a method for the parameterization of a capacitive level sensor specify.

Diese Aufgabe wird durch einen Füllstandssensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Die im Folgenden im Zusammenhang mit der Vorrichtung genannten Vorteile und Weiterbildungen gelten sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt. Der Füllstandssensor umfasst ein eine zylindrische Grundform aufweisendes kapazitives Messelement, welches durch das zu messende Medium direkt oder indirekt, insbesondere in einer Leitung, welche nicht Teil des Füllstandssensors ist, beaufschlag- bzw. beeinflussbar ist. An das kapazitive Messelement schließt ein gegenüber diesem vorzugsweise abgedichtetes Gehäuse an, in welchem eine Spannungsversorgungseinrichtung, ein Sensor-Anschlusselement, eine Steuereinheit, eine Parametriervorrichtung sowie ein Signalausgangsbauteil zusammengefasst sind. Das an das Messelement angeschlossene Sensor-Anschlusselement liefert ein füllstands- und damit kapazitätsabhängiges Frequenzsignal an die Steuereinheit. Die mit der Steuereinheit verbundene oder in diese integrierte Parametriervorrichtung weist ein magnetfeldabhängiges Bauteil auf, welches eine drahtlose Parametrierung des Füllstandssensors von außen ermöglicht. Die Parametrierung erfolgt dabei vorzugsweise bei komplett zusammengebautem Füllstandssensor. Durch den Verzicht auf eine drahtgebundene Zuleitung von Parametrierungsdaten sind entsprechende Kontaktierungs- und Abdichtungsprobleme prinzipiell ausgeschlossen. Zugleich ist eine sehr hohe Variabilität des Füllstandssensors, insbesondere eine Eignung für verschiedene zu messende flüssige Medien gegeben. Als besonders rationell zu fertigendes magnetfeldabhängiges Bauteil wird vorzugsweise ein Reed-Kontakt verwendet. Alternativ ist beispielsweise auch die Verwendung eines Hall-Sensors möglich, welcher im Vergleich zum Reed-Kontakt bei geringeren Magnetfeldstärken anspricht, jedoch aufwändiger zu fertigen ist.These Task is by a level sensor with the features of claim 1 and by a method with the features of claim 6 solved. The following related with the device mentioned advantages and developments apply accordingly also for the procedure and vice versa. The level sensor comprises a capacitive having a cylindrical basic shape Measuring element, which by the medium to be measured directly or indirectly, especially in a line which is not part of the level sensor is, acted upon or influenced. To the capacitive measuring element includes one opposite this preferably sealed housing, in which a voltage supply device, a sensor connection element, a control unit, a parameterization device and a signal output component are combined. That at the Measuring element connected sensor connection element supplies a fill level and thus capacity-dependent frequency signal to the control unit. The connected to the control unit or in this integrated parameterization has a magnetic field-dependent component on, which allows a wireless parameterization of the level sensor from the outside. The parameterization is preferably carried out when fully assembled Level sensor. By dispensing with a wired supply of parameterization data are corresponding contacting and sealing problems in principle locked out. At the same time, a very high level of variability of the level sensor, especially a suitability for different liquid to be measured Given media. As a particularly rational to produce magnetic field dependent component it is preferable to use a reed contact. Alternatively, for example also the use of a Hall sensor possible, which in comparison responds to reed contact at lower magnetic field strengths, but consuming too finished is.

Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist das kapazitive Messelement als Zylinderkondensator ausgebildet, welcher einen zentralen Stift sowie ein diesen konzentrisch umgebendes, im Allgemeinen geerdetes Rohr umfasst. Der Zylinderkondensator ist direkt mit dem zu messenden Medium beaufschlagbar, wobei der zentrale Stift mit einem Isolierstoff, vorzugsweise Kunststoff, ummantelt ist. Der Zylinderkondensator eignet sich zur Messung des Füllstands von Öl, beispielsweise Motoröl oder Hydrauliköl, ebenso wie für Bremsflüssigkeit, Kraftstoff oder wässrige Flüssigkeiten.To A first preferred embodiment is the capacitive measuring element designed as a cylindrical capacitor, which has a central pin as well a concentrically surrounding, generally grounded tube includes. The cylinder capacitor is directly to be measured Medium acted upon, the central pin with an insulating material, preferably plastic, is sheathed. The cylinder capacitor is suitable for measuring the level of oil, for example engine oil or hydraulic oil, as well as for Brake fluid, Fuel or watery Liquids.

In einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung ist das kapazitive Messelement zur Detektion der Füllung einer Leitung oder eines Schlauches mit einem Medium vorgesehen. Dabei wird der Schlauch bzw. die Leitung von zwei jeweils ein Teil des kapazitiven Messelementes bildenden Schellen gehalten, die nebeneinander längs einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Die beiden Schellen übernehmen prinzipiell die Funktion des Rohres und des Stiftes des Zylinderkondensators und weisen insgesamt ebenfalls eine zylindrische Grundform auf, welche jedoch seitlich, d.h. an der Zylinderwandung, offen ist, um das Einlegen des Schlauches oder der Leitung zu ermöglichen. Die im Gehäuse des so genannten Schlauchsensors angeordnete Messvorrichtung entspricht der Messvorrichtung des den Zylinderkondensator aufweisenden Füllstandssensors.In A second preferred embodiment is the capacitive measuring element for the detection of the filling a conduit or a hose provided with a medium. In this case, the hose or the line of two in each case a part held the capacitive measuring element forming clamps, the side by side along one common axis are arranged. The two clamps take over in principle, the function of the tube and the pin of the cylinder capacitor and overall also have a cylindrical basic shape, which, however, are laterally, i. on the cylinder wall, is open, to allow the insertion of the hose or pipe. The in the case the so-called hose sensor arranged measuring device corresponds the measuring device of the cylinder capacitor having level sensor.

Das mit dem kapazitiven Messelement verbundene Sensor-Anschlusselement liefert in bevorzugter Ausgestaltung ein Frequenzsignal von mindestens 150 kHz und maximal 800 kHz, insbesondere ein Signal zwischen 300 kHz und 450 kHz. Das Nutzsignal-Intervall, d.h. die Differenz zwischen der höchsten Frequenz des Messbereichs, welche auftritt, wenn kein zu messendes Medium am kapazitiven Messelement anliegt, und der niedrigsten Frequenz des Messbereichs, welche auftritt, wenn das zu messende Medium das kapazitive Element vollständig beaufschlagt, beträgt vorzugsweise mindestens 20 kHz und maximal 200 kHz, insbesondere 50 kHz bis 100 kHz. Damit ist eine sehr hohe Detektionssicherheit des Füllstandssensors gegeben.In a preferred embodiment, the sensor connection element connected to the capacitive measuring element supplies a frequency signal of at least 150 kHz and at most 800 kHz, in particular a signal between 300 kHz and 450 kHz. The useful signal interval, ie the difference between the highest frequency of the measuring range, which occurs when no medium to be measured is applied to the capacitive measuring element, and the lowest frequency of the measuring range, which occurs when the medium to be measured completely applied to the capacitive element is preferably at least 20 kHz and a maximum of 200 kHz, in particular 50 kHz to 100 kHz. This gives a very high detection reliability of the level sensor.

Die per moduliertem Magnetfeld übermittelten Parametrierungsdaten werden an den Füllstandssensor vorzugsweise als vier Byte aufweisende Parametrierungsdatensätze übertragen, welche jeweils ein Kennungs-Byte, zwei Parameter-Bytes und ein Checksummen-Byte umfassen. Die Empfangsimpulsbreite der mittels des magnetfeldabhängigen Bauteils empfangenen Impulse beträgt bevorzugt mindestens zwei Millisekunden und höchsten 200 Millisekunden. Dies stellt auch bei einem einfach, kostengünstigen magnetfeldabhängigen Bauteil, insbesondere einem Reed-Kontakt, eine ausreichende Übertragungsrate bei zugleich zuverlässiger Übertragung sicher.The transmitted by modulated magnetic field Parameterization data is preferably sent to the level sensor transmit as four-byte parameterization records, each one Include identifier byte, two parameter bytes and a checksum byte. The received pulse width of the means of the magnetic field dependent component received pulses preferably at least two milliseconds and a maximum of 200 milliseconds. This also provides a simple, inexpensive magnetic field dependent device, especially a reed contact, a sufficient transmission rate at the same time reliable transmission for sure.

Die durch das modulierte Magnetfeld übertragenen Parametrierungsdaten können prinzipiell sämtliche Betriebsparameter des Füllstandssensors betreffen. Dies sind insbesondere ein Schaltpunkt des Sensors, eine einstellbare Fehlermeldeverzögerung sowie eine einstellbare Kontrollzeit, während der nach Anlegen der Spannungsversorgung das Ausgangssignal erscheint und damit die Funktionsbereitschaft des Füllstandssensors signalisiert.The transmitted through the modulated magnetic field Parameterization data can in principle all Affect operating parameters of the level sensor. These are in particular a switching point of the sensor, an adjustable Error message delay and an adjustable control time, during which after the application of Power supply the output signal appears and thus the operational readiness of the level sensor signaled.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:following is an embodiment of Invention explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:

1 ein Blockschaltbild eines kapazitiven Füllstandssensors, 1 a block diagram of a capacitive level sensor,

2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines kapazitiven Füllstandssensors, und 2 a first embodiment of a capacitive level sensor, and

3a bis 3e ein zweites Ausführungsbeispiel eines kapazitiven Füllstandssensors. 3a to 3e A second embodiment of a capacitive level sensor.

Einander entsprechende oder gleich wirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding or equivalent parts are in all figures with provide the same reference numerals.

Ein kapazitiver Füllstandssensor 1, dessen Funktion anhand der schematischen Darstellung nach 1 im Folgenden erläutert wird, ist zum wahlweisen Einsatz als Sensor für Wasser, Öl, Kraftstoff oder andere Flüssigkeiten vorgesehen und umfasst ein kapazitives Messelement 2, an welches eine Messvorrichtung 3 angeschlossen ist. Der Füllstandssensor 1 ist durch die im Weiteren noch näher beschriebene Parametrierung auf den jeweiligen Einsatzzweck einstellbar.A capacitive level sensor 1 , whose function is based on the schematic representation 1 is explained below, is provided for optional use as a sensor for water, oil, fuel or other liquids and includes a capacitive sensing element 2 to which a measuring device 3 connected. The level sensor 1 is adjustable to the particular application by the parameterization described in more detail below.

Die Messvorrichtung 3 weist einen Microcontroller als Steuereinheit 4 auf, an welche über ein auch als Sensor-Interface bezeichnetes Sensor-Anschlusselement 5 das kapazitive Messelement 2, welches eine zumindest annähernd zylindrische Grundform aufweist, angeschlossen ist. Das Sensor-Anschlusselement 5 nutzt die vom zu messenden und/oder zu überwachenden Füllstand abhängige Kapazität des Messelementes 2 zur Erzeugung eines Frequenzsignals, welches bei ca. 400 kHz–410 kHz im Fall des mit Luft umgebenen Messelementes 2 und bei ca. 330 kHz–340 kHz im Fall des vollständig in das zu messende Medium, insbesondere Öl, eingetauchten Messelementes 2 liegt. Das Nutzsignal-Intervall beträgt damit ca. 70 kHz. In der Regel weist der Füllstandssensor 1 lediglich einen einzigen Messpunkt auf, kann jedoch ebenso einen ausgedehnten Füllstands-Messbereich aufweisen. Der Messpunkt des Füllstandssensors 1 ist ebenso wie dessen Auslegung auf ein bestimmtes zu überwachendes Medium ohne Änderung der Hardware im weitesten Sinne festlegbar. The measuring device 3 has a microcontroller as a control unit 4 on, via which via a sensor interface also referred to as sensor connection element 5 the capacitive measuring element 2 , which has an at least approximately cylindrical basic shape, is connected. The sensor connection element 5 uses the capacity of the measuring element dependent on the level to be measured and / or monitored 2 for generating a frequency signal which is at about 400 kHz-410 kHz in the case of the air-surrounded measuring element 2 and at about 330 kHz-340 kHz in the case of completely immersed in the medium to be measured, in particular oil, measuring element 2 lies. The useful signal interval is thus approximately 70 kHz. In general, the level sensor points 1 only a single measurement point, but may also have an extended level measurement range. The measuring point of the level sensor 1 is as well as its design for a particular medium to be monitored without changing the hardware in the broadest sense fixable.

Weiter sind an die Steuereinheit 4 eine Parametriervorrichtung 6 sowie ein Signalausgangsbauteil 7 angeschlossen, wobei sich die Parametriervorrichtung 6 aus einem Programmiermodul 8, einem Parametriermodul 9 und einem magnetfeldabhängigen Bauteil 10, insbesondere einem Reed-Kontakt oder einem Hall-Sensor, zusammensetzt. Die Module bzw. Bauteile 8, 9, 10 können hierbei auch in Form eines einzigen Bauteils realisiert sein, wobei im Weiteren nicht zwischen den Funktionen des Programmiermoduls 8 und den Funktionen des Parametriermoduls 9 unterschieden wird und die Begriffe Programmieren und Parametrieren synonym verwendet werden. Analog können die Elemente 4, 5, 6, 7 der Messvorrichtung 3 in beliebiger Weise zusammengefasst sein. Zur Spannungsversorgung der Messvorrichtung 3 weist diese eine Spannungsversorgungseinrichtung 11 auf, welcher eine Schutzeinrichtung 12 mit einem Verpolschutz 13 und einer EMV-Gehäusemassung 14 vorgeschaltet ist. Als Anschlüsse weist der kapazitive Füllstandssensor 1 Spannungsanschlüsse 15, 16 sowie einen Signalanschluss 17 auf. Das vom Signalanschluss 17 gelieferte Signal ist, festlegbar durch die Parametrierung des Füllstandssensors 1, wahlweise zum Beispiel ein 4–20 mA Signal, ein 0,5–4,5 V Signal oder ein sonstiges, insbesondere digitales Signal.Next are to the control unit 4 a parameterization device 6 and a signal output component 7 connected, with the parameterization 6 from a programming module 8th , a parameterization module 9 and a magnetic field dependent component 10 , in particular a reed contact or a Hall sensor composed. The modules or components 8th . 9 . 10 can also be realized in the form of a single component, wherein not further between the functions of the programming module 8th and the functions of the parameterization module 9 a distinction is made and the terms programming and parameterization are used interchangeably. Analog can be the elements 4 . 5 . 6 . 7 the measuring device 3 be summarized in any way. To power the measuring device 3 this has a voltage supply device 11 on which a protective device 12 with a reverse polarity protection 13 and an EMC housing 14 upstream. As terminals, the capacitive level sensor 1 voltage connections 15 . 16 as well as a signal connection 17 on. That from the signal connection 17 The signal supplied is definable by the parameterization of the level sensor 1 , optionally, for example, a 4-20 mA signal, a 0.5-4.5 V signal or other, in particular digital signal.

Eine erste Ausführungsform eines kapazitiven Füllstandssensors nach 2 weist als kapazitives Messelement 2 einen Zylinderkondensator 18 mit einem zentralen Stift 19 und einem diesen umgebenden Rohr 20 auf. Der Stift 19 ist mit einem gegenüber einer Vielzahl verschiedener Medien in einem weiten Temperaturbereich von beispielsweise –55°C bis 140°C widerstandsfähigen Kunststoff, nämlich ETFE, gebräuchlich unter den Bezeichnungen Tefzel und Hostaflon, ummantelt und ebenso wie das Rohr 20 gegenüber einem Gehäuse 21 abgedichtet, in welchem sich die Messvorrichtung 3 auf einer Platine 26 befindet. Zur Abdichtung des Rohres 20 ist eine zwischen einem Kragen 28 des Rohres 20 und dem Gehäuse 21 einliegende Dichtung 29 vorgesehen. An die der Dichtung 29 gegenüberliegende Seite des Kragens 28 grenzt eine leitfähige Scheibe 30, welche zugleich Kontakt mit einer Bördelung 31 des Gehäuses 21 hat, womit insgesamt eine besonders niederohmige Masseanbindung des Rohres 20 gegeben ist. Auf der dem Zylinderkondensator 18 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 21 befindet sich ein Anschlussstück 27, welches der Befestigung des Füllstandssensors 1 und der Herausführung der Anschlüsse 15, 16, 17 dient. Der Füllstandssensor 1 ist auf einen Nenndruck von 25 bar ausgelegt und unter anderem beständig gegenüber Glykol/Wasser-Gemischen mit beliebigem Mischungsverhältnis, mineralischpflanzlichen Ölen, Bremsflüssigkeit, Hydrauliköl, Kraftstoff und wässrigen Flüssigkeiten.A first embodiment of a capacitive level sensor according to 2 indicates as a capacitive measuring element 2 a cylinder capacitor 18 with a central pin 19 and a vice versa Bend tube 20 on. The pencil 19 is coated with a plastic which is resistant to a large number of different media in a wide temperature range, for example from -55 ° C to 140 ° C, namely ETFE, commonly referred to as Tefzel and Hostaflon, and like the pipe 20 opposite a housing 21 sealed, in which the measuring device 3 on a circuit board 26 located. For sealing the pipe 20 is one between a collar 28 of the pipe 20 and the housing 21 inset seal 29 intended. To the seal 29 opposite side of the collar 28 borders a conductive disk 30 , which at the same time contact with a flange 31 of the housing 21 has, bringing a total of a particularly low-impedance ground connection of the tube 20 given is. On the cylinder capacitor 18 opposite side of the housing 21 there is a connection piece 27 , which is the attachment of the level sensor 1 and the lead out of the connections 15 . 16 . 17 serves. The level sensor 1 is designed for a nominal pressure of 25 bar and, among other things, resistant to glycol / water mixtures of any mixing ratio, mineral vegetable oils, brake fluid, hydraulic oil, fuel and aqueous fluids.

Zur Parametrierung des Füllstandssensors 1 wird eine Magnetspule 22 verwendet, die in geringem Abstand von einigen mm bis cm neben dem fertig installierten Füllstandssensor 1 angeordnet wird. Das zwischen der Magnetspule 22 und dem magneffeldabhängigen Bauteil 10, in diesem Ausführungsbeispiel einem Reed-Kontakt, existierende Magnetfeld ist durch einzelne Magnetfeldlinien symbolisiert. Die Modulierung des Magnetfeldes zum Zweck der Parametrierung des Füllstandssensors 1 geschieht derart, dass die Parametrierungsdaten als vier Bytes, nämlich jeweils ein Kennungs-Byte, zwei Parameter-Bytes und ein Checksummen-Byte umfassende Parametrierungsdatensätze an die Parametriervorrichtung 6, welche hermetisch im Gehäuse 21 eingeschlossen ist, übertragen werden. Hierbei beträgt die Empfangsimpulsbreite der Low-Bits 5 ms bis 35 ms und die Empfangsimpulsbreite der High-Bits 50 ms bis 85 ms. Die übertragenen Parametrierungsdaten werden mittels eines Speicherelementes, beispielsweise eines EEPROM's in der Messvorrichtung 3 gespeichert. Die gesamte Parametrierung des Füllstandssensors 1 nimmt bei einer Übertragungsrate von 10 Hz etwa drei Sekunden in Anspruch.For parameterization of the level sensor 1 becomes a magnetic coil 22 used, which is a small distance of a few mm to cm next to the fully installed level sensor 1 is arranged. That between the magnetic coil 22 and the magnetic field dependent component 10 , in this embodiment a reed contact, existing magnetic field is symbolized by individual magnetic field lines. The modulation of the magnetic field for the purpose of parameterizing the level sensor 1 happens such that the parameterization data as four bytes, namely in each case one identifier byte, two parameter bytes and a checksum byte parameterization data sets to the parameterization 6 , which hermetically in the housing 21 is included. Here, the received pulse width of the low bits is 5 ms to 35 ms and the received pulse width of the high bits 50 ms to 85 ms. The transmitted parameterization data are by means of a memory element, for example an EEPROM in the measuring device 3 saved. The entire parameterization of the level sensor 1 takes about three seconds at a transfer rate of 10 Hz.

Die per moduliertem Magnetfeld übermittelten Parametrierungsdaten betreffen neben dem zu detektierenden Medium, charakterisiert durch dessen Dielektrizitätskonstante, insbesondere die Betriebsart des Füllstandssensors 1. Beispielsweise kann der Füllstandssensors 1 wahlweise nach dem Arbeitsstromprinzip oder nach dem Ruhestromprinzip betrieben werden, wobei in letzgenanntem Fall, in welchem der Signalanschluss 16 im fehlerfreien Zustand aktiv, das heißt durchgesteuert ist, unabhängig vom Ausgangssignal der Ausfall der Versorgungsspannung oder Drahtbruch als Fehler signalisiert wird.The parameterization data transmitted via modulated magnetic field relate, in addition to the medium to be detected, characterized by its dielectric constant, in particular, to the operating mode of the filling level sensor 1 , For example, the level sensor 1 be operated according to the working current principle or the closed-circuit principle, in the latter case, in which the signal terminal 16 active in the fault-free state, that is to say, is controlled, regardless of the output signal, the failure of the supply voltage or wire break signaled as an error.

Der Füllstandssensor 1 wird derart betrieben, dass entweder Pluspotential oder Minuspotential an den Signalanschluss 16 geschalten ist (High Side Switch bzw. Low Side Switch). Per Parametrierung sind in beiden Fällen die Funktionsvarianten „Minimum" oder „Maximum", jeweils mit oder ohne Kontrollfunktion, einstellbar. Bei der Einstellung „Minimum mit Kontrollfunktion" erscheint bei mit Medium beaufschlagtem Messelement 2 das Ausgangssignal für eine einstellbare Kontrollzeit von bis zu fünf Sekunden, beispielsweise zwei Sekunden und signalisiert damit die Funktionsbereitschaft des Füllstandssensors 1. Umgekehrt erscheint das Ausgangssignal bei der Einstellung Maximum mit Kontrollfunktion" während der Kontrollzeit, sofern das Messelement 2 das Medium nicht detektiert beziehungsweise der Füllstand unterhalb einer einstellbaren Schwelle ist. Ist die Kontrollfunktion nicht gewählt, so geht der Füllstandssensor 1 in jeder Funktionsvariante ohne Selbstüberwachung sofort in den Messbetrieb.The level sensor 1 is operated in such a way that either positive potential or negative potential to the signal terminal 16 switched (high side switch or low side switch). By parameterization, the function variants "minimum" or "maximum" can be set in both cases, each with or without a control function. With the setting "Minimum with control function" appears with medium loaded measuring element 2 the output signal for an adjustable control time of up to five seconds, for example two seconds and thus signals the operational readiness of the level sensor 1 , Conversely, the output signal appears at the setting Maximum with control function "during the control period, if the measuring element 2 the medium is not detected or the level is below an adjustable threshold. If the control function is not selected, the level sensor goes 1 in any function variant without self-monitoring, immediately into measuring mode.

Um ein unbeabsichtigtes Ansprechen des Füllstandssensors 1 bei kurzzeitig schwankendem Füllstand zu verhindern, ist eine Fehlermeldeverzögerung, beispielsweise im Bereich zwischen Null und 3600 Sekunden, einstellbar. Die Fehlermeldeverzögerung wird ebenso wie alle weiteren einstellbaren Parameter erst nach vollständiger Montage des Füllstandssensor 1 in der Messvorrichtung 3 ge speichert. Diese ermöglicht eine besonders rationelle Fertigung des Füllstandssensors 1 bei gleichzeitig hoher Flexibilität.Inadvertent response of the level sensor 1 If the filling level fluctuates for a short time, an error message delay, for example in the range between zero and 3600 seconds, can be set. The error message delay as well as all other adjustable parameters only after complete installation of the level sensor 1 in the measuring device 3 saved. This allows a particularly efficient production of the level sensor 1 with high flexibility at the same time.

Im Ausführungsbeispiel nach den 3a bis 3e ist der kapazitive Füllstandssensor 1 als so genannter Schlauchsensor 23 realisiert. Das kapazitive Messelement 2 des Schlauchsensors 23 weist zwei längs einer gemeinsamen Achse A nebeneinander angeordnete, zum Einspannen eines in 3a gestrichelt angedeuteten Schlauches 24 vorgesehene Schellen 25 auf. Hinsichtlich der Funktion der in den 3a bis 3e nicht sichtbaren, im Gehäuse 21 angeordneten Messvorrichtung 3 wird auf die 1 und 2 und die zugehörigen Ausführungen verwiesen. An die Dichtheit des Gehäuses 21 werden im Vergleich zum Füllstandssensor 1 nach 2 geringere Anforderungen gestellt, da der Schlauchsensor 23 nicht direkt mit dem zu detektierenden Medium beaufschlagt wird. Die Funktion der beiden Schellen 25 entspricht prinzipiell der Funktion des Stiftes 19 und des Rohres 20 des Zylinderkondensators 18. Der Schlausensor 23 ist grundsätzlich für beliebige Schlauchleitungen oder Rohrleitungen geeignet, welche in verschiedenen Betriebszuständen mit Medien unterschiedlicher Dielektrizitätskonstanten gefüllt sein können. Das im Wesentliche quaderförmige Gehäuse 21 des Schlauchsensors 23 weist im Ausführungsbeispiel zwei Befestigungsbuchsen 32 auf. Auf der den das kapazitive Messelement 2 bildenden Schellen 25 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 21 ist ein Anschlusskabel 33 herausgeführt. Auf der selben Gehäuseseite sind weiter eine Anzeigevorrichtung 34, nämlich eine LED-Anzeige, und ein Potentiometer 35 sichtbar. Das Potentiometer 35 ermöglicht Einstellungen am Füllstandssensor 1, die wahlweise auch durch die Parametrierung mittels moduliertem Magnetfeld vorgenommen werden können und ist optional vorhanden.In the embodiment of the 3a to 3e is the capacitive level sensor 1 as a so-called hose sensor 23 realized. The capacitive measuring element 2 of the hose sensor 23 has two along a common axis A juxtaposed, for clamping an in 3a indicated by dashed lines hose 24 provided clamps 25 on. Regarding the function of in the 3a to 3e not visible, in the housing 21 arranged measuring device 3 will be on the 1 and 2 and the related statements. To the tightness of the housing 21 are compared to the level sensor 1 to 2 lower requirements, as the hose sensor 23 is not directly applied to the medium to be detected. The function of the two clamps 25 corresponds in principle to the function of the pen 19 and the tube 20 of the cylinder capacitor 18 , The strap sensor 23 is basically suitable for any hose lines or pipelines, which in different operating conditions with media different dielectric constants can be filled. The essentially cuboid housing 21 of the hose sensor 23 has in the exemplary embodiment two mounting sockets 32 on. On the the the capacitive measuring element 2 forming clamps 25 opposite side of the housing 21 is a connection cable 33 led out. On the same side of the housing are still a display device 34 namely an LED display and a potentiometer 35 visible, noticeable. The potentiometer 35 allows adjustments to the level sensor 1 , which can optionally be made by the parameterization by means of modulated magnetic field and is optionally available.

11
Füllstandssensorlevel sensor
22
Messelementmeasuring element
33
Messvorrichtungmeasuring device
44
Steuereinheitcontrol unit
55
Sensor-AnschlusselementSensor connection element
66
ParametriervorrichtungParametriervorrichtung
77
SignalausgangsbauteilSignal output device
88th
Programmiermodulprogramming module
99
Parametriermodulparameter module
1010
Bauteilcomponent
1111
SpannungsversorgungseinrichtungPower supply means
1212
Schutzeinrichtungguard
1313
VerpolschutzReverse polarity protection
1414
EMV-GehäusemassungEMC Gehäusemassung
1515
Spannungsanschlussvoltage connection
1616
Spannungsanschlussvoltage connection
1717
Signalanschlusssignal connection
1818
Zylinderkondensatorcylindrical capacitor
1919
zentraler Stiftcentrally pen
2020
Rohrpipe
2121
Gehäusecasing
2222
Magnetspulesolenoid
2323
Schlauchsensortube sensor
2424
Schlauchtube
2525
Schelleclamp
2626
Platinecircuit board
2727
Anschlussstückconnector
2828
Kragencollar
2929
Dichtungpoetry
3030
Scheibedisc
3131
Bördelungflanging
3232
Befestigungsbuchsemounting bushing
3333
Anschlusskabelconnection cable
3434
Anzeigevorrichtungdisplay device
3535
Potentiometerpotentiometer
AA
Achseaxis

Claims (16)

Kapazitiver Füllstandssensor mit • einem kapazitiven Messelement (2) mit einer zylindrischen Grundform, • einem mit diesem verbundenen Gehäuse (21), • einer im Gehäuse (21) angeordneten Messvorrichtung (3), umfassend – eine Spannungsversorgungseinrichtung (11), – ein zur Erzeugung eines Frequenzsignals mittels des kapazitiven Messelementes (2) vorgesehenes Sensor-Anschlusselement (5), – eine Parametriervorrichtung (6) mit einem zur Aufnahme von Parametrierungsdaten vorgesehenen magnetfeldabhängigen Bauteil (10), – eine mit dem Sensor-Anschlusselement (5) sowie mit der Parametriervorrichtung (6) verbundene Steuereinheit (5), – ein an die Steuereinheit (5) angeschlossenes Signalausgangsbauteil (7).Capacitive level sensor with • a capacitive measuring element ( 2 ) with a cylindrical basic shape, • a housing connected to it ( 21 ), • one in the housing ( 21 ) arranged measuring device ( 3 ), comprising - a power supply device ( 11 ), - one for generating a frequency signal by means of the capacitive measuring element ( 2 ) provided sensor connection element ( 5 ), - a parameterization device ( 6 ) with a magnetic field-dependent component provided for recording parameterization data ( 10 ), - one with the sensor connection element ( 5 ) as well as with the parameterisation device ( 6 ) connected control unit ( 5 ), - one to the control unit ( 5 ) connected signal output component ( 7 ). Kapazitiver Füllstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kapazitive Messelement (2) als Zylinderkondensator (18) ausgebildet ist.Capacitive level sensor according to claim 1, characterized in that the capacitive measuring element ( 2 ) as a cylindrical capacitor ( 18 ) is trained. Kapazitiver Füllstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kapazitive Messelement (2) zwei längs einer gemeinsamen Achse (A) nebeneinander angeordnete, zum Einspannen eines Schlauches vorgesehene Schellen (25) umfasst.Capacitive level sensor according to claim 1, characterized in that the capacitive measuring element ( 2 ) two along a common axis (A) arranged side by side, provided for clamping a hose clamps ( 25 ). Kapazitiver Füllstandssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfeldabhängige Bauteil (10) ein Reed-Kontakt ist.Capacitive level sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the magnetic field-dependent component ( 10 ) is a reed contact. Kapazitiver Füllstandssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfeldabhängige Bauteil (10) ein Hall-Sensor ist.Capacitive level sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the magnetic field-dependent component ( 10 ) is a Hall sensor. Verfahren zur Parametrierung eines kapazitiven Füllstandssensors (1), welcher ein im Wesentlichen zylinderförmiges kapazitives Messelement (2) und eine an dieses angeschlossene Messvorrichtung (3) mit einem zur Aufnahme eines kapazitätsabhängigen Frequenzsignals vorgesehenen Sensor-Anschlusselement (5) und einem magnetfeldabhängigen Bauteil (10) umfasst, wobei zur Parametrierung des Füllstandssensors (1) vorgehene Parametrierungsdaten mittels eines modulierten Magnetfeldes an das magnetfeldabhängige Bauteil (10) übertragen werden.Method for the parameterization of a capacitive level sensor ( 1 ), which is a substantially cylindrical capacitive measuring element ( 2 ) and a connected to this measuring device ( 3 ) with a sensor connection element provided for receiving a capacitance-dependent frequency signal ( 5 ) and a magnetic field-dependent component ( 10 ), wherein for the parameterization of the level sensor ( 1 ) parameterization data by means of a modulated magnetic field to the magnetic field-dependent component ( 10 ) be transmitted. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-Anschlusselement (5) ein Frequenzsignal von mindestens 150 kHz aufnimmt.Method according to claim 6, characterized in that the sensor connection element ( 5 ) receives a frequency signal of at least 150 kHz. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-Anschlusselement (5) ein Frequenzsignal von maximal 800 kHz aufnimmt.Method according to claim 6 or 7, characterized in that the sensor connection element ( 5 ) receives a frequency signal of a maximum of 800 kHz. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-Anschlusselement (5) mit einem Nutzsignal-Intervall von mindestens 20 kHz betrieben wird.Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the sensor connection element ( 5 ) is operated with a useful signal interval of at least 20 kHz. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-Anschlusselement (5) mit einem Nutzsignal-Intervall von maximal 200 kHz betrieben wird.Method according to one of claims 6 to 9, characterized in that the sensor connection element ( 5 ) is operated with a useful signal interval of 200 kHz maximum. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Parametrierung ein vier Byte aufweisender Parametrierungsdatensatz an das magnetfeldabhängige Bauteil (10) übertragen wird.Method according to one of claims 6 to 10, characterized in that for parameterization a four-byte parameterization data set to the magnetic field-dependent component ( 10 ) is transmitted. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Parametrierungsdatensatz ein Kennungs-Byte, zwei Parameter-Bytes und ein Checksummen-Byte umfasst.Method according to claim 11, characterized in that that the parameterization record an identifier byte, two parameter bytes and a checksum byte includes. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittels des magnetfeldabhängigen Bauteils (10) empfangene Impuls eines modulierten Magnetfeldes eine Empfangsimpulsbreite von mindestens 2 Millisekunden aufweist.Method according to one of claims 6 to 12, characterized in that a means of the magnetic field-dependent component ( 10 ) received pulse of a modulated magnetic field has a received pulse width of at least 2 milliseconds. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittels des magnetfeldabhängigen Bauteils (10) empfangene Impuls eines modulierten Magnetfeldes eine Empfangsimpulsbreite von maximal 200 Millisekunden aufweist.Method according to one of claims 6 to 13, characterized in that a means of the magnetic field-dependent component ( 10 ) received pulse of a modulated magnetic field has a received pulse width of a maximum of 200 milliseconds. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch die über das magnetfeldabhängige Bauteil (10) erfolgende Parametrierung ein Schaltpunkt des Füllstandssensors (1) festgelegt wird.Method according to one of claims 6 to 14, characterized in that by the over the magnetic field dependent component ( 10 ) parameter setting a switching point of the level sensor ( 1 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch die über das magnetfeldabhängige Bauteil (10) erfolgende Parametrierung eine Fehlermeldeverzögerung festgelegt wird.Method according to one of claims 6 to 15, characterized in that by the over the magnetic field dependent component ( 10 ) parameter setting an error message delay is set.
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