DE19720125A1 - Füllstandsmeßvorrichtung - Google Patents
FüllstandsmeßvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Füllstandsmeßvorrichtung für den Flüs
sigkeitsinhalt eines Tanks (Tankanzeige), mit einem Füllstandssen
sor zum Erzeugen eines der Höhe eines Punktes des Flüssigkeits
spiegels proportionalen Signals, einem zusätzlichen Volumenstrom
sensor zum Erzeugen eines dem Zufluß oder Abfluß proportionalen
Signals und einem Anzeigeelement.
In den zahlreichen Gebieten der Technik besteht die Notwendigkeit,
den Flüssigkeitsinhalt eines Tanks zu bestimmen. Während bei klei
neren Tanks eine Bestimmung des Gewichtes möglich ist, wird bei
größeren Tanks im allgemeinen eine Pegelstandsmessung vorgenommen.
Hierzu werden Füllstandssensoren verwendet, die ein der Höhe eines
Punktes des Flüssigkeitsspiegels proportionales Signal erzeugen.
Solche Füllstandssensoren für eine Pegelstandsmessung sind übli
cherweise Hebelschwimmersensoren, bei denen ein Schwimmer über
einen Hebel mit einem Potentiometer verbunden ist, oder aber Kon
densatoren, die beispielsweise rohrförmig ausgebildet sind, und
eine kapazitive Füllstandsmessung ermöglichen, indem die zu mes
sende Flüssigkeit als Dielektrikum wirkt.
Bei zahlreichen Anwendungsfällen wird jedoch die Flüssigkeitsober
fläche der Flüssigkeit im Tank hochfrequenten oder niederfrequen
ten Anregungen ausgesetzt, so daß eine Bestimmung des Flüssig
keitsinhalts mit der für verschiedene Anwendungsfälle zu fordern
den Genauigkeit mit Füllstandssensoren unmöglich wird. Dies gilt
insbesondere für die Bestimmung der Kraftstoffvorratsmenge über
eine Pegelstandsmessung des Kraftstoffes im Tank eines Fahrzeuges.
Hierzu gehören von Brennkraftmaschinen angetriebene Landfahrzeuge
ebenso wie Flugzeuge oder Schiffe. Bei allen Fahrzeugen ist das
Niveau der Kraftstoffflüssigkeit in Vorratsbehälter aufgrund auf
von Lage- und Beschleunigungsänderungen ständigen Schwankungen
unterworfen. Eine ungedämpft auf das jeweilige Niveau ausgerichte
te Anzeige schwankt damit ebenfalls erheblich und führt insbeson
dere dort zu Problemen, wo eine Überschätzung der noch vorhandenen
Kraftstoffmenge zu gefährlichen Situationen führen kann, wie bei
spielsweise bei Motorflugzeugen.
Da der Kraftstofftank in den meisten Fällen fest in das jeweilige
Fahrzeug, beispielsweise in ein Flugzeug eingebaut ist, wirken
sich die Beschleunigungen und Lageänderungen des jeweiligen Fahr
zeuges, insbesondere Flugzeuges, und somit auch die des Tankes
unmittelbar als Eingangsgrößen auf die Fluidbewegung aus. Speziell
bei Flugzeugen sind hochfrequente Störungen der Flüssigkeitsober
fläche zu beobachten, die auf Luftturbulenzen zurückzuführen sind,
wie auch niederfrequente Störungen, die beispielsweise durch lang
andauernde Lageänderungen des Flugzeuges, beispielsweise im Steig
flug o. ä., verursacht werden.
Beispielhaft zeigt Fig. 7 die Füllstandssensorspannung eines ty
pischen Schwimmerhebelsensors eines Kleinflugzeuges während eines
Horizontalfluges von etwa 15 Sekunden. Aus der Abbildung sind
deutlich erkennbar hochfrequente Störungen mit einer Frequenz von
zirka 1 Hz, die durch Luftturbulenzen angeregt werden. Der Füll
standssensor-Spannungsverlauf weist Amplituden bis zu ± 125 mV
auf, was bei dem untersuchten Flugzeugtyp einer Schwankung von
± 1,3 l entspricht. Bei Flügen in turbulenten Wetterlagen wurden
Schwankungen in der Tankuhranzeige von ± 10 l bis ± 15 l beobach
tet, bei einem Gesamtkraftstoffvolumen des beobachteten Kleinflug
zeuges von zirka 75 l.
Fig. 8 zeigt typische stationäre Abweichungen, die sich aus sehr
lang andauernden, extrem niederfrequenten Fluglageänderungen (z. B.
stationäre Steig-, Sink- oder Langsamflüge) ergeben. Die Ausbil
dung solcher Abweichungen hängen in erster Linie von der Tankgeo
metrie, dem Einbauort des Füllstandssensors, dem momentanen Kraft
stoffvolumen und dem Neigungswinkels des Tanks ab. In Fig. 8 ist
die absolute Abweichung der Abtasthöhe in Abhängigkeit von dem
Längslagewinkel des Flugzeuges und dem Tankinhalt dargestellt. Man
erkennt beispielsweise, daß bei einem Längslagewinkel des Flugzeu
ges von 16° und einem momentanen Tankvolumen bei diesem Tank von
zirka 39 l ein Fehler der Schwimmerauslenkung von 30 mm auftritt,
bei der Geometrie dieses speziellen Tankes gleichbedeutend mit
einem Fehlervolumen von zirka 11 l. Die Kraftstoffmenge wird daher
um zirka 27% zu groß angezeigt. Dies kann zu einer bedeutenden
Fehleinschätzung durch den Piloten hinsichtlich der ihm zur Ver
fügung stehenden Reichweite des Flugzeuges führen. Ähnliche syste
matische Fehler ergeben sich beispielsweise bei Kraftfahrzeugen
bei der Berg- und Talfahrt.
Aus der DE 38 25 630 C2 ist eine Füllstandsanzeige bekannt, bei
der der konventionelle Füllstandsmeßsensor, dort bezeichnet als
statischer Geber, ergänzt wird durch eine Verbrauchsmeßeinrich
tung, die den momentanen Kraftstoffverbrauch auf der Grundlage von
Einspritzsignalen eines Kraftstoff-Einspritzsystemes bestimmt.
Dabei wird die Tankanzeige im wesentlichen gesteuert durch den
auf integrierten Volumenstrom, der von einer zu bestimmten Zeit
punkten von dem statischen Geber bestimmten Vorratsmenge des
Kraftstoffes subtrahiert wird. Es wird anstelle der Verwendung der
Einspritzsignale zur Bestimmung des Kraftstoffverbrauches auch
allgemein ein Durchflußmesser vorgeschlagen, mithin ein Volumen
stromsensor in der Diktion dieser Patentanmeldung.
An der gemäß dem Stand der Technik in Form der 38 25 630 C2 vor
geschlagenen Füllstandsmeßvorrichtung ist sehr nachteilig, daß der
Volumenstromsensor von hoher Güte sein muß, um verwertbare Ergeb
nisse zu liefern. Da Linearitätsfehler des Volumenstromsensors
auf integriert werden, und damit mit zunehmender Zeitdauer zu sehr
hohen absoluten Abweichungen der Tankanzeige führen, können nur
Volumenstromsensoren akzeptiert werden, deren Linearitätsfehler im
unteren einstelligen Prozentbereich liegt. Solche Volumenstromsen
soren sind sehr teuer und scheiden damit für die Verwendung in
Kraftfahrzeugen und Kleinflugzeugen, Motorbooten etc. aus.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Füllstands
meßvorrichtung der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß als
Füllstandssensoren und Volumenstromsensor vergleichsweise billige
Bauteile mit vergleichsweise hohen gerätespezifischen Abweichungen
verwendet werden können, und trotzdem eine genaue Tankanzeige er
möglicht wird. Dabei sollen weiter hochfrequente Störungen elimi
niert werden, so daß eine ruhige Tankanzeige gewährleistet ist.
Weiterhin sollen niederfrequente Störungen, wie beispielsweise
langfristig angelegte Lageänderungen des Flugzeuges mit geringer
Kreisfrequenz (Steigflug/Sinkflug) hinsichtlich ihrer Auswirkungen
auf das Meßergebnis stark gedämpft werden, ohne daß ein Schlepp
fehler wegen der starken Dämpfung generiert wird.
Die Lösung der Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Füllstands
meßvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Füll
standsensors durch ein Tiefpaßfilter und das Signal des Volumen
stromsensors durch ein Hochpaßfilter geleitet wird, und daß beide
Signale vor dem Anzeigeinstrument addiert werden. Dabei ist eine
bevorzugte und vorteilhafte Dimensionierung, daß die Eckfrequenz
(Zeitkonstante) des Tiefpaßfilters im wesentlichen gleich der Eck
frequenz (Zeitkonstante) des Hochpaßfilters ist. Mit einer solchen
Dimensionierung läßt sich erreichen, daß niederfrequente Störungen
durch entsprechende Auslegung des Tiefpaßfilters eliminiert wer
den, wobei bei der extremen Dimensionierung des Tiefpaßfilters
entstehende Schleppfehler durch den nach dem Hochpaßfilter gelie
ferten Signalanteil kompensiert werden.
Die bei typischen Anwendungen sich ergebenden Zeitkonstanten sind
so groß, daß herkömmliche analoge Bauteile, insbesondere Kondensa
toren, nicht zu akzeptierende Größen und Gewichte erreichen. Gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, daß die
Filter digital aufgebaut sind. Dabei ist bevorzugt insbesondere
vorgesehen, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen Füllstands
meßvorrichtung für Anzeigevorrichtungen in Flugzeugen die Zeitkon
stanten der Filter in bezug auf ein typisches Flugverhalten hin
optimierbar sind. So kann beispielsweise ein Schulungsflugzeug,
das häufig Platzrunden und Start/Landeübungen fliegt, hinsichtlich
seiner Füllstandsmeßvorrichtung anders optimiert werden, als ein
für längeren Reiseflug vorgesehenes Flugzeug.
Durch die starke Dämpfung des Tiefpasses kommt es nach Einschalten
der erfindungsgemäßen Füllstandsmeßvorrichtung zu starken Verzöge
rungen. Es kann daher vorgesehen sein, daß das Tiefpaßfilter zur
Einschaltkompensation kurzzeitig überbrückbar ist, um dem Piloten
oder sonstigen Benutzer eines Fahrzeuges schnell eine erste Anzei
ge zu liefern.
Die vorgesehene Komplementärfilterung (Tiefpaßfilterung für das
Signal des Füllstandssensors/Hochpaßfilterung für das Signal des
Volumenstromsensors) kann indirekt auch dadurch erreicht werden,
daß das Signal des Füllstandssensors als Stützgröße für ein
Schätzfilter verwendet wird, das einen Integrator aufweist, an
dessen Eingang die Differenz aus dem von dem Volumenstromsensor
generierten Signal und einem rückgeführten Korrektursignal an
liegt, wobei letzteres proportional zu der Differenz zwischen dem
momentanen Signal des Füllstandssensors als Stützgröße und dem
Ausgang des Integrators als Schätzgröße ist.
Ein solches Schätzfilter führt ebenfalls zu einer Tiefpaßfilterung
des Signals des Füllstandssensors mit tiefer Eckfrequenz (hoher
Zeitkonstante), wobei ein systematisch sich ergebender Schleppfeh
ler durch Stützung des Filters mit dem Volumenstromsensorsignal
kompensiert wird. Dabei bewirkt die Stützung eine hochpaßartige
Filterung des Volumenstromsensorsignals.
Vorteilhaft ist inbesondere, als Füllstandssensor ein an sich be
kannten Sensor zu verwenden, der einen an einem Hebel befestigten
Schwimmer und einen Potentiometer aufweist.
Der Volumenstromsensor kann insbesondere ein billiger Turbinenrad
zähler oder ein Hitzdrahtanemometer sein.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung können den Un
teransprüchen entnommen werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der im folgen
den beschriebenen Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Füllstandsmeßvorrichtung mit
einem Komplementärfilter,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer digitalen Rea
lisierung,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der sich ergebenden
Fehler bei einem erfindungsgemäße Komplementärfil
ter gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Kleinflugzeuges
mit eingebauter erfindungsgemäßer Füllstandsmeßvor
richtung,
Fig. 5 eine alternative Ausführungsform einer erfindungs
gemäßen Füllstandsmeßvorrichtung gemäß Fig. 1 mit
einem Schätzfilter,
Fig. 6 eine graphische Darstellung der sich ergebenden
Fehler bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 5,
Fig. 7 eine bereits in der Beschreibungseinleitung disku
tierte Darstellung hochfrequenter Störungen an ei
nem Hebelschwimmersensor, und
Fig. 8 eine bereits in der Beschreibungseinleitung disku
tierte Darstellung von sich ergebenden systemati
schen Fehlern einer Tankanzeige eines Kleinflugzeu
ges bei Lageänderungen um die Querachse (Variation
des Längswinkels).
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Füllstandsmeßvorrichtung mit
einem an sich bekannten Füllstandssensor 10. Der Füllstandssensor
erzeugt ein der höhe eines Punktes des Flüssigkeitsspiegels im
Tank proportionales Signal, aus dem bei gekannter Geometrie des
Tankes ein gemessenes Volumen VSchwimmer abgeleitet wird. Dieses Si
gnal wird über ein Tiefpaßfilter 12 mit großer Zeitkonstante TT
geleitet.
Parallel dazu ist ein Turbinenradzähler 14 vorgesehen, der ein
Volumenstromsignal generiert. Der Volumenstrom wird in einem
Integrator 16 zu einem Signal VTurbine auf integriert. Dieses Signal
wird über ein Hochpaßfilter 18 geleitet, dessen Zeitkonstante TH im
wesentlichen gleich der Zeitkonstante TT des Tiefpaßfilters ist.
Beide Signale werden an einem Knotenpunkt 20 addiert und an einem
nicht dargestellten Anzeigeinstrument zur Anzeige gebracht.
Die Konstanten TT und TH sind so groß, daß eine Realisierung mit
analogen Bauteilen, wie insbesondere Kondensatoren, zu großen,
voluminösen und schweren Geräten führen würde.
Fig. 2 zeigt daher, daß bevorzugt vorgesehen ist, die Filterung
mittels einer Recheneinheit 22 digital durchzuführen. Dabei kann
ein Ausgang 24 vorgesehen sein, an den die generierten digitalen
Werte unmittelbar weiter verarbeitet werden und beispielsweise in
einem sogenannten Primary Flight Display dargestellt werden, wobei
abgeleitete Größen, wie beispielsweise die maximale Reichweite des
Flugzeuges o.a., generiert werden können.
Alternativ kann vorgesehen sein, mittels eines Digital/Analog-Um
setzers 26 ein analoges Signal zu generieren, das in einer her
kömmlichen Anzeige 28, beispielsweise einem Kreuzspulinstrument,
dargestellt wird.
Analog/Digital-Umsetzer 30 und 32 sind vorgesehen, um die vom
Füllstandssensor und Turbinenradzähler 14 gelieferten Signale zu
digitalisieren.
Fig. 1 zeigt weiterhin einen als "Einschaltkompensation" bezeich
neten Überbrückungszweig 34, mittels dessen sich das Tiefpaßfilter
12 überbrücken läßt. Dies ist vorgesehen, um dem Fahrer, Piloten
o.a. nach Einschalten des Armaturenbrettes, der Avionik o. ä. das
Gefühl zu nehmen, daß die Anzeige kaputt ist. Ohne eine solche
Einschaltkompensation würde es wegen der großen Zeitkonstante TT
vergleichsweise lange dauern, bis eine Anzeige 28 (Fig. 2) einen
realistischen Wert anzeigen würde.
Um falscher Startwerte der Anzeige aufgrund eines schräg stehenden
Fahrzeuges oder Flugzeuges zu verhindern, kann vorgesehen sein,
eine verzögerte Mittelwertbildung vorzunehmen, die gegebenenfalls
durch andere lot- (Pendel) oder lageerfassende Sensoren (künstli
cher Horizont) gesteuert werden kann.
Fig. 3 zeigt die systematischen Fehler und ihre Kompensation an
hand eines Ausgangsvolumens, das kontinuierlich verringert wird.
Zu erkennen ist, daß das einer Tiefpaßfilterung mit niedriger Eck
frequenz unterworfene Signal einen Schleppfehler aufweist. Dieser
wird durch die vom Hochpaßfilter 18 gelieferten hochfrequenten
Anteile bei geeigneter Dimensionierung von Tiefpaßfilter 12 und
Hochpaßfilter 18 gerade kompensiert.
Fig. 4 zeigt eine Einbaumöglichkeit in ein Kleinflugzeug. Das als
Hochdecker ausgeführte Flugzeug weist zwei in den Tragflächen an
geordnete Tanks 40 und 42 auf, die über eine Ausgleichsleitung 44
miteinander verbunden sind. Aus den Tanks 40 und 42 wird der
Kraftstoff über Kraftstoffleitungen 46 zu einem nicht dargestell
ten Triebwerk gefördert, das einen Propeller 48 antreibt. Serien
mäßige Füllstandssensoren 50 entsprechen den Füllstandssensoren 10
in Fig. 1. Ergänzend sind zwei Turbinenradzähler 52 als Volumen
stromsensoren in die Kraftstoffleitungen 46 eingefügt. Die Turbi
nenradzähler 52 entsprechen den Turbinenradzählern 14 gemäß Fig.
1. Um Kraftstoffflüsse über die Ausgleichsleitungen 44 erfassen zu
können, ist ein zusätzlicher Volumenstromsensor 54 vorgesehen, der
beispielsweise ein Hitzdrahtanemometer sein kann. Mittels eines
Kraftstoffwahlhebels 56 kann der Pilot des Flugzeuges wahlweise
den Backbordtank 42, den Steuerbordtank 40 oder beide leeren.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Füllstandsmeßvorrichtung, bei
der das vom Füllstandssensor gelieferte Signal VSchwimmer und das vom
Turbinenradzähler gelieferte Signal T mittels eines Schätzfilters
verarbeitet und so im Ergebnis ähnlich gefiltert werden, wie mit
tels eines Komplementärfilters, wie er in Fig. 1 dargestellt ist.
Bei dem Prozeß "Kraftstoffverbrauch" besteht das Filtermodell aus
einem Integrator 16, der das vom Volumenstromsensor/Turbinenrad
zähler 14 gelieferte Signal T zum verbrauchten Volumen auf inte
griert. Geht man von einem leckagefreien Zustand des Kraftstoffsy
stems aus und vernachlässigt die Kraftstoffverluste durch Verdun
stung, so verhalten sich die beiden Meßgrößenvolumen und Volumen
strom untereinander regressiv. Die Linearitätsabweichungen des
Turbinenradzählers 14 machen sich in einer driftbehafteten Abwei
chung im auf integrierten Volumen bemerkbar, wie in Fig. 6 darge
stellt. Die Größe am Ausgang des Integrators wird als Schätzwert
bezeichnet. Der Schätzwert wird an einem Knotenpunkt 58 vom zur
Verfügung stehenden Meßwert des Füllstandssensors 10 VSchwimmer sub
trahiert, und die daraus resultierende Abweichung ΔV wird über
eine Rückführverstärkung 60 auf den Eingang des Filters (Integra
tor) zurückgeführt. Genau wie bei der in Fig. 1 dargestellten
komplementären Filterung setzt sich das vom Füllstandssensor ge
messene Signal VSchwimmer aus dem tatsächlichen Volumen V und einem
Rauschanteil VRausch zusammen und das vom Turbinenradzähler auf inte
grierte Volumen VT aus dem tatsächlichen Volumen V und dem bereits
erwähnten Driftanteil VDrift.
Eine Einschaltkompensation 34 erfüllt eine ähnliche Aufgabe wie
bei dem in Fig. 1 dargestellten Komplementärfilter. Weiterhin ist
eine zweite Einschaltkompensation 62 dargestellt, mit der sich der
Verstärkungsfaktor K der Rückführverstärkung 60 verändern lassen
kann. Um auch die sehr niederfrequenten Störanteile im Füllstands
sensorsignal unterdrücken zu können, muß die Rückführverstärkung
sehr klein gewählt werden. Daraus resultiert ein extremes Tiefpaß
verhalten des gesamten Filters, das nach dem Einschalten zu sehr
langen Wartezeiten führt, bis die Anzeigenadel einer Anzeigevor
richtung (beispielsweise 28 in Fig. 2) ihren statischen Endwert
erreicht hat. Durch die Kompensationsschaltung wird dieser Vorgang
beschleunigt, so daß die Anzeigenadel bereits zirka drei bis vier
Sekunden nach dem Einschalten der Anlage das aktuelle Kraftstoff
volumen anzeigt.
Fig. 6 zeigt, daß der Anteil VDrift, d. h. der Fehler nach dem Inte
grator 16 anliegenden Signals mit der Zeit anwächst, da der Fehler
des Turbinenradzählers 14 auf integriert wird.
Mit dem in Fig. 5 gezeigten Schätzfilter wird VDrift zu einer kon
stanten Abweichung ΔV minimiert.
Die erfindungsgemäße Gestaltung einer Füllstandsmeßvorrichtung
erlaubt erstmalig die Verwendung von billigen Komponenten, die
entsprechend mit hohen Fehlern behaftet sind, für Füllstandssensor
und Volumenstromsensor, insbesondere in Form eines Turbinenradzäh
lers, ohne ein unakzeptabel ungenaues Meßergebnis zu liefern. Wei
terhin werden sowohl hochfrequente wie niederfrequente Störungen
befriedigend ausgefiltert, so daß eine verläßliche Tankanzeige,
insbesondere für Fahrzeuge, die starken Beschleunigungs- oder La
geänderungen ausgesetzt sind, zur Verfügung steht.
10
Füllstandssensor
12
Tiefpaßfilter
14
Volumenstromsensor, Turbinenradzähler
16
Integrator
18
Hochpaßfilter
20
Knotenpunkt
22
Rechnereinheit
24
Ausgang (von
22
)
26
Digital/Analog-Umsetzer
28
Anzeigeinstrument
30
Analog/Digital-Umsetzer
32
Analog/Digital-Umsetzer
34
Einschaltkompensation
36
Steuerbord-Tragfläche
38
Backbord-Tragfläche
40
Steuerbordtank
42
Backbordtank
44
Überflußleitung
46
Kraftstoffleitungen
48
Propeller
50
Füllstandssensoren
52
Volumenstromsensoren
54
Volumenstromsensor
56
Kraftstoffwahlhebel
58
Knotenpunkt
60
Rückführverstärker
62
Einschaltkompensation
Claims (15)
1. Füllstandsmeßvorrichtung für den Flüssigkeitsinhalt eines
Tanks (40/42) (Tankanzeige), mit einem Füllstandssensor
(10/50) zum Erzeugen eines der Höhe eines Punktes des Flüs
sigkeitsspiegels proportionalen Signals, einem zusätzlichen
Volumenstromsensor (14/52/56) zum Erzeugen eines dem Zufluß
oder Abfluß proportionales Signals und einem Anzeigeinstru
ment (28), dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Füll
standsensors (10) durch ein Tiefpaßfilter (12) und das Signal
des Volumenstromsensors (14) nach Integration durch ein Hoch
paßfilter (18) geleitet wird, und daß beide Signale vor dem
Anzeigeinstrument addiert werden.
2. Füllstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Zeitkonstante (TT) des Tiefpaßfilters (12)
im wesentlichen gleich der Zeitkonstante (TH) des Hochpaßfil
ters (18) ist.
3. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter (12)
überbrückbar ist.
4. Füllstandsmeßvorrichtung für den Flüssigkeitsinhalt eines
Tanks (40/42) (Tankanzeige), mit einem Füllstandssensor
(10/50) zum Erzeugen eines der Höhe eines Punktes des Flüs
sigkeitsspiegels proportionalen Signals, einem zusätzlichen
Volumenstromsensor (14/52/56) zum Erzeugen eines dem Zufluß
oder Abfluß proportionales Signals und einem Anzeigeinstru
ment (28), dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Füll
standsensors (10) als Stützgröße für ein Schätzfilter (Kal
manfilter) verwendet wird, das einen Integrator (16) auf
weist, an dessen Eingang die Differenz aus dem von dem Volu
menstromsensor (10) generierten Signal und einem rückgeführ
ten Korrektursignal anliegt, das proportional zu der Diffe
renz zwischen dem momentanen Füllstandssensorsignal und dem
Ausgang des Integrators (16) als Schätzwert ist.
5. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstandssensor
(10) einen an einem Hebel befestigten Schwimmer und ein Po
tentiometer aufweist.
6. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstromsensor
(14) ein Turbinenradzähler ist.
7. Füllstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Turbinenradzähler (14) einem Linearitäts
fehler zwischen 5% und 30% aufweist.
8. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprü
che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom
sensor (14) ein Hitzdrahtanemometer ist.
9. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprü
che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstromsen
sor durch einen Lagesensor für ein Leistungsstellglied für
ein die Flüssigkeit verbrauchendes Aggregat, insbesondere
eine Verbrennungskraftmaschine, ersetzt ist.
10. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tanks (40, 42)
miteinander verbunden sind, und daß in jeder Zu-, Ausgleichs-
oder Ablaufleitung (44, 46) ein Volumenstromsensor (52, 54)
angeordnet ist, deren Signale miteinander zu einem Summen
signal verknüpft werden.
11. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (22) digital
aufgebaut sind.
12. Füllstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Tankanzeige den Kraftstoffinhalt eines
Flugzeugtanks anzeigt und daß die Zeitkonstanten der Filter
in bezug auf ein typisches Flugverhalten hin optimierbar
sind.
13. Füllstandsmeßvorrichtung nach den Ansprüchen 3, 11 und 12,
dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (34) vorgesehen sind, um
vor dem Start das Tiefpaßfilter zu überbrücken und eine Mit
telwertbildung des von dem Füllstandsensors gelieferten
Signals vorzunehmen.
14. Füllstandsmeßvorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 12, da
durch gekennzeichnet, daß der Rückführzweig (K) des Schätz
filters auf unterschiedliche Verstärkungsfaktoren eingestellt
werden kann.
15. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Tankin
halt und der gemessene Volumenstrom zur Berechnung einer
Reichweite verwendet werden.
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DE19720125A DE19720125C2 (de) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | Füllstandsmeßvorrichtung |
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DE19720125C2 DE19720125C2 (de) | 1999-02-25 |
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DAU, HANS-JOERG, 23611 BAD SCHWARTAU, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
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