DE19850247C1

DE19850247C1 - Verfahren zur Füllstandsmessung eines als Dielektrium für eine Kondensatoranordnung wirkenden flüssigen Mediums in einem Behältnis

Info

Publication number: DE19850247C1
Application number: DE1998150247
Authority: DE
Inventors: Eckard Irion; Gerhard Schoerg
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1998-10-31
Filing date: 1998-10-31
Publication date: 2001-07-05
Anticipated expiration: 2018-11-01
Also published as: WO2000026619A1

Abstract

Bisher wurde üblicherweise mittels einer ersten Kondensatoranordnung der aktuelle Füllstand erfaßt und mittels einer zweiten Kondensatoranordnung, die bis zu einer bekannten Füllstandsmarke vollständig mit dem Medium gefüllt ist, ein Referenzwert bestimmt. Wesentlicher Nachteil dabei ist, daß beim Unterschreiten der bekannten Füllstandsmarke, üblicherweise der vorgegebenen Mindestfüllhöhe, die Füllstandsmessung äußerst ungenau wird und ausfällt, da nunmehr auch die zweite, zur Bestimmung der aktuellen Dielektrizität als Referenzwert dienenden Kondensatoranordnung vom Füllstand abhängig wird. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Füllstandsmessung anzugeben, durch welches mit einfachen Mitteln eine Messung unterhalb der Füllstandsmarke recht genau möglich wird. DOLLAR A Kerngedanke dabei ist es, daß das Unterschreiten der Füllstandsmarke über die Füllstandsmessung erkennbar ist und zur Bestimmung des aktuellen Füllstandes auch unterhalb dieser Füllstandsmarke derjenige Wert der Dielektrizität verwendet wird, der zuletzt bei einem über oder bei dieser Füllstandsmarke liegenden Füllstand bestimmt wurde. DOLLAR A Verwendung für eine kapazitive Füllstandsmeßanordnung, bei der zumindest eine erste Kondensatoranordnung oberhalb der bekannten Füllstandsmarke und zumindest eine zweite Kondensatoranordnung unterhalb der ersten Kondensatoranordnung und somit unterhalb der bekannten Füllstandsmarke angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Füllstandsmessung eines als Dielektrikum für eine Kondensatoranordnung wirkenden flüssigen Mediums in einem Behältnis gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Verfahren ist aus der DE 690 01 151 T2 bekannt.

Verfahren zur Füllstandsmessung eines als Dielektrikum für eine Konden satoranordnung wirkenden flüssigen Mediums in einem Behältnis sind beispielsweise auch der US 5,138,880, US 5,049,878 oder EP 0 040 107 A1 zu entnehmen.

Dabei wird grundsätzlich mit einer ersten, teilweise mit dem Medium gefüllten Kondensatoranordnung über deren Kapazität der Füllstand ermittelt, wobei die Dielektrizität des Mediums mittels einer Referenzwertkondensatoranordnung erfasst wird. Die Referenzwertkondensatoranordnung muß dazu vollständig mit dem Medium gefüllt sein (vgl. bspw. DE 690 01 151 T2, S. 8, Zeilen 3-6, EP 0 040 107 A1, S. 2, Zeilen 28-30) und wird daher im unteren Bereich des Behältnisses angeordnet. Sinkt der aktuelle Füllstand unter eine dieser Referenzwertkondensator anordnung entsprechend definierte Füllstandsmarke ab, würde die zur Bestimmung der aktuellen Dielektrizität als Referenzwert dienende Kondensatoranordnung vom Füllstand abhängig und damit die Füllstandsmessung ungenau oder bei einer sich nur bis zur Füllstandsmarke erstreckenden ersten Kondensatoranordnung gar unmöglich.

Aufgrund dieser Abhängigkeit der Referenzwertbestimmung bei Füllständen unterhalb der Füllstandsmarke schlägt die EP 0 040 107 A1 (S. 3, Zeilen 11-18) vor, den aktuell messbaren Kapazitätswert an der Referenzwertkondensatoranordnung durch den zuletzt gültigen Wert zu ersetzen.

Die DE 690 01 151 T2 (ab S. 20, 5. Absatz) schlägt zur Vermeidung von Fehlauswertungen aufgrund zunehmender Wasseransammlung am Boden des Behältnisses vor, die an der Referenzkondensatoranordnung ermittelte Dielektrizität mit einem Sollwert zu vergleichen und vorzugsweise eine mittlere Dielektrizitäts konstante zu speichern und zyklisch zu aktualisieren. Wird jedoch eine Wasser ansammlung an der Referenzwertkondensatoranordnung festgestellt, darf der Wert der mittleren Dielektrizität nicht weiter aktualisiert werden, sondern es wird weiter der zuletzt akzeptierte und gespeicherte Wert verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Füllstandsmessung anzugeben, durch welches mit einfachen Mitteln eine Messung unterhalb der Füllstandsmarke recht genau möglich wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Kerngedanke dabei ist es, daß beim Absinken des aktuellen Füllstands unter die Füllstandsmarke der aktuelle Füllstand aus der Kapazität der zweiten Kondensatoranordnung abgeleitet wird, die zuvor der Referenzwertbestimmung diente.

Dabei ist das Unterschreiten der Füllstandsmarke über die Füllstandsmessung erkennbar. Zur Bestimmung des aktuellen Füllstandes unterhalb dieser Füllstandsmarke wird derjenige Wert der Dielektrizität verwendet, der zuletzt bei einem über dieser Füllstandsmarke liegenden Füllstand bestimmt wurde. Zwar kann bei einer längeren Messung unterhalb dieser Füllstandsmarke sich dabei unerkannt die Dielektrizität verändern, jedoch ist diese Änderung vernachlässigbar im Vergleich zu den Fehlern, die bisher aufgrund der unvoll ständigen Ausfüllung der zweiten Kondensatoranordnung entstanden. Deutliche Änderungen der Dielektrizität treten insbesondere durch das Nachfüllen des Behältnisses auf, bei dem ein in der Dielektrizität eventuell stark abweichendes Medium eingefüllt wird. So weisen beispielsweise Verbrennungskraftstoffe untereinander merklich unterschiedliche Dielektrizität auf. Beim Nachfüllen wird jedoch üblicherweise dann auch die Füllstandsmarke wieder überschritten und die Bestimmung des aktuellen Wertes der Dielektrizität möglich.

Das Verfahren ist äußerst einfach realisierbar, da einzig beispielsweise ein zusätzliches Register für den Wert der Dielektrizität benötigt wird, in dem vorzugs weise vor dem Unterschreiten der Füllstandsmarke permanent, zumindest aber unmittelbar vor bzw. bei dem Unterschreiten der Füllstandsmarke der aktuelle Wert der Dielektrizität abgelegt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert. Kurze Beschreibung der Figuren:

Fig. 1 Füllstandsmessung mit zwei bis zum Behältnisboden reichenden Kondensatoranordnungen

Fig. 2 Füllstandsmessung mit zwei übereinander angeordneten Konden satoranordnungen

Fig. 3 Füllstandsüberwachungsschaltung

Die Fig. 1 zeigt eine Füllstandsmessung eines flüssigen Mediums 1 in einem Behältnis 2 mittels zweier bis zum Behältnisboden reichenden Kondensator anordnungen C1 und C2. Die erste Kondensatoranordnung erstreckt sich vorzugs weise über die gesamte, zumindest aber über einen Teil der Füllhöhe des Mediums 1 im Behältnis 2 und ist entsprechend dem aktuellen Füllstand h_akt teilweise mit dem Medium 1 gefüllt. Oberhalb des Mediums 1 befindet sich ein anderes Medium, üblicherweise Luft, mit einer deutlich abweichenden Dielektrizität, so daß die Kapazität der Kondensatoranordnung C1 mit dem Füllstand h_akt schwankt. Die zweite Kondensatoranordnung C2 dient dabei als Referenzwert zur Bestimmung der aktuellen Dielektrizitätskonstante des Mediums 1 und ist dazu bis zur Füllstands marke h₀ vollständig mit dem Medium 1 gefüllt. Sinkt der aktuelle Füllstand, beispielsweise als h_akt,1 in Fig. 1 skizziert, unter diese Füllstandsmarke h₀, so wird auch C2 nur zum Teil vom Medium 1 gefüllt. Die Kapazität der zweiten Kondensator anordnung wird somit ebenfalls abhängig vom aktuellen Füllstand h_akt. Aus diesem Grund wird zur Bestimmung eines unter die bekannte Füllstandsmarke h₀ ge sunkenen aktuellen Füllstands h_akt,1 des Mediums 1 der zuletzt bei einem über dieser Füllstandsmarke h₀ liegenden Füllstand, beispielsweise h_akt,2 oder genau bei h₀, bestimmte Wert der Dielektrizität verwendet. C2 könnte somit deaktiviert werden, bis der aktuelle Füllstand wieder über die Füllstandsmarke h₀ steigt. Erfindungsgemäß wird anstelle von C1 nunmehr C2 zur Messung der Füllstandshöhe eingesetzt, was sich auch bei einer sich über die gesamte Füllhöhe erstreckenden ersten Kondensatoranordnung C1 aufgrund der an C2 größeren relativen Abhängigkeit der Kapazität vom Füllstand in diesem Meßbereich unterhalb der Füllstandsmarke h₀ als vorteilhaft erweist.

Von besonderer Bedeutung ist dies jedoch für Füllstandsmeßanordnungen mit übereinander angeordneten Kondensatoranordnungen, wie eine solche in Fig. 2 dargestellt ist. Häufig werden eine große Anzahl von Kondensatoranordnungen übereinander angeordnet, wobei zumindest eine zweite Kondensatoranordnung C2 unterhalb einer Füllstandsmarke h₀ angeordnet ist und den Referenzwert für die Dielektrizität des Mediums 1 liefert. Diese übereinander angeordneten Kondensator anordnungen werden besonders häufig eingesetzt, da sie auf gemeinsamen Trägern angeordnet werden können und somit einfacher und preiswerter herstellbar sind als zwei nebeneinander angeordnete Kondensatoranordnungen. Die Kondensator anordnung gemäß Fig. 2 weist jedoch den entscheidenden Nachteil auf, daß unterhalb der Füllstandsmarke h₀ die erste Kondensatoranordnung das Medium 1 nicht mehr erfaßt und somit eine Füllstandsmessung an C1 nicht mehr möglich ist. Die unterhalb dieser Füllstandsmarke h₀ liegende zweite Kondensatoranordnung C2 wird bei einem aktuellen Füllstand h_akt,1 unterhalb dieser Füllstandsmarke h₀ nur noch teilweise vom Medium 1 gefüllt.

Unter Verwendung des bereits eingangs beschriebenen Verfahrens ist es dennoch möglich, auch in diesem Bereich unterhalb der Füllstandsmarke h₀ den Füllstand zu messen, indem dann derjenige Wert der Dielektrizität Co verwendet wird, der zuletzt bei einem über oder bei dieser Füllstandsmarke h₀ liegenden Füllstand bestimmt wurde. Ausgehend davon kann aus der Kapazität der zweiten Kondensator anordnung C2 nun der Füllstand abgeleitet werden. Steigt der aktuelle Füllstand wieder über diese Füllstandsmarke h₀, beispielsweise auf h_akt,2, so kann die erste Kondensatoranordnung C1 den Füllstand des Mediums 1 wieder erfassen und die zweite Kondensatoranordnung C2 wieder den Referenzwert korrekt liefern.

Fig. 3 zeigt nun ergänzend noch eine mögliche Füllstandsüberwachungsschaltung 7, die im Normalbetrieb oberhalb der Füllstandsmarke die beiden Signale der Kondensatoranordnungen C1 und C2 miteinander in einem Vergleicher 6 vergleicht und aus der Abweichung den Füllstand h_akt ableitet. Erkennt die Auswertung 3, daß der Füllstand die Füllstandsmarke erreicht, so wird der aktuelle Wert der Dielektrizität im Register 4 abgelegt. Selbstverständlich kann das Register 4 auch permanent aktualisiert werden, bis die Füllstandsmarke unterschritten wird. Dann wird in 5 umgeschaltet und vom Vergleicher 6 anstelle des Signals von C2 nunmehr der Wert Co im Register 4 als Referenzwert verwendet. Diese Füllstands überwachung 7 in Fig. 3 ist in einer für die Kondensatoranordnung in Fig. 2 angepaßten Form beispielsweise durch einen zusätzlichen Umschalter des ersten Eingangs des Vergleichers 6 von C1 auf C2, der synchron zum Umschalter 5 von C2 auf Co arbeitet, ergänzt.

Claims

1. Verfahren zur Füllstandsmessung eines als Dielektrikum für eine Konden satoranordnung (C1, C2) wirkenden flüssigen Mediums (1) in einem Behältnis (2),

a) wobei eine erste Kondensatoranordnung (C1) sich zumindest über einen Teil der Füllhöhe des Behältnisses (2) erstreckt und jedenfalls für einen Füllstand über einer vorgegebenen Füllstandsmarke (h₀) entsprechend dem zu messenden aktuellen Füllstand (h_akt) teilweise mit dem Medium (1) gefüllt ist,
b) eine zweite Kondensatoranordnung (C2) zur Referenzwertbestimmung vorgesehen ist, die solange vollständig mit dem Medium (1) gefüllt ist, bis der aktuelle Füllstand (h_akt) unter die vorgegebene Füllstandsmarke (h₀) absinkt, und
c) für einen Füllstand (h_akt2) über der Füllstandsmarke (h₀) der aktuelle Füllstand (h_akt) des Mediums (1) über die Kapazität der ersten Kondensatoranordnung (C1) bestimmt wird, wobei dabei der aktuelle Wert der Dielektrizität (Co) des Mediums (1) mittels der zweiten Kondensatoranordnung (C2) bestimmt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

a) bei einem Absinken des aktuellen Füllstandes (h_akt) des Mediums (1) unter die Füllstandsmarke (h₀) derjenige Wert der Dielektrizität (Co) berücksichtigt wird, der zuletzt bei einem über oder bei dieser Füllstandsmarke (h₀) liegenden Füllstand bestimmt wurde, und dabei
b) der aktuelle Füllstand (h_akt) aus der Kapazität der zweiten Kondensatoranordnung (C2) bestimmt wird.