DE19936288A1 - Verfahren zum Messen des Füllstandes in einem Behälter - Google Patents

Verfahren zum Messen des Füllstandes in einem Behälter

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Messen des Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Behälter vorgeschlagen, wobei in einen Lichtwellenleiter, der im Behälter angeordnet ist oder eingeführt wird, aus einer Lichtquelle ein Lichtstrahl eingeleitet wird, daß jedoch der Lichtstrahl oder ein Anteil desselben aus dem Lichtwellenleiter über mindestens eine geeignet ausgestattete Abschrägung austritt, sofern die Abschrägung von einer Flüssigkeit umgeben ist, daß jedoch der Lichtstrahl aus dem Lichtwellenleiter nicht austritt, sofern die Abschrägung von einem Gas, insbesondere Luft, umgeben ist, sowie daß über einen Photodetektor im Bereich der Eintrittsstelle des Lichtstrahls in den Lichtwellenleiter gemessen wird, ob ein Intensitätsverlust des Lichtstrahls im Lichtwellenleiter stattgefunden hat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Behälter sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. In einer besonderen Ausgestaltung betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen des Ölstandes in einem Verbrennungsmotor sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
In vielen Bereichen der Industrie und des täglichen Lebens werden Flüssigkeiten in Behältern gespeichert wobei der Füllstand in der Regel im zeitlichen Verlauf nicht konstant ist weil Entnahmen, insbesondere graduelle Entnahmen vorgenommen werden oder weil der Flüssigkeitsstand von selbst abnimmt. Dabei ist es oft wichtig den aktuellen Füllstand zu kennen, in der Regel nicht den exakten absoluten Wert desselben, sondern häufig eine Information der Art "Füllstand ok", "Füllstand hat abgenommen" oder "Füllstand im kritischen niedrigen Bereich". Dadurch wird sichergestellt, daß ein Mindestvorrat an Flüssigkeit nicht unterschritten wird und rechtzeitig eine Nachfüllung vorgenommen werden kann, um eine häufig unerwünschte und lästige vollständige Entleerung zu verhindern. Besonders kritisch sind zu niedrige Füllstände von Schmiermitteln in Motoren oder anderen mechanischen Geräten, die zu schwerwiegenden Folgeschäden führen können.
Es sind daher seit langem unterschiedlichste Systeme zur Füllstandsmessung im Einsatz, die auf verschiedenen physikalischen Messprinzipien beruhen. Dazu gehören beispielsweise Schwimmkörper, Systeme auf der Basis unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit, unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit zwischen Flüssigkeit und Luft, der Reflexion von Wellen verschiedenster Frequenzbereiche, beispielsweise Ultraschall-, Mikrowellen oder Radarwellen, Systeme auf der Basis unterschiedlicher Abdämpfung von Schwingkörpern auf der Basis von Druckunterschieden usw..
Noch sehr häufig im Gebrauch sind auch Peilstäbe, die in die Flüssigkeit eingetaucht werden und nach dem Herausziehen eine visuelle Kontrolle ermöglichen. Nachteilig an den bekannten Methoden sind die häufig hohen Kosten, oftmals schwierige Installation der Wartungsbedarf und besonders beim Peilstab die lästige Handhabung.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu Stellen, die eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Messung des Füllstandes von Flüssigkeiten in Behältern gewährleisten. In einer besonderen Ausgestaltung ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Messung des Motorölstands in Verbrennungsmotoren zu gewährleisten.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Messen des Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Behälter.
Die Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einen Lichtwellenleiter, der im Behälter angeordnet ist oder eingeführt wird aus einer Lichtquelle ein Lichtstrahl eingeleitet wird, daß jedoch der Lichtstrahl oder ein Anteil desselben über mindestens eine geeignet ausgestattete Abschrägung aus dem Lichtwellenleiter austritt, sofern die Abschrägung von einer Flüssigkeit umgeben ist, daß jedoch aus dem Lichtwellenleiter kein Licht austritt, sofern die Abschrägung von einem Gas, insbesondere Luft umgeben ist sowie daß über einen Photodetektor im Bereich der Eintrittsstelle des Lichtstrahls in den Lichtwellenleiter gemessen wird, ob ein Intensitätsverlust des Lichtstrahls in Lichtwellenleiter stattgefunden hat.
Es wurde somit eine überraschend einfache, zuverlässige und kostengünstige Lösung zur Bestimmung des Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Behälter gefunden. Die Lösung beruht auf dem Prinzip der Lichtbrechung an der Grenzfläche von Medien mit unterschiedlicher optischer Dichte. Aus einer beliebigen Lichtquelle, beispielsweise eine Photodiode, wird ein Lichtstrahl in die Lichteintrittsfläche eine Lichtwellenleiters in unmittelbarer Nähe der Lichtquelle eingeleitet.
Der Begriff Lichtwellenleiter bezeichnet in bekannter Weise Fasern oder Stäbe aus lichtleitenden Materialien, insbesondere Quarz, Glas und einigen Kunststoffen, beispielsweise Polymethylmethacrylat, Polycarbonat, Polyamid, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Glas, die dazu geeignet sind und eingesetzt werden um Licht mit sehr geringen Verlusten weiterzuleiten.
Der Lichtwellenleiter weist erfindungsgemäß an mindestens einer Stelle eine Abschrägung auf, d. h. die Außenfläche des Lichtwellenleiters ist an dieser Stelle nicht mehr parallel zur Längsachse des Lichtwellenleiters, sondern bildet mit dieser einen Winkel α. Dieser Winkel α wird in Abhängigkeit vom Material des Lichtwellenleiters so bemessen, daß im Innern des Lichtwellenleiters auf die Abschrägung auftreffender Lichtstrahl total reflektiert wird, sofern das Medium auf der anderen Seite der Abschrägung ein Gas insbesondere Luft ist. Für das Lichtwellenleitermaterial Polymethylmethacrylat ist diese Bedingung beispielsweise dann erfüllt, wenn der Winkel α kleiner 50 oder größer 40° ist.
Die Abschrägung ist erfindungsgemäß bevorzugt ringförmig über den Umfang des Lichtwellenleiters ausgebildet. Durch die Abschrägung verjüngt sich der Querschnitt des Lichtwellenleiters geringfügig, insbesondere auf 3/4 des ursprünglichen Querschnitts.
Im Bereich der Eintrittsstelle des Lichtstrahls in den Lichtwellenleiter ist erfindungsgemäß ein Photodetektor angeordnet, der die Intensität des reflektierten Lichts mißt. Damit läßt sich bestimmen, ob Lichtverluste durch Austreten von Licht aus dem Lichtwellenleiter stattgefunden haben. Da nennenswerte Verluste jedoch nur an der Abschrägung oder den Abschrägungen des Lichtwellenleiters stattfinden können und auch dort nur unter der Voraussetzung, daß die Abschrägung von einer Flüssigkeit bedeckt ist, kann somit durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt werden, ob ein Flüssigkeitsspiegel die Abschrägung bedeckt oder nicht. Bei einem bekannten Abstand der Abschrägung(en) von einem gewünschten Niveau kann somit in zuverlässiger Weise der Flüssigkeitsspiegel über oder unter einer vorgegebenen Füllhöhe festgestellt werden. Bei einer Ausgestaltung mit mehreren Abschrägungen ist sogar die stufenweise Bestimmung der momentanen Füllhöhe möglich, beispielsweise als Prozentangabe.
Die Vorrichtung aus Lichtquelle, Lichtquellenleiter und Photodetektor kann fest im Behälter angeordnet sein, sie kann jedoch auch als tragbare Einrichtung ausgebildet sein, die bei Bedarf in einen Behälter zum Messen des Füllstandes einer Flüssigkeit eingeführt wird.
Als Lichtquelle wird bevorzugt eine solche eingesetzt, die Licht im Infrarotbereich erzeugt; dadurch wird die stärkere Lichtbrechung bei höherer Wellenlänge ausgenutzt.
Die Lichtquelle kann bevorzugt mit intermittierenden Impulsen betrieben werden; dadurch wird der Stromverbrauch der Lichterzeugung auf ein Minimum reduziert.
Eine besonders bevorzugte Verfahrensvariante betrifft die Füllstandsmessung von Motoröl in einem Verbrennungsmotor.
Während des Motorbetriebs ist kein klar definierter Flüssigkeitsspiegel vorhanden und eine sichere Messung daher nicht möglich. Dies ist auch nicht notwendig, das sich der Ölverlust normalerweise über einen langen Zeitraum bzw. über eine höhere Kilometerleistung sich hinzieht. Eine punktuelle Messung jeweils vor in Betriebnahme des Motors ist völlig ausreichend. Beim Anlassen des Motors wird durch Bewegung der Kurbelwelle, der Ölpumpe usw. die oben beschriebene Störung des Ölpegels verursacht, der eine sichere Bestimmung der Füllhöhe verhindert. Die Störung des Ölpegels erfolgt jedoch nicht sofort nach dem Drehen des Zündschlüssels, sondern erst nach einigen Sekundenbruchteile später. Diese Zeit ist völlig ausreichend, für eine sichere Messung mit dem Photodetektor. Der Messwert des Photodetektors wird über einen elektronischen Speicher auf drei unterschiedlich farbige Leuchtanzeigen, bevorzugt in den Farben grün, gelb und rot gegeben, die der Gestalt angesteuert werden, daß die Leuchtanzeige grün leuchtet, sofern beide Abschrägungen des Lichtwellenleiters mit Flüssigkeit bedeckt sind, die Leuchtanzeige gelb, sofern nur eine Abschrägung des Lichtwellenleiters von Flüssigkeit bedeckt ist, bzw. die Leuchtanzeige rot, sofern keine der beiden Abschrägungen des Lichtwellenleiters von Flüssigkeit bedeckt ist.
Um eine Fehlmessung in einem erst vor kurzem abgestellten Motor, bei dem das Öl noch nicht vollständig in die Ölwanne zurückgeflossen ist, zu verhindern, kann zusätzlich die Motortemperatur in geeigneter Weise gemessen werden. Bei Überschreiten eines bestimmten Höchstwertes derselben wird eine Fehlermeldung bzgl. der Füllstandsmessung ausgegeben. Die Motortemperatur läßt sich so als Indikator für eine ausreichende Stillstandszeit, d. h. Abkühlung zum Zurückströmen des Öls verwenden.
In der besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Füllstandsmessung des Motoröls eines Verbrennungsmotors weist der Lichtwellenleiter zwei Abschrägungen auf die bevorzugt der gestalt angeordnet sind, daß die obere Abschrägung dem oberen Drittel des Bereichs zwischen den beiden Anzeigemarken eines herkömmlichen Ölpeilstabs entspricht und daß die untere Abschrägung des Lichtwellenleiters so angeordnet ist, daß sie dem unteren Drittel des Bereichs zwischen den beiden Anzeigemarken eines herkömmlichen Ölpeilstabs entspricht. Damit wird erreicht, daß das Signal rot dann aufleuchtet, wenn der Ölstand knapp über der unteren Anzeigemarke des Ölpeilstabs liegt. Dies bedeutet für den Fahrzeugbetreiber, daß Öl nachgefüllt werden muß.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante ist so ausgestaltet, daß die jeweilige Leuchtanzeige nach dem Motoranlassen nachleuchtet und/oder mit einem akustischen Signal und/oder einem Blinkfunktion gekoppelt ist. Dadurch wird die Wahrnehmbarkeit der Meßanzeige für den Fahrzeugbetreiber erhöht.
Die Energieversorgung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dann bevorzugt über eine handelsübliche Trockenbatterie erfolgen, die dank der geringen erforderlichen Leistung und der nur sekundenweisen Aktivierung des Meßvorgangs für lange Zeit vorhält.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt so ausgestaltet, daß sie auch nachträglich in die Öffnung für den Ölpeilstab eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann. Da die Ölpeilstäbe je nach Autotyp unterschiedlich lang sind, ist es erforderlich, die Eintauchtiefe des Lichtwellenleiters variabel anpassbar zu gestalten, insbesondere mittels eines verstellbaren Anschlagstopfens. In einer besonders benutzerfreundlichen Ausgestaltung kann in der Verpackung für die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vergleichsskala für die verschiedenen Fahrzeugstypen angebracht sein, bzw. kann durch Einschieben mit dem vorhandenen Ölpeilstab eine Markierung verschoben werden, die damit die Gesamtlänge anzeigt, auf die der Lichtwellenleiter einzustellen ist. Es hat sich gezeigt, daß bei den meisten Ölpeilstäben der Abstand zwischen den beiden Anzeigemarken weitgehend gleich ist, so daß die obere Abschrägung des Lichtwellenleiters fest eingestellt sein kann. In der Regel entspricht der Abstand zwischen oberer und unterer Anzeigemarke auf einem Ölpeilstab einem Nachfüllvolumen von einem Liter. Durch den bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewählten Abstand entspricht das Nachfüllvolumen etwa einem ½ Liter. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante sind Mittel zur drahtlosen Signalübertragung zwischen Photodetektor und Leuchtanzeige vorgesehen. Dies kann beispielsweise so erfolgen, daß die Meßwerte des Photodetektors in Schallwellen einer bestimmten Frequenz umgewandelt werden und über die Fahrzeugkarrosserie an jeden Punkt den Fahrzeuginnenraums geleitet werden. Am Armaturenbrett werden diese von einem geeigneten Rezeptor empfangen, den entsprechenden Signalinformationen grün, gelb, rot zugeordnet und angezeigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante können Mittel vorgesehen sein, um die farbigen Leuchtsignale im Photodetektor selbst zu erzeugen und dieselben über einen Lichtleiter in einen der Beobachtung zugänglichen Bereicht zu leiten, insbesondere zum Anzeigefeld am Amaturenbrett. Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, daß die Abschrägung(en) des Lichtwellenleiters mit einer Antihaftbeschichtung versehen sind. Dadurch wird verhindert, daß die sich beim längeren Gebrauch der Vorrichtung ein Belag bildet, der das Brechungsverhalten des Lichts und in der Folge das Meßergebnis negativ beeinflussen könnte.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Lichtwellenleiters, verbunden mit einer Auswerte-Elektronik,
Fig. 2 eine Ausführungsvariante des Lichtwellenleiters zur Anzeige kontinuierlicher Füllstände.
In den Lichtwellenleiter 1 gemäß Fig. 1 sind an seinem oberen Ende eine Lichtquelle 2, beispielsweise in Gestalt einer Infrarotdiode, sowie ein Sensor 9 aufgenommen. Der Lichtwellenleiter 1 verjüngt sich in Richtung auf einen Kegelstumpf 7 hin in einer ersten Abschrägung 4 sowie an einer weiteren Abschrägung 6 in Bezug auf seinen Durchmesser. Anstelle der hier beispielhaft dargestellten Abschrägungen 4 und 6 können am Korpus des Lichtwellenleiters 1 auch mehrere Abschrägungen ausgeführt sein. Die Abschrägungen 4 bzw. 6 sind so orientiert, daß der sich einstellende Winkel α beispielsweise für Polymethylmetacrylat kleiner als 50° jedoch größer als 40° ist.
Ist die erste Abschrägung 4, wie in Fig. 1 dargestellt, von Gas, hier Luft, umgeben, wird der auftreffende Lichtstrahl gemäß des Strahlenganges 5 reflektiert und durch den gegenüberliegenden Teil der Abschrägung 4 an die Eintrittsfläche 3 des Sensors 9 zurückgeworfen. Ein weiter innen die Abschrägung 4 durchtretender Lichtstrahl gemäß des Stahlenganges 10 tritt unterhalb des Flüssigkeitspegels 8 aus der weiteren Abschrägung 6 aus und dissipiert in die den Lichtwellenleiter 1 in diesen Bereich umgebende Flüssigkeit. Demzufolge wird an den Sensor 9 im oberen Bereich des Lichtwellenleiters kein reflektierender Strahl zurückgeleitet. Der Strahl gemäß des Stahlenganges 10 verläßt den Lichtwellenleiter 1 an der Austrittsstelle 12 in der weiteren Abschrägung 6.
Oberhalb der Lichtquelle 2 und des Sensors 9 befindet sich eine Auswerte-Elektronik 13, die mit den beiden Komponenten 2 und 9 über je eine Verkabelung 11, 15 verbunden ist. Die Auswerte-Elektronik ihrerseits ist mit Anschlüssen an eine hier nicht näher dargestellte Spannungsquelle 14 verbunden. Oberhalb der Auswerte-Elektronik 13 ist im dargestellten Beispiel ein Leuchtdiodenarray 17 angeordnet. Dies könnte beispielsweise bei Anwendungen in Kraftfahrzeugen am Armaturenbrett, bei industriellen Rührwerken beispielsweise an deren Steuerpult aufgenommen sein. Im Leuchtdiodenarray 17 sind einzelne Leuchtdioden 17.1, 17.2, 17.3 sowie 17.4 aufgenommen die je nach detektiertem Flüssigkeitspegel 8 angesteuert werden. Die Funktionsweise der Auswerte-Elektronik 13 stellt sich wie folgt dar:
Wird ein reflektierter Lichtstrahl 5 gemäß Fig. 1 detektiert, nimmt also der Sensor 9 an der Eintrittsfläche 3 ein optisches Signal auf, so umgibt die erste Abschrägung 4 keine Flüssigkeit; als nächsten Schritt oder parallel dazu ablaufend, folgt die Feststellung, ob Lichtstrahlen gemäß des Strahlenganges 10 an weiteren Abschrägungen 6 bzw. am Kegelstumpf 7 ebenfalls gemäß des zuvor geschilderten Strahlenganges 5 reflektiert werden oder ob diese Lichtstrahlen wie im Beispiel gemäß Fig. 1 dargestellt, den Lichtwellenleiter 1 an der Austrittsstelle 12 verlassen.
Aus dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel, welches eine Momentaufnahme des Füllstandes wiedergibt, geht hervor, daß zwar noch Flüssigkeit im Behälter vorhanden ist, der Pegel jedoch schon gesunken ist. Je nach Sicherheitsanforderung würde nun entweder nur eine Leuchtdiode 17.1 "grün" leuchten oder zusätzlich zur Leuchtdiode 17.1 "grün" bereits die Leuchtdiode 17.2 "gelb" aktiviert werden, die die Notwendigkeit eines baldigen Nachfüllens von Flüssigkeit signalisiert.
Fiele der Flüssigkeitspegel 8 - was in Fig. 1 jedoch nicht dargestellt ist - unter die weitere Abschrägung 6 am Korpus des Lichtwellenleiters 1 ab, so würden sich an beiden Abschrägungen 4 und 6 reflektierte Strahlen ergeben, die dann auf die Eintrittsfläche 3 des Sensors 9 träfen.
Demzufolge dissipiert lediglich der am Kegelstumpf 7 austretende Lichtstrahl in die ihn umgebende Flüssigkeit. Dadurch könnte lediglich die Leuchtdiode 17.1 "rot" aufleuchten, die einen gefährlich niedrigen Füllstand anzeigt.
Würde sich auch an den Schrägflächen des Kegelstumpfes 7 eine Reflektion des Lichtstrahles einstellen, so wäre der Lichtleiter 1 vollständig von Gas, i. e. Luft umgeben, so daß die Leuchtdioden 17.4 "rot blinkend" anzusteuern ist, die als Sicherheitsmerkmal auch ein Starten eines Motors mit unzulässig niedrigem Füllstand durch Abschalten oder Unterbrechung der Zündung bewirken könnte.
Anhand der Fig. 2 sei eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung beschrieben. Neben des in Fig. 1 gezeigten Konfiguration zur Anzeige diskreter Füllzustände ist gemäß der Konfiguration nach Fig. 2 eine kontinuierliche Füllstandsanzeige im Behälter möglich.
Dazu ist der Korpus 18 des Lichtwellenleiters 1 mit ringförmigen Einkerbungen 19, beispielsweise ausgeführt als Umlaufnuten 19, versehen. Die Umlaufnuten 19 verfügen über eine taillenförmige Einschnürstelle 23, die die obere Anschrägung 21 und die unter Anschrägung 22 voneinander trennt. Am oberen Teil des Korpus 18 sind die Lichtquelle 2 und der Sensor 9 eingelassen, wobei die Strahlengänge 5 und 10 gemäß Fig. 1 in der Konfiguration gemäß Fig. 2 nicht dargestellt wurden.
Der Vorteil dieser Anordnung liegt daran, das die Anschrägungen 21, in kürzeren Abständen zueinander liegen und sich somit die Füllstandspegel feiner ablesen lassen. Die dieser Konfiguration zuzuordnende Auswerteelektronik 13 kann anolog in zu bereits diskutierten Auswerteelektronik gemäß Fig. 1 ausgebildet sein. Die Leuchtdioden 17.1 bis 17.4 der Auswerteelektronik 13 können jeweils so angesteuert werden, das sie nur auf bestimmtere flektierte Lichtstrahlen reagieren die, von einzelnen untereinander zu Gruppen zusammengefaßten Anschrägungen 21 ausgehen. Die Auflösungsgrenze der Konfiguration gemäß Fig. 2 ist lediglich durch die Abstände der Anschrägungen 21 am Korpus 18 des Lichtwellenleiters 1 zueinander begrenzt.
Bezugszeichenliste
1
Lichtwellenleiter
2
Lichtquelle
3
Lichteintrittsfläche
4
erste Abschrägung
5
Strahlengang (Luft)
6
weitere Abschrägung
7
Kegelstumpf
8
Flüssigkeitspegel
9
Sensor
10
Strahlengang (Flüssigkeit)
11
Verkabelung
12
Austritt
13
Auswerteelektronik
14
Anschlüsse
15
Verkabelung
16
Anzeige
17
Leuchtdiodenarray
17.1
Leuchtdiode
17.2
Leuchtdiode
17.3
Leuchtdiode
17.4
Leuchtdiode
18
Leiterkorpus
19
Umlaufnut
20
Auslauf
21
obere Abschrägung
22
untere Abschrägung
23
Taille

Claims (18)

1. Verfahren zum Messen des Füllstandes einer Flüssigkeit in einem Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Lichtwellenleiter, der im Behälter angeordnet ist oder eingeführt wird aus einer Lichtquelle ein Lichtstrahl eingeleitet wird, daß jedoch der Lichtstrahl oder ein Anteil desselben über mindestens eine geeignet ausgestattete Abschrägung aus dem Lichtwellenleiter austritt, sofern die Abschrägung von einer Flüssigkeit umgeben ist, daß jedoch aus dem Lichtwellenleiter kein Licht austritt, sofern die Abschrägung von einem Gas, insbesondere Luft umgeben ist sowie daß über einen Photodetektor im Bereich der Eintrittsstelle des Lichtstrahls in den Lichtwellenleiter gemessen wird, ob ein Intensitätsverlust des Lichtstrahls in Lichtwellenleiter stattgefunden hat.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle, einen Lichtwellenleiter mit Lichteintrittsfläche in unmittelbarer Nähe der Lichtquelle, der an mindestens einer Stelle eine Abschrägung aufweist, die dergestalt ausgebildet ist, daß aus dem Lichtwellenleiter kein Licht austritt, sofern die Abschrägung von einem Gas, insbesondere Luft umgeben ist und daß der Lichtstrahl oder ein Anteil desselben aus dem Lichtwellenleiter austritt, sofern die Abschrägung von einer Flüssigkeit umgeben ist sowie mit einem Photodetektor im Bereich der Lichteintrittsstelle in den Lichtwellenleiter.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtquelle eingesetzt wird, die Licht im Infrarotbereich erzeugt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle mit intermittierenden Pulsen betrieben wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter aus einem der folgenden Materialien gebildet ist, Quarz, Glas, Polymetacrylat, Polycarbonat, Polyvenylchlorid.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Polymethylmetacrylat gebildete Lichtwellenleiter an mindestens einer Stelle eine Abschrägung, definiert durch den Winkel α zur Längsrichtung des Lichtwellenleiters von kleiner 50 oder größer 40° aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter an zwei voneinander beabstandet angeordneten Stellen jeweils eine Abschrägung aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit das Motoröl eines Verbrennungsmotors ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung unmittelbar nach dem Drehen des Zündschlüssels erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Motortemperatur in geeigneter Weise gemessen wird und daß bei Überschreiten eines bestimmten Höchstwerts derselben eine Fehlermeldung bezüglich der Füllstandsmessung erfolgt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Photodetektor über einen elektronischen Speicher mit drei unterschiedlich farbigen Leuchtanzeigen, bevorzugt in den Farben grün, gelb und rot, verbunden ist, die dergestalt angesteuert werden, daß die Leuchtanzeige grün leuchtet, sofern beide Abschrägungen des Lichtwellenleiters mit Flüssigkeit bedeckt sind, die Leuchtanzeige gelb, sofern nur eine Abschrägung des Lichtwellenleiters von Flüssigkeit bedeckt ist bzw. die Leuchtanzeige rot aufleuchtet, sofern keine der beiden Abschrägungen des Lichtwellenleiters von Flüssigkeit bedeckt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Abschrägung des Lichtwellenleiters so angeordnet ist, daß sie dem oberen Drittel des Bereichs zwischen den beiden Anzeigemarken eines herkömmlichen Ölpeilstabes entspricht und daß die untere Abschrägung des Lichtwellenleiters so angeordnet ist, daß sie dem unteren Drittel des Bereichs zwischen den beiden Anzeigemarken eines herkömmlichen Ölpeilstabes entspricht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine erhöhte Wahrnehmbarkeit der Meßanzeige, insbesondere dadurch, daß die Leuchtanzeige so ausgestaltet ist, daß sie nach dem Motoranlassen nachleuchtet und/oder mit einem akustischen Signal und/oder einer Blinkfunktion gekoppelt ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung der Vorrichtung über eine handelsübliche Trockenbatterie erfolgt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe des Lichtwellenleiters in den Behälter variabel anpassbar gestaltet ist, insbesondere mittels eines verstellbaren Anschlagstopfens.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur drahtlosen Signalübertragung zwischen Photodetektor und Leuchtanzeige vorgesehen sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, Mittel vorgesehen sind, um die farbigen Leuchtsignale im Photodetektor selbst zu erzeugen und daß Lichtleiter vorgesehen sind, über die die farbigen Leuchtsignale in einen der Beobachtung zugänglichen Bereich geleitet werden.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 oder 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägung(en) des Lichtwellenleiters mit einer Antihaftbeschichtung versehen sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015008200A1 (de) * 2015-06-26 2016-12-29 Hella Kgaa Hueck & Co. Sensorvorrichtung zur Bestimmung eines Füllstandes eines Fluids in einem Fahrzeug

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3128925A1 (de) * 1981-07-22 1983-02-10 Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München Niveaugeber fuer fluessigkeiten
DE3243839A1 (de) * 1982-11-26 1984-05-30 Kromberg & Schubert, 5600 Wuppertal Vorrichtung zur hoehenstandsmessung von fluessigkeiten in behaeltern, insbesondere fuellstandsanzeige fuer kraftfahrzeuge
DE3235591C2 (de) * 1982-09-25 1987-03-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Faseroptische Flüssigkeitsstands-Anzeigevorrichtung
DE3629966C2 (de) * 1986-09-03 1989-03-09 Wolfgang Dr. 7000 Stuttgart De Ruhrmann

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3128925A1 (de) * 1981-07-22 1983-02-10 Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München Niveaugeber fuer fluessigkeiten
DE3235591C2 (de) * 1982-09-25 1987-03-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Faseroptische Flüssigkeitsstands-Anzeigevorrichtung
DE3243839A1 (de) * 1982-11-26 1984-05-30 Kromberg & Schubert, 5600 Wuppertal Vorrichtung zur hoehenstandsmessung von fluessigkeiten in behaeltern, insbesondere fuellstandsanzeige fuer kraftfahrzeuge
DE3629966C2 (de) * 1986-09-03 1989-03-09 Wolfgang Dr. 7000 Stuttgart De Ruhrmann

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015008200A1 (de) * 2015-06-26 2016-12-29 Hella Kgaa Hueck & Co. Sensorvorrichtung zur Bestimmung eines Füllstandes eines Fluids in einem Fahrzeug

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