DE2120290A1 - Vorrichtung zur Anzeige eines Flüssigkeitsstandes - Google Patents

Vorrichtung zur Anzeige eines Flüssigkeitsstandes

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DE2120290A1
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auf Nichtnennung. P Antrag
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Fritz, Georg, 7129 Güglingen
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/24Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid
    • G01F23/246Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid thermal devices
    • G01F23/247Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid thermal devices for discrete levels

Description

  • Vorrichtung zur Anzeige eines Flüssigkeitsstandes Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen und Anzeigen des Füllstandes von Flüssigkeitsbehältern, mit einer in den Flüssigkeitsbehälter eintauchenden Sonde, einem mit der Sonde elektrisch verbandenem Anzeiger und einem Stromversorgungsteil.
  • Es sind Füllstandsmeßsysteme für Flüssigkeitsbehälter bekannt, die nach dem kapazitiven Verfahren arbeiten und bei denen eine Sonde aus zwei gegenetander elektrisch isolierten Elektroden in die Flüssigkeit eintaucht. Die Kapazität zwischen den beiden Elektroden hingt von der Füllhöhe der Flüssigkeit ab, deren Dielektrizitatskonstante wesentlich größer ist als die von Luft, so daß aus der Ermittlung der Kapazität die Flüssigkeitshöhe ermittelt werden kann. Ilachteilig ist jedoch bei dieser Methode, däß der Aufwand relativ hoch ist und daß wegen des geringen Kapazitätswertes nicht im niederfrequenten Bereich gemessen werden kann.
  • Außerdem verfälschen beim Absinken der Flüssigkeit im oberen Bereich der Sonde verbleibende Flüssigkeitsreste die Anzeige.
  • Es ist bekannt, Anzeigegeräte durch Schwimmer zu steuern. Es ist auch bekannt, durch den Schwimmer ein Potentiometer zu verstellen, um das mechanische Signal in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Nachteilig ist jedoch, daß der Schwimmer nicht beliebig klein ausgebildet werden kann, weil die vom Schwimmer erzeugte Kraft proportional zu seinem Volumen ist und daß die mechanisch bewegten Glieder einer gewissen Abnützung unterliegen und außerdem hängen bleiben können.
  • Schließlich ist es auch bekannt, als Überlaufsicherung einen Fühler in der Nähe der maximalen Füllhöhe in den Behälter anzubringen, der ein Signal in Abhängigkeit davon erzeugt, ob er in die Flüssigkeit eintaucht oder nicht. Dieses Signal wird dazu verwendet, um beispielsweise die Förderpumpej die zum Füllen des Tanks benutzt wird, abzustellen oder ein Zapfventil, das der Tankbefüllung dient, zu verschließen. Um eine derartige Vorrichtung als Füllstandsmesser zu verwenden, müßte der Fühler auf- und abbewegbar angeordnet sein, es miißte ein Signal bei dem Übergang vom eingetauchten in den ausgetauchten Zustand und umgekehrt erzeugt werden, und es müßte eine Vorrichtung zur Anzeige der Eintauchtiefe bei Erscheinen des Signales vorhanden sein. Eine derartige Vorrichtung eignet sich jedoch keinesfalls für eine kontinuierliche Anzeige.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anzeigevorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die bei geringem Aufwand eine ausreichende Meßgenauigkeit ergibt.
  • Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Sonde eine Reihe von in unterschiedlichen Höhen angebrachten, je nach Füllhöhe in die Flüssigkeit ein- oder aus ihr austauchenden Fühlern aufweist, bei denen mindestens ein elektrischer Kennwert in eingetauchtem Zustand von dem in ausgetauchtem Zustand abweicht, und daß die Fühler derart miteinander elektrisch verbunden sind, daß der elektrische Kennwert der gesamten Fühleranordnung abhängig ist von der Zahl der ein- bzw. ausgetauchten Fühler. Ein Vorteil des Anmeldungsgegenstandes liegt darin, daß keine bewegten Teile vorhanden sind; weiterhin kann mit Gleichspannungen bzw. Gleichströmen gearbeitet werden, was zu außerordentlich einfachen Geräten führt, und es können auch elektrisch leitende Flüssigkeiten gemessen werden, da die Flüssigkeit nicht als Dielektrikum dient. Durch Verwendung ummantelter Fühler ist es schließlich auch möglich, die Füllhöhe aggressiver Flüssigkeiten zu messen.
  • Die Anzeigegenauigkeit kann durch entsprechende Wahl der Zahl von Fühlern beliebig festgelegt werden. Auch netzfrequente Fühlerspeisung ist möglich.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind als Fühler stark temperaturabhängige Widerstände, insbesondere Kaltleiterwiderstände verwendet. Die Verwendung von Kaltleitern hat gegenüber der Verwendung von Heißleitern den Vorteil, daß die Änderung des elektrischen Widerstandes beim Übergang von dem eingetauchten zum ausgetauchten Zustand oder umgekehrt sehr viel größer ist.
  • Die :tiderstandsänderung wird dadurch bewirkt, daß infolge der gegenüber luft unterschiedlichen spezifischen Wärme und Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit die stromdurchflossenen und daher erwärmten Fühler beim Ein- bzw.
  • Aus tauchen unterschiedliche Temperaturen annehmen. Als Fühler können beispielsweise auch Halbleiterelemente, wie Dioden oder Transistoren verwendet sein. Ebenso ist es möglich, als Fühler zwei im Abstand voneinander vorgesehene blanke Kontakte zu verwenden, falls eine elektrisch leitende Flüssigkeit verwendet ist. Überbrückt die Flüssigkeit den Kontakt, so ist der Widerstand zwischen den Kontakten klein. Ist der Kontakt ausgetaucht, so ist der Widerstand zwischen den Kontakten gleich dem Isolationswiderstand oder einem parallel liegende Fstwiderstand. Bevorzugt verwendet werden jedoch die als Kaltleiter bekannt gewordenen temperaturabhängigen Widerstände. Kaltleiterwiderstände ändern ihren elektrischen Widerstand in dem interessierenden Bereich um etwa einen Faktor tausend. Diese sehr große Widerstandsänderung kann in Reihen- oder Parallelechaltungen der Fühler in einen zur Füllhöhe analogen Meßwert umgesetzt werden. Bei bevorzugten AusführungEformen der Erfindung sind hierzu die Fühler in Serie geschaltet und sind von einem konstanten Strom durchflossen; als Anzegeinstrument ist dabei ein zu der Serienschaltunc der Fühler parallel liegender Spannungemesser vorgesehen. Die an dem Spannungsmesser anliegende Spannung ist bei konstantem Strom praktisch proportional der Zahl der heißen, also ausgetauchten Kaltleiter; die kalten, also eingetauchten Kaltleiter haben einen so kleinen iiderstandswert, daß er auf die Anzeige praktisch keinen Einfluß hat. Eine Konstantstromquelle, deren Stromabgabe also unabhängig oder zumindest in weiten Grenzen unabhängig von ihrer Belastung ist, läßt sich in einfachster Weise und sehr preiswert verwirklichen, wie es später beschrieben wird.
  • Es ist auch möglich und bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Fühler parallel zu schalten und sie mit einer konstanten Spannung zu versorgen; als Anzeigeinstrument ist dabei ein in Serie zu der Parallelschaltung der Fühler geschalteter Strommesser vorgesehen. Der durch den Strommesser fließende Strom hängt dabei praktisch nur von den Leitwerten der parallel liegenden Kaltleiter ab, die sich addieren und die, je nach dem, ob der Kaltleiter ein- oder ausgetaucht ist, um einen Faktor etwa tausend differieren. In diesem Fall spielen die heißen Kaltleiter mit ihrem geringen Bitwert praktisch keine Rolle und der Strom durch das I;1strament wird praktisch bestimmt durch die Zahl der kalten, also die Zahl der eingetauchten Kaltleiter. Bei geringeren Anforderungen an die Anzeigegenauigkeit kann auch auf eine Konstantspannungsversorgung verzichtet werden, da die üblichen Iretzspannungsschwankungen relativ gering sind. Außerdem kann durch einen anstelle der zusammengeschalteten Fühler eingeschalteten Festwiderstand das Anzeigeinstrument auf die jeweilige Netzspannung einjustiert werden, so daß nur noch kurzzeitige Netzspannungsschwankungen in das Meßergebnis eingehen.
  • Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform ferner, daß bei Ausfall eines Fühlers nur die Anzeigegenauigkeit leidet, jedoch eine ungefähre Anzeige erhalten bleibt.
  • Im allgemeinen weisen die Fühler untereinander gleiche Kennwerte auf. Man erhält damit bei Wahl einer der vorstehend beschriebenen Schaltungen eine annähernd lineare Skalenteilung des Anzeigeinstrumentes.Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weisen dagegen die Fühler untereinander unterschiedliche Kennwerte auf. Es läßt sich damit erreichen, daß die Skala eine nicht lineare Teilung erhält. Beispielsweise kann auf diese Weise die Skala in ihrem mittleren Bereich gerafft und im Anfangs- und im Endbereich gedehnt werden. Dadurch wird eine Erhöhung der Meß- und Anzeigegenauigkeit in den besonders interessierenden Bereichen erzielt, nämlich bei annähernd vollem und bei annähernd leerem Behälter.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind an die Fühler konstante Kennwerte aufweisende Bauelemente angeschlossen. Beispielsweise sind parallel oder in Serie zu den Fühlern Festwiderstände vorgesehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Fühler in Serie geschaltet sind, ist in Weiterbildung der Erfindung parallel zu jeweils mindestens einem.
  • der Fühler ein Bauelement geschaltet, dessen Kennwert in der Größenordnung des größeren '#wertes der beiden Fühlerkennwerte bei aus- bzw. eingetauchtem Zustand liegt. Die Anordnung aus Fühler und parallel geschaltetem Bauelement, dessen Widerstandswert etwa dem Höchstwert des Widerstandes des Fühlers- entspricht, wirkt wie eine Anordnung aus Bauelement und parallel liegendem Schalter. Ist der Widerstand des Fühlers hoch, so ist der resultierende Gesamtwiderstand etwa gleich der Hälfte der beiden hohen Widerstände. Andert sich der Widerstand des Fühlers auf etwa 1/1000, so wirkt dies wie das Kurzschließen des parallel liegenden Bauelementes. Es kann auf diese Weise eine Anpassung der von der Fertigung her oft sehr großen Streuungen unterliegenden Kennwerte der Fühler an gewünschte Werte erzielt werden.
  • In einer anderen Ausführungsform, bei der die Fühler parallel geschaltet sind, ist in Serie zu jeweils mindestens einem Fühler ein Bauelement geschaltet, dessen Kennwert in der Größenordnung des kleineren Wertes der beiden Fühlerkennwerte bei aus- bzw. eingetauchtem Zustand liegt.
  • Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung lassen slch mit wenig Aufwand auch stark unterschiedliche Kennwerte aufweisende Fühler an gewünschte Werte anpassen.
  • Die einzelnen Fühlerelemente können jedes für sich in entsprechenden Höhen im Behälter befestigt, beispielsweise an der Behälterwand angebracht sein. Von den Anschlüssen eines jeden Fühlers führen dann Leitungen nach außen, wo die Fühler entsprechend zusammen geschaltet werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind die Fühler auf einem flexiblen Band in Abstand voneinander angeordnet, das an seinem freien Ende mit einem Senkgewicht versehen ist. Die elektrischen Verbindungen können dabei durch an die Fühler angelötete isolierte Leitungen hergestellt sein. Es genügt dabei, nur zwei Adern einer Leistung nach außen zu führen. Sehr einfach und sehr preiswert herstellbar ist eine Ausführungsform, bei der das Band mit einer Kupferkaschierung versehen ist, aus der die Leitungszüge herausgearbeitet sind und bei der die Fühler und gegebenenfalls weitere Widerstandselemente mit der Kupferkaschierung elektrisch leiten und mechanisch fest verbunden sind. Der Vorteil der Verwendung eines flexiblen Bandes liegt darin, daß es ohne Schwierigkeiten auch dann in einem Behälter angebracht werden kann, wenn zwischen der Behälterdecke und der Decke des Raumes, in dem der Behälter untergebracht ist, nur wenig Platz zur Verfügung steht. Es ist jedoch ebenso möglich, die Sonde als festen Stab auszubilden, an dem die Fühler angebracht sind. Beispielsweise kann ein kupferkaschierter Hartpapierstreifen hierfür verwendet werden. Ebenso ist es möglich, die Fühler außen oder innen an einem Rohr anzubringen und die Leitungen in dem Rohr entlang; zu führen.
  • Es ist dabei das Rohr im Bereich des oberen Endes geöffnet, damit die im Behälter befindliche Flüssigkeit in dem Rohr steigen und fallen kann, falls die Fühler innerhalb von dem Rohr angebracht sind, was den Vorteil hat, daß sie mechanische Beschädigungen geschützt sind. Sind dagegen die Fühler außen an dem Rohr angebracht und lediglich die Leitungen nach innen geführt, so ist zweckmäßigerweise das Rohr dicht ausgeführt.
  • Besonders vorteilhaft läßt sich eine erfindungsgemaße Sonde dann herstellen, wenn die Fühler zueinander parallel geschaltet sind. Es ist dann möglich, die Sonde am laufenden ieter herzustellen und jeweils in der gewünschten Länge abzuschneiden. Besonders bei der Herstellung der Sonde als flexibles Band werden auf dem Band zwei fortlaufende Leiter aufgebracht, beispielsweise als aufkaschierte Leitungezüge und es werden die Fühler zwischen des beiden sich in Längsrichtung des Bandes erstreci-nden Leitungszüge angelötet. Sie, sind dadurch mechanisch befestigt und elektrisch verbunden. Je nach der gewinschten Tankhöhe wird das flexible Band abgeschnitten und es wird das eine Ende mit einem Senkgewicht und das andere Ende mit einem nach außen gefiihrten Anschluß versehen.
  • Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Ansprüchen.
  • Es zeigen: Figur 1 und 2 Schaltbilder erfindungsgemäßer Vorrichtungen, und die Piguren 3 und 4 schematisch dargestellte Sondenformen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Sonde 1, die in einen nicht dargestellten Behälter eingehängt ist, eine Anzeigevorrichtung 2 und ein Stromversorgungsgernt 3.
  • Die Anzeigevorrichtung 2 und das Stromversorgungsgerät 3 können auch entfernt vom Behälter vorgesehen sein. Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Brfindung umfaßt die Sonde 1 zwei im Abstand voneinander geführte Leitungszüge 4 und 5. Zwischen den Leitungszügen 4 und 5 sind jeweils Dreiergruppen 6 von Widerständen eingeschaltet. Eine solche Dreiergruppe 6 umfaßt einen Fühler 7, zu dem ein Festwiderstand 8 parallel gesch2nF tet ist. Der Fühler 7 und der Festiderstand 8 sind mit jeweils einem ihrer Anschlüsse an den Leitungszug 5 angeschlossen. Ihre beiden anderen'Anschlüsse sind zusammengeführt und mit einem Anschluß eines Längswiderstandes 9 verbunden, dessen anderer Anschluß an den Leitungszug 4 angeschlossen ist. Der Fühler 7 ist vorzugsweise als Kaltleiter ausgebildet, dessen Kaltwiderstand etwa 100 Ohm und dessen Heißwiderstand etwa 100 Kilo-Ohm beträgt. Der Pestwiderstand 8 hat einen Widerstandswert, der in der Größenordnung des Heißwiderstandes liegt, wogegen der Widerstand des Längswiderstandes 9 in der Größenordnung des Kaltwiderstandes liegt.
  • Der Leitungszug 4 ist über eine Ader 10 mit dem Minuspol eines Brückengleichrichters 11 verbunden, dessen beide Wechselstromanschlüsse über Leitungen 12 und 13 mit einer Sekundärwicklung 14 eines Transformators 15 verbunden sind, dessen Primärwicklung 16 mit einem nicht dargestellten Netzanschluß verbunden ist. An den Pluspol des Brtickengleichrichters 11 ist ein Schutzwiderstand 17 ßn2eschlossen, an dessen anderen Anschluß die Kathode einer Zenerdiode 18 angeschlossen, deren Anodenanschluß mit der Ader 10 verbunden ist. Als Anzeigeinstrument dient ein Strommesser 19, dessen Pluspol mit der Kathode der Zenerdiode 18 und dem Schutzwiderstand 17 verbunden ist. Der Minusanschluß des Strommessers 19 ist über einen Stellwiderstand 20 mit dem Leitungszug 5 der Sonde 1 verbunden.
  • Parallel zum Strommesser 19 liegt ein Justierwiderstand 21.
  • Aus der der Primärwicklung 16 des Transformators 15 zugeführten Netzspannung wird mittels der Sekundärwicklung 14 und des Gleichrichters 11 eine Gleichspannung erzeugt, die mit Hilfe des Schutzwiderstandes 17 und der Zenerdiode 18 auf einen konstant bleibenden Wert gebracht wird.
  • Am Ausgang des Stromversorgungsgerätes 3 steht also eine konstante Gleichspannung an. Es fließt nun ein Strom über den Strommesser 19 zum Leitungszug 5 der Sonde 1.
  • Hier verzweigt sich der Strom und fließt über die Parallelschaltung der Dreiergruppen 6 zum Leitungszug 4, von wo aus er zurück zum Minuspol des Brückengleichrichters 11 fließt. Die Größe dieses Stromes ist bei konstanter Spannung an der Zenerdiode 18 proportional dem Kehrwert des Widerstandes bzw. proportional zum Leitwert zwischen den Leitungszügen 4 und 5, da die Widerstände 20 und 21 sowie der Innenwiderstand des Strommessers 19 vernachlässigt werden können. Der Leitwert zwischen den Beitungszügen 4 und 5 ergibt sich als Summe der Leitwerte der Dreiergruppen 6, die zwischen die Leitungszüge 4 und 5 geschaltet sind.
  • Ist der Fühler 7 einer Dreiergruppe 6 kalt, also in die Flüssigkeit des Behälters eingetaucht, so ist sein Widerstandswert niedrig und dementsprechend sein Leitwert hoch.
  • Etwa gleiche Höhe weist der Leitwert des Längswiderstandes 9 auf. Der paraLbl zum Fühler 7 liegende Festwiderstand 8 weist dagegen einen geringen Leitwert auf, kann also praktisch vernachlässigt werden. Der Widerstand einer Dreiergruppe 6 ist also bei eingetauchtem Fühler 7 etwa gleich der Summe der Widerstände des Fühlers 7 und des Festwiderstandes 9, beträgt also bei dem zuvor angegebenen Zahlenbeispiel etwa 200 Ohm. Der leitwert der Dreiergruppe 6 beträgt somit etwa 5 mS. Ist dagegen der Fühler 7 aus der Flüssigkeit ausgetaucht, so ist er warm und sein Warmwiderstand beträgt etwa 100 Kilo-Ohm. Der widerstand einer Dreiergruppe 6 bei ausgetauchtem Fühler 7 kann somit unter Vernachlässigung des Widerstandes des Langswiderstandes 9 als etwa halb so groß angegeben werden wie der Heißwiderstand des Fühlers unter der Voraussetzung, daß der Festwiderstand S etwa die gleiche Größe aufweist wie der Warmwiderstand des Fühlers 7. Der Widerstand einer Dreiergruppe 6 ist also bei dem angegebenen Zahlenbeispiel etwa 50 k0hm. Der Leitwert ist also 0,02 mS. Der Gesamtleitwert zwischen den Beitungszügen 4 und 5 ergibt sich als Summe der Leitwerte aller Dreiergruppen 6. Da sich die Leitwerte der Dreiergruppen 6 bei aus- und bei eingetauchtem Zustand des Fühlers 7 um mehrere Größenordnungen unterscheiden, ist der Strom durch den Strommesser 19 bei konstanter Speisespannung praktisch proportional zur Zahl der Dreiergruppen 6, deren Fühler 7 eingetaucht sind, da der geringe Leitwert der Dreiergruppen 6, deren Fühler 7 ausgetaucht sind, den Strom praktisch nicht beeinflussen. Durch Verwendung unterschiedlicher Fühler und/oder unterschiedlicher Festwiderstände 8 und Längswiderstände 9 kann bei untereinander gleichen Dreiergruppen 6 eine Anpassung an unterschiedliche Speisespannungsquellen vorgenommen werden. Der Stellwiderstand 20 und der Justierwiderstand 21 dienen zum Linstellen eines gewünschten Ausschlages bei voll eingetauchter oder voll ausgetauchter Sonde, also bei vollem bzw. leere Behälter. Durch die Verwendung unterschiedlicher Fjjhler 7, Festwiderstände 8 und Längswiderstände 9 innerhalb einer Sonde 1 kann die Skalenteilung des Strommessers 19 nicht linear gehalten werden; es kann beispielsweise dadurch der mittlere Bereich der Skala gerafft und der äußere Bereich der Skala am oberen - und/oder am unteren Ende gedehnt werden Eine Haffung oder Dehnung der Skala ist auch bei untereinander gleichen Dreiergruppen 6 einer Sonde 1 durch adern der räumlichen Höhenabstände der einzelnen Fühler 7 von-einander zu erzielen. Bei geringerem höhenunterschied der Fühlerwiderstande 7 ergibt sich eine andere Anzeigekennlinie als bei größerem Abstand.
  • Auch die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform umfaßt eine Sonde 31, eine Anzeigevorrichtung 32 und ein Stromversorgungsgerät 33. Die Sonde 31 weist zwei Leitungszüge 34 und 35 auf, die von der Sonde 31 zur Anzeigevorrichtung 32 führen. Zwischen die Leitungszüge 34 und 35 sind an der Sonde 31 vorgesehene Dreiergruppen 36 in Ser-ie geschaltet, die je einen Fühler 37, einen Festwiderstand 33, und einen Längswiderstand 39 umfassen. Dabei liegt der Festwiderstand 38 der Serienschaltung aus Langsviderstand 39 und Fühler 37 parallel. Sämtliche Dreiergruppen 36 sind hintereinander geschaltet und die erste und die letzte Dreiergruppe sind an den Leitungszug 35 bzw. 34 angeschlossen. Als Fühler 37 ist vorzugsweise ein Kaltleiterwiderstand verwendet, der einen Kaltvriderstand von etwa 100 Ohm und einen Warmwiderstand von etwa 10v k0hm aufweist Der Längswiderstand 99 weist einen lEiders-nd von etwa ebenfalls 100 Ohm auf, wogegen der Festiderstand 38 einen Widerstandswert von etwa 100 k0hm aufweist. So lange der Fiihler 37 warm ist, beträgt sein Widerstandswert etwa 100 k0hm, dem gegenüber der Widerstand des Längswiderstandes 39 vernachlässigbar ist. Der Widerstand einer Dreiergruppe 36 bei warmem, also ausgetauchtem Fühler beträgt somit etwa 50 k0hm. Taucht dagegen der Fühler 37 in die Flüssigkeit ein, dann kühlt er ab und sein Widerstandswert fällt auf etwa 100 Ohm. Damit ist der ,liderstand des Festwiderstandes 38 vernachlässigbar, der der Kombination aus Fühler 37 und Längswiderstand 39 parallel geschaltet ist. Als resultierender RJiderstand für die Dreiergruppe 36 bleibt somit die Summe der Widerstände des Fühlers 37 und des Längswiderstandes 39 übrig, der bei dem angegebenen Beispiel etwa 200 Ohm beträgt. Der Gesamtwiderstand der Kettenschaltung zwischen den Leitungszügen 34 und 35 ist also annahernd proportional der Zahl der ausgetauchten Fühler, da die Jiderstande der Dreiergruppen 36 mit eingetauchtem Fühler praktisch vernachlässigt werden können, weil sie um Größenordnungen kleiner sind als die der Dreiergruppen 36 mit ausgetauchtem Fühler.
  • Zwischen die Leitungszüge 34 und 35 ist als Anzeigeinstrument ein Spannungsmesser 49 geschaltet, dessen lTinuspol mit dem Leitungszug S4 unmittelbar und dessen Pluspol mit dem Leitungszug 35 über einen Stellwiderstand 50 verbunden ist. Mjit den beiden Klemmen des Spannungsmessers 49 ist ein Justierwiderstand 51 verbunden. An den eitungszug 34 schließt eine Leitung 40 an, die zum ilinuspol eines Brückengleichrichters 41 geführt ist. Die beiden Wechselstromklemmen des Brückengleichrichters 41 sind über Leitungen 42 und 43 mit einer Sekundärwicklung 44 eines Transformators 45 verbunden, dessen Primärwicklung 46 mit einem nicht dargestellten Netzanschluß in Verbindung steht. Um eine Anzeige des Spannungsrnessers 49 zu erhalten, die proportional ist zum Widerstand zwischen den Beitungszüt-,en 34 und 5 wird die Sonde mit einem konstant ten Strom gespeist, so daß der Spannungsabfall an der Sonde, den der Spannungsmesser 49 erfaßt, unmittelbar proportional zum :widerstand zwischen den Leitungszügen 34 und 35 ist. Zu diesem Zweck ist die Serienschaltung aus einer Zenerdiode 48 und einem Schutzwiderstand 47 zwischen den Plus- und den Minuspol des Gleichrichters 41 geschaltet. Dabei liegt der Schutzwiderstand 47 an dem Minuspol des Gleichrichters 41 und es liegt der Kathodenanschluß der Zenerdiode an dem Pluspol des Brückengleichrichters 41. An den Anodenanschluß der Zenerdiode 48 ist die Basis eines Regeltransistors 52 angeschlossen, dessen Emitteranschluß über einen Begrenzungswiderstand 53 mit dem Pluspol des Brückengleichrichters 41 verbunden ist. Vom Kollektor des Regeltransistors 52 fiihrt ein Schutzwiderstand 54 zum Leitungszug 35. Die Zenerdiode 48 hält den Spannungsabfall am Begrenzungswiderstand 53 praktisch konstant, so daß der durch den Begrenzungswiderstand 53 fließende Strom praktisch konstant ist. Dieser Strom fließt durch die Sonde 31. Der Schutzwiderstand 54 soll den Regeltransistor 52 gegen berlastung in den Fällen schützen, in denen im Bereich der Sonde 31 Kurzschlüsse auftreten können. Er ist so bemessen, daß er den Strom auf einen zulässigen Höchstwert begrenzt, wenn ein Kurzschluß zwischen den Leitungsziigen 34 und 35 auftritt. Der Stellwiderstand 50 und der Justierwiderstand 51 dienen zum Abgleich und zum Einstellen des maximalen und des minimalen Ausschlages bei vollem bzw.
  • leerem Behälter.
  • Es versteht sich, daß anstelle der Dreiergruppen 6 bzw. 36 auch jeweils nur ein Fühlerwiderstand verwendet werden kann. Die zusätzlichen ';tiderstände der Dreiergruppe dienen lediglich dazu, um größere Toleranzen bei der Fühlerherstellung ausgleichen zu können. Zu diesem Zweck können die Widerstände einer Dreiergruppe 6 bzw. 36 an den iderstand des Fühlers 7 bzw. 37 in der Art angepaßt werden, daß sich bei kaltem, bzw. warmem Fühler jeweils der gewiinschte Widerstandswert einstellt. Auch kann durch die ahl des Längs- und des Festwiderstandes die Kennlinie des Anzeigeinstrumentes verändert werden, wenn beispielsweise Skalendehnungen oder Skalenraffungen erzielt werden sollen.
  • Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform einer Sonde ist für eine Anordnung gemäß Figur 1 gedacht; es sind jedoch zur Vereinfachung die Liingswiderstände 9 und die Festwiderstände 8 weggelassen. Die Sonde 1 umfaßt einen Trägerkörper 61, der als flexibles Band ausgebildet ist, auf dem die Leitungszüge 4 und 5 angebracht, beispielsweise aufkaschiert sind. Zwischen die 1eitungszüge 4 und 5 sind die Pühlerwiderstände 7 geschaltet. Vorzugsweise sind die Fühlerwiderstände 7 in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet. Es kann dadurch der Trägerkörper 61 maschinell kaschiert, bestückt und gelötet werden.
  • Es ist dadurch eine maschinelle Herstellung am laufenden Band möglich. Um eine gewiinschte Sonde zu erhalten, wird ein entsprechender Abschnitt des bandartigen Trägerkörpers 61, der flexibel ist und' in Rollen aufgewickelt geliefert werden kann, abgeschnitten und an dem einen Ende mit einem Senkgewicht 62 versehen werden. Besteht das Senkgewicht 62 aus Metall, so werden die teitungszüge 4 und 5 vor dem Senkgewicht etwas gekürzt und entfernt, beispielsweise abgeschliffen oder lediglich mit Isolierstoff abgedeckt. An dem anderen Ende wird der flexible bandförmige Trägerkörper 61 an einem Schraubdeckel 63 befestigt, beispielsweise mit Schrauben angeklemmt oder festgeklebt. Der Schraubdeckel 63 ist mit einem Außengewinde 64 versehen, das für übliche Tankanschlüsse ausgelegt ist, also beispielsweise 1/2", 3/4" oder ?" sein kann. An der Außenseite des Schraubdeckels 63 ist ein Steckergehäuse 65 befestigt, das einen Steckerstifttr-ger 66 beherbergt, der zwei Steckerstifte 67 trägt. Die Steckerstifte 67 sind über zwei. Adern 68 mit den Leitungszügen 4 und 5 verbunden. Es ist hierzu der Schraubdeckel 63 mit einer zentralen Bohrung versehen, die mit einer Füllmasse 69 dicht abgeschlossen ist, durch die die Adern 68 hindurchgeführt sind.
  • In Figur 4 ist eine Ausführungsform einer Sonde 31 dargestellt. Die Sohde 31 umfaßt einen Trägerkörper 71, auf den im Bereich der beiden Ränder längs verlaufende I.eitungszüge 74 und 75 aufgebracht, beispielsweise aufkaschiert, sind. Auf dem Trägerkörper 71 sind fortlaufend Dreiergruppen 36 aus je einem Fühler 37, einem Festwiderstand 38 und einem Lr3ngswiderstand 39 aufgebracht. Dabei können die Fühler 37 und die ,iderstände 38 und 39 auf den Trägerkörper 71 aufgeklebt und in konventioneller Weise miteinander elektrisch verbunden sein. Es können jedoch auch die Verbindungen zwischen den Fühlern 37 und den iderständen 38 und 39 als Leitungsnetz bzw. als Lötstützpunkte auf den Trägerkörper 71 aufgebracht, beispielsweise aufkaschiert oder aufgenietet sein, die maschinell bestückt und gelötet werden. Eine derartige erstellung läßt sich. sehr gut automatisieren. Zur Herstellung einer Sonde wird ein entsprechender Längenabschnitt des bestückten Trägerkörpers 71 abgeschnitten und an seinem einen Ende mit einem Senkgevricht 62 versehen. Am anderen Ende wird, wie anhand der Figur 3 beschrieben, ein Anschluß vorgesehen. Es wird dann lediglich im Bereich des einen Endes des Trägerkörpers 71 eine Verbindung 72 mit dem Leitungszug 75 und im Bereich des anderen Ende des Trigerkörpers 71 eine Verbindung 73 mit dem Leitungszug 74 hergestellt. An die Leitungszüge 74 und 75 werden dann Steck-oder Schraubkontakte angeschlossen oder es werden leailich zwei Adern eines Kabels angelötet, die durch eine Öffnung des Behälters hindurch nach außen und zur Anzeigevorrichtung bzw. zum Stromversorgungsgerät geführt werden.
  • Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die darSestellten AusfEihrungsbeispiele beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere ist es möglich, die Trägerkörper der Sonden nicht flexibel, sondern starr auszubilden. Statt flacher Trägerkörper können auch profilierte Trägerkörper verwendet werden, wie beispielsweise U-Profile oder Rohre. Bei der Verwendung eines U-Profiles können in den Schenkeln des U die l,ötstützpunkte für die Fühler bzw. Widerstände dienen, die innerhalb des Profiles geschützt angebracht sind. Die Leitungszüge können dabei innerhalb oder außerhalb des Profiles vorgesehen sein.
  • Besonders vorteilhaft ist schließlich, daß bei Verwendung eines Wechselstrom- oder Wechselspannungsmessers auf einen Gleichrichter verzichtet werden kann. Die Spannungsstabilisierung erfolgt dabei beispielsweise mit zwei in Serie gegeneinander geschalteten Zenerdioden.

Claims (10)

  1. Patentansprüche
    S Vorrichtung zum Erfassen und Anzeigen des Piillstandes von Flüssigkeitsbehältern, mit einer in den plÜ8Si',-keitsbehälter eintauchenden Sonde, einem mit der Sonde elektrisch verbundenen Anzeiger und einem Stromversorgungsteil, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (1 bzw. 31) eine Reihe von in unterschiedlichen Flöhen angebrachten, je nach Füllhöhe in die Flüssigkeit ein-oder aus ihr austauchenden Fühlern (7 bzw. 37) aufweist, bei denen mindestens ein elektrischer Kennwert in eingetauchtem Zustand von dem in ausgetauchtem Zustand abweicht und daß die Fühler (7 bzw. 37) derart miteinander elektrisch verbunden sind, daß der elektrische Kennwert der gesamten Fühleranordnung der Sonde (1 bzw. 31) abhängig ist von der Zahl der ein-bzw. ausgetauchten Fühler (7 bzw. 37).
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fühler (7bzw. 37) stark temperaturabhängige Widerstände, insbesondere Kaltleiterwiderstande verwendet sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (37) in Serie geschaltet sind, daß sie von einem konstanten Strom durchflossen sind, und daß als Anzeigeinstrument ein zu der Serienschaltung der Fühler (37) parallel liegender Spannungsmesser (49) vorsehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (7) zueinander parallel geschaltet sind, daß sie mit einer Konstantspannung versorgt sind, und daß als Anzeigeinstrument ein in Serie zu der Parallelschaltung der Fühler (7) geschalteter Strommesser (19) vorgesehen ist.
  5. 5. Vorrichtun nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (7 bzw. 37) untereinander unterschiedliche Kennwerte aufweisen.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Fühler konstante Kennwerte aufweisende Bauelemente (8, 9 bzw. 38, 39) angeschlossen sind.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu jeweils mindestens einem der Fühler (7 bzw. 37) ein Bauelement (8 bzw. 38) geschaltet ist, dessen Kennwert in der Größenordnung des größeren Wertes der beiden Fühlerkennwerte bei aus- bzw. eingetauchtem Zustand liegt.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu jeweils mindestens einem der Fühler (7 bzw. 37) ein Bauelement (9 bzw.
    39) geschaltet ist, dessen Kennwert in der Größenordnung des kleineren Wertes der beiden Fühlerkennwerte bei aus-bzw. eingetauchtem Zustand liegt.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (7 bzw. 37) auf einem flexiblen,bandförmigen Trägerkörper (61 bzw. 71) in Abstand voneinander angeordnet sind, das an seinem freien Ende mit einem Senkgewicht (6?) versehen ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß derTrägerkörper (61 bzw. 71) mit einer Kupferkaschierung versehen ist, aus der die I.eitungszüge herausgearbeitet sind, und daß die- Fühler (7 bzw. 37) und gegebenenfalls weitere Widerstandselemente (8, 9 bzw, 38, 39) mit der Kupferkaschierung elektrisch leitend und mechanisch fest verbunden sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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