DE2612682A1

DE2612682A1 - Einrichtung zur ueberwachung des fuellstandes von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2612682A1
Application number: DE19762612682
Authority: DE
Inventors: Frieder Dipl Ing Heintz; Viktor Koepernik
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-03-25
Filing date: 1976-03-25
Publication date: 1977-09-29
Also published as: SE7703377L; FR2345708A1; FR2345708B3

Description

R. 'S '< θ: - 3.

18.3.1976 Ka/Sm

Anlage zur

Patent-· und

Gebrauchsmusterhilfsanmcldung

T* /~\ O /*i T T /Ti^-TiTI «γ C* 4 ι ■ 4~ ^J -*--i-^f- -*

Einrichtung zur Überwachung des Füllstandes von Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur überwachung des Füllstandes von Flüssigkeiten, insbesondere Füllstandgrenzwertgeber in Flüssigkeitsbehältern von Kraftfahrzeugen, mit einem im Flüssigkeitsbehälter angeordneten Führungsrohr und einem darin geführten Schwimmer.

Es sind Einrichtungen zur Überwachung des Füllstandes von Flüssigkeiten bekannt, bei denen ein in einem Führungsrohr angeordneter Schwimmer beim Anheben oder Abheben infolge steigenden oder fallenden Flüssigkeitspegels einen mechanischen Schnappschalter betätigt, der dann eine Warneinrichtung, beispielsweise eine Kontrollampe .im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges zum Aufleuchten bringt. Nachteilig ist bei derartigen Einrich-

— ρ ■—

709839/0457

~ t - R. 3108

- f> 2617682

tungcn zur Überwachung des Füllstandes von .Flüssigkeiten, daß sie infolge ihres mechanischen Aufbaus außerordentlich störanfällig sind und insbesondere bei unruhiger Flüssigkeit, also beispielweise bei Fahren des Kraftfahrzeuges auf einer stark unebenen Fahrbahn, in Kurven oder beim Beschleunigen bzw. starken Verzögern des Kraftfahrzeuges Schwierigkeiten bereiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Überwachung des Füllstandes von Flüssigkeiten zu entwickeln, die einerseits außerordentlich einfach und störunanFällig in ihrem Aufbau ist, zum anderen aber auch während der geschilderten Betriebszustände des Kraftfahrzeuges, also bei starker Unruhe der zu überwachenden Flüssigkeit ein eindeutiges Signal abgeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Führungsrohr eine Spule eines Oszillators angeordnet ist, in die in Abhängigkeit von der Füllhöhe ein von dem Schwimmer getragener Ferritkern mehr oder weniger eintaucht, daß die Schwxngungsamplitude des Oszillators in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe des Ferritkerns in die Spule veränderbar ist und daß eine Auswerteschalteinrichtung zur Ansteuerung einer Signaleinrichtung bei einer bestimmten Schwingungsamplitude vorgesehen ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und aus den zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Einrichtung zur Überwachung des Füllstandes von Flüssigkeiten, und

Fig. 2 den elektrischen Teil dieser Einrichtung.

In Fig. i ist ein Führungsrohr 10 dargestellt, das in die zu überwachende Flüssigkeit 11 eingetaucht ist. Der Behälter der

709839/0457 _ ₃ _

- τ, - R. 3108

2617 6 8

Flüssigkeit 11 ist im einzelnen nicht dargestellt. In dem Führungsrohr 10 ist ein Schwimmer 12 angeordnet, der einen Ferritkern 13 trägt. Dieser Ferritkern 13 taucht je nach Füllhöhe des Führungsrohres 10 mehr oder weniger in eine nur schematisch angedeutete Spule 14 ein. Diese Spule ist so aufgebaut, daß der Ferritkern 13 im Innenraum der Spule Ik geführt ist. Das Führungsrohr 10 ist an seinem unteren Ende mit einem spiralförmigen Labyrinth 15 abgeschlossen, das als Zu- bzw. Ablauf für die Flüssigkeit 11 dient. Durch die spiralförmigen Zuleitungen innerhalb des Labyrinths tritt bereits im Innenraum des Führungsrohres 10 eine Beruhigung der Flüssigkeit 11 ein, auch wenn die außerhalb des Führungsrohres 10 befindliche Flüssigkeit stark unruhig ist.

Mit der Spule 14 ist ein Oszillator 16 verbunden, der an einer Auswerteschalteinrichtung 17 angeschlossen ist. Die Auswerteschalteirrichtung 17 steuert eine Signaleinrichtung 18 mit einer Kontrollampe 19 an. In einem Diagramm in Fig. 1 ist der Flüssigkeitspegel innerhalb des Führungsrohres 10 aufgetragen, wobei auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen ist. Aus diesem Diagramm läßt sich erkennen, daß der elektrische Teil 16, 17, 18 und 19 mit einer großen Schalthysterese behaftet ist. So ist aus dem Diagramm zu erkennen, daß die Warnlampe 19 erst Dei einem sehr niedrigen Flüssigkeitspegel eingeschaltet werden soll, wobei sie erst bei einem wesentlich über diesem Pegel liegenden zweiten Pegel wieder eingeschaltet wird. Der Einschaltpegel ist in dem Diagramm bei 20, der Rückschaltpegel mit 21 bezeichnet. Bei Unterschreiten des Pegels 20 wird also der Fahrer des Kraftfahrzeuges auf das Absinken des Flüssigkeitspegels aufmerksam gemacht, wobei die entsprechende Warneinrichtung, im vorliegenden Fall die Konstrollampe 19 erst bei Überschreiten des bei 21 angedeuteten Flüssigkeitspegels erlischt.

In Fig. 2 ist ein Stromlaufplan des elektrischen Teiles 16, 17» 18 und 19 der Einrichtung nach Fig. 1 dargestellt. Der Oszillator l6 mit der Spule 14 weist zwei Kondensatoren 22 und 23 auf. Die drei Bauelemente 14, 22 und 23 bilden dabei die Schwing-

, 4 709839/0457

2617682

- if - R. 3108

kreiselemente des emittergekoppelten.Colpitts-Oszillators mit
einem pnp-Tr-ansistor ?A als Verstärkerelement. Dem Transistor
2k ist ein Basisspannungsteiler mit Widerständen 25 und 26
vorgeschaltet. Die Rückkopplung und damit der Schwingungseinsaizpunkt des Oszillators 16 wird mit einem Widerstand 27 eingestellt. Dieser Schwingungseinsatzpunkt kann mit Hilfe des
Widerstandes relativ genau festgelegt werden, da der niede:?-
ohmige Basisspannungsteiler aus den Widerständen 25 und 26
eine gute Temperaturstabilität des Arbeitspunktes des Transistors 24 gewährleistet.

Die Oszillatorspannung wird über einen Kondensator 28 ausgekoppelt, wobei die negativen Halbwellen einen Transistor 29 in
seinen leitenden Zustand durchsteuern und damit einen in Reihe zu der Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 29 liegenden Kondensators 30 über einen Widerstand 31 aufladen. Mit dem Kondensator 30 bzw. dem Widerstand 31 sind zwei Widerstände 32 und 33 verbunden, wobei der Widerstand 32 mit der Basis eines
Transistors 34 verbunden ist, der zusammen mit einem Transistor 35 Bestandteil eines Schmitt-Triggers ist, welcher wiederum
wesentlicher Bestandteil der Auswertesehalteinrichtung 17 ist. Der Transistor 35 steuert einen Treibertransistor 36 an, der
wesentlicher Bestandteil der Signaleinrichtung l8 ist. Über diesen Treibertransistor 36 wird die Kontrollampe 19 angesteuert.

Die Wirkungsweise der eben beschriebenen Schaltungseinrichtung ist folgende. Bei abnehmendem ölpegel bewegt sich der Ferritkern 13 aus der Spule 14 heraus, die Induktivität der Spule 14 wird dadurch kleiner und damit auch die Güte des OszillatorschwingkreiseSj so daß die Schwingungsamplitude des Oszillators abnimmt und schließlich ganz abreißt.

Sobald die Oszillatorausgangsspannung 0,7 Volt unterschreitet, wird der Transistor 29 gesperrt und der Kondensator 30 über
die Widerstände 32 und 33 entladen. Die Spannung am Kondensator 30 läuft dabei sägezahnförmig. Die Aufladung beginnt bei einsetzender Oszillatorschwingung über den Widerstand 31, die Ent-

709839/0457

- § - R. 3108

ladung nach Abreißen der Ossillatorschwingu-ig, wie schon angedeutet, über die Widerstände 32 und 33- Durch den größeren Wert der Parallelschaltung der Widerstände 32 und 33 gegenüber dem Widerstand 31 ist dabei die Entladezeit des Kondensators 30 wesentlich größer als dessen Aufladezeit.

Die Spannung an dem Kondensator 30 steuert über den Widerstand 32 den Schmitt-Trigger aus den Transistoren 34 und 35 an. Bei hoher Spannung an dem Kondensator 30 ist der Transistor 3¹J in seinem leitenden Zustand, die Transistoren 35 und 36 sind gesperrt und die Kontrollampe 19 ist erloschen. Sinkt nun die Spannung an dem Kondensator 30 bei aussetzender Oszillatorschwingung unter den unteren Schwellwert gemäß der in Fig. 1 eingezeichneten Schwelle 20 ab, so kippt der Schmitt-Trigger durch die Rückkopplung über einen gemeinsamen Emitterwiderstand 37 in seine andere Schaltlage. In dieser Schaltlage ist der Transistor 34 gesperrt und d:.e Transistoren 35 und 36 befinden sich in ihrem leitenden Zustand, wobei die Kontrollampe 19 aufleuchtet. Die Schaltung ist dabei so bemessen, daß mit den Transistoren 34, 35 und 36 eine genügend große Leistungsverstärkung erfolgt. Bei dem sehr kleinen Eingangsstrom von einigen Mikroampere kann einerseits mit dem Kondensator 30 eine große Zeitverzögerung erreicht werden, andererseits steht an Ausgang ein genügend großer Steuerstrom für den Treibertransistor 36 zur Verfügung .

Um eindeutige Schaltzustände zu gewährleisten, und ein Plackern der Lampe auch bei unruhiger Flüssigkeit zu verhindern, ist eine große Schalthysterese das Schmitt-Triggers gewählt. Sie wird realisiert durch den relativ hochohmigen Emitterwiderstand des Schmitt-Triggers, der das Emitterpotential bei leitenden Transistor 35 auf ca. 3/4 der Betriebsspannung der Schaltungsanordnung anhebt. Die Spannung an dem Kondensator 30 muß nach dem Wiedereinsetzen der Oszillatorschwingung entsprechend hoch ansteigen, um den Transistor 3^ wieder in seinen leitenden Zustand zu schalten. Durch dieses wesentliche Merkmal der Schaltungsanordnung ist dazu beigetragen, eine eindeutige Aussage durch die Kontrollampe 19 zu gewinnen, wobei ein Flackern der Kontroll-

709839/0457

~ $ - R. 3108

lampe bei unruhiger Flüssigkeit weitgehend ausgeschaltet wird.

Eine noch v/eitere Verbesserung der Schaltungseinrichtung wird dadurch erreicht, daß gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung der Oszillatorschwingkreis zusätzlich durch die Reihenschaltung des Widerstandes 37 und eines Widerstandes 38 gedämpft wird. An dem Widerstand 37 liegt durch Spannungsteilung etwa der halbe Wert der Ausgangsspannung des Oszillators an. Dieser Spannungswert reicht jedoch nicht aus, um den Transistor J>h in seinen nicht leitenden Schaltzustand .zu steuern, da die Spannung an dem Kondensator 30 nahe der Betriebsspannung liegt. Der Schaltzustand des Transistors 3-J wird also durch diese Ankopplung nicht beeinflußt.

Naoh dem Abreißen der Oszillatorschwingung und dem späteren Kippen des Schmitt-Triggers, also d'em Umschalten der Transistoren 35 und 3d in ihren leitenden Zustand, liegt wechselspannungsmäßig dem Widerstand 37 die Reihenschaltung zweier Widerstände 39 und des Batterieinnenwiderstandes parallel. Der Oszillatorschwingkreis wird jetzt durch diese niederohmige Widerstand8-kombination stärker gedämpft als aies vor dem Kippen des Schmitt-Triggers der Fall war. Sin Anschwingen des Oszillators ist jetzt nur möglich, wenn diese größere Bedämpfung des Oszillatorschwingkreises durch Erhöhen der Induktivität der Spule l4_a also durch ein tieferes Eintauchen des Ferritkernes 13 in die Spule 14 kompensiert wird. Die Wegdifferenz zwischen dem Abreiß- und Wiederanschwingpunkt dss Oszillators kann dabei bis zu einigen Millimetern betragen.

Mit der Schaltungsanordnung ist auch bei ihrem Einsatz im Kraftfahrzeug eine Funktionsprüfung beim Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeuges möglich. Beim Einschalten der Zündung, d.h. beim Anlegen der Batteriespannung ist der Kondensator 30 noch nicht aufgeladen und der Transistor 34 in seinem gesperrten Zustand. Die Transistoren 35 und 36 führen Strom und die Kontrollampe leucntet auf. Bei einem Flüssigkeitspegel, der über der oberen

— 7 —·

709839/0457

- / - R. 3108

Schaltschwelle 21 gemäß Fig. 1 liegt, beginnt der Oszillator sofort zu schwingen und der Kondensator 30 wird über den Widerstand 31 aufgeladen. Nach wenigen Sekunden schaltet der Schmitt-Trigger- in seine andere Schaltlage um und die Kontrollampe 19 erlischt. Mit diesem Vorgang wird die Betriebsbereitschaft in der gesamten Schaltung überprüft, wobei in diese Überprüfung auch die Kontrollampe 19 sowie der Geber 12, 13 und l4 eingeschlossen sind.

Zusätzlich zu dieser Funktionsprüfung besteht auch noch eine Eigensicherheit der Einrichtung zur überwachung des Füllstandes von Flüssigkeitenj da alle Defekte, die zum Abreißen dor Oszillator schwingung führen, wie z.B. Bruch oder Kurzschluß in den Geberleitungen, die Kontrollampe 19 zum Aufleuchten bringen. Mit der vorliegenden Einrichtung ist eine außerordentlich störunanfällige Einrichtung geschaffen worden, da hier als Geberelement eine berührungslos arbeitende Anordnung 13, I^ gewählt wurde. Außerdem ist auch ein eindeutiges Ausgangssignal beispielsweise ein Aufleuchten der Kontrollampe 19 ohne FlPckern gegeben, da bei unruhigem Flüssigkeitspegel mehrere Verzögerungen bzw. Dämpfungen wirksam werden, so einerseits die mechanische Dämpfung durch das Dämpfungslabyrinth 15, zum anderen die große Schalthysterese des Schmitt-Triggers und schließlich auch die zusätzliche Bedämpfung des Oszillators durch die Widerstände 37 bzw.

Schließlich ist bei der beschriebenen Geberanordnung noch besonders vorteilhaft, daß keine Funkenbildung wie etwa bei Geberanordnungen mit Schaltkontakten möglich ist. Dadurch ist die beschriebene Geberanordnung insbesondere auch zur Überwachung des Pegelstandes von brennbaren Flüssigkeiten geeignet.

- 8 70 9839/0457

Claims

- I - R. 3108 . .. , 2617682 Ansprüche

1. Einrichtung zur Überwachung des Füllstandes von Flüssigkeiten , insbesondere Füllstandgrenswertgeber in Flüssigkeitsbehältern von Kraftfahrzeugen, mit einem im Flüssigkeitsbehälter angeordneten Führungsrohr und einem darin geführten Schwimmer, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Führungsrohr (10) eine Spule (14) eines Oszillators (16) angeordnet ist, in die in Abhängigkeit von der Füllhöhe ein von dem Schwimmer (12) getragener Ferritkern (13) mehr oder weniger eintaucht, daß die Schwingungsamplitude des Oszillators (16) in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe des Ferritkernes (13) in die Spule (14) veränderbar ist, und daß eine Auswerteschalteinrichtung (17) zur Ansteuerung einer Signaleinrichtung (18, 19) bei einer bestimmten Schwingungsamplitude vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beruhigung des Flüssigkeitsvolumens im Innenraum des Führungsrohres ClO) ein an sich bekanntes den Flüssigkeitszu- bzw. Ablauf bildendes Dämpfungslabyrinth (15) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschalteinrichtung (1?) einen Schwellwertschalter mit großer Schalthysterese aufweist, der mit dem Ausgang des Oxzillators (16) verbunden ist, und der in Abhängigkeit von seiner Schaltlage die Signaleinrichtung (18, 19) ansteuert.

- 9 709839/0457

- <f - R. 3108

- V 2617682

4.' Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis J>_} dadurch gekennzeichnet, daß die Ausworteschalteinrichtung (17) mit einem umschaltbaren Netzwerk zur unterschiedlichen Bedämpfung des Oszillators (l6) versehen ist.

709839/04B7