DE2747326A1

DE2747326A1 - Continuous measurement device for container fluid level - has capacitive sensor electrodes embedded in container walls and forming part of high impedance oscillator

Info

Publication number: DE2747326A1
Application number: DE19772747326
Authority: DE
Inventors: Horst Schlick; Willi Vogler
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1977-10-21
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1979-05-03
Also published as: DE2747326C2

Abstract

A device continuously measures the fluid level in a container, esp. a vehicle fuel tank. A number of elongated electrodes is embedded in insulation constituting a capacitive sensor forming part of an oscillator of high input impedance contg. three series CMOS inverters. It is designed for reduced prodn., assembly and component costs and more stable sensor shape over the operating life. For a plastics container the sensor and container may be of integral construction with the electrodes arranged in the container walls. The electrodes may vary in cross-section along their lengths.

Description

Einrichtung zum kontinuierlichen Messen des Flüssig Device for continuous measurement of the liquid

keitsstandes in einem Behälter Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum kontinuierlichen Messen des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter, insbesondere einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs, mit einem aus einer Anzahl länglicher, in eine Isolierstoffmasse eingebetteter Elektroden bestehenden kapazitiven Fühler, der das schwingungsbestimmende Element eines Oszillators ist, der aus einem oder mehreren Stromkreisen in einer die Erzeugung hochohmig er Eingangsimpedanzen gestattenden Bauweise besteht, insbesondere nach Patent .... (Patentanmeldung P 26 45 716.9). keitsstandes in a container The invention relates to a Device for continuous measurement of the liquid level in a container, in particular a fuel tank of a motor vehicle, with one of a Number of elongated electrodes embedded in a mass of insulating material capacitive sensor, which is the oscillation-determining element of an oscillator, from one or more circuits in one the generation of high-resistance input impedances permissible construction exists, in particular according to patent ... (patent application P 26 45 716.9).

Wie im Hauptpatent ausgeführt ist, eignet sich eine derartige Einrichtung insbesondere zur Niveaumessung bei Flüssigkeiten mit einer kleinen relativenDieelektrizitätskonstanten, also beispielsweise bei Kraftstoff, da eine für eine einwandfreie Auswertung genügend große Kapazitätsänderung zwischen vollem und leerem Behälter auftritt. Ein weiterer Vorteil dieser Einrichtung besteht darin, daß der Aufbau des Fühlers die Erzeugung nahezu jeder Eichkennlinie erlaubt, wodurch die Einrichtung auch bei Behältern komplizierterer Form einsetzbar ist, und zudem eine Restmengenanzeige mit großer Genauigkeit gestattet.As stated in the main patent, such a device is suitable especially for level measurement of liquids with a small relative dielectric constant, So, for example, with fuel, since one is sufficient for a proper evaluation there is a large change in capacity between full and empty containers. Another The advantage of this device is that the structure of the sensor enables the generation Almost any calibration curve is allowed, which makes the setup more complicated even for containers Form can be used, and also allows a remaining amount display with great accuracy.

Ein gewisser Nachteil der Einrichtung besteht darin, daß der bandförmige und in gewissem Umfang flexible Fühler die ihm gegebene Form über einen längeren Betriebszeitraum ändert, was in höchstem Maße unerwünscht ist. Es sind daher bei der Einrichtung nach dem Hauptpatent zusätzliche Maßnahmen zur Fixierung der Form des Fühlers erforderlich. Als zweckmäßig haben sich hierzu Metall- oder Kunststoffgitter oder andere Halterungen aus Metall oder Kunststoff erwiesen. Diese Halterungen erhöhen jedoch den Fertigungs- und Montageaufwand der Einrichtung nicht unebträchtlich, was sich ungünstig auf die Produktkosten auswirkt.A certain disadvantage of the device is that the band-shaped and to a certain extent flexible feelers the shape given to it over a longer period of time Operating period changes, which is highly undesirable. There are therefore at the establishment according to the main patent additional Fixation measures the shape of the probe is required. For this purpose, metal or Plastic grids or other brackets made of metal or plastic have been proven. These However, brackets do not increase the manufacturing and assembly costs of the device harmless, which has a negative effect on product costs.

Dieser Nachteil soll durch die Erfindung überwunden werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Einrichtung hinsichtlich ihres Fertigungs- und Montageaufwandes sowie hinsichtlich ihres Bauteilaufwandes zu verbessern.This disadvantage is intended to be overcome by the invention. It is Therefore, the object of the invention, the device in terms of their manufacturing and To improve assembly effort as well as in terms of their component costs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Behälter aus Kunststoff der Fühler und der Behälter zu einer Einheit zusammengefaßt sind.This object is achieved according to the invention in that in a container made of plastic, the sensor and the container are combined into one unit.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß, da der Fühler unmittelbar mit dem Behälter verbunden wird, keine zusätzlichen Halterungen benötigt werden und mithin sich der Fertigungs- und der Montageablauf wesentlich vereinfachen. Die Verbindung von Fühler und Behälter kann durch VerschweiBen oder Verkleben erfolgen. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Elektroden unmittelbar in der Behälter wand anzuordnen. Auf diese Weise kann der Fühler im gleichen Arbeitsgang, in dem auch der Behälter erzeugt wird, hergestellt werden, so daß der für den Fühler der Einrichtung erforderliche Fertigungs- und Montageaufwand auf ein Minimum reduziert wird.This measure ensures that, since the sensor is immediate is connected to the container, no additional brackets are required and thus the production and assembly processes are significantly simplified. the The sensor and container can be connected by welding or gluing. It has proven to be particularly advantageous to place the electrodes directly in the To arrange container wall. In this way, the sensor can be used in the same in which the container is also produced, so that the one for the sensor The manufacturing and assembly costs required for the facility are reduced to a minimum will.

Die Einstellung der gewünschten Eichkennlinie erfolgt am zweckmäßigsten durch Veränderung der Querschnittsabmessung der Elektroden entlang ihrer Längsachse.The setting of the required calibration curve is most expedient by changing the cross-sectional dimension of the electrodes along their longitudinal axis.

Der bzw. die Oszillatorstromkreise werden am zweckmäßigsten in CMOS-Technik ausgeführt. Als besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Produktkosten hat es sich erwiesen, den Oszillator aus drei in Reihe geschalteten Invertern aufzubauen, von denen der Ausgang des zweiten über den Fühler und einen ersten Widerstand mit dem Eingang des ersten und einen zweiten Widerstand mit dem Ausgang des dritten verbunden ist.The oscillator circuit or circuits are most useful in CMOS technology executed. As particularly advantageous in terms of product costs Has it turned out to build the oscillator from three inverters connected in series, of which the output of the second via the sensor and a first resistor with the input of the first and a second resistor to the output of the third connected is.

Die Auswertung des Oszillatorausgangssignals erfolgt am zweckmäßigsten durch einen dem Oszillator nachgeschalteten monostabilen Multivibrator, an dessen Ausgang ein QuotientenmeBwerk zur Meßwertanzeige angeschlossen ist. Der monostabile Multivibrator hat hierbei die Aufgabe, die vom Oszillator kommende Impulsfolge mit entsprechend dem Füllstandsniveau variierender Frequenz in eine Folge von Impulsen gleichen Energieinhalts umzuformen, die die gleiche Frequenz besitzt, wie die vom Oszillator abgegebene Impulsfolge. Die Impulse gleichen Energieinhalts werden dann durch das Quotientenmeßwerk integriert.The evaluation of the oscillator output signal is most expedient by a monostable multivibrator connected downstream of the oscillator, on whose Output a quotient meter is connected to display the measured value. The monostable The task of the multivibrator is to use the pulse train coming from the oscillator according to the filling level varying frequency in a sequence of pulses of the same energy content, which has the same frequency as that of Oscillator emitted pulse train. The impulses of the same energy content are then integrated by the quotient measuring mechanism.

Hierbei kann in vorteilhafter Weise ein handelsüblicher IC-Baustein, der normalerweise in Drehzahlmessern benutzt wird, verwendet werden.A commercially available IC module, normally used in tachometers.

Ein solcher Baustein enthält neben einem monostabilen Multivibrator zur Umwandlung einer Impulsfolge variierender Frequenz in eine Folge von Impulsen gleichen Energieinhalts und gleicher Frequenz wie die zugeführte Impulsfolge unter anderem auch eine Spannungsstabilisierung, die gleichzeitig zur Versorgung des Oszillators herangezogen werden kann. Dadurch werden die Kosten einer normalerweise erforderlichen fletriebsspannungsverblockung eingespart.Such a module contains a monostable multivibrator as well as a monostable multivibrator for converting a pulse train of varying frequency into a train of pulses same energy content and the same frequency as the supplied pulse train below among other things also a voltage stabilization, which at the same time supplies the oscillator can be used. This makes the cost of a normally required one Operating voltage blocking saved.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel enthält, näher erläutert.The invention is based on the drawing, which is in part schematic Representation contains an embodiment, explained in more detail.

Der Fühler 11' der Einrichtung umfaßt vier Elektroden 12', 13', 14' und 15', deren Breite zur Erzielung einer bestimmten Eichkennliniencharakteristik unter Berücksichtigung der Form des Behälters 20' sich entlang ihrer Längsachse ändert. Die Elektrode 12' ist mit der Elektrode 14' und die Elektrode 13' mit der Elektrode 15' jeweils elektrisch verbunden und über zwei Anschlußleitungen 7 und 8 an einen Oszillator 16 angeschlossen.The sensor 11 'of the device comprises four electrodes 12', 13 ', 14' and 15 ', the width of which to achieve a specific calibration characteristic taking into account the shape of the container 20 'along its longitudinal axis changes. The electrode 12 'is with the electrode 14 'and the electrode 13 'are each electrically connected to the electrode 15' and via two connecting lines 7 and 8 are connected to an oscillator 16.

Die Elektroden 12', 13', 14' und 19' befinden sich in der Wand 25 des Behälters 20, der aus Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen, Polyvinylchlorid oder Polyurethan besteht.The electrodes 12 ', 13', 14 'and 19' are located in the wall 25 of the container 20, which is made of plastic, for example polyethylene, polyvinyl chloride or polyurethane.

Der Oszillator 16 ist aus drei in Reihe geschalteten Invertern 17, 18 und 19 aufgebaut. Der Ausgang des zweiten Inverters 18 steht über den Fühler 11' und einen ersten Widerstand 21 mit dem Eingang des Inverters 17 und über einen zweiten Widerstand 22 mit dem Ausgang des Inverters 19 in Verbindung. An den Ausgang des Inverters 19 ist über einen monostabilen Multivibrator 23 ein Quotientenmeßwerk 24 zur MeB-wertanzeige angeschlossen.The oscillator 16 is made up of three inverters 17 connected in series, 18 and 19 built. The output of the second inverter 18 is available via the sensor 11 'and a first resistor 21 to the input of the inverter 17 and via a second resistor 22 with the output of the inverter 19 in connection. To the exit of the inverter 19 is a quotient measuring mechanism via a monostable multivibrator 23 24 connected to the measured value display.

Claims

Claims 1. Device for continuously measuring the liquid level in a container, in particular a fuel tank of a motor vehicle one of a number of elongated electrodes embedded in a mass of insulating material existing capacitive sensor, which is the vibration-determining element of an oscillator is that of one or more circuits in a generating high resistance There is a design that allows input impedances, in particular according to the patent ... (Patent application P 26 45 716.9), characterized in that in a container (20) made of plastic, the sensor (11 ') and the container (20) combined into one unit are.

2. Device according to claim 1, characterized in that the electrodes (12 ', 13', 14 ', 15') are arranged in the container wall (25).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that Electrodes (12 ', 13', 14 ', 15') with different cross-sectional measurements along their longitudinal axis available.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the oscillator circuit or circuits (17, 18, 19) are made in CMOS technology.

5. Device according to claim 4, characterized in that the oscillator (16) consists of three inverters (17,18,19) connected in series, of which the Output of the second via the sensor (11 ') and a first resistor (21) with the Input of the first and a second resistor (22) to the output of the third connected is.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the oscillator (16) is followed by a monostable multivibrator (23), at the output of which a quotient measuring unit (24) is connected to display measured values.