DE2944433A1

DE2944433A1 - Grenzwertgeber fuer fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2944433A1
Application number: DE19792944433
Authority: DE
Inventors: Andreas 7505 Ettlingen Weigl; Karl-Ernst 7513 Stutensee Weiß
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-11-03
Filing date: 1979-11-03
Publication date: 1981-05-14
Also published as: DE2944433C2; FR2468889A1; FR2468889B1; IT1134083B; IT8025628A0

Description

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25.10.1979 Lr/Sm

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1 Grenzwertgeber für Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft einen Grenzwertgeber für Flüssigkeiten, insbesondere einen Ölstandsgeber oder Brennstoffanzeiger, mit einem von der Flüssigkeit getragenen Schwimmer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrisch arbeitenden Grenzwertgeber zu schaffen, der einen geringen Raumbedarf hat, einfach und billig herstellbar ist und einen geringen Innenwiderstand aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mit dem Schwimmer ein Wieganddraht verbunden und durch ein Rohr aus nicht magnesierbarem Werkstoff geführt ist, das wenigstens eine, vorzugsweise zwei Spulen trägt, von denen eine von einem Wechselstrom von höchstens ^00 Hz durchflossen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den nachstehend . beschriebenen Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind.

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Lr/Sm Es zeigen:
Figur i die Hysterese-Kurve B = f (H) für einen Wieganddraht,

Figur 2 den prinzipiellen Aufbau eines Gebers nach der Erfindung,

Figur 3 das Schaltbild eines Maxiraum-Minimum-Füllstandgebers,

Figur - das Schaltbild eines mehrstufigen Füllstandgebers und

Figur 5 einen anderen Füllstandgeber in schematischer Darstellung mit einer in ihrem Schaltbild dargestellten Auswerteschaltung.

Unter einem "Wiegand-Draht" versteht man einen speziell behandelter- dünnen, ferromagnetischen Draht, bisher üblicherweise aus Vicalloy, welcher beim Ummagnetisieren bei den in Figur 1 nit -H und +H bezeichneten Sprungfeldstärken je-

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weils einen einzelnen, hohen Barkhausen-Sprung in seiner Hysteresekurve zeigt, dessen Höhe durch eine an den Draht angelegte Zugspannung und/oder Verdrillung vergrößert werden kann. Im Gegensatz zu bisher untersuchten Drähten, die ebenfalls einzelne, hohe Barkhausen-Sprünge unter Zug- und/ oder Torsionsspannung zeigten, sind bei Wiegand-Drähten durch die spezielle Behandlung innere Strukturveränderungen derart "eingebaut" worden, daß zur Erzielung der hohen Barkhausen-Sprünge beim Ummagnetisieren keine äußeren Zug- und/ oder Torsionsspannungen nötig sind.

Die Höhe dieser Barkhausen-Sprünge, die mittels einer um den Wiegand-Draht gewickelten Spule in elektrische Impulse umgewandelt werden können und beim Überschreiten der Sprung-

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feldstärken H nahezu unabhängig von der zeitlichen Änderung des in Längsrichtung auf den Wiegand-Draht einwirkenden Magnetfeldes erzeugt werden, hängt unter anderem vom in das erregende Magnetfeld eintauchende Volumen des Wiegand-Drahtes ab.

Daraus wird ersichtlich, daß sowohl durch Auswerten der Höhe der V<iegand-Impulse als auch durch Feststellen des Vorhandenseins dieser Impulse Grenzwerte erfaßt und verarbeitet werden können.

Nach Figur 2 wird zunächst auf ein dünnes Glasröhrchen 10 mit einen Außen-Durchmesser von zum Beispiel 0,8 mm eine Lesespule 11 aus dünnem Draht und auf diese dann eine eine Erregerspule 12 aus dickerem Draht gewickelt. Das Röhrchen 10 wirkt dabei sowohl als Spulenkörper wie auch als Führung für der. durch das Röhrchen hindurchgeführten, mit einem Schwimmer 14 versehenen Wiegand-Draht 13·

Die Erregerspule 12 wird mit einem Wechselstrom gespeist, dessen Frequenz unterhalb von 400 Hz liegt. Wenn der Wiegand-Draht genügend tief innerhalb der Spulenanordnung liegt, erhält man hohe elektrische Impulse in der Lesespule 11. Die Amplituden dieser Signale sinken unter einen einstellbaren Schwellwert, wenn der mit dem Schwimmer 14 verbundene Wiegand-Draht 13 nicht mehr tief genug in die Spulenanordnung eintaucht, weil beispielsweise der zur Signalerzeugung zur Verfügung stehende Volumenanteil des Wiegand-Drahtes 13 sich infolge einer Absenkung des bei 15 angedeuteten Pegelstandes einer Flüssigkeit 16 verringert hat. Hieraus kann erkannt werden, daß der Flüssigkeitsstand einen unteren Grenzwert erreicht hat. Das gleiche gilt, wenn auf Vorhandensein/Ausbleiben der Impulse untersucht wird!

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Figur 3 zeigt den Schematismen Aufbau eines erfindungsgemäßen Grenzwertgebers, mit welchem ein oberer und ein unterer Grenzwert eines Flüssigkeitspegels mit einem einzigen Wiegand-Draht 13 und einem Schwimmer 14 erfaßt werden können. Hierzu ist wie beim vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel eine obere Erregerwicklung 12 und eine obere Lesewicklung 11 vorgesehen, welche den unteren Grenzwert erfassen. Für den oberen Grenzwert ist eine zweite Lesewicklung 21 und eine zweite Erregerwicklung 22·vorgesehen. Beide sind derart angeordnet, daß bei Annäherung an den oberen Grenzwert der Wiegand-Draht 13 den Bereich dieser oeiden Wicklungen 21 und 22 zu verlassen beginnt, bis schließlich bei Erreichen des oberen Grenzwertes die Amplituden der in der Lesewicklung erzeugten Signale unter einen eingestellten Schwellwert absinken ozvi. ausbleiben.

Anstelle je einer Erregerspule und einer von dieser getrennten Lesespule kann man sowohl zur Ansteuerung wie auch zum Lesen ein- und dieselbe Spule verwenden, wenn man die jeweiligen elektrischen Signale in geeigneter Weise, beispielsweise durch Frequenzweichen, trennt.

Mit einem Aufbau der Spulenanordnung nach Figur 4 läßt sich mittels mehrerer über die Länge des Wiegand-Drahtes 13 verteilt angeordneten Lesespulen 23, die wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel zueinander parallelgeschaltet oder auch hintereinander geschaltet sein Können, eine quasianaloge Kessung des Flüssigkeitsstandes durchführen. Hierbei stellt dann die Anzahl der vom Wiegand-Draht 13 aktivierten und Signalimpulse abgebenden Lesespulen 23 ein Maß für den Füllstand dar.

In Figur 5 ist ein nach dem Wiegand-Prinzip arbeitender Bestands-Grenzwertgeber für eine Brennkraftmaschine und eine zugehörige Auswerteschaltung dargestellt.

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Der Ölstandgeber nach Figur 5 enthält ein in den Ölstand 25 der Brennkraftmaschine eingetauchtes Schutzrohr 26, in welchem der Schwimmer I¹J frei beweglich geführt ist. Am unteren Ende des Schutzrohrs 26 wird durch einen aufgesetzten Deckel 27, der eine kleine Bohrung 28 enthält, eine mechanische Verzögerung erzielt, mit welcher verhindert wird, daß schnelle Änderungen des Flüssigkeitspegels - beispielsweise infolge von Beschleunigungskräften beim Bremsen, Kurvenfahren und dergleichen - sich nicht sofort auf den sich im Schutzrohr 26 einstellenden Füllstand auswirken können. Vielmehr stellt sich der Schwimmer I^ auf das beruhigte Flüssigkeitsvolumen im Meßrohr 26 ein und hebt den Wiegand-Draht 13 bei ausreichendem füllstand soweit an, daß der Wiegand-Draht die Erregerspule 12 und die Lesespule 11 mit einer ausreichenden Länge durchsetzt.

An die Lesespule 11 ist ein Vollweg-Gleichrichter 30 angeschlossen, der es erlaubt, positive und negative Impulse, die eine gewisse Schwellenspannung überschreiten, auszuwerten. Zur weiteren Beruhigung der Anzeige ist an den Gleichrichter 30 ein Schmitt-Trigger 31 angeschlossen. Dieser kann so eingestellt sein, daß er zum Beispiel eine Fehleranzeige bei 30 % des Nutzsignals über ein Verzögerungsglied 32 und einen Treiber 33 an einer Anzeigelampe 3^ liefert, jedoch ein Ausschalten des Fehlersignals dann bewirkt, wenn 50 % des Nutzsignals erreicht oder überschritten werden.

Da die Höhe der Barkhausen-Sprünge und somit der elektrischen Ausgangssignale vom Volumen des im Magnetfeld der Erregerwicklung befindlichen Drahtes und somit von der Eintauchtiefe des Drahtes in die Erregerspule abhängen, läßt sich in der angegebenen Weise ein Flüssigkeitsstandmelder bzw. -grenzwertgeber herstellen. Bei diesem spielt somit nur die sich in der Spule befindende Drahtlänge eine Rolle, nicht aber die Gesamtlänge des Wiegand-Drahtes.

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Die Vorteile einer erfindungsgemäßen Anordnung bestehen darin, daß der Flüssigkeitsstandmelder klein, leicht, einfach im Aufbau und daher billig in der Herstellung ist. Er hat außerdem einen geringen Innenwiderstand und erlaubt daher eine lange Leitungsführung; vor allem ist eine direkte Ansteuerung von bipolaren Transistoren möglich. Ein weiterer erheblicher Vorteil ist seine Eigensicherheit, weil bei Leitungsunterbrechungen bzw. Spulenbeschädigungen oder Kurzschlüssen automatisch eine Fehleranzeige entster.z .

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Claims

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Ansprüche

( l) Grenzwertgeber für Flüssigkeiten, insbesondere Ölstandsgeber oder Brennstoffanzeiger, mit einem von der Flüssigkeit getragenen Schwimmer, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schwimmer ein Wiegand-Draht verbunden und durch ein Rohr aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff geführt ist, das wenigstens eine, vorzugsweise zwei Spulen (11, 12) trägt, von denen eine von einem Wechselstrom von höchstens 400 Hz durchflossen ist.
2. Grenzwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (10) aus Glas hergestellt ist.
3. Grenzwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rohr (10) jeweils eine aus dünnem Draht gewickelte Lesespule (11) und auf dieser eine aus dickerem Draht bestehende Erregerspule (12) angeordnet ist.

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4. Grenzwertgeber nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lesespulen (11, 21, 23) zu einer gemeinsamen Erregerspule (12, 22) vorgesehen sind.
5. Grenzviertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis ^, dadurch gekennzeichnet, daß für einen oberen Grenzwert eine Lesespule (11) und eine Erregerspule (12) und für einen unteren Grenzwert eine hiervon getrennte Erregerspule (22) und Lesespule (21) vorgesehen ist.
6. Grenzwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Schwimmers (I¹O ein Schutzrohr (26) vorgesehen ist, dessen Innenraum mit der zu überwachenden Flüssigkeit (25) durch eine Drosselbohrung (28) in Verbindung steht.

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