DE3151744C2 - Flüssigkeitsstandmesser - Google Patents
FlüssigkeitsstandmesserInfo
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Abstract
Bei einem kapazitiven Flüssigkeitsstandmesser mit einer Oszillator-Schaltung einschließlich eines Frequenzgenerators (14), einer Kapazitanz (10) und einem Widerstand (12), der mit der Kapazitanz in Reihe geschaltet ist, wobei die Kapazitanz ein Paar in die zu messende Flüssigkeit eingetauchte Elektrodenplatten umfaßt, ist zusätzlich ein mit der Kapazitanz in Reihe geschalteter Kondensator (18) vorgesehen.
Description
eine erheblich größere Kapazität als der er«- Kondensator(10)bei vollständig in di« Flüssigkeit
eingstsschtsn Elsktredssplatien auf (C-^Ch
Ί. Flüssigkeitsstandmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kondensator (18) eine Kapazität hat, die angenähert lOOmal so groß wie diejenige der vollständig in die Flüssigkeit eingetauchten Elektrodenplatten des ersten Kondensators(!Q)is!
Ί. Flüssigkeitsstandmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kondensator (18) eine Kapazität hat, die angenähert lOOmal so groß wie diejenige der vollständig in die Flüssigkeit eingetauchten Elektrodenplatten des ersten Kondensators(!Q)is!
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Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Flüssigkeitsstandsmesser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Anspruchs 1.
Ein solcher kapazitiver Flüssigkeitsstandmesser wurde
bei Kraftfahrzeugen zum Messen der Kraftstoffmenge in einem Brennstofftank eingesetzt. Dieser Flüssigkeitsstandmesser
ist unter Ausnützung der vorteilhaften Erscheinung ausgebildet, daß sich die Kapazität zwisehen
zwei parallelen Elektrodenplatten in einem Flüssigkeitsbehälter mit Vergrößern oder Verkleinern der
Flüssigkeitsmenge im Behälter verändert. Die Kapazität C zwischen dem Paar Elektrodenplatten ist die Summe
der Kapazitäten zwischen den entsprechenden Plattena/iteilen,
von denen der eine Teil in die Flüssigkeit eingetaucht ist, während der verbleibende Teil in Luft ist. Die
Gesamtkapazität Cist in der folgenden Gleichung angegeben.
50
F S ' X J-
EL —-y— +
(1)
worin El die Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeit, Ea
die Dielektrizitätskonstante von Luft, d der Abstand zwischen den Elektrodenplatten, 5 die wirksame Oberfläche
einer Elektrodenplatte und χ der Anteil der in Flüssigkeit eingetauchten Fläche einer Elektrodenplatte
bezogen auf die Gesamtfläche 5 bedeuten. Wie aus dieser Gleichung hervorgeht, ändert sich der Wert x, wenn
der Flüssigkeitsstand im Behälter sich vergrößert oder verringert, wodurch eine Veränderung der aufsummierten
Kapazitäten folgt. Durch zweckmäßiges Verarbeiten der Veränderung der summierten Kapazitäten kann
der Flüssigkeitsstand im Behälter an einem Anzeigegerät angezeigt werden, das entweder analog oder digital
arbeiten kann.
Bei praktisch ausgeführten Flüssigkeitsstandmessern der oben beschriebenen Bauart ist es üblich, die Veränderung
der Kapazität Cdazu auszunutzen, die Frequenz eines von einem CR-Oszillator erzeugten Impulssignales
zu verändern, wobei ein Widerstand R in Reihe mit der von den beiden Elektrodenplatten gebildeten Kapazitanz
geschaltet ist, um eine Zeitkonstante zu schaffen. Die bisher benutzten Flüssigkeitsstandmesser der beschriebenen
Bauart arbeiten zufriedenstellend hinsichtlich des Erfassens der Flüssigkeitsmenge insbesondere
dann, wenn es sich um eine Flüssigkeit mit ve. hältnismäßig geringen dielektrischem Verlust handelt, wie Benzin.
Es ist an sich bekannt, zum Vermeiden von Fehlanzeigen bei betriebsbedingter Tankneigung von Flugzeugtanks
zwei in eine Brückenschaltung geschaltete Kondensatoren so im Tank anzuordnen, daß die Tankneigung
bei Messung des Flüssigkeitsstandes kompensiert wird (DE-Z. »Elektronik«, 1957,Nr. 12, S. 360,361).
Unabhängig von dem oben Beschriebenem wurde heutzutage angesichts der Energiekrise vorgeschlagen,
eine Substitution für Benzin in Form eines Gemisches von Benzin und Alkohol einzusetzen (sog. »Gasohol«).
Der bisher verwendete kapazitive Flüssigkeitsstandmesser zeigt jedoch nicht seine normale Leistung bei
Verwendung von »Gasohol« weil ^"aufgrund des Zusatzes
von Alkohol einen erheblich größeren dielektrischen Verlust aufweist als Benzin.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten kapazitiven Flüssigkeitsstandmesser zu schaffen, der die
Flüssigkeitsmenge selbst dann mit hinreichender Genauigkeit erfassen kann, wenn der dielektrische Verlust
verhältnismäßig groß ist
Zur Lösung dieser Aufgabe sind gemäß der Erfindung bei einem kapazitiven Flüssigkeitsstandmesser die
Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
Mit dem Flüssigkeitsstandmesser nach der Erfindung lassen sich Flüssigkeitsstände auch bei Flüssigkeiten, die
einen hohen dielektrischen Verlust aufweisen, ζ. Β. »Gasohol«, exakt erfassen, wobei Meßfehler auch bei
veränderlicher Zusammensetzung der Flüssigkeit (verursacht durch Verunreinigungen im Tank) vermieden
werden.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen am Stand der Technik und an einem Ausführungsbeispiel
mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Schaltung eines kapazitiven Flüssigkeitsstandmessers
mit einem C7?-Oszillator bisher verwendeter Bauart;
Fig. 2 einen wesentlichen Schaltungsteil der Schaltung
nach F i g. f, der dort mit einer gestrichelten Linie eingerahmt ist, und
Fig.3 die Schaltung eines verbesserten kapazitiven
Flüssigkeitsstandmessers gemäß der Erfindung.
Vor der Beschreibung der Erfindung selbst soll die Ursache erläutert werden, aufgrund deren der konventionelle
kapazitive Flüssigkeitsstandmesser bei der Flüssigkeitsmengenmessung versagt, wenn die Flüssigkeit
im Vergleich zu Benzin einen größeren dielektrischen Verlust aufweist.
In den Fig. 1 und 2, insbesondere in Fig. 1 ist eine
Schaltung eines konventionellen kapazitiven Flüssigkeitsstandmessers gezeigt, der einen Kondensator 10
mit einem Paar beabstandete parallele Eleklrodenplatten in einem Flüssigkeitsbehälter, einen mit dem Kondensator
10 in Reihe geschalteten Widerstand 12, einen /C14 der Bauart 555 für einen Zeitgeber, mit welchem
der Kondensator 10 und der Widerstand 12 zusammengeschaltet sind, und eine Anzeigevorrichtung 16 umfaßt,
/~3ieses
mittels der der Flüssigkeitsstand oder die Flussigkeitsmenge
visuell oder akustisch angezeigt wird. Der Kondensator
10, der Widerstand 12 und der /C14 bilden einen CÄ-Oszillator. Wie oben erwähnt wird die Frequenz
des von dem CÄ-Oszillator erzeugten lmpulssignals
durch die Zeitkonstante gesteuert, welche von dem Kondtnsator Cund dem Widerstand R bestimmt ist.
Bei Verwendung des oben beschriebenen konventionellen Flüssigkeitsstandmesser zum Messen einer Flüssigkeit
wie »Gasohol« mit einem relativ hohen dielektrischen Verlust kann ein unerwünschter Osziilationsstop
insbesondere dann auftreten, wenn die Elektrodenplatten des Kondensators 10 vollständig in die Flüssigkeit
eingetaucht sind, d. h, wenn der Flüssigkeitsbehälter vollständig gefüllt ist Dies führt natürlich zu einem Fehler
bzw. zum Versagen beim Erfassen der im Behälter befindlichen Flüssigkeitsmenge.
Diese unerwünschte Erscheinung kann durch folgende Ursache bedingt sein. Wenn der Kondensator Caus
einem unterschiedlichen Winkel betrachtet wird, kann sie einem theoretischen Schaltungsaufbau gemäß F i g. 2
entsprechend wirksam werden, welche eine Kondensatorkapazität CV und einen damit parallel geschalteten
Widerstand Rx umfaßt Die Größen Cx und Rx sind in den
folgenden Gleichungen dargestellt
Cx = E1. ^x+EA -§ (1-4
Rx =
ω Ctan δ'
C =
c- a
C+ C0 1 + C/Co
möglich zu machen. Mit anderen Worten ist es erforderlich, eine Beziehung Ci
> C zu realisieren. Versuche haben gezeigt, daß bei Wahl der Kapazität Cdes Kondensators
18 um das Hundertfache der Kapazität C des Kondensators 10 zwischen den Elektrodenplatten bei
voll in die Flüssigkeit eingetauchtem Zustand in der praktischen Anwendung kaum Probleme bestehen.
Beim Messen des Standes einer Flüssigkeit mit hohen dielektrischen Verlusten mittels des Flüssigkeitsstand-
io. messers gemäß der Erfindung wird ein Laden und Entla-.
den vom Kondensator 18 bewirkt, wodurch der Kondensator 10 zum Laden und Entladen gezwungen wird,
so daß die Oszillation sich ohne Halt fonsetzt.
Selbstverständlich kann mit dem Flüssigkeitsstandmesser nach der Erfindung ohne Schwierigkeiten auch Stand oder Menge einer Flüssigkeit mit geringen dielektrischen Verlusten erfaßt v/erden.
Selbstverständlich kann mit dem Flüssigkeitsstandmesser nach der Erfindung ohne Schwierigkeiten auch Stand oder Menge einer Flüssigkeit mit geringen dielektrischen Verlusten erfaßt v/erden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
worin ω die Winkelfrequenz und tan <Jder dielektrische
Verlustfaktor bedeuten. Wenn daher die Elektrodenplatten weitgehend in die Flüssigkeit mit einem hohen
dielektrischen Verlust eingetaucht sind, nimmt die Kondensatorkapazität Cx zu, während der Widerstand Rx
abiiiriiiiH. Der in dem Kondensator 10 fließende Strom
wird sowohl zum Kondensator Cx als auch zum Widerstand
Rx als geteilter Strom /cund Ir geleitet. Hierbei ist
jedoch der über den Widerstand Rx fließende Strom Ir
viel größer als der zum Kondensator Cx geleitete Strom
/r. so daß der Kondensator Cx seine normale Wirksamkeit
verliert. Aus diesem Grund scheint die Oszillation bei gefülltem Flüssigkeitsbehälter zu stoppen.
Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Prinzips geschaffen: Im folgenden
ist ein verbesserter Flüssigkeitsstandmesser gemäß der Erlindung anhand der F i g. 3 beschrieben.
In F i g. 3 ist eine Schaltung eines Flüssigkeitsstandmessers gemäß der Erfindung gezeigt, wobei gleiche
Bezugszeichen wie in F i g. I entsprechende Bauteile bezeichnen. Wie dargestellt ist ein Kondensator 18 mit
einer Kapazität Co in Reihe mit dem Kondensator 10 geschaltet. Bei dieser Anordnung läßt sich die gesamte 5"
Kapazität C ties C7?-Oszillators durch die folgende
Gleichung ermitteln.
Die Frequenz eines vom C7?-Osziilator abgegebenen
Impulssignals wird somit durch die Zeitkonstante gesteuert, welche sowohl durch den Widerstand R air. auch
durch die Gesamt-Kapazität C bestimmt ist. Um zu bewirken, daß das Vorhandensein des Kondensators 18
praktisch keinen Einfluß auf die Oszillations-Frequenz hat, ist es erforderlich: die Größe von C/C6 so klein wie
Claims (1)
1. Kapazitiver Flüssigkeitsstandmesser mit Oszillatormitteln, welche einen Frequenzgenerator (14),
einen ersten Kondensator (10) mit in die Flüssigkeit eintauchenden Elektrodenplatten und einen mit dem
ersten Kondensator in Reihe geschalteten Widerstand (12) aufweisen, sowie mit einer Anzeigevorrichtung
(16) zum visuellen oder akustischen Anzeigendes Flüssigkeitsstandes durch Verarbeiten eines von
den Oszillatormitteln erzeugten Signals, gekennzeichnet durch die Vereinigung der folgenden
Merkmale:
15
a) dem ersten Kondensator (10) ist ein zweiter Kondensator (18) in Reihe vorgeschaltet,
b) der zweite Kondensator (18) weist
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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---|---|
DE3151744A1 DE3151744A1 (de) | 1982-08-19 |
DE3151744C2 true DE3151744C2 (de) | 1986-04-10 |
Family
ID=11490632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3151744A Expired DE3151744C2 (de) | 1981-01-09 | 1981-12-29 | Flüssigkeitsstandmesser |
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JP (1) | JPS57114822A (de) |
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US4638305A (en) * | 1985-03-22 | 1987-01-20 | General Motors Corporation | Apparatus for detecting water in fuel |
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- 1981-01-09 JP JP56001047A patent/JPS57114822A/ja active Granted
- 1981-12-29 DE DE3151744A patent/DE3151744C2/de not_active Expired
-
1982
- 1982-01-08 GB GB8200567A patent/GB2091425B/en not_active Expired
- 1982-01-08 US US06/338,111 patent/US4497204A/en not_active Expired - Lifetime
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---|---|
JPS6218004B2 (de) | 1987-04-21 |
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GB2091425A (en) | 1982-07-28 |
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