DE3213303A1 - Vorrichtung zur bestimmung einer kapazitaet - Google Patents

Vorrichtung zur bestimmung einer kapazitaet

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DE3213303A1 DE19823213303 DE3213303A DE3213303A1 DE 3213303 A1 DE3213303 A1 DE 3213303A1 DE 19823213303 DE19823213303 DE 19823213303 DE 3213303 A DE3213303 A DE 3213303A DE 3213303 A1 DE3213303 A1 DE 3213303A1
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Kapazität, welche als ein Meßgerät für einen Flüssigkeitsspiegel oder als ein Meßgerät für die Konzentration eines Bestandteils eines Flüssigkeitsge— misches anwendbar ist.
Es ist bekannt, einen Kondensator zur Messung eines Flüssigkeitsspiegels zu verwenden. In diesem Fall wird der Kondensator teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht, so daß sich seine Kapazität mit dem Flüssigkeitsspiegel verändern wird. Die Kapazität wird zur Bestimmung des Flüssigkeitsspiegels gemessen. Ein derartiges herkömmliches, auf einer Kapazitätsmessung beruhendes Meßgerät zeigt jedoch Schwierigkeiten in der Messung des Spiegels eines" Brennstoffs auf Gasolin- oder Benzinbasis, der Alkohol enthält, auf; ein solcher Brennstoff wird "Gasohol" genannt.
Ziel dor Erfindung ist es,.1 eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Kapazität zu schaffen, welche Vorrichtung dazu anwendbar ist, gonr.i den Spiegel einer Gasolin/Alkoholmischung, d.h. von Gasohol, zu .messen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Kapazität zu schaffen, welche Vorrichtung zur Messung der Alkoholkonzentration von Gasohol anwendbar ist.
Erfindungsgemäß weist eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Kapazität einen Kondensator, einen Oszillator und einen Detektor auf. Der Kondensator wird teilweise in eine Gasolin und Alkohol enthaltende Flüssigkeit derart eingetaucht, daß die Flüssigkeit in den Kondensator eintreten kann, wodurch sich die Kapazität des Kondensators mit dem Flüssigkeitsspiegel verändert. Der Oszillator wird mit dem Kondensator verbunden und erzeugt ein schwingendes Signal, das von der Kapazität des Kondensators abhängt, und dessen Frequenz wird höher als ein von der Alkoholkonzentration in der Flüssigkeit abhängiger Bezugswert eingestellt. Der Detektor wird mit dem Oszillator verbunden und mißt die Kapazität des Kondensators in Übereinstimmung mit dem schwingenden Signal des Oszillators, um den Flüssigkeitsspiegel zu bestimmen.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsfor- ^O men deutlich. Es zeigen:
FiK* 1 eine sehematische, teilweise geschnittene Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Flüssigkeit sspiegelmeßvorrichtung gemaPj der Erfindung; Fig. 2 ein Blockschaltbild der Meßvorrichtung von Fig. 1; Fig. 3 eine schematische Darstellung des Oszillators von Fig. 1 und 2;
Fig. 4 eine Graphik von experimentellen Messungen der Kapazität des Kondensators von Fig. 1 bis 3 bei ausgewählten Impulsfrequenzen des Oszillators dieser Figuren, während der Brennstofftank von
Fig. 1 eine feste Menge von mehreren verschiedenen Gasoholbrennstoffen, von denen die meisten etwas Waster enthalten, als Inhalt hat; Fig. 5 eine Graphik über die Beziehung zwischen der Periode des schxvingenden Signals des Oszillators
von Fig. 1 bis 3 und der im Tank von Fig. 1 vorhandenen Brennstoffmenge;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Oszillators in einer ersten abgewandelten Ausbildung gemäß der Erfindung;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Oszillators in einer zweiten abgewandelten Ausbildung gemäß der Erfindung;
Fig. 8 eine teilveise aufgebrochene Seitenansicht einer einen Kondensator enthaltenden Kammer in einer Vorrichtung zur Messung der Alkoholkonzentration in Brennst off gemäß einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung;
Fig. 9 eine Graphik über die Beziehung zwischen der relativen Die]ektrizitätskonstanten von Brennstoff und der Alkoholkonzentration im Brennstoff im Fall von Methanol oder Äthanol enthaltendem Gasohol.
Die als erste Ausführiingsform gemäß der Erfindung in Fig. 1 und 2 gezeigte Brennstoffsp:i.egel-Meßvorrichtung weist einen Kondensator 20 auf, der innerhalb eines einen flüssigen Brennstoff, z.B. Gasohol, enthaltanden Brennstoffbehälters (Tank) 21 angeordnet ist. Der Kondensator 20 besteht aus einem Paar von konzentrischen, rohrartigen, leitenden Teilen, die zueinander einen vorbestimmten Abstand haben. Die Achse des Kondensators 20 verläuft vertikal vorn Boden bis zur Oberseite des Tanks
21. Der Brennstoff 22 kann in den .Spalt zwischen, den Teilen des. Kondensators 20 eintreten, so daß sich die Kapazität des Kondensators 20 mit dem Spiegel des Brennstoffs 22 aufgrund des erheblichen Unterschieds in der Dielektrizitätskonstanten zwischen Brennstoff und Luft verändert.
■ ■ .
Auf der Oberseite des Tanks 21 ist ein Oszillator 23 befestigt, der mit dem Kondensator 20 verbunden ist, so daß er ein Signal erzeugt, das mit einer von der Kapazität des Kondensators 20 abhängigen Frequenz oszilliert. Mit dem Oszillator 23 ist ein Periodendetektor 24 verbunden, um die Periode des schwingenden Signals des Oszillators zu erfassen. Der Periodendetektor :llt erzeugt somit ein Signal, das von der Periode des schwingenden Signals vom Oszillator 23 abhängig, ist und die.se darstellt. Mit. dem Periodendetektor 24 ist eine Anzeigeeinrichtung 25 verbunden, die das die Periode des schwingenden Signals des · Oszillators 23 kennzeichnende Signal empfängt und sichtbar macht. Da die Kapazität des Kondensators 20 vom Brennstoffspiegel abhängig ist, ändert sich mit diesem Spie-
gel die Frequenz oder Periode des schwingenden Oszillatorsignals, so daß die Anzeigeeinrichtung 25 den Spiegel des Brennstoffs 22 angibt. Die Anzeigeeinrichtung 25 kann die Menge des im Tank 21 enthaltenen Brennstoffs direkt angeben, wenn der Kondensator 20, der Tank 21 und der Oszillator 23 derart angeordnet sind, daß die Beziehung zwischen der Periode des schwingenden Signals des Oszil-
lators 25 und der im Tank 21 enthaltenen Brennstoffmenge linearisiert wird.
Der Oszillator 23 besteht aus einem astabilen Multivibrator. Um die Abhängigkeit der Frequenz oder Periode des Oszillatorsignals von der Kapazität des Kondensators 20 sicherzustellen, ist der Kondensator mit dem astabilen Multivibrator in einer solchen Weise verbunden, daß er einen oszillierenden Kapazitätsfaktor des Schwing» kreises im astabilen Multivibrator bildet. Die Frequenz oder Periode der Impulsfolge vom astabilen Multivibrator 23 hangt somit von der Kapazität des Kondensators 20 ab.
Wie die Fig. 3 zeigt, besteht der Oszillator 23 aus einem handelsüblichen IC-Chip (Mikrobaustein der integrierten Schaltu igstechnik) 32, der als ein monostabiler Multivibrator ausgelegt ist, und aus einem mit dem IC-Chip 32 verbundenen Widerstand 33· Beispielsweise kann der IC-Chip 32 vom Typ "ICM 7555", gefertigt von Internics Co., USA, sein. Der Kondensator 20 ist mit dem IC-Chip 32 verbunden, der an eine (nicht gezeigte). Gleichstromquelle über eine Stromzuleitung 3l* sowie an eine Erd- oder Masseleitung 35 angeschlossen ist, so daß er betrieben werden kann. Der Kondensator 20, der IC-Chip 32 und dor Widerstand 33 stellen einen bekannten astabilen Multivibrator dar, der mit einer Frequenz oder Periode schwingt, die von der Kapazität des Kondensators 20 und vom (ohmschen) Widerstand des Wider-
ow Standselements 33 abhängt. Die obere Grenze der Schwingung dieses astabilen Multivibrators liegt im Frequenzbereich von mehreren 10 000 Hz bis 100 IcHz.
Der Periodendetel:tor 2lt von Fig. 1 enthält, wie Fig. 2 zeigt, einen monostabilen Multivibrator 2o, der mit dem Oszillator 23 zum Empfang der von diesem ausgehenden Impulsfolge verbinden ist und jeden Impuls vom 0 szilla-
tor 23 in einem extrem kurzen Iinpul ; umformt. Im Porioden-detoktor ~li gibt ein Taktgeber 27 Impulse mit einer festen Frequenz ab, die sehr viel h.Jher ist als diejenige · des schwingenden Signals vom Oszillator 23, und mit dem Taktgeber 27 ist ein Zählwerk (Zähl sr) 28 verbunden, um von jenem die Impulse mit fester Frequenz zu empfangen und zu zählen. Der monostabile Multivibrator 26 ist mit dem Zähler 28 über eine Verzögerung^schaltung 29, um die kurzen Impulse dem Zähler 28 als Rücksteilimpulse für die Zähltätigkeit zuzuführen, verbunden. Auf diese Weise wird der Zähler 26 wiederholt zu Zeitint arvallen zurückgestellt, die den Perioden des schwingenden SLgnals vom Oszillator 23 gleich sind. Der Periodendetektor 24 weist ferner eine elektronische Schaltung (Halte- oder Verriegelungsschaltung) 50 auf, die mit dem Zähler 28 verbunden ist, um die gezählte Impulsanzahl im Zähler 28 zu lesen und zu halten. Der monostabile Multivibrator 26 ist mit der elektronischen Schaltung 50 verbunden, um dieser die kurzen Impulse als Steuer- oder Abtastimpulse für die Haltetätigkeit zuzuführen. Die elektronische Schaltung 30 liest und hält somit die gezählte Impulsanzahl gerade zu der Zeit, wenn ein kurzer Impuls vom monostabilen Multivibrator 26 empfangen wird.
Die Verzögerungsschaltung 29 bewirkt, daß· der Zähler 28, unmittelbar nachdem die elektronische Schaltung 30 die gezählte Impulsänzahl im Zähler 28 liest und hält, zurückgestellt wird. Deshalb zählt der Zähler 28 die Impulse mit fester Frequenz für eine Zeit, die der Periode des schwingenden Signals dos Oszillators 23 gleich ist, und die elektronische Schaltung 3° liest und hält die Zahl der Impulse mit fester Frequenz, die der Zähler 28 für eine Zeit empfängt, die der Periode des schwingenden Signals des Oszillators 25 gleich ist. Auf diese Weise mißt der Periodendetektor 2,'k die Periode des schwingenden Signals des Oszillators 23 durch Verwendung der Taktimpulse und hält das gemessene Ergebnis in der elektronischen Schaltung 30.
Der Periodendetcktor 2;l enthält ferrior einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikroprozessor 31 ί v/elcher mit dor elektronischen Schaltung 3° zam Empfang von in dieser gehaltenen Daten verbunden ist. Der Mikrocomputer 31 berechnet und bestimmt die Menge des im Tank 21 enthaltenen Brennstoffs in einem bekannten Einheitensystem, z.B. als Liter, auf der Basis der empfangenen Daten, die für die Periode des schwingenden Signals des Oszillators 23 kennzeichnend sind. Der Mikrocomputer 31 führt eine Rechnung gemäß einem Programm durch, das in ihm vorher gespeichert und im Hinblick auf die Beziehung zwischen der Periode dos schwingenden Signals der Menge an im Tank enthaltenem Brennstoff bestimmt wurde. In dem Fall, da die Periode dieses Oszillatorsignals eine strikt lineare Beziehung zur Metige des im Tank 21 befindlichen Brennstoffs hat, kann das Mikrocomputer-Programm lediglich eine Proportionalitätsrechnung oder eine Multiplikation sein, weshalb amteile des Mikrocomputers 3I ein Proportionalitätsrechnor oder Multiplizierer verwendet werden kann. .
Die Anzeigeeinrichtung 25 weist einen Satz von Siebener-Segment-Leuchtdic'den-Anzeigeelementen auf, die mit dem Mikrocomputer 3I verbunden sind, um das ermittelte Ergeb- xixs für die Menge: an im Tank 21 vorhandenem Brennstoff zu empfangen und darzustellen.
Gasohol enthält häufig eine kleine Wassernenge, und der Wassergehalt in Ciasohol beeinflußt fühlbar den gemessenen Wert der Periode der Impulse vom Oszillator 23 und damit denjenigen der Kapazität des Kondensators 20. Die Fig. k zeigt die Ergebnasse von experimentellen Messungen der Kapazität des Kondensators 20 bei ausgewählten Frequenzen von Impulsen vom Oszillator 23, wenn der Tank 21 eine feste Menge an Gasohol, das. 105o Äthanol, 3O"6 Äthanol, 10% Methanol oder 30% Methanol und ebenfalls 0%, 0.8?S, 2%, y/o oder 5% Wiisser enthält, zum Inhalt hat. Die ex-
periincn teilen Ergebnisse zeigen auf, daß der Einfluß des Was s eingeh α Its in Gasohol auf den gemessenen Kapazitätsv.'crt des Kondensators 20 mit ansteigender Frequenz der Impulse vom Oszillator 25 abfällt. Die unteren Grenzen der Impulsfrequenzen vom Oszillator 23, wobei der Einfluß doc Wassoranteils in Gasohol auf den gemessenen Kapazitätswert des Kondensators 20 vernachlässigbar klein ist, sind 3 kHz, 80 kHz, 15 kHz und 150 kHz jeweils für Gasohole mit 10% Äthanol, 30% Äthanol, 10% Methanol und 30% Methanol.
Im Hinblick auf die obigen experimentellen Ergebnisse folgt als x-j-esentlicb.es .Merkmal dieser Ausfuhrungsform: Der Kondensator 20 und der Oszillator 23 einschließlich des Widerstandes 33 sind so angeordnet; daß der Oszillator 23 Impulse mit Frequenzen erzeugen wird, deren Minimum höher ist als ein vorbestimmter, von der Alkoholkonzentration in Gasohol und der Art des Alkohols in Gasohol abhängiger Bezugswert. Beispielsweise werden die
■
\'orbcstitnmteii Werte bevorzugt mit jeweils 3 kHz, 80 kHz, 15 IcIIz und 150 IcIIz für jeweils Gasohole mit einem Gehalt von 10% Ä thanol, 30% Äthanol, 10% Methanol und 30% Methanol festgesetzt. Die Frequenz der Impulse vom Oszillator 23 wird,wenn der Tank 21 voll ist, minimiert. Deshalb
wird, um das Erfordernis der unteren Frequenzgrenze zu erfüllen, der Widerstandswert des Widerstands 33 üblicherweise so gewählt, daß die Frequenz der Impulse vom Oszillator 23 oberhalb des vorgegebenen Bezugswertes, lie·»
gen wird, wenn der Tank 21 voll ist. FernEr ist der vor-30
bestimmte Beztigswert für die Impulsfrequenz vom Oszillator 25 vorzugsweise 50 MIz, und in vor allem bevorzugter Weise ist or 90 kHz für Gasohol mit einem Gehalt von 85% Gasolin und 15% Methanol.
-Μ Ι Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer linearen oder proportionalen Beziehung zwischen der Menge an im Tank 21 enthaltenem Brennstoff und der Periode der Impulse vom Oszillator 25- In diesem Fall enthält der verwendete Gasoholbrennstoff Ii5% Gasolin und 15/6 Methanol, wobei die minimale Impulsfrequenz vom Oszillcitor 25 auf etwa 90 IcHz festgesetzt ist.
Die Fig. 6 zeigt eine erste alternative Ausbildung für einen Oszillator 25, der einen Funktionsverstärker 4θ, beispielsweise vo.ii Typ "CA 5100", gefertigt von RCA Co., aufweist. Der Verstärker 40 ist an eine (nicht gezeigte) Gleichstromquelle mit Hilfe einer Stromzuleitung 4l angeschlossen, und er liegt an einer Masseleitung 42, so daß er betrieben werdnn kann. Der Ausgangs- und der positive Eingangsanschluß des Verstärkers 40 sind über einen Widerstand 45 verbunden, und der positive Eingcingsanschluß hat über den Widerstand 44 Verbindung mit dem positven Pol der Gleichstromquelle und ist über einen Widerstand l±~y geerdet. Der Ausgangs- und der negative Eingangsanschluß des Verstärkers 4θ sind über einen Widerstand 46 verbunden. Ein Anschluß des Kondensators 20 hat Verbindung mit dem negativen Verstärkeranschluß, der andere Ivondensatoranschluß ist geerdet.. Der Funktionsverstärker 40, die Widerstände 45, 44, 45 sowie 46 und der Kondensator 20 bilden einen astabilen Multivibrator, der Impulse mit einer vom ohroschen Widerstand des Widerstandselements 46 und der Kapazität des Kondensators 20 abhängigen Frequenz liefert. Dieser astabile Multivibrator kann Impulse
mit einer Frequenz bis zu 200 - 500 kHz erzeugen. Der Ausgangsanschluß des Verstärkers 40 ist an den monostabilen Multivibrator 26 des Periodendetektors 24 angeschlossen, um diesem eine Impulsfolge zuzuführen, deren Frequenz
von der Kapazität des Kondensators 2o abhängt. 35
X liinc zvrc.itc altoi-native Ausbildung Tür einen Oszillator 25 mit Qxnciii Funlttionsverstärker 50, beispielsweise vom Typ "LM " 511·" 1 gefertigt von National Semiconductor Co., ist in Fig. 7 gezeigt. Der Vei stärker 50 ist über eine Stromzuleitung 51 an eine (nicht gezeigte) Gleichstromquelle angeschlossen und über Masseleitungen 52 sowie 55 geerdet, so daß er botrieben werden kann. Der positive Eingangsanschluß des Verstärkers 50 ist mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle über einen Widerstand 5'i verbunden und über einen Widerstand 35 an Masse gelegt. Über einen Widerstand 56 sind der positire Eingangs- sowie der positive Ausgangsanschluß dieses Verstärkers 50 miteinander verbunden. Der negative Eingangs- sowie der positive Ausgangsanschluß des Verstärkers 50 sind über den Widerstand 57 verbunden, und der Ausgangsanschluß hat mit dein Pluspol der Gleichstromquelle über den Widerstand 5" Verbindung. Ein Anschluß des Kondensators ist an den negativen ELngangsanschluß dos Verstärkers 50 geführt, während der andere Kondensatoranschluß geerdet ist. Der Funktionsverstärker '50, die Widerstände 5lt.,' 55, 56, 57 sowie 58 und der Kondensator 20 bilden einen astabilen Multivibrator, der Impulse mit einer vom Widerstandswert des Widerstands 57 unc* d'or KapaziteLt des Kondensators 20 abhängigen Frequenz abgibt. Diesere^stabile Multivibrator kann Impulse mit einer Frequenz bis zu 500 kHz erzeugen. Der Ausgangsanschlxiß des Verstärkers 50 ist mit dera monostabilen Multivibrator 26 des Periodendetektors 24 verbunden, um diesem eine Impulsfolge zuzuführen, deren Frequenz von der Kapazität des Kondensators 20 abhängt.
(Ein (nicht gezeigter) Bezugskondensator kann an einer immer im Brennstoff liegenden Stelle, z.B. in einer Brennstoffzufuhrleitung oder am Boden des Tanks 21, vorgesehen sein. In diesem Fall wird durch Verwendung des Bezugskondensators die Dielektrizitätskonstante des Brennstoffs gemessen, und das gemessene Ergebnis der Periode des schwingenden Signals vom Oszillator 23 und
somit das rlcr Kapazität dos Kondeiusa tor.s 2.0 werden in Abhängigkeit vom jjoincsscncii Wort dor Dio 1 cktrizitä tskonstantcn des Brennstoffs korrigiert, um genauer die Mcnje an im Tank 21 enthaltenen Brenns toff zu bestimmen. Die erwähnte Korrektor gewährleistet eine genaue Bestimmung der im Tank 21- befindlichen Brennstoff menge, auch wenn. • sich Änderungen in der Dielektriztätskonstanten des Brennstoffs durch unerwartete Faktoren, z.B. Änderungen in der Brennstoffzusammensetzung, Vorhandensein von Fremdsubstanzen oder TemperatürSchwankungen, ergeben.
Die Fig. 8 zeigt eine zweite Ausfiihrungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die cmf ein Gerät zur Messung der Alkoholkonzentration in einem Brennstoff, z.B.
15' Gasohol-, abgestellt ist. Die Moßvqrrichtung weist einen Kondensator 70 auf, der aus leitenden Platten 72 besteht, welche in einer mit Brennstoff gefüllten Kammer 7li mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind. Der Brennstoff füllt die Zwischenräume im Kondensator 70. Die oberen und unteren Enden der Platten 72 werden von festen, isolierenden Sitzen 7& geheilten, um den Kondensator 70 eindeutig festzulegen. Die den Kondensator 70 enthaltende Kammer 7lk ist in einer Bronnstoff zuleitung angeordnet, so daß sie ständig in Brennstoff eingetaucht ist. Da die relative Dielektriztätskonstante von Gasolin beträchtlich von derjenigen voa Alkohol abweicht, ändert sich im Fall von Gasohol dessei relative Dielcktriztätskonstante mit der Alkoholkonzentration im Gasohol. Somit ändert sich auch die Kapazität des Kondensators 70 mit der Alkoholkonzentration auf Grund deren Abhängigkeit von der Dielektrizrftätskcnsta iton des Gasohols innerhalb des Kondensators 70, der gä lzlich in den Brennstoff eingetaucht ist, so daß die Kapazität des Kondensators 70 strikt von der Diolektriztätiskonstanten des Brennstoffs abhängig ist.
Das hat zum Ergebiis, daß die Messung der Kapazität des Kondensators 70 die Dielektrizitätskonstante des Gasohols · und somit die Alkiholkonzentration im Gasohol bestimmt.
Die !iozjohun;-; zwischen dor A-lkoho!Konzentration und dor rola,Li.vr:n Die l.oktrxztü tskoiii; Lan ton von flcthaaol oder Äthanol cntha 1 tcnclcm Gnaohol ist in Fig. 9 scaeigt, wobei die Lin Lo ij die Ilcxichun/i im Fall von AtJianol-Gasohol, die Linie F diejenige im Τ·'all von Hethanol-Gasohol darstellt.
Es ist zu bemerken, daß diese Ausführungsform von Fig.8 einen Oszillator, einen Periodendetektor und aine Anzeigeeinrichtung, die denen der ersten Ausführungsform identisch sind, obwohl sie nicht gezeigt sind, aufweist, um die Periode dos schwingenden SignaIs vom Oszillator zu messen und die Kapazität des Kondei sators zu bestimmen.
*ö Um den Einfluß des Wassergehalts im Gasohol attf die gemessene Kapazität des Kondensators JO minimal zu halten, sollte die Frequenz des schwingenden Oszillatorsignals in Hinblick auf die in Fig. k gezeigten experimentellen Ergebnisse höher gesetzt worden alt· ein Bezugswert von w 150 IcIIz, weil als Brennstoff in der Praxis verwendbarer Gasoholbrennstoff bis zu 50?j Alkohol enthält. .

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    '^ 1Λ Vorrichtung zur Bestimmung einer Kapazität, gekennzeichnet
    a) durch einen teilweise in eine Gasolin und Alkohol enthaltende Flüssigkeit (22) derart eingetauchten Kondensator (20), daß die Flüssigkeit in den Kondensator eintreten kann, dessen Kapazität sich damit mit dem Flüssigkeitsspiegel ändert;
    b) durch einen mit dem Kondensator verbundenen Oszillator (23), der ein von der Kapazität des Kondensators abhängiges schwingendes Signal erzeugt und dessen Frequenz höher als ein von der Alkoholkonzentration in der Flüssigkeit abhängiger Bezugswert eingestellt ist;
    c) durch einen mit dem Oszillator verbundenen Detektor (24), der in Übereinstimmung mit dem schwingenden Signal des Oszillators die Kapazität des Kondensators zur Bestimmung des Flüssigkeitsspiegels mißt.
    ο Z I J vj 1J J — 2—
    2. Vorrichtung nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß das schwingende Signal des Oszillators eine von der Kapazität des Kondensators abhängige Periode hcit, während der Detektor die Periode des schwingenden Signals zur Messung der Kapazität des Kondensators erfaßt.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert für die Frequenz des schwingenden Signals des Oszillators auch von der Art des Alkohols abhängt.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 3 ι dadurch gekennzci chnet, daß der Bezugswert für
    *° die Frequenz dos schwingenden Signals des Oszillators im Fall einer 10% Äthanol enthaltenden Flüssigkeit mit 3 kHz festgesetzt wird.
    5- Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch *u gekennzeichnet, daß der Bezugswert für die Frequenz des schwingenden Signals des Oszillators im Fall einer 30% Äthanol enthaltenden Flüssigkeit mit 80 kHz festgesetzt wird.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch
    gekennzeichnet, daß der Bezugswert für die Frequenz des schwingenden Signals des Oszillators im Fall einer 10?6 Methanol enthaltendem Flüssigkeit mit
    15 kHz festgesetzt wird.
    30
    7. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch
    gekennzeichnet, daß der Bezugswert für die Frequenz des schwingenden Signals des Oszillators im Fall einer 30% Methanol enthaltenden Flüssigkeit mit
    150 kHz festgesetzt wird.
    'ι. Vorrichtung zur Bestimmung edm r Kapazität, gekennzeichnet
    n) durch einen in eine Gasolin und Alkohol enthaltende Flüssigkeit derart cingetauchten Kondensator·(70), daß die Flüssigkeit, deren Lielektrizitätskonstante von der Alkoholkonzentration in der Flüssigkeit, abhängig ist, im Kondensator vorhanden ist, dessen Kapazität sich somit mit der Alkoholkonzentration in der Flüssigkeit ändert;
    b) durch einen mit dem Kondensator verbundenen Oszillator (23), der ein von der Kapazität des Kondensators abhängiges schwingendes Signal erzeugt und dessen Frequenz höher als ein Bezugswert eingestellt ist; . ·
    c) durch einen mit dem Oszillator verbundenen Detektor (24), der in Übereinstimmung mit dem schwingenden Signal des Oszillators die Kapazität des Kondensators zur Bestimmung der Alkoholkonzentration in der Flüssigkeit mißt.
    20
    9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingende Signal des Oszillators eine von der Kapazität des Kondensators abhängige Periode hat, während der Detektor die Periode des schwingenden Signals zur Messung der Kapazität des Kondensators erfaßt.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9i dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert für die Frequenz des schwingenden Signals des Oszillators im Fall einer bis zu 3°% Alkohol enthaltenden Flüssigkeit mit I50 kHz festgesetzt wird.
DE3213303A 1981-04-10 1982-04-08 Meßvorrichtung zur Bestimmung der Kapazität eines in eine Flüssigkeit teilweise eingetauchten Kondensators Expired DE3213303C2 (de)

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GB (1) GB2097129B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3517065A1 (de) * 1985-05-11 1986-11-13 SMS Schloemann-Siemag AG, 4000 Düsseldorf Anordnung zur ueberwachung des mischungsverhaeltnisses zweier fluessigkeiten
DE3722213A1 (de) * 1987-07-04 1989-01-12 Klaus Weber Messverfahren zur bestimmung der konzentration eines mediums

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4586033A (en) * 1984-02-13 1986-04-29 Emhart Industries, Inc. Fluid detection system
IT1183353B (it) * 1985-02-15 1987-10-22 Moplefan Spa Dispositivo per la fabbricazione in continuo di manufatti rinforzati da impasti di leganti idraulici e relativo procedimento
US4658207A (en) * 1985-03-28 1987-04-14 Rockwell International Corporation Device for measuring the water content of ink samples
US4888989A (en) * 1986-02-26 1989-12-26 General Signal Corporation Level sensor system
US4873648A (en) * 1987-04-30 1989-10-10 Halliburton Company Watercut monitor device and method
JPH0199056U (de) * 1987-12-23 1989-07-03
DE3841264C2 (de) * 1988-03-30 1997-02-20 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Verfahren zur Feststellung des Alkoholgehaltes und/oder des Heizwertes von Kraftstoffen
US4945863A (en) * 1988-03-30 1990-08-07 Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kg Process for operating a fuel-burning engine
US4915084A (en) * 1988-11-08 1990-04-10 General Motors Corporation Combustion engine with multi-fuel capability
US4971015A (en) * 1988-11-08 1990-11-20 General Motors Corporation Combustion engine with multi-fuel capability
JPH079076Y2 (ja) * 1988-12-19 1995-03-06 カルソニック株式会社 燃料センサ
DE3843243C2 (de) * 1988-12-22 1999-04-08 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Vorrichtung zur Feststellung des Alkoholgehaltes von Kraftstoffen
DE3843177C2 (de) * 1988-12-22 1999-03-25 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Verfahren zur Feststellung des Alkoholgehaltes und/oder des Heizwertes von Kraftstoffen
US4947689A (en) * 1989-01-13 1990-08-14 Hochstein Peter A Capacitive liquid sensor
US5005409A (en) * 1989-01-13 1991-04-09 Teleflex Incorporated Capacitive liquid sensor
US4945885A (en) * 1989-06-16 1990-08-07 General Motors Corporation Multi-fuel engine control with canister purge
US4909225A (en) * 1989-06-16 1990-03-20 General Motors Corporation Multi-fuel engine control with fuel transition delay
US4945880A (en) * 1989-06-16 1990-08-07 General Motors Corporation Multi-fuel engine control with fuel control parameter lock
US4945881A (en) * 1989-06-16 1990-08-07 General Motors Corporation Multi-fuel engine control with initial delay
US4945882A (en) * 1989-06-16 1990-08-07 General Motors Corporation Multi-fuel engine control with oxygen sensor signal reference control
US4955345A (en) * 1989-06-16 1990-09-11 General Motors Corporation Multi-fuel engine control with fuel composition responsive fuel viscosity correction
DE3921707A1 (de) * 1989-07-01 1991-01-10 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Verfahren zur feststellung des alkoholgehaltes und/oder des heizwertes von kraftstoffen
SE465392B (sv) * 1990-01-12 1991-09-02 Optab Optronikinnovation Ab Foerfarande och anordning vid optiska avstaandsmaetare
JP2546314Y2 (ja) * 1990-04-20 1997-08-27 三洋電機株式会社 液面検知装置
JPH0778479B2 (ja) * 1990-05-22 1995-08-23 株式会社ユニシアジェックス アルコールセンサ用検査装置
US5488311A (en) * 1990-05-30 1996-01-30 Japan Electronic Control Systems Co., Ltd. Apparatus and method for measuring alcohol concentration of liquid blended with alcohol applicable to an automotive vehicle mounted internal combustion engine
DE4034471C1 (de) * 1990-10-30 1992-03-19 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De
US5231358A (en) * 1990-11-16 1993-07-27 General Motors Corp. Capacitive fuel composition sensor with slow oscillator and high speed switch
US5103184A (en) * 1990-11-16 1992-04-07 General Motors Corporation Capacitive fuel composition sensor with ground isolation
US5089783A (en) * 1990-11-16 1992-02-18 General Motors Corporation Capacitive fuel composition sensor with padding capacitor
US5255656A (en) * 1991-06-27 1993-10-26 Borg-Warner Automotive, Inc. Alcohol concentration sensor for automotive fuels
JPH05133926A (ja) * 1991-07-03 1993-05-28 Nippondenso Co Ltd 液体混合比率検出装置
US5261270A (en) * 1991-08-15 1993-11-16 General Motors Corporation Fuel composition sensor diagnostic apparatus
DE4237554C2 (de) * 1991-11-06 1995-08-03 Mitsubishi Electric Corp Vorrichtung zur Messung der Dielektrizitätskonstante eines Brennstoffs
JP2704808B2 (ja) * 1992-04-07 1998-01-26 株式会社ユニシアジェックス 燃料の性状判別装置
US5343156A (en) * 1992-04-15 1994-08-30 Nat Semiconductor Corp IC for producing an output voltage related to fuel composition in a capacitive fuel sensor
EP0601739B1 (de) * 1992-11-25 2001-05-30 Simmonds Precision Products Inc. Datenverarbeitungsstrukturen und Methoden
US5433115A (en) * 1993-06-14 1995-07-18 Simmonds Precision Products, Inc. Contactless interrogation of sensors for smart structures
US5515041A (en) * 1993-06-14 1996-05-07 Simmonds Precision Products Inc. Composite shaft monitoring system
US5581248A (en) * 1993-06-14 1996-12-03 Simmonds Precision Products, Inc. Embeddable device for contactless interrogation of sensors for smart structures
US5602540A (en) * 1993-06-14 1997-02-11 Simmonds Precision Products Inc. Fluid gauging apparatus with inductive interrogation
CA2134930A1 (en) * 1993-11-18 1995-05-19 Charles Gerston Body detector
US5591901A (en) * 1994-04-13 1997-01-07 Ryland Engineering Corporation Fluid sensor
US5824889A (en) * 1997-03-06 1998-10-20 Kavlico Corporation Capacitive oil deterioration and contamination sensor
US5929754A (en) * 1997-12-03 1999-07-27 Kavlico Corporation High-sensitivity capacitive oil deterioration and level sensor
US6351132B1 (en) * 1999-09-03 2002-02-26 Kavlico Corporation Miscible liquid capacitive sensing system
US6583631B2 (en) 2001-01-12 2003-06-24 Kavlico Corporation Precise dielectric constant sensor
ES2249139B1 (es) * 2004-06-03 2007-05-01 Consejo Sup. Investig. Cientificas Sensor de nivel capacitivo valido para sistemas de volumen muy reducido.
KR20090055273A (ko) * 2007-11-28 2009-06-02 현대자동차주식회사 캐패시티브 레벨 센서 및 그것을 이용한 측정장치
US7775092B2 (en) * 2008-02-07 2010-08-17 Ssi Technologies, Inc. Fuel delivery system and method
IT1394591B1 (it) * 2009-05-18 2012-07-05 Ufi Innovation Ct Srl Dispositivo rilevatore del livello di un fluido che si raccoglie in un contenitore
WO2011113142A1 (en) * 2010-03-14 2011-09-22 Titan Logix Corp. System and method for measuring and metering deicing fluid from a tank using a refractometer module
US8656773B2 (en) * 2010-12-28 2014-02-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rationality diagnostic device for alcohol concentration sensor
US9810567B2 (en) 2013-05-03 2017-11-07 Dickey-John Corporation Calibration-free continuous bin level sensor
US10429228B2 (en) * 2013-05-13 2019-10-01 The Boeing Company Fuel level measurement using in-tank measuring system
DE102016209424A1 (de) * 2016-05-31 2017-11-30 Continental Automotive Gmbh Sensormodul für ein Fahrzeug
US20210381874A1 (en) 2019-02-21 2021-12-09 Limited Liability Company "Omnikomm Tehnologii" Capacitive level sensor, sensitive element of the capacitive level sensor, electrode housing for the capacitive level sensor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3213439A (en) * 1962-02-16 1965-10-19 Duane E Atkinson Level indicating device with high frequency resonant probe

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1103275A (en) * 1964-02-05 1968-02-14 Nat Res Dev Testing the stability of suspensions in liquid media
US3523245A (en) * 1968-04-04 1970-08-04 Halliburton Co Fluid monitoring capacitance probe having the electric circuitry mounted within the probe
US3684952A (en) * 1970-04-07 1972-08-15 Moisture Register Co Apparatus for measuring dielectric constant
DE2449097C3 (de) * 1974-10-15 1978-06-01 Pfaudler-Werke Ag, 6830 Schwetzingen Meßumformer zur kapazitiven Füllstandsmessung von Flüssigkeitsfüllungen
US4083248A (en) * 1975-09-04 1978-04-11 Simmonds Precision Products, Inc. Digital liquid-level gauging systems
FR2438827A1 (fr) * 1978-10-12 1980-05-09 Smiths Industries Ltd Appareil de jaugeage de fluide
JPS5619723U (de) * 1979-07-23 1981-02-21
US4298029A (en) * 1979-09-24 1981-11-03 Greer Hydraulics, Incorporated Pressure pulse dampener device
US4296472A (en) * 1979-10-01 1981-10-20 Rockwell International Corporation Non-intrusive fluid measuring system
US4347740A (en) * 1979-11-13 1982-09-07 Magnetrol International, Incorporated Capacitive level sensing device
DE3127637C2 (de) * 1980-08-01 1988-08-18 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Anordnung zur Feststellung des Füllstands in einem Behälter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3213439A (en) * 1962-02-16 1965-10-19 Duane E Atkinson Level indicating device with high frequency resonant probe

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H.F.Grave: Elektrische Messung nichtelektrischer Größen (1962), Seiten 260 bis 266 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3517065A1 (de) * 1985-05-11 1986-11-13 SMS Schloemann-Siemag AG, 4000 Düsseldorf Anordnung zur ueberwachung des mischungsverhaeltnisses zweier fluessigkeiten
DE3722213A1 (de) * 1987-07-04 1989-01-12 Klaus Weber Messverfahren zur bestimmung der konzentration eines mediums

Also Published As

Publication number Publication date
GB2097129B (en) 1985-09-25
DE3213303C2 (de) 1987-04-09
GB2097129A (en) 1982-10-27
JPS57168169A (en) 1982-10-16
US4470300A (en) 1984-09-11

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