DE3813763A1 - Device for the measurement of the level of a non-conducting liquid in the interior of a tank - Google Patents
Device for the measurement of the level of a non-conducting liquid in the interior of a tankInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Füllstands einer nicht leitenden Flüssigkeit im Innern eines Behälters, insbesondere eines Kraftfahrzeug- Benzintanks.The present invention relates to a device for Measurement of the level of a non-conductive liquid in the Inside of a container, in particular a motor vehicle Petrol tanks.
Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung eine Vor richtung, dieMore specifically, the present invention relates to a front direction that
- - einen beweglichen elektrischen Kontakt aufweist, der an einen ersten Pol einer Versorgungsspannung angeschlossen ist und von einem Schwimmer gehalten wird, welcher durch den hydrostatischen Druck, der durch die obengenannte Flüssigkeit ausgeübt wird, eine in bezug auf ein längsver laufendes Führungselement vertikale Bewegung ausführen kann, sowie- Has a movable electrical contact on a first pole of a supply voltage is connected and is held by a swimmer who the hydrostatic pressure generated by the above Liquid is exerted, one with respect to a longitudinal ver Execute running guide element vertical movement can, as well
- - einen feststehenden elektrischen Kontakt, der im Bereich des unteren Endes des Halteelements verankert ist und jedesmal, wenn der Schwimmer im unteren Teil des Halte elements zum Stehen kommt, eine elektrische Verbindung mit dem beweglichen Kontakt herstellt.- A fixed electrical contact in the area of the lower end of the holding element is anchored and every time the float stops in the lower part elements comes to a standstill, an electrical connection with the moving contact.
Bei den Vorrichtungen des oben beschriebenen Typs ist der bewegliche elektrische Kontakt im allgemeinen an Masse gelegt, während der feststehende elektrische Kontakt über eine Signallampe an den Pluspol der Versorgungsspannung an geschlossen ist, damit die Lampe immer dann aufleuchtet, wenn der Schwimmer am unteren Ende des Halteelements zum Stehen kommt.In the devices of the type described above, the movable electrical contact generally to ground placed over the fixed electrical contact a signal lamp to the positive pole of the supply voltage is closed so that the lamp always lights up, if the float at the lower end of the holding element for Stand comes.
Die Vorrichtungen der oben beschriebenen Art weisen einen großen Nachteil auf, da einerseits die Flüssigkeit, in die sie eingetaucht sind (im vorliegenden Fall Kraftstoff) nie hundertprozentig isolierend ist und andererseits die Span nungsdifferenz, die bei Betrieb bei geöffneten Kontakten zwischen diesen Kontakten entsteht, der gesamten Versor gungsspannung entspricht. Hierdurch kommt es zu einem Elektrolysephänomen, das eine rasche und fortschreitende Erosion des feststehenden Kontakts zur Folge hat und die Meßvorrichtung in relativ kurzer Zeit unbrauchbar macht.The devices of the type described above have one great disadvantage because, on the one hand, the liquid into which they are never immersed (in this case fuel) is 100 percent insulating and on the other hand the chip voltage difference that occurs when the contacts are open the entire supplier is created between these contacts voltage corresponds to. This leads to one Electrolysis phenomenon, which is a rapid and progressive Erosion of the fixed contact and the Makes measuring device unusable in a relatively short time.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung einer Vorrichtung zur Füllstandsmessung einer Flüssigkeit im Innern eines Tanks, welche die Nachteile der bekannten und oben beschriebenen Vorrichtungen nicht aufweist.The object of the present invention is the development a device for level measurement of a liquid inside a tank, which the disadvantages of the known and devices not described above.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung zur Füllstandsmessung einer nicht leitenden Flüssigkeit im Innern eines Tanks, welcher einen beweglichen elektrischen Kontakt aufweist, der an einen ersten Pol einer Versor gungsspannung angeschlossen ist und von einem Schwimmer gehalten wird, der durch den hydrostatischen Druck, welcher bei Betrieb durch die Flüssigkeit ausgeübt wird, eine in bezug auf ein längsverlaufendes Führungselement vertikale Bewegung ausführen kann, sowie einen feststehenden elektri schen Kontakt, der am unteren Ende des genannten Führungs elements verankert ist und jedesmal, wenn der Schwimmer am unteren Ende des Führungselements zum Stehen kommt, eine elektrische Verbindung mit dem beweglichen Kontakt herstel len kann, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie eine Diskriminatorschaltung für das Vorhandensein oder Fehlen von elektrischem Kontakt zwischen dem beweglichen und dem feststehenden Kontakt aufweist, wobei diese Schaltung mit einem Eingang versehen ist, an dem eine Spannung anliegt, deren Wert der am ersten Pol der Versorgungsspannung anlie genden Spannung nahekommt und der mit dem feststehenden elektrischen Kontakt verbunden ist.This task is based on a device for Level measurement of a non-conductive liquid in the Inside a tank, which has a movable electrical Has contact that to a first pole of a Versor supply voltage is connected and by a float is held by the hydrostatic pressure, which when operated by the liquid, an in vertical with respect to a longitudinal guide element Can perform movement, as well as a fixed electrical that contact at the bottom of the said guide elements is anchored and every time the swimmer is on lower end of the guide element comes to a standstill Establish electrical connection with the moving contact len can be solved according to the invention in that they have a Discriminator circuit for the presence or absence of electrical contact between the movable and the has fixed contact, this circuit with an input to which a voltage is applied, whose value is at the first pole of the supply voltage voltage and that with the fixed one electrical contact is connected.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die jedoch nur als die Erfin dung nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel zu verstehen ist. In der Zeichnung zeigt:For a better understanding of the present invention following a preferred in conjunction with the drawing Embodiment described, however, only as the inven to understand non-limiting embodiment is. The drawing shows:
Fig. 1 eine schematische, teilweise als Block schaltbild dargestellte Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und Fig. 1 is a schematic, partially as a block diagram view of a device according to the invention; and
Fig. 2 das Schaltschema eines Details von Fig. 1. FIG. 2 shows the circuit diagram of a detail from FIG. 1.
In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Füllstands meßvorrichtung für eine nicht leitende Flüssigkeit im Innern eines (nicht abgebildeten) Tanks, wie z.B. dem Kraftstofftank eines Fahrzeugs, bezeichnet.In Fig. 1, the reference numeral 1 denotes a level measuring device for a non-conductive liquid inside a (not shown) tank, such as the fuel tank of a vehicle.
Die Vorrichtung 1 umfaßt:The device 1 comprises:
Einen beweglichen elektrischen Kontakt 2, der mit einem ersten Pol (Masse) einer von einer nicht dargestellten Quelle gelieferten Versorgungsspannung verbunden ist und von einem Schwimmer 3 gehalten wird, welcher durch den hydrostatischen Druck, der bei Betrieb durch die obenge nannte Flüssigkeit ausgeübt wird, eine in bezug auf ein längsverlaufendes Element vertikale Bewegung ausführen kann, sowie einen feststehenden, im wesentlichen als zylindrische Feder ausgebildeten elektrischen Kontakt 5, der im unteren End bereich 6 des Führungselements 4 verankert ist und immer dann, wenn der Schwimmer 3 am unteren Ende des Führungs elements anlangt, eine elektrische Verbindung mit dem beweglichen Kontakt 2 herstellt.A movable electrical contact 2 , which is connected to a first pole (ground) of a supply voltage supplied by a source, not shown, and is held by a float 3 , which by the hydrostatic pressure exerted during operation by the above-mentioned liquid, a can perform vertical movement with respect to a longitudinal element, and a fixed, essentially designed as a cylindrical spring electrical contact 5 , which is anchored in the lower end region 6 of the guide element 4 and whenever the float 3 at the lower end of the guide elements arrives, establishes an electrical connection with the movable contact 2 .
Der Schwimmer 3 ist ringförmig ausgebildet und der beweg liche Kontakt 2 bedeckt im wesentlichen dessen Innen-, Ober- und Unterseite; außerdem ist der bewegliche Kontakt 2 durch einen Leiter 8, der federnd um das Führungselement 4 gewickelt ist, mit Masse verbunden. The float 3 is annular and the movable contact 2 covers essentially the inside, top and bottom; in addition, the movable contact 2 is connected to ground by a conductor 8 which is resiliently wound around the guide element 4 .
Das Führungselement 4 besteht im wesentlichen aus einem zweckmäßigerweise rohrförmigen Kern 11 aus elektrisch leitendem Material, der außen mit einer Schicht 12 aus isolierendem Material überzogen ist, um welches spiral förmig ein Widerstandsdraht 13 gewickelt ist. Die isolie rende Schicht 12 bedeckt den gesamten Kern 11 mit Ausnahme seiner beiden gegenüberliegenden Enden.The guide element 4 consists essentially of a suitably tubular core 11 made of electrically conductive material, which is coated on the outside with a layer 12 of insulating material, around which a resistance wire 13 is wound spirally. The insulating layer 12 covers the entire core 11 with the exception of its two opposite ends.
Das Ende des Widerstandsdrahtes 13, welches um das das obere Ende des Kerns 11 bedeckende Ende der Schicht 12 gewickelt ist, ist über ein Anzeigeinstrument 15 (z.B. ein Amperemeter) an einer Klemme 16 angeschlossen, die in hier nicht dargestellter Weise mit dem Pluspol (+) einer Gleich spannungsquelle (z.B. einer Autobatterie) verbunden ist, wobei der entsprechende Minuspol dieser Quelle an Masse gelegt ist.The end of the resistance wire 13 , which is wound around the end of the layer 12 covering the upper end of the core 11 , is connected via a display instrument 15 (for example an ammeter) to a terminal 16 which is connected to the positive pole (+ ) a DC voltage source (eg a car battery) is connected, the corresponding negative pole of this source being connected to ground.
Der bewegliche Kontakt 12 dient außerdem als Schleifer für den Widerstandsdraht 13, denn er weist radiale Ausbuch tungen 17 auf, mit denen er über die Windungen des Wider standsdrahtes 13 streift, wodurch letzterer die Funktion eines Regelwiderstandes ausübt, der mit dem Anzeigeinstru ment 15 in Reihe geschaltet ist.The movable contact 12 also serves as a grinder for the resistance wire 13 , because it has radial Ausbuch lines 17 , with which it grazes over the turns of the resistance wire 13 , whereby the latter exerts the function of a variable resistor, the element 15 with the display instrument 15 in series is switched.
Die Vorrichtung 1 ist erfindungsgemäß mit einer Diskrimina torschaltung 20 für das Vorhandensein oder Fehlen von elektrischem Kontakt zwischen dem beweglichen Kontakt 2 und dem feststehenden Kontakt 5 ausgestattet. Diese Schaltung 20 hat einen Eingang 21, der elektrisch mit dem feststehen den Kontakt 5 verbunden ist und an dem eine Spannung anliegt, deren Wert dem der Masse nahekommt.The device 1 is provided according to the invention with a discriminator gate circuit 20 for the presence or absence of electrical contact between the movable contact 2 and the fixed contact 5 . This circuit 20 has an input 21 which is electrically connected to the fixed contact 5 and to which a voltage is present, the value of which is close to that of the ground.
Die im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher beschriebene Schaltung 20 hat entgegengesetzte Versorgungs anschlüsse, die an Masse bzw. durch eine Klemme 22 am Plus pol der Versorgungsspannung angeschlossen sind; außerdem weist sie einen Ausgang auf, der über eine Signallampe 23 mit einer Klemme 24 verbunden ist, welche ebenfalls mit dem obenerwähnten Pluspol verbunden ist.The circuit 20 described in more detail below with reference to FIG. 2 has opposite supply connections which are connected to ground or by a terminal 22 at the positive pole of the supply voltage; it also has an output which is connected via a signal lamp 23 to a terminal 24 which is also connected to the positive pole mentioned above.
Die Diskriminatorschaltung 20 besteht, wie in Fig. 2 er sichtlich ist, im wesentlichen aus einem Schwellen komparator 25, von dem ein Ausgang an eine Leistungseinheit 26 angeschlossen ist.The discriminator circuit 20 , as can be seen in FIG. 2, consists essentially of a threshold comparator 25 , from which an output is connected to a power unit 26 .
Der Komparator 25 enthält im einzelnen einen Operationsver stärker 27, der mit einem Inverter-Eingang (Negation) (-) 28 bzw. einem nicht invertierenden Eingang (Identität) (+) 29 versehen ist, deren Verbindung zwischen zwei Wider standspaare 31, 32 bzw. 33, 34 geschaltet sind, welche zwischen den Pluspol und der Masse der genannten Versor gungsspannung geschaltet sind. Die Verbindung zwischen den Widerständen 31 und 32 ist außerdem an den Eingang 21 der Diskriminatorschaltung 20 angeschlossen.The comparator 25 contains in detail an Operationsver 27 , which is provided with an inverter input (negation) (-) 28 or a non-inverting input (identity) (+) 29 , the connection between two opposing pairs 31 , 32 and 33 , 34 are connected, which are connected between the positive pole and the ground of the supply voltage mentioned. The connection between the resistors 31 and 32 is also connected to the input 21 of the discriminator circuit 20 .
Der Ausgang des Operationsverstärkers 27 ist schließlich über einen Schutzwiderstand 35 mit der Basis eines Transistors 35 verbunden, welcher im wesentlichen die ange sprochene Leistungseinheit 26 bildet. Der Emitter des Transistors 36 ist an Masse gelegt, der Kollektor ist mit der Signallampe 23 verbunden.The output of the operational amplifier 27 is finally connected via a protective resistor 35 to the base of a transistor 35 , which essentially forms the addressed power unit 26 . The emitter of transistor 36 is grounded, the collector is connected to signal lamp 23 .
Die Arbeitsweise der Vorrichtung 1 ist wie folgt:The device 1 operates as follows:
Es soll vor allem darauf hingewiesen werden, daß die Mes sung und Signalisierung des Flüssigkeitsfüllstandes in gleicher Weise erfolgt wie bei den bekannten Vorrichtungen, indem nämlich mit Hilfe des Instruments 15 der im Wider standsdraht 13 fließende Strom gemessen wird, dessen Stärke von der Länge dieses Drahtes zwischen dem Instrument 15 und der Masse abhängt, also letztlich von der Position des Schwimmers 3 im Innern des Tanks. It should above all be pointed out that the measurement and signaling of the liquid level is carried out in the same way as in the known devices, namely by using the instrument 15, the current flowing in the resistance wire 13 is measured, the strength of the length of this wire depends between the instrument 15 and the mass, thus ultimately on the position of the float 3 inside the tank.
Die Ermittlung und Meldung, daß der Schwimmer 3 den minima len Füllstand erreicht hat, erfolgt ähnlich wie bei den bekannten Vorrichtungen: Es erfolgt eine elektrische Kontaktgabe zwischen dem beweglichen Kontakt 2 und dem feststehenden Kontakt 5 und die Signallampe 23 leuchtet entsprechend auf.The determination and message that the float 3 has reached the minimum fill level is similar to the known devices: There is electrical contact between the movable contact 2 and the fixed contact 5 and the signal lamp 23 lights up accordingly.
Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen (bei denen der feststehende Kontakt direkt mit der Signallampe verbunden ist), erfolgt die Verbindung des feststehenden Kontaktes 5 mit der Masse über den beweglichen Kontakt 2 mit Hilfe der Diskriminatorschaltung 20, welche die Lampe 23 ansteuert.In contrast to the known devices (in which the fixed contact is connected directly to the signal lamp), the fixed contact 5 is connected to the ground via the movable contact 2 with the aid of the discriminator circuit 20 , which controls the lamp 23 .
Dies sieht im einzelnen so aus, daß die Verbindung des feststehenden Kontakts 5 mit der Masse über den Schwellen komparator 25 erfolgt, da das Spannungssignal V- (am Invertereingang 28 des Verstärkers 27) vom Wert, der von dem aus den Widerständen 31 und 32 gebildeten ohmschen Spannungsteiler festgelegt wurde, auf den Wert 0 V (Masse) übergeht. Dadurch, daß das Bezugsspannungssignal V+ (das am nicht invertierenden Eingang (Identität) 29 des Verstärkers 27 vorhanden ist) kleiner ist als das obengenannte Signal V-, erfolgt dadurch, daß dieses Signal V- an die Masse übergeht, eine Veränderung mit entgegengesetztem Vorzeichen (von Masse zu einem hohen positiven Wert, wie z.B. dem der Versorgungsspannung) des am Ausgang des Verstärkers 27 vor handenen Signals. Dies führt zu einer direkten Polung der Basis-Emitter-Verbindung des Transistors 36, wodurch die Lampe gespeist wird, welche aufleuchtet und das Erreichen des Kraftstoff-Niedrigstandes im Tank meldet.This looks in detail so that the connection of the fixed contact 5 to ground via the threshold comparator 25 , since the voltage signal V- (at the inverter input 28 of the amplifier 27 ) of the value formed by the resistors 31 and 32 Ohmic voltage divider was set, to the value 0 V (ground). The fact that the reference voltage signal V + (which is present at the non-inverting input (identity) 29 of the amplifier 27 ) is smaller than the above-mentioned signal V- means that this signal V- is passed to ground, a change with the opposite sign ( from ground to a high positive value, such as that of the supply voltage) of the signal present at the output of the amplifier 27 . This leads to a direct polarity of the base-emitter connection of the transistor 36 , as a result of which the lamp is fed, which lights up and signals the reaching of the low fuel level in the tank.
Vom praktischen Gesichtspunkt aus könnte man für die Bezugsspannung V+ einen Wert wählen, der nahe bei 0 V liegt, z.B. 0,3 V, und für die Spannung V-, die ständig am feststehenden Kontakt 5 anliegt, einen nur wenig höheren Wert, z.B. 0,7 V. auf diese Weise besteht unter normalen Bedingungen, d.h. wenn der Kraftstoff nicht den Mindest stand erreicht hat, zwischen den Kontakten 2 und 5 eine völlig insignifikante Spannungsdifferenz, die keinerlei nennenswerte Elektrolyseerscheinungen zur Folge haben wird, Erscheinungen, die z.B. durch das Vorhandensein von Wasser im Kraftstoff begünstigt werden.From a practical point of view, one could choose a value for the reference voltage V + that is close to 0 V, for example 0.3 V, and for the voltage V-, which is constantly applied to the fixed contact 5 , a slightly higher value, for example 0 , 7 V. In this way, under normal conditions, ie if the fuel has not reached the minimum level, there is a completely insignificant voltage difference between contacts 2 and 5 , which will not result in any notable electrolysis phenomena, phenomena that may be caused by the presence be favored by water in the fuel.
Die Prüfung der Eigenschaften der in der erfindungsgemäßen Weise realisierten Vorrichtung ergibt somit ganz eindeutig die Vorteile, welche sie bietet.Testing the properties of the in the invention Device realized in this way thus results quite clearly the advantages it offers.
Es ist klar, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens Abwand lungen und Weiterbildungen der beschriebenen Vorrichtung 1 verwirklichbar sind. So kann z.B. die Diskriminator schaltung 20 auf unterschiedliche Arten verwirklicht werden, sofern das Prinzip bestehen bleibt, daß sie einen Eingang aufweist, der mit dem feststehenden Kontakt verbun den ist, an dem eine Spannung anliegt, die sich nur gering fügig von der Spannung unterscheidet, welche am beweglichen Kontakt gegeben ist.It is clear that within the scope of the inventive concept, modifications and further developments of the device 1 described can be implemented. For example, the discriminator circuit 20 can be implemented in different ways, provided the principle remains that it has an input which is connected to the fixed contact, to which a voltage is applied which differs only slightly from the voltage, which is given at the moving contact.
Claims (7)
einen beweglichen elektrischen Kontakt (2) aufweist, der an einen ersten Pol einer Versorgungsspannung angeschlossen ist und von einem Schwimmer (3) gehalten wird, welcher durch den hydrostatischen Druck, der bei Betrieb durch die Flüssigkeit ausgeübt wird, eine in bezug auf ein längsver laufendes Führungselement (4) vertikale Bewegung ausführen kann, sowie
einen feststehenden elektrischen Kontakt (5), der am unteren Ende (6) des Führungselements (4) verankert ist und jedesmal, wenn der Schwimmer (3) im Bereich des unteren Endes (6) des Führungselements (4) anlangt, eine elektri sche Verbindung mit dem beweglichen Kontakt (2) herzustel len vermag, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Diskriminatorschaltung (20) für das Vorhanden sein oder Fehlen von elektrischem Kontakt zwischen dem beweglichen und dem feststehenden Kontakt (2; 5) aufweist, wobei diese Schaltung (20) mit einem Eingang (21) versehen ist, an dem eine Spannung (V-) anliegt, deren Wert dem des ersten Pols der Versorgungsspannung nahekommt und der mit dem feststehenden elektrischen Kontakt (5) verbunden ist.1. Device for level measurement of a non-conductive liquid inside a tank, the
has a movable electrical contact ( 2 ) which is connected to a first pole of a supply voltage and is held by a float ( 3 ) which, by the hydrostatic pressure which is exerted by the liquid during operation, is one with respect to a longitudinal one Guide element ( 4 ) can perform vertical movement, as well
a stationary electrical contact (5) which is anchored the guide element (4) at the lower end (6) and each time the float (3) As for the guide element (4) in the region of the lower end (6), an electrical specific compound able with the movable contact (2) len herzustel, characterized in that they have a discriminator (20) for the presence or absence of electrical contact between the movable and the fixed contact (2; 5), wherein this circuit (20) is provided with an input ( 21 ) to which a voltage (V-) is applied, the value of which comes close to that of the first pole of the supply voltage and which is connected to the fixed electrical contact ( 5 ).
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