DE3940455A1 - Liquid level measurement arrangement - contains flat strip cable with parallel illuminating and conducting cable pairs detecting liquid presence at corresp. levels - Google Patents
Liquid level measurement arrangement - contains flat strip cable with parallel illuminating and conducting cable pairs detecting liquid presence at corresp. levelsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines Flüssigkeitspegels gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.The invention relates to a device for determining the height a liquid level according to the preamble of the patent saying 1.
Es ist bereits eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt (DE 26 34 919 A1), wonach von mehreren Leuchtkabeln Licht in Lichtkabel eingekoppelt wird. Dabei sind die Lichtkabel koaxial zu den Leuchtkabeln angebracht, wobei die Lichtkabel eine Fortsetzung der Leuchtkabel bilden. Diese Achse erstreckt sich dabei parallel zu der Oberfläche der Flüssigkeit. Zwischen den Leuchtkabeln und den Lichtkabeln ist ein Abstand gegeben, in dem sich in Abhängigkeit der Höhe des Pegels Flüssigkeit oder Luft befindet. Ist der Abstand mit Flüssigkeit gefüllt, wird das von dem Leuchtkabel ausgesandte Licht von der Flüssigkeit diffus gestreut bzw. absorbiert, so daß kein Licht bzw. nur ein sehr geringer Teil des Lichtes in das Lichtkabel übertritt.A generic device is already known (DE 26 34 919 A1), according to which light from several light cables Light cable is coupled. The light cables are coaxial attached to the light cables, the light cables a Form continuation of the light cables. This axis extends parallel to the surface of the liquid. Between Light cables and the light cables are given a distance in depending on the level of the liquid or Air. If the distance is filled with liquid, the light emitted by the light cable from the liquid diffusely scattered or absorbed, so that no light or only one very little of the light passes into the light cable.
Bei dieser bekannten Vorrichtung ergibt sich als Nachteil, daß eine Justierung der Leuchtkabel zu den zugehörigen Lichtkabeln bei der Anbringung an dem Steigrohr durchgeführt werden muß. Bei einer ungenauen Justierung kann somit zwischen den Leucht kabeln und den Lichtkabeln eine solche Verschiebung auftreten, daß von keinem Leuchtkabel Licht in ein Lichtkabel übertritt. The disadvantage of this known device is that an adjustment of the light cables to the associated light cables must be carried out when attaching to the riser. In the event of an inaccurate adjustment, it is therefore possible to choose between cables and such a shift occurs in the light cables, that no light cable passes into a light cable.
U.U. ist es auch möglich, daß Licht von einem Leuchtkabel in ein Lichtkabel übertritt, das einem anderen Leuchtkabel zuge ordnet ist. Dieser Fall führt dann zu einem nicht feststellba ren systematischen Fehler bei der Bestimmung der Höhe des Pe gels einer Flüssigkeit.U.U. it is also possible that light from a light cable in a light cable passes that another light cable is arranged. This case then leads to an undetectable systematic error in determining the height of the Pe gel of a liquid.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß aufgrund des senk rechten Abschlusses der Leuchtkabel und der Lichtkabel in Ab hängigkeit der Oberflächenspannung verschiedener Flüssigkeiten bei diesen verschiedenen Flüssigkeiten bei gleichem Pegelstand verschiedene Höhen des Pegelstandes bestimmt werden, da diese verschiedenen Flüssigkeiten unterschiedliche Krümmungsradien der Oberfläche der Flüssigkeit an dem Steigrohr aufweisen.Another disadvantage is that due to the lower right end of the light cables and light cables in Ab dependence of the surface tension of different liquids with these different liquids at the same level different levels of the level can be determined, as these different liquids different radii of curvature have the surface of the liquid on the riser.
Des weiteren ist es bekannt (DE 36 14 130 A1), ein Leuchtkabel senkrecht bzgl. der Oberfläche einer Flüssigkeit zu führen und an seinem Ende die abschließende Fläche so auszubilden, daß die Normalkomponente der Fläche mit der Richtung des Lichtstrahles einen von 0° verschiedenen Winkel bildet. Dieser Winkel wird dabei so gewählt, daß bei dem Übergang des Lichtes von dem Leuchtkabel in Luft der Grenzwinkel der Totalreflexion über schritten wird, während bei dem Übergang des Lichtes von dem Leuchtkabel in die Flüssigkeit der Grenzwinkel der Totalrefle xion noch nicht erreicht wird. Somit tritt bei dieser Vorrich tung Licht von dem Leuchtkabel in das Lichtkabel über, wenn der Abstand zwischen dem Leuchtkabel und dem Lichtkabel mit Flüs sigkeit gefüllt ist. Ist dieser Abstand mit Luft gefüllt, tritt kein Licht von dem Leuchtkabel in das Lichtkabel über. Dieses Leuchtkabel ist durch das Lichtkabel fortgesetzt, dessen Fläche an dem Ende parallel zur Endfläche des Leuchtkabels verläuft.Furthermore, it is known (DE 36 14 130 A1), a light cable to run perpendicular to the surface of a liquid and at its end to form the final surface so that the Normal component of the surface with the direction of the light beam forms an angle other than 0 °. This angle will chosen so that at the transition of the light from the Illuminated cable in air exceeding the critical angle of total reflection is stepped on, while the transition of the light from the Illuminated cable in the liquid of the critical angle of the total reflection xion is not yet reached. Thus occurs with this Vorrich tion light from the light cable into the light cable when the Distance between the light cable and the light cable with rivers liquid is filled. If this distance is filled with air, occurs no light from the light cable into the light cable. This Luminous cable is continued by the light cable, its area at the end runs parallel to the end face of the light cable.
Bei dieser Vorrichtung ergibt sich als Nachteil, daß bei dem Leuchtkabel und dem Lichtkabel eine solche Justierung notwendig ist, daß die Flächen des Leuchtkabels und des Lichtkabels an den gegenüberliegenden Enden parallel verlaufen, d.h. daß bei der Justierung darauf geachtet werden muß, daß weder eine Ver drillung noch ein axialer Versatz zwischen dem Leuchtkabel und dem Lichtkabel auftreten. Außerdem ist diese Vorrichtung grundsätzlich auf Flüssigkeiten beschränkt, die eine hinrei chende Transmission des Lichtes gewährleisten. Unabhängig davon kann es jedoch zu Funktionsstörungen kommen, wenn sich in der Flüssigkeit lichtabsorbierende bzw. lichtstreuende Schwebe teilchen befinden, die dann auch in dem Abstand zwischen dem Leuchtkabel und dem Lichtkabel auftreten und den Übergang des Lichtes von dem Leuchtkabel in das Lichtkabel auch bei dem Auftreten von Flüssigkeit in dem Abstand verhindern.This device has the disadvantage that the Such adjustment is necessary for the light cable and the light cable is that the surfaces of the light cable and the light cable on the opposite ends are parallel, i.e. that at the adjustment must ensure that neither Ver there is an axial offset between the light cable and the light cable occur. In addition, this device basically limited to liquids that run away Ensure appropriate transmission of light. Independently of However, there may be malfunctions if the Liquid light-absorbing or light-scattering suspension particles are located, which are then also in the distance between the Illuminated cable and the light cable occur and the transition of the Light from the light cable into the light cable also with the Prevent liquid from occurring in the distance.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines Flüssigkeitspegels so auszubilden, daß eine allgemeine Einsatzmöglichkeit unabhängig von der Oberflächen spannung und dem Brechungsindex bei allen Flüssigkeiten gegeben ist, bei denen eine diffuse Streuung bzw. Absorption des Lichtes auftritt.The object of the invention is a device for determination the level of a liquid level so that a general application regardless of the surface voltage and the refractive index for all liquids is in which a diffuse scattering or absorption of the Light occurs.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Höhe eines Flüssigkeitspegels erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Aus- und Weiter bildungen kennzeichnen.This task is for a generic device for Determination of the level of a liquid level according to the invention solved with the characterizing features of claim 1, wherein the features of the subclaims advantageous off and on mark education.
Vorteile der Erfindung gegenüber dem bekannten Stand der Tech nik bestehen darin, daß eine generelle Einsatzmöglichkeit bei allen Flüssigkeiten gegeben ist, ohne bei der Fertigung unter schiedliche Winkel wegen der Änderung des Grenzwinkels der To talreflexion mit der Änderung des Brechungsindex realisieren und ohne eine gesonderte Berücksichtigung unterschiedlicher Oberflächenspannungen durchführen zu müssen. Außerdem wird durch die Verwendung eines Flachbandkabels die Justierung der Leuchtkabel und der Lichtkabel schon bei der Fertigung durch geführt, so daß ein einfaches Einbringen des Flachbandkabels in den Behälter möglich ist, in dem die Höhe des Flüssigkeitspe gels bestimmt werden soll.Advantages of the invention over the known prior art nik are that a general use in all liquids is given without having to manufacture different angles due to the change in the critical angle of the To Realize valley reflection by changing the refractive index and without a separate consideration of different To have to carry out surface tensions. Besides, will by using a ribbon cable to adjust the Illuminated cable and the light cable already during manufacture performed so that easy insertion of the ribbon cable in the container is possible, in which the amount of liquid pe gels should be determined.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird so ausgebildet, daß es nicht nur möglich ist, zu bestimmen, ob ein bestimmter Pegel über- oder unterschritten wird, sondern daß bestimmte Bereiche eingegrenzt werden können, innerhalb derer sich der Flüssig keitspegel befindet. Dazu werden mehrere dieser Leuchtkabel und Lichtkabel verwendet, wobei die Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare ihren Abstand in unterschiedlichen Höhen haben. Der Bereich der Höhe, in dem sich der Flüssigkeitspegel befindet, kann dann eingegrenzt werden, indem beispielsweise bei einem der Leucht kabel/Lichtkabel - Paare festgestellt wird, daß sich der Flüs sigkeitspegel oberhalb des Eintrittsendes des Lichtkabels be findet, indem an diesem Lichtkabel kein übergetretenes Licht festgestellt wird. Bei dem Leuchtkabel/Lichtkabel - Paar, das den Abstand in der nächsthöheren Höhe hat, wird Licht an dem Lichtkabel festgestellt, woraus geschlossen wird, daß sich der Flüssigkeitspegel unterhalb des Eintrittsendes des Lichtkabels befindet. Der Flüssigkeitspegel muß dann zwischen diesen beiden Höhen liegen. Durch eine entsprechende Einteilung der Leucht kabel und Lichtkabel kann somit über einen bestimmten Bereich der Höhe ein digitaler Wert der Höhe des Flüssigkeitspegels bestimmt werden.The inventive device is designed so that it is not only possible to determine whether a certain level is exceeded or fallen short of, but that certain areas can be limited, within which the liquid speed level is. For this purpose, several of these luminescent cables and optical cables are used, wherein the cable light / light cable - pairs have their distance at different heights. The range of the height in which the liquid level is located, can then be narrowed by, for example, for one of the cable light / light cable - is determined couples, that the flues to sigkeitspegel above the entrance end of the optical cable will be by no more than that entered this light cable Light is detected. In the cable light / light cable - pair that has the distance in the next higher level, light is detected at the light cable, from which it is concluded that the liquid level is below the entry end of the optical cable. The liquid level must then be between these two levels. By appropriately dividing the lighting cables and lighting cables, a digital value of the height of the liquid level can thus be determined over a certain range of height.
An dem Austrittsende jedes Lichtkabels kann ein lichtempfind liches elektrisches Element angebracht werden. Dieses licht empfindliche elektrische Element kann beispielsweise eine Pho tozelle sein, so daß in einer Auswerteschaltung festgestellt werden kann, ob bei den einzelnen Lichtkabeln ein Übertritt von Licht von den Leuchtkabeln stattfindet. Somit liegt dann ein elektrisches Signal vor, das der Höhe des zu bestimmenden Flüssigkeitspegels entspricht.At the exit end of each light cable there can be a light sensitive Lich electrical element are attached. This light sensitive electrical element can, for example, a Pho to be cell so that it is determined in an evaluation circuit it can be determined whether the individual light cables Light from the light cables takes place. So then lies electrical signal that corresponds to the height of the to be determined Liquid level corresponds.
Durch das Schwappen der Flüssigkeit bei einer Bewegung des Be hälters kann es zu einer kurzzeitigen Überdeckung der Ein trittsflächen der Lichtkabel kommen, die nicht der wirklichen Höhe des Flüssigkeitspegels entspricht. Um diese kurzzeitigen Schwankungen ausgleichen zu können, wird eine Tiefpaßfilterung vorgenommen.By sloshing the liquid when the Be it can lead to a brief overlap of the on treads of the light cables come that are not the real ones Corresponds to the level of the liquid. To this short-term To be able to compensate for fluctuations is a low-pass filtering performed.
Wird ein elektrisches Signal bestimmt, das der Höhe des zu be stimmenden Flüssigkeitspegels entspricht, kann die Tiefpaßfil terung in an sich bekannter Weise an dem elektrischen Signal vorgenommen werden.An electrical signal is determined that corresponds to the level of the be matching liquid level, the low-pass fil tion in a manner known per se on the electrical signal be made.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher be schrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is in the drawing is shown schematically and will be described in more detail below wrote. Show it:
Fig. 1 ein einzelnes Leuchtkabel/Lichtkabel - Paar, das Teil eines Flachbandkabels ist, Fig. 1 a single cable light / light cable pair - that is part of a ribbon cable,
Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor richtung, die aus mehreren Leuchtkabel/Lichtkabel - Paaren besteht, Fig. 2 shows an embodiment of an inventive pre direction of a plurality of cable light / light cable - consists pairs
Fig. 3 eine Einsatzmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Vor richtung entsprechend der Darstellung nach Fig. 2 in einem Steigrohr, wobei das Steigrohr beweglich aufgehängt sein kann und Fig. 3 shows an application of a device according to the invention according to the illustration of FIG. 2 in a riser pipe, wherein the riser pipe can be suspended and
Fig. 4 eine Anzeigemöglichkeit des Pegelstandes. Fig. 4 shows a possibility of displaying the level.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, tritt das Licht von dem lichtzu führenden Leuchtkabel 1.1 an dessen Austrittsende 1.2 aus. Be findet sich in einem bestimmten Abstand 1.3 zwischen dem Leuchtkabel 1.1 und dem Lichtkabel 1.4 keine Flüssigkeit, tritt das Licht ungehindert in das Lichtkabel 1.4 ein. Befindet sich in dem bestimmten Abstand 1.3 Flüssigkeit, wird das Licht dif fus gestreut, so daß kein wesentlicher Teil des Lichtes in das Lichtkabel 1.4 eintritt. Das Leuchtkabel 1.1 und das Lichtka bel 1.4 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei das Lichtka bel 1.4 die Fortsetzung des Leuchtkabels 1.1 darstellt. Der bestimmte Abstand 1.3 zwischen dem Lichtkabel 1.4 und dem Leuchtkabel 1.1 muß mindestens so bemessen sein, daß keine Flüssigkeit aufgrund der Oberflächenspannung innerhalb des be stimmten Abstandes 1.3 bleibt, wenn der Flüssigkeitspegel unter das Niveau der Eintrittsfläche 1.5 des Lichtkabels 1.4 abge sunken ist. Dabei ist das Leuchtkabel 1.1 und auch das Licht kabel 1.4 gegen die Oberfläche der Flüssigkeit um einen we sentlich von 0° verschiedenen Winkel µ geneigt, der allerdings auch nicht zu dicht bei 90° liegen darf. Als geeignet erweist sich ein Wert von ca. 45°. Dadurch ist gewährleistet, daß sich keine Schwebeteilchen auf der Eintrittsfläche 1.5 des Lichtka bels 1.4 ablagern können und so den Übertritt von Licht vom Leuchtkabel 1.1 in das Lichtkabel 1.4 auch dann verhindern, wenn sich keine Flüssigkeit in dem bestimmten Abstand 1.3 be findet. Andererseits treten bei einem von 0° verschiedenen Winkel geringere Kapillarkräfte auf, wodurch sich ein ge ringerer Unterschied zwischen der Höhe des Flüssigkeitspegels an dem Lichtkabel 1.4 bzw. dem Leuchtkabel 1.1 und der Höhe des Flüssigkeitspegels in einer Entfernung von dem Lichtkabel 1.4 und dem Leuchtkabel 1.1 ergibt, wenn die Entfernung groß ge genüber dem sich aufgrund der Kapillarkräfte ergebenden Krüm mungsradius ist. Dadurch werden Ungenauigkeiten in der Bestim mung der Höhe des Flüssigkeitspegels vermieden. Um Verluste bei dem Durchgang des Lichtes durch den bestimmten Abstand 1.3 zu verringern, kann das aus dem Leuchtkabel 1.1 ausgetretene Licht durch eine optische Einrichtung 1.6 auf die Eintrittsfläche 1.5 des Lichtkabels 1.4 fokussiert werden. Die optische Einrich tung 1.6 kann dabei beispielsweise ein Parabolspiegel oder eine Linse sein. Eine Auswertungsmöglichkeit ist in gemäß der Dar stellung der Fig. 1 gegeben, indem an dem Ende des Lichtka bels 1.4 ein lichtempfindliches elektronisches Element 1.7 an gebracht ist.As can be seen from FIG. 1, the light exits from the light-guiding light cable 1.1 at its exit end 1.2 . Be there is no liquid at a certain distance 1.3 between the light cable 1.1 and the light cable 1.4 , the light enters the light cable 1.4 unhindered. If there is liquid at a certain distance 1.3 , the light is diffusely scattered, so that no significant part of the light enters the light cable 1.4 . The light cable 1.1 and the light cable 1.4 are arranged coaxially to one another, the light cable 1.4 being the continuation of the light cable 1.1 . The predetermined distance 1.3 between the optical cable 1.4 and the luminous cable 1.1 must be at least such that no liquid will remain due to the surface tension within the be voted distance 1.3, when the liquid level of the optical cable is 1.4 abge sunken below the level of the entrance surface 1.5. The light cable 1.1 and also the light cable 1.4 are inclined towards the surface of the liquid by an angle µ that is substantially different from 0 °, which, however, must not be too close to 90 °. A value of approx. 45 ° proves to be suitable. This ensures that no floating particles can deposit on the entry surface 1.5 of the Lichtka cable 1.4 and thus prevent the passage of light from the light cable 1.1 into the light cable 1.4 even if there is no liquid in the certain distance 1.3 be. On the other hand, smaller capillary forces occur at an angle other than 0 °, which results in a smaller difference between the height of the liquid level on the light cable 1.4 or the light cable 1.1 and the height of the liquid level at a distance from the light cable 1.4 and the light cable 1.1 if the distance is large compared to the radius of curvature resulting from the capillary forces. This avoids inaccuracies in the determination of the height of the liquid level. In order to reduce losses in the passage of the light through the determined distance 1.3 , the light emerging from the light cable 1.1 can be focused by an optical device 1.6 onto the entry surface 1.5 of the light cable 1.4 . The optical device 1.6 can be, for example, a parabolic mirror or a lens. An evaluation possibility is given in accordance with the Dar position of FIG. 1 by a light-sensitive electronic element 1.7 is attached to the end of the light cable 1.4 .
Der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist zu entnehmen, daß mehrere Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare 2.2.1-2.2.6 zur Be stimmung des Pegels der Flüssigkeit vorhanden sind. Durch diese Anordnung wird eine Messung des Pegelstandes ermöglicht, die sich auf die Höhe der einzelnen bestimmten Abstände 2.3.1-2.3.6 bezieht. Somit ist eine digitale Bestimmung der Höhe des Pe gelstandes in der Flüssigkeit möglich. In einer besonders vor teilhaften Ausführungsform können dabei die Leuchtka bel/Lichtkabel - Paare 2.2.1-2.2.6 parallel nebeneinander lie gend ausgeführt werden, wobei diese Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare 2.2.1-2.2.6 unmittelbar als Flachbandkabel 2.3 ausgeführt sein können. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine be sonders einfache Möglichkeit der Justierung der Leuchtka bel/Lichtkabel - Paare 2.2.1-2.2.6 schon bei der Fertigung des Flachbandkabels 2.3. Diese Justierung wird dabei durch die Verbindung der nebeneinander liegenden Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare 2.2.1-2.2.6 fixiert. Hat ein Leuchtkabel/Lichtkabel - Paar 2.2.1-2.2.6 an einer Stelle einen bestimmten Abstand, so befinden sich unmittelbar daneben ein anderes Leuchtka bel/Lichtkabel - Paar 2.2.1-2.2.6, das diesen Abstand über brückt, so daß dadurch eine Fixierung des Abstandes gegeben ist. Soll die digitale Bestimmung der Höhe des Pegels in so geringen Abständen erfolgen, daß keine Überbrückung der Ab stände durch benachbarte Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare 2.2.1-2.2.6 gegeben ist, kann eine Überbrückung dieses Abstandes erfolgen, indem zusätzlich zu den Leuchtka bel/Lichtkabel - Paaren 2.2.1-2.2.6 mindestens ein durchgehen der Verbindungsstrang 2.2.7 gebracht wird. In diesem Fall übernimmt dieser Verbindungsstrang 2.2.7 die Fixierung des Ab standes der Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare 2.2.1-2.2.6. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird ein Ausführungsbeispiel eines durchgehenden Verbindungsstranges dargestellt, indem ein Kabel 2.2.7 durchgehend ohne Unterbrechung geführt wird. . The embodiment shown in Figure 2 it can be seen that a plurality of cable light / light cable - pairs 2.2.1-2.2.6 to Be humor of the level of the liquid are present. This arrangement enables a measurement of the water level, which relates to the height of the individual determined distances 2.3.1-2.3.6 . A digital determination of the level of the liquid level in the liquid is thus possible. In a particularly front part embodiment can thereby Leuchtka the bel / light cable - 2.2.1-2.2.6 pairs parallel to each other lie quietly be carried out, said cable light / light cable - 2.2.1-2.2.6 pairs can be designed directly as a ribbon cable 2.3 . In this embodiment, a Sonder be easy way of adjusting the Leuchtka bel / light cable gives - Couples 2.2.1-2.2.6 already in the manufacture of the ribbon cable 2.3. This adjustment is in this case by connecting the adjacent cable light / light cable - fixed pairs 2.2.1-2.2.6. Has a light cable / light cable - pair 2.2.1-2.2.6 at a point a certain distance, there are immediately next to it another light cable / light cable - pair 2.2.1-2.2.6 , which bridges this distance, so that this fixes the distance. Is to be the level in such small distances, the digital determination of the amount that no bridging of the Ab stands by adjacent cable light / light cable - pairs 2.2.1-2.2.6 is given, a lock of this distance can be done by addition to the bel Leuchtka / light cable - 2.2.1-2.2.6 pairs is placed at least one pass of the compound strand 2.2.7. In this case, this compound strand 2.2.7 takes over the fixation of the ex state of the cable light / light cable - Couples 2.2.1-2.2.6. In the exemplary embodiment in FIG. 2, an exemplary embodiment of a continuous connecting line is shown in that a cable 2.2.7 is routed continuously without interruption.
Der Darstellung nach Fig. 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu entnehmen, die eine Tiefpaß filterung des Signales der Pegelhöhe der Flüssigkeit in einem Behälter bewirkt. Diese Tiefpaßfilterung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Behälter, in dem sich die Flüssigkeit befindet, mit einer Beschleunigung bewegt wird. Durch das dann auftretende Schwappen der Flüssigkeit kommt es ohne Tiefpaß filterung zu einem Schwingen der gemessenen Pegelhöhe um einen Mittelwert, der der wirklichen Pegelhöhe entspricht. Diese Tiefpaßfilterung des Signales der Pegelhöhe wird in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht, indem die als Flachbandkabel 3.3 ausge führten Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare 3.2 unter einem Winkel µ zur Senkrechten innerhalb eines Steigrohres 3.1 eingebracht werden. Dies kann geschehen, indem sich das Flachbandkabel 3.3 schraubenförmig auf der Innenseite des Steigrohres 3.1 nach unten windet und somit einen Winkel µ mit der Senkrechten bil det. Dieses Steigrohr 3.1 ist senkrecht in den Behälter einge bracht und weist an seinem unteren Ende eine Flutungsbohrung 3.4 auf, durch die die Flüssigkeit von dem Be hälter in das Steigrohr 3.1 strömen kann und umgekehrt. Bei einer dynamischen Betrachtung zeigt sich allerdings, daß die Änderung des Pegels der Flüssigkeit in dem Steigrohr 3.1 bei schnellen Änderungen der Höhe des Flüssigkeitsstandes in dem Behälter in der Umgebung der Flutungsbohrung 3.4 nicht mit derselben Gechwindigkeit folgt. Diese Verzögerung hängt dabei im wesentlichen ab von den geometrischen Verhältnissen wie z.B. dem Durchmesser des Steigrohres 3.1, dem Durchmesser der Flutungsbohrung 3.4 und von dem spezifischen Gewicht der Flüs sigkeit und der Differenz der Höhe des Pegels des Flüssig keitsstandes in dem Behälter in einer Umgebung der Flutungsbohrung 3.4 zu der Höhe des Pegels des Flüssigkeits standes in dem Steigrohr 3.1. Deswegen können auf der Außen seite des Steigrohres 3.1 Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare 3.5 angebracht sein, durch die auch eine schnelle Änderung der Höhe des Pegels des Flüssigkeitsstandes erfaßt werden kann. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Zeitkonstante der Tiefpaßfilterung durch die Leuchtka bel/Lichtkabel - Paare 3.2 zu groß ist im Verhältnis zu zeit lichen Änderungen der Höhe des Pegels des Flüssigkeitsstandes, die erfaßt werden sollen. Durch die bestimmten Abstände der Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare 3.2 und 3.5 ist eine digitale Bestimmung der Höhe des Pegels der Flüssigkeit in dem Steig rohr 3.1 und damit auch der gemittelten Höhe des Pegels der Flüssigkeit in dem Behälter möglich. Ggf. kann das an den Enden der Lichtkabel gewonnene Signal nochmals einer Tiefpaßfilterung unterzogen werden. Die Auswertung der Ausgangssignale der Lichtkabel kann erfolgen, indem die Lichtkabel einer Anzeige vorrichtung zugeführt werden oder indem lichtempfindliche elektronische Bauteile an den Enden der Lichtkabel angebracht sind, deren Ausgangssignale dann einer elektronischen Auswer teschaltung zugeführt werden können. Sind in einem Behälter wie z.B. in einem Kraftfahrzeugtank mehrere dieser Steigrohre 3.1 vorhanden, so kann die relative Füllung dieses Behälters mit der Flüssigkeit unabhängig von der räumlichen Neigung bestimmt werden, indem den bestimmten digitalen Pegelständen der ein zelnen Steigrohre 3.1 entsprechend einem Kennfeld eine be stimmte Flüssigkeitsmenge in dem Behälter zugeordnet wird. The illustration of FIG. 3 is shown in an embodiment of the device according to the invention, a low-pass filter filtering the signal level of the height of the liquid caused in a container. This low-pass filtering is particularly advantageous when the container in which the liquid is located is moved with an acceleration. The sloshing of the liquid then occurs, without low-pass filtering, causing the measured level to oscillate around an average value which corresponds to the actual level. This low-pass filtering of the signal of the level height is achieved in the embodiment illustrated in Figure 3, the device of the invention by as ribbon cable 3.3 been led cable light / light cable -. Couples 3.2 at an angle μ to the vertical within a riser 3.1 are introduced. This can be done by the ribbon cable 3.3 spiraling downward on the inside of the riser pipe 3.1 and thus forming an angle μ with the vertical. This riser pipe 3.1 is inserted vertically into the container and has at its lower end a flooding hole 3.4 through which the liquid can flow from the container into the riser pipe 3.1 and vice versa. A dynamic observation shows, however, that the change in the level of the liquid in the riser pipe 3.1 does not follow the same speed with rapid changes in the height of the liquid level in the container in the vicinity of the flooding hole 3.4 . This delay depends essentially on the geometric conditions such as the diameter of the riser 3.1 , the diameter of the flooding hole 3.4 and the specific weight of the liquid and the difference in the level of the liquid level in the container in an environment of the flooding hole 3.4 to the level of the liquid level in the riser 3.1 . Why can on the exterior side of the riser 3.1 cable light / light cables - pairs be installed 3.5, by a rapid change in the height of the level of the liquid level can be detected. This embodiment is particularly advantageous if the time constant of the low pass filtering by the Leuchtka bel / light cable - 3.2 pairs is too large in relation to time union changes the height of the level of the liquid level to be detected. By certain distances of the cable light / light cable - pairs 3.2 and 3.5 is a digital determination of the height of the level of the liquid in the riser pipe 3.1 and thus also the average height of the level of the liquid in the container is possible. Possibly. the signal obtained at the ends of the light cables can be subjected to low-pass filtering again. The evaluation of the output signals of the light cables can be done by the light cables are supplied to a display device or by light-sensitive electronic components are attached to the ends of the light cables, the output signals of which can then be supplied to an electronic evaluation circuit. Are several of these risers 3.1 present in a container such as in a motor vehicle tank, the relative filling of this container with the liquid can be determined regardless of the spatial inclination by the determined digital water levels of the individual risers 3.1 according to a map a certain amount of liquid assigned in the container.
Alternativ dazu kann das Steigrohr 3.1 (ggf. mehrere Steig rohre) pendelnd in dem Behälter aufgehängt sein.Alternatively, the riser pipe 3.1 (possibly several riser pipes) can be suspended in the container.
An dem Austrittsende der Lichtkabel 4.2 muß festgestellt wer den, ob Licht von den Leuchtkabeln übergetreten ist. In einer besonders einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor richtung werden die Lichtkabel 4.2 gemäß der Darstellung der Fig. 4 direkt in eine Anzeigevorrichtung 4.1 geführt, wobei in der Anzeigevorrichtung 4.1 jedes dieser Lichtkabel 4.2 einem eigenen Lichtpunkt 4.3 entspricht. Mit sinkender Höhe des Flüssigkeitspegels werden somit die Lichtpunkte 4.3 der Anzei gevorrichtung 4.1 zunehmend ausgeleuchtet.At the exit end of the light cable 4.2 who must determine whether the light has passed from the light cables. In a particularly simple embodiment of the device according to the invention, the light cables 4.2 are guided directly into a display device 4.1 as shown in FIG. 4, each of these light cables 4.2 corresponding to its own light point 4.3 in the display device 4.1 . With decreasing height of the liquid level, the light points 4.3 of the display device 4.1 are increasingly illuminated.
Sind mehrere Steigrohre entsprechend der Anordnung der Fig. 3 pendelnd aufgehängt, so kann in jedes dieser Steigrohre ein Flachbandkabel entsprechend der Darstellung der Fig. 2 einge bracht sein. Dabei können innerhalb eines Steigrohres die Leuchtkabel des Flachbandkabels zunächst ohne Unterbrechung zum unteren Ende geführt werden. Von dort werden die Leuchtkabel des Flachbandkabels wieder zum oberen Ende hin geführt. Dabei enden die einzelnen Leuchtkabel des Flachbandkabels an be stimmten Punkten. Ab diesen einzelnen Punkten sind in dem Flachbandkabel Lichtkabel vorhanden. Das Licht kann dabei bei dem Übertritt von dem Leuchtkabel durch eine optische Einrich tung wie z.B. einen Parabolspiegel oder eine Linse auf die Eintrittsfläche des zugehörigen Lichtkabels fokussiert werden. Diese Lichtkabel können direkt einer Anzeigevorrichtung ent sprechend der Darstellung der Fig. 4 zugeführt werden. Durch die Verwendung der Steigrohre wird somit eine Tiefpaßfilterung durchgeführt, während durch die pendelnde Aufhängung der Steigrohre möglicherweise auftretende systematische Fehler bei der Bestimmung der Pegelhöhe ausgeglichen werden können. Diese systematischen Fehler können auftreten, wenn ein Kraftfahrzeug eine längere Zeit berauf bzw. bergab fährt und somit der Tank des Kraftfahrzeuges eine Neigung gegenüber seiner normalen Po sition aufweist. Eine solche Neigung kann auch bei der Fahrt auf einer Fahrbahn mit einer seitlichen Neigung auftreten. Weist die Tiefpaßfilterung durch die auf der Innenfläche des Steigrohres liegenden Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare eine so große Zeitkonstante auf, daß Änderungen des Flüssigkeitsstandes unter bestimmten Bedingungen nur mit einer zu großen Verzöge rung erkannt werden können, so können diese Änderungen durch auf der Außenfläche des Steigrohres liegende Leuchtka bel/Lichtkabel - Paare erfaßt werden.Are several risers suspended in accordance with the arrangement of FIG. 3, a ribbon cable corresponding to the representation of FIG. 2 can be introduced into each of these risers. The light cables of the ribbon cable can initially be routed to the lower end without interruption within a riser pipe. From there, the light cables of the ribbon cable are led back to the upper end. The individual light cables of the ribbon cable end at certain points. From these individual points, light cables are available in the ribbon cable. The light can be focused on the entry surface of the associated light cable when passing from the light cable through an optical device such as a parabolic mirror or a lens. These light cables can be fed directly to a display device corresponding to the illustration in FIG. 4. Low pass filtering is thus carried out by using the riser pipes, while systematic errors in the determination of the level can be compensated for by the pendulum suspension of the riser pipes. These systematic errors can occur when a motor vehicle drives uphill or downhill for a long time and thus the tank of the motor vehicle has an inclination to its normal position. Such an inclination can also occur when driving on a road with a lateral inclination. , The low-pass filtering by lying on the inner surface of the riser cable light / light cable - pairs such a large time constant that changes in the liquid level can be detected under certain conditions only with too large a tarry tion, these changes can be on the outer surface of the riser lying Leuchtka / light cable bel - pairs are detected.
Alternativ dazu können auch bei der Verwendung fest in verti kaler Richtung angebrachter Steigrohre Leuchtkabel in Flach bandkabeln in die Steigrohre eingebracht werden, wobei diese Leuchtkabel an bestimmten Punkten enden und wobei das Licht dieser Leuchtkabel in Lichtkabel übertritt und wobei an der Austrittsfläche dieser Lichtkabel lichtempfindliche elektro nische Elemente angebracht sind. Die Ausgangssignale dieser lichtempfindlichen elektronischen Elemente werden einer elek tronischen Auswertungseinheit zugeführt, in der beispielsweise aus Kennlinien zu den an den einzelnen Steigrohren ermittelten Pegelstände ein Signal generiert wird, das der in dem Behälter vorhandenen Flüssigkeitsmenge entspricht.As an alternative, you can also use verti vertically vertical direction of the riser tubes ribbon cables are inserted into the risers, these Illuminated cables end at certain points and being the light this light cable passes into light cable and being on the Exit surface of this light cable is photosensitive electro African elements are attached. The output signals of this photosensitive electronic elements are an elek tronic evaluation unit supplied in the example from the characteristic curves for the individual ascending pipes A signal is generated that levels in the tank corresponds to the amount of liquid present.
Claims (12)
- - wobei mehrere Leuchtkabel und Lichtkabel vorhanden sind,
- - wobei zu jedem Leuchtkabel ein Lichtkabel koaxial angebracht ist,
- - wobei jedes Lichtkabel die Fortsetzung eines Leuchtkabels darstellt,
- - wobei jedes Leuchtkabel und das zugehörige Lichtkabel in der zu bestimmenden Höhe des Flüssigkeitspegels einen bestimmten Abstand aufweisen,
- - wobei Licht von einem Leuchtkabel in das zugehörige Lichtka bel übertritt, wenn sich in dem bestimmten Abstand zwischen dem Lichtkabel und dem Leuchtkabel keine Flüssigkeit befin det,
- - wobei kein Licht von einem Leuchtkabel in das zugehörige Lichtkabel übertritt, wenn sich in dem bestimmten Abstand zwischen dem Leuchtkabel und dem Lichtkabel Flüssigkeit be findet,
- - wobei die bestimmten Abstände der Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare in unterschiedlichen Höhen des Flüssigkeitspegels auf treten,
- - wobei die Normalkomponenten der Eintrittsfläche der Lichtka bel und die Normalkomponenten der Austrittsflächen der Leuchtkabel in die Längsrichtung der Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare weisen,
- - where there are several light cables and light cables,
- - A light cable is coaxially attached to each light cable,
- - each light cable represents the continuation of a light cable,
- each light cable and the associated light cable have a certain distance in the height of the liquid level to be determined,
- - Light passes from a light cable into the associated light cable if there is no liquid in the specified distance between the light cable and the light cable,
- - No light from a light cable passes into the associated light cable if there is liquid in the certain distance between the light cable and the light cable,
- - The determined distances between the light cable / light cable pairs occur at different levels of the liquid level,
- the normal components of the entry surface of the light cables and the normal components of the exit surfaces of the light cables point in the longitudinal direction of the light cable / light cable pairs,
- - daß die Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare (2.2.1-2.2.6, 3.2) in einem festen Abstand parallel nebeneinander liegend als Flachbandkabel (2.3, 3.3) ausgeführt sind und- That the light cable / light cable pairs ( 2.2.1-2.2.6 , 3.2 ) are parallel to each other at a fixed distance as flat ribbon cables ( 2.3 , 3.3 ) and
- - daß die Leuchtkabel/Lichtkabel - Paare mit der Oberfläche der Flüssigkeit einen wesentlich von 0° verschiedenen Winkel µ bilden.- That the light cable / light cable pairs with the surface of the liquid form an angle µ which is substantially different from 0 °.
- - indem sich innerhalb des Behälters, in dem der Flüssigkeits pegel bestimmt wird, wenigstens ein Steigrohr (3.1) befindet und
- - indem jedes Steigrohr (3.1) an seinem unteren Ende eine Flutungsbohrung (3.4) aufweist, so daß in einem stationären Zustand innerhalb jedes Steigrohres (3.1) derselbe Flüssig keitspegel vorliegt wie in dem Behälter in einer unmittel baren Umgebung des Steigrohres (3.1).
- - In that there is at least one riser pipe ( 3.1 ) within the container in which the liquid level is determined and
- - By each riser ( 3.1 ) at its lower end has a flood hole ( 3.4 ), so that in a steady state within each riser ( 3.1 ) is the same liquid level as in the container in a direct environment of the riser ( 3.1 ).
- - daß an den Enden der Lichtkabel (1.4, 4.2) wenigstens ein lichtempfindliches elektronisches Element (1.7) angebracht ist,
- - daß das(die) lichtempfindliche(n) elektronische(n) Ele ment(e) (1.7) in einer elektronischen Auswerteschaltung aus gewertet wird(werden) und
- - daß aus der Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften des(der) lichtempfindlichen Elementes(Elemente) (1.7) ein der Höhe des Flüssigkeitspegels entsprechendes Signal in einer elektronischen Auswerteschaltung generiert wird.
- - That at least one light-sensitive electronic element ( 1.7 ) is attached to the ends of the light cables ( 1.4 , 4.2 ),
- - That the (the) photosensitive (n) electronic (n) element (s) ( 1.7 ) in an electronic evaluation circuit is evaluated (and)
- - That from the influencing of the electrical properties of the (the) photosensitive element (elements) ( 1.7 ) a signal corresponding to the level of the liquid level is generated in an electronic evaluation circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893940455 DE3940455A1 (en) | 1989-12-07 | 1989-12-07 | Liquid level measurement arrangement - contains flat strip cable with parallel illuminating and conducting cable pairs detecting liquid presence at corresp. levels |
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| DE3940455A1 true DE3940455A1 (en) | 1990-09-27 |
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ID=6394986
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