DE4037927A1 - Stepwise level measurement arrangement - uses simple circuit contg. groups of capacitors with subgroups of parallel capacitors and digital comparison unit - Google Patents

Stepwise level measurement arrangement - uses simple circuit contg. groups of capacitors with subgroups of parallel capacitors and digital comparison unit

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DE4037927A1 DE19904037927 DE4037927A DE4037927A1 DE 4037927 A1 DE4037927 A1 DE 4037927A1 DE 19904037927 DE19904037927 DE 19904037927 DE 4037927 A DE4037927 A DE 4037927A DE 4037927 A1 DE4037927 A1 DE 4037927A1
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Abstract

The arrangement for stepwise level measurement contains capacitors (71-1..72-4,81-1..82-2) arrranged along a fill section with capacitance values affected by a dielectric formed by the fill material. The capacitors are arranged in one or two groups (70,80), each with two sub-groups (71,72;81,82) of parallel capacitors. Each two capacitors of a group in succession in the vertical direction and in the same dielectric have approximately the same capacitance and belong to different sub-groups. The sub-groups of a group are connected to a common comparator unit which forms a digital comparison signal according to the difference in the sub-group capacitances. At least some capacitors of one group are arranged for interpolation between those of the other. The group-wise digital signals form binary locations of an output signal. ADVANTAGE - Contains simple circuitry and exhibits long-term output signal stability.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur stufen­ weisen Füllstandsmessung mit entlang einer Füllstrecke angeordneten Kondensatoren, deren Kapazitäten durch ein von einem Füllgut gebildetes Dielektrikum beinflußbar sind.The invention relates to a device for steps indicate level measurement along a filling path arranged capacitors, the capacities of which by a a dielectric formed can be influenced.

Bei einer derartigen bekannten (DE-OS 37 20 473) Einrichtung sind entlang einer Füllstrecke - die bei einem senkrecht ste­ henden zylindrischen Gefäß der Füllhöhe entspricht - einzelne Kondensatoren angeordnet. Die Kapazität jedes Kondensators variiert in Abhängigkeit von dem Dielektrikum, das sich zwi­ schen die Kondensatoren bildenden Elektroden (Kondensator­ flächen) befindet. Jeder Kondensator ist über eine eigene Leitung mit einer Auswerteschaltung verbunden, die eine Demodulationsstufe enthält, deren Ausgangssignal durch das Verhältnis der Kapazität des jeweiligen Kondensators zu einem extern eingestellten Referenzwert bestimmt ist. Durch eine Mischschaltung werden die einzelnen Ausgangssignale der Demo­ dulatoren zu einem Meßsignal zusammengesetzt. Wird beispiels­ weise ein Füllgut zwischen die Elektroden gebracht, das eine wesentlich höhere Dielektrizitätszahl als Luft hat, wird diese Änderung der Kapazitäten durch die Auswerteschaltung erkannt. Mit zunehmendem Füllstand ergibt sich so ein Meßsignal mit treppenförmigem Verlauf als Funktion der Füllhöhe.In such a known (DE-OS 37 20 473) device are along a filling line - which is at a vertical the cylindrical vessel corresponds to the filling level - individual Capacitors arranged. The capacitance of each capacitor varies depending on the dielectric that is between electrodes forming the capacitors (capacitor surfaces). Each capacitor is its own Line connected to an evaluation circuit, the one Contains demodulation stage, the output signal by the Ratio of the capacitance of the respective capacitor to one externally set reference value is determined. By a The individual output signals of the demo are mixed Dulators composed to a measurement signal. For example brought a filling between the electrodes, the one has a significantly higher dielectric constant than air Changes in capacities detected by the evaluation circuit. With an increasing fill level, a measurement signal also results stepped course as a function of the fill level.

Bei der bekannten Einrichtung sind auch bei verhältnismäßig geringer Auflösung der Füllstrecke eine wegen der einzeln auszuwertenden Kondensatoren verhältnismäßig aufwendige Verdrahtung und Auswerteschaltung erforderlich. Durch Änderung der Kondensatoreneigenschaften - beispielsweise durch Alterung oder durch Einwirkungen des Füllgutes - ist bei der bekannten Einrichtung die Gefahr einer Verfälschung der Messung gegeben. Die Kondensatoreigenschaften müssen also auf Veränderungen hin überwacht werden. Ferner muß der externe Referenzwert bzw. die vom Füllgut im Vergleich zum ungefüllten Zustand bewirkte Größe der Kapazitätsänderung entsprechend an das Füllgut angepaßt werden; eine derartige Anpassung ist insbesondere dann häufig erforderlich, wenn sich die Dielek­ trizitätszahl des Füllgutes von dem gleichzeitig in dem Füll­ behälter befindlichen Medium (z. B. Luft) nur unwesentlich unterscheidet.In the known device are also in proportion low resolution of the filling distance one because of the individually Capacitors to be evaluated are relatively complex Wiring and evaluation circuit required. By change the capacitor properties - for example by Aging or due to the effects of the filling material - is with the known device the risk of falsification of the  Given measurement. The capacitor properties must therefore be on Changes are monitored. Furthermore, the external Reference value or that of the filling material compared to the unfilled one Condition caused size of the change in capacity accordingly the contents are adjusted; is such an adjustment especially often necessary when the Dielek Tricity number of the product in the filling at the same time medium (e.g. air) is only insignificant differs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur stufenweisen Füllstandsmessung zu schaffen, die schaltungstechnisch einfach aufgebaut ist und sich dennoch durch eine hohe Langzeitstabilität ihrer Ausgangssignale auszeichnet.The invention is therefore based on the object To create a device for gradual level measurement, the is simple in terms of circuitry and is nevertheless due to the high long-term stability of their output signals distinguished.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Kondensatoren zu einer ersten und mindestens einer weiteren Gruppe zusammen­ gefaßt sind, daß jede Gruppe zwei Untergruppen von parallelge­ schalteten Kondensatoren enthält, daß jeweils zwei in Füll­ streckenrichtung aufeinander folgende Kondensatoren derselben Gruppe bei gleichem Dielektrikum annähernd gleiche Kapazitäten aufweisen und verschiedenen Untergruppen zugeordnet sind, daß jeweils die Untergruppen einer Gruppe an jeweils eine gemein­ same Vergleichseinheit angeschlossen sind, die in Abhängigkeit der Differenz der resultierenden Kapazitäten der Untergruppen ein digitales Vergleichssignal bildet, daß zumindest ein Teil der Kondensatoren der einen Gruppe interpolierend zwischen den Kondensatoren der jeweils weiteren Gruppe angeordnet sind und daß die gruppenweise gebildeten Vergleichssignale Binärstellen eines Ausgangssignals bilden. Ein wesentlicher Vorteil der er­ findungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß als Referenz­ größe für die resultierende Kapazität der einen Untergruppe jeweils die resultierende Kapazität der anderen Untergruppe einer Gruppe dient. Da das Vergleichssignal aus der Differenz der resultierenden Kapazitäten bestimmt wird, kompensieren sich gleichsinnige Alters- und Umwelteinflüsse auf die Kondensatoren einer Gruppe. Durch den Vergleich der resultierenden Kapazi­ täten der jeweiligen Untergruppen und deren gruppenweise Aus­ wertung ist eine hochauflösende Füllstandsmessung in schal­ tungstechnisch einfacher Weise gegeben. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zur Überprüfung der resultierenden Kapa­ zitäten der Untergruppen jeweils einer Gruppe auf Gleich- oder Ungleichheit nur zwei Meßleitungen und jeweils eine Verbindung zu einem Bezugspotential erforderlich sind.According to the invention, this object is achieved when the initially specified type solved in that the capacitors to form a first and at least one further group are summarized that each group two sub-groups of parallelge switched capacitors that contain two each in fill direction of successive capacitors of the same Group with approximately the same dielectric for the same dielectric have and are assigned to different subgroups that each the subgroups of a group to one in common same comparison unit are connected, depending the difference in the resulting capacities of the sub-groups a digital comparison signal that forms at least part the capacitors of one group interpolating between the Capacitors of each further group are arranged and that the comparison signals formed in groups are binary digits form an output signal. A major advantage of the inventive device is that for reference size for the resulting capacity of a subgroup the resulting capacity of the other subgroup serves a group. Because the comparison signal from the difference  of the resulting capacities are compensated same age and environmental influences on the capacitors a group. By comparing the resulting capaci activities of the respective subgroups and their group exits evaluation is a high-resolution level measurement in scarf given technically simple way. Another advantage is that to check the resulting Kapa abilities of the subgroups of a group on equal or Inequality only two measuring lines and one connection each to a reference potential are required.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ein­ richtung besteht darin, daß die Kondensatoren derart angeordnet sind, daß sich beim Übergang des Füllguts von einer Füllstands­ höhe zur nächsten Füllstandshöhe nur eine Binärstelle des Ausgangssignals ändert. Das Ausgangssignal verändert sich damit schrittweise z. B. im sogenannten Gray-Code (vgl. Lexikon der Datenverarbeitung, verlag moderne industrie, 9. Auflage, Seiten 754 ff.). Diese Ausgestaltung der Erfindung ist im Hinblick auf dynamische Vorgänge bei der Füllstandsmessung besonders vorteil­ haft, weil Meß- bzw. Übermittlungsfehler bei hinreichend hoher Abtastrate an der gleichzeitigen Veränderung von zwei oder mehr Binärstellen des Ausgangssignals erkannt werden können.An advantageous development of the A according to the invention direction is that the capacitors are arranged in this way are that during the transition of the product from a level only one binary digit of the next level Output signal changes. This changes the output signal gradually z. B. in the so-called Gray Code (see. Lexicon of Data processing, publishing house modern industry, 9th edition, pages 754 ff.). This embodiment of the invention is in view of dynamic processes in level measurement are particularly advantageous liable because of measurement or transmission errors at sufficiently high Sampling rate at the simultaneous change of two or more Binary digits of the output signal can be recognized.

Hinsichtlich der Kompensation von Alterungs- und Umgebungsein­ flüssen auf die Kapazitäten der Kondensatoren ist gemäß einer weiteren Fortbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung vorge­ sehen, daß jeweils die einen Elektroden der Kondensatoren zumindest einer Gruppe auf einem gemeinsamen Substrat ange­ ordnet sind.Regarding the compensation of aging and environment flows on the capacitance of the capacitors is according to one further advanced training of the device according to the invention see that each one of the electrodes of the capacitors at least one group on a common substrate are arranged.

Eine besonders platzsparende, beispielsweise zylindrische, Anordnung der Kondensatoren ist gemäß einer weiteren vorteil­ haften Fortbildung der Erfindung dadurch ermöglicht, daß das Substrat eine flexible Leiterfolie ist. A particularly space-saving, for example cylindrical, Arrangement of the capacitors is according to a further advantage adhere to the invention by enabling that Substrate is a flexible conductor film.  

Ein besonders kompakter und störungsunauffälliger Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung ist dadurch erreichbar, daß die jeweils anderen Elektroden der Kondensatoren einer Gruppe von einer den jeweils einen Elektroden gegenüberliegenden gemein­ samen Bezugselektrode gebildet sind. In dieser Hinsicht und aus fertigungstechnischen Gründen ist es besonders vorteilhaft, die Bezugselektrode aus einem Rohr aus leitendem Material herzu­ stellen.A particularly compact and trouble-free construction of the The device according to the invention can be achieved in that the each other electrodes of the capacitors of a group of one common to each of the electrodes same reference electrode are formed. In this regard and out manufacturing reasons, it is particularly advantageous Reference electrode from a tube made of conductive material put.

Eine weitere Verminderung des Raumbedarfs der erfindungsgemä­ ßen Einrichtung läßt sich gemäß einer weiteren vorteilhaften Fortbildung der Erfindung dadurch erzielen, daß die jeweils einen Elektroden von einer Gruppe zugeordneten Kondensatoren wenigstens teilweise in Zwischenräumen der jeweils einen Elektroden der Kondensatoren mindestens einer weiteren Gruppe angeordnet sind.A further reduction in the space requirement of the invention ßen device can be according to another advantageous Training of the invention achieve that each an electrodes from capacitors assigned to a group at least partially in between each Electrodes of the capacitors of at least one other group are arranged.

Eine in schaltungstechnischer Hinsicht und im Hinblick auf die Zuverlässigkeit der Meßergebnisse besonders vorteilhafte Fort­ bildung der erfindungsgemäßen Einrichtung sieht vor, daß jede Vergleichseinheit zwei monostabile Multivibratoren enthält, die die resultierenden Kapazitäten der Untergruppen einer Gruppe in Pulsweiten umsetzen, daß ein Vergleicher die Pulsweiten zum Rücksetzzeitpunkt einer der monostabilen Multivibratoren vergleicht und daß der Vergleicher je nach Gleichheit oder Ungleichheit der Pulsweiten ein erstes oder zweites digitales Signal ausgibt.A in terms of circuit technology and in terms of Reliability of the measurement results particularly advantageous fort education of the device according to the invention provides that each Comparison unit contains two monostable multivibrators that the resulting capacities of the subgroups of a group in Implement pulse widths that a comparator to the pulse widths Reset time of one of the monostable multivibrators compares and that the comparator depending on equality or Inequality of pulse widths a first or second digital Outputs signal.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert; es zeigen:An embodiment of the invention is described below a drawing explained in more detail; show it:

Fig. 1A, 1B und 1C den prinzipiellen Aufbau der erfindungs­ gemäßen Einrichtung; Fig. 1A, 1B and 1C, the basic construction of the device according to the Invention;

Fig. 2 und 3 Anordnungsmöglichkeiten von Kondensatoren in der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals mit vier Binärstellen; Figs. 2 and 3 possible arrangements of capacitors in the inventive device for generating an output signal having four binary digits;

Fig. 4 eine prinzipiell der Fig. 3 entsprechende Anordnung von Kondensatoren zur Erzeugung eines Ausgangssignals mit sieben Binärstellen; FIG. 4 shows an arrangement of capacitors corresponding to FIG. 3, in principle, for generating an output signal with seven binary digits;

Fig. 5 eine Anordnung von Kondensatorflächen; Fig. 5 shows an arrangement of capacitor areas;

Fig. 6 einen Füllstandsgeber; Fig. 6 is a level sensor;

Fig. 7 den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Ein­ richtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals mit sieben Binär­ stellen und Fig. 7 shows the basic structure of the device according to the invention for generating an output signal with seven binary and

Fig. 8 beim Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung auftre­ tende Impulse in einer in der Fig. 7 gezeigten Vergleichs­ einheit. Fig. 8 during operation of the device according to the invention occurring pulses in a comparison unit shown in FIG. 7.

Fig. 1A zeigt in prinzipieller Darstellung in einem Behälter 1 angeordnete Kondensatoren 2 und 3 einer ersten Gruppe in bezug auf eine Füllstrecke 4. Die Füllstrecke 4 stimmt im vorliegen­ den Beispiel mit der Höhe des Behälters 1 überein, kann jedoch bei anderer Orientierung des Behälters 1 und einem ent­ sprechenden Füllgut (z. B. Schüttgut) auch eine andere Orien­ tierung aufweisen. Die Kondensatoren 2 und 3 weisen einen ge­ meinsamen Anschluß zu einem Bezugspotential 5 auf und sind mit ihren jeweiligen anderen Anschlüssen 6 an eine Vergleichsein­ heit 7 zum Vergleich ihrer Kapazitäten angeschlossen. Die Ka­ pazitäten der Kondensatoren 2 und 3 sind bei gleichem zwischen ihren Elektroden befindlichen Dielektrikum annähernd gleich. Die Vergleichseinheit 7 liefert ein digitales Vergleichssignal 8, das bei Gleichheit der Kapazitäten den Wert "1" annimmt und bei einer Mindestabweichung der Kapazitäten den Wert "0" an­ nimmt. Gemäß Fig. 1A ist der Behälter 1 ungefüllt, so daß zwischen den Elektroden der Kondensatoren 2 und 3 Luft als Dielektrikum vorhanden ist; die Kapazitäten der Kondensatoren 2 und 3 sind daher annähernd gleich; das Vergleichssignal 8 hat somit den Wert "1". Fig. 1A shows in basic representation in a container 1 arranged capacitors 2 and 3 of a first group with respect to a filling line. 4 The filling section 4 coincides in the present example with the height of the container 1 , but can also have a different orientation with a different orientation of the container 1 and a corresponding filling material (e.g. bulk material). The capacitors 2 and 3 have a common connection to a reference potential 5 and are connected with their respective other connections 6 to a comparison unit 7 for comparing their capacitances. The capacitances of capacitors 2 and 3 are approximately the same for the same dielectric located between their electrodes. The comparison unit 7 supplies a digital comparison signal 8 which assumes the value "1" if the capacities are identical and assumes the value "0" if there is a minimum deviation of the capacities. Referring to FIG. 1A, the container 1 is unfilled so that 2 and 3 air as a dielectric is present between the electrodes of the capacitors; the capacitors 2 and 3 are therefore approximately the same; the comparison signal 8 thus has the value "1".

Gemäß Fig. 1B ist als Füllgut 9 Wasser in den Behälter 1 bis zu einer Füllhöhe 10 eingelassen. Das Wasser dient als Di­ elektrikum für den Kondensator 2, was zu ungleichen Kapa­ zitätswerten der Kondensatoren 2 und 3 führt. Das Vergleichs­ signal 8 hat daher den Wert "0".According to FIG. 1B, water is let into the container 1 up to a filling level 10 as the filling material 9 . The water serves as a dielectric for the capacitor 2 , which leads to unequal capacitance values of the capacitors 2 and 3 . The comparison signal 8 therefore has the value "0".

Gemäß Fig. 1C hat das Füllgut 9 (Wasser) nunmehr eine Füllhöhe 11, so daß beide Kondensatoren 2 und 3 gleichermaßen von dem Wasser 9 als Dielektrikum beeinflußt sind. Die Vergleichsein­ heit liefert wegen der annähernd gleichen Kapazitäten ein Ver­ gleichssignal mit dem Wert "1". In Richtung der Füllstrecke 4 schließen sich weitere (nicht dargestellte) Kondensatoren an, wie nachfolgend erläutert wird.Referring to FIG. 1C, the filling material has 9 (water) is now a filling level 11 so that both capacitors 2 and 3 are equally influenced by the water 9 as a dielectric. The comparison unit delivers a comparison signal with the value "1" because of the approximately the same capacities. Further capacitors (not shown) connect in the direction of the filling section 4 , as will be explained below.

Die Meßergebnisse der Gruppe von Kondensatoren 2 und 3 sind von Alterungserscheinungen der Kondensatoren 2 und 3 und auf ein­ wirkende Umwelteinflüsse weitgehend befreit, da diese durch die Differenzbildung der Kapazitäten kompensiert werden. Da keine absolute Bestimmung der Kapazitäten, sondern lediglich ein Kapazitätenvergleich erforderlich ist, ist die erfindungsgemäße Einrichtung schaltungstechnisch äußerst einfach und damit stör­ unanfällig aufgebaut.The measurement results of the group of capacitors 2 and 3 are largely free of signs of aging of the capacitors 2 and 3 and of environmental influences, since these are compensated for by the difference in capacitance. Since no absolute determination of the capacitances, but only a capacity comparison is required, the device according to the invention is extremely simple in terms of circuitry and is therefore unaffected by interference.

Fig. 2 zeigt eine gemäß Fig. 1 aufgebaute Gruppe 20 von Kondensatoren 21-1 bis 22-8. Die Kondensatoren 21-1 bis 21-8 sind mit ihrem jeweils einen Elektrodenanschluß zusammen auf eine Bezugsleitung 23 mit Massepotential geführt. Ihre jeweils anderen Elektrodenanschlüsse sind auf eine Sammelleitung 24 ge­ führt, so daß die Kondensatoren 21-1 bis 21-8 eine erste Unter­ gruppe 25 der Gruppe 20 bilden. Eine zweite Untergruppe 26 ist in gleicher Weise durch die Kondensatoren 22-1 bis 22-8 gebil­ det, die mit ihrem jeweils einen Elektrodenanschluß ebenfalls auf die Bezugsleitung 23 und mit ihrem jeweils anderen Elektro­ denanschluß auf eine weitere Sammelleitung 27 geführt sind. In Füllstreckenrichtung 4 (Fig. 1A) gesehen weisen zumindest jeweils zwei aufeinanderfolgende, alternierend verschiedenen Untergruppen 25 und 26 zugeordnete Kondensatoren (z. B. 21-1 und 22-1) bei gleichem Dielektrikum eine annähernd gleiche Kapazität auf. FIG. 2 shows a group 20 of capacitors 21-1 to 22-8 constructed according to FIG. 1. The capacitors 21-1 to 21-8 are each led with their one electrode connection together to a reference line 23 with ground potential. Their respective other electrode connections are on a bus 24 ge leads, so that the capacitors 21-1 to 21-8 form a first sub-group 25 of group 20 . A second subgroup 26 is formed in the same way by the capacitors 22-1 to 22-8 , which are also connected with their respective electrode connection to the reference line 23 and with their respective other electrical connection to a further collecting line 27 . Seen in the filling path direction 4 ( FIG. 1A), at least two successive, alternately different subgroups 25 and 26 assigned capacitors (for example 21-1 and 22-1 ) each have approximately the same capacitance with the same dielectric.

In gleicher Weise ist eine weitere Gruppe 30 gebildet, indem Kondensatoren 31-1 bis 32-4 alternierend Untergruppen 33 und 34 zugeordnet sind. Die Untergruppen 33 und 34 weisen eben­ falls Anschlußleitungen 35 und 36 auf, die zu einer in der Fig. 2 nicht dargestellten Vergleichseinrichtung führen. Eine weitere Gruppe 40 besteht in gleicher Weise aus Kondensatoren 41-1 bis 42-2, die Untergruppen 43 bzw. 44 mit Anschlußlei­ tungen 45 und 46 bilden. Eine weitere Gruppe 50 besteht schließlich aus von Kondensatoren 51 und 52 gebildeten Unter­ gruppen 53 und 54 mit Anschlußleitungen 55 und 56.A further group 30 is formed in the same way, in that capacitors 31-1 to 32-4 are alternately assigned to subgroups 33 and 34 . The subgroups 33 and 34 also have connecting lines 35 and 36 , which lead to a comparison device not shown in FIG. 2. Another group 40 consists in the same way of capacitors 41-1 to 42-2 , the subgroups 43 and 44 with lines 45 and 46 form. Another group 50 finally consists of capacitors 51 and 52 formed sub-groups 53 and 54 with connecting lines 55 and 56 .

Die Kondensatoren 21-1 bis 22-8 der einen Gruppe 20 sind in bezug auf die Kondensatoren 31-1 bis 32-4 der weiteren Gruppe 30 derart angeordnet, daß sie zur Interpolation der zwischen den Kondensatoren 31-1 bis 32-4 gebildeten Abstände in Füll­ streckenrichtung 4 dienen. Beispielsweise erfolgt durch die Kondensatoren 21-1 bis 21-2 eine Interpolation des Abstandes zwischen den Kondensatoren 31-1 und 32-1 der weiteren Gruppe 30. Die Kondensatoren 31-1 bis 32-4 dienen ihrerseits zur Interpolation der Abstände in Füllstreckenrichtung 4 der Kon­ densatoren 41-1 bis 42-2 der Gruppe 40. Gleiches gilt für die Kondensatoren 41-1 bis 42-2 im Hinblick auf die Kondensatoren 51 und 52 der Gruppe 50.The capacitors 21-1 to 22-8 of one group 20 are arranged with respect to the capacitors 31-1 to 32-4 of the other group 30 in such a way that they are used to interpolate the distances formed between the capacitors 31-1 to 32-4 serve in the filling direction 4 . For example, the capacitors 21-1 to 21-2 interpolate the distance between the capacitors 31-1 and 32-1 of the further group 30 . The capacitors 31-1 to 32-4 in turn serve to interpolate the distances in the filling path direction 4 of the capacitors 41-1 to 42-2 of the group 40 . The same applies to the capacitors 41-1 to 42-2 with regard to the capacitors 51 and 52 of the group 50 .

Wie nachfolgend noch näher erläutert, werden die resultierenden Kapazitäten der Untergruppen 25 und 26, 33 und 34, 43 und 44 und 53 und 54 jeweils einer Vergleichseinheit zugeführt, die bei Gleichheit der Kapazitäten der Untergruppen einen ersten digitalen Zustand (z. B. den Wert "1") und bei Ungleichheit der Untergruppen jeweils den zweiten digitalen Zustand (z. B. den Wert "0") als Vergleichssignal annimmt. Die Vergleichssignale der jeweiligen Vergleichseinheiten bilden Binärstellen eines Ausgangssignals.As will be explained in more detail below, the resulting capacities of subgroups 25 and 26 , 33 and 34 , 43 and 44 and 53 and 54 are each fed to a comparison unit which, if the capacities of the subgroups are identical, has a first digital state (e.g. the value "1") and in the case of inequality of the subgroups each assumes the second digital state (eg the value "0") as a comparison signal. The comparison signals of the respective comparison units form binary digits of an output signal.

In Fig. 2 sind die auf diese Weise gebildeten Ausgangssignale für 16 verschiedene Füllstandshöhen 60-1 bis 60-16 darge­ stellt. Bei der Füllstandshöhe 60-1, die einem leeren Behälter entspricht, weisen die jeweiligen Untergruppen der Gruppen 20, 30, 40 und 50 untereinander jeweils eine übereinstimmende re­ sultierende Kapazität auf. Daher weisen sämtliche Vergleichs­ signale den Wert "1" auf. Wie die Kombination der Binärstellen zeigt, werden mit zunehmender Füllstandshöhe zunehmend Konden­ satoren der unterschiedlichen Gruppen 20 bis 50 mit dem Füllgut als Dielektrikum beaufschlagt und ändern dementsprechend ihre Kapazität. Beispielsweise sind bei der Füllstandshöhe 60-6 die Kondensatoren 22-8, 21-8, 22-7, 21-7 und 22-6 der Gruppe 20, die Kondensatoren 32-4 und 32-4 der Gruppe 30 und der Konden­ sator 42-2 der Gruppe 40 mit einem im Vergleich zu den übrigen Kondensatoren abweichenden Dielektrikum beaufschlagt. Da bei der Gruppe 20 nur zwei Kondensatoren 21-7 und 21-8 der Unter­ gruppe 25, dagegen aber drei Kondensatoren 22-6, 22-7 und 22-8 der Untergruppe 26 mit dem Füllgut als Dielektrikum beauf­ schlagt sind, sind auch die resultierenden Kapazitäten der Untergruppen 25 und 26 unterschiedlich, so daß die der Gruppe 20 zugeordnete Vergleichseinheit ein Vergleichssignal mit dem Wert "0" ausgibt. Bei der Gruppe 30 sind die Kondensatoren 31-4 und 32-4 jeweils mit dem Füllgut als Dielektrikum beaufschlagt. Da diese aufeinanderfolgenden Kondensatoren der Gruppe 30 je­ doch, wie eingangs ausführlich dargelegt, bei gleichem Dielek­ trikum annähernd gleiche Kapazitäten aufweisen und auch die übrigen Kondensatoren der Gruppe 30 mit dem gleichen Dielektri­ kum (z. B. Luft) beaufschlagt sind, ergibt sich insgesamt eine Gleichheit der resultierenden Kapazitäten der Untergruppen 33 und 34 und damit als Vergleichssignal für die Gruppe 30 der Wert 1. Dementsprechend ergibt sich für die Gruppe 40 mit einem mit dem Füllgut als Dielektrikum beaufschlagten Kondensator 42-2 ein Vergleichssignal der Wert "0" und für die Gruppe 50 ein Vergleichssignal mit dem Wert 1. Bei Erreichen der maximal zu erkennenden Füllstandshöhe 60-16 weisen nach dem Vorgenann­ ten sämtliche Untergruppen einer Gruppe 20 bis 50 im Vergleich zueinander unterschiedliche Kapazitäten auf, so daß sich das aus den Vergleichssignalen gebildete Ausgangssignal aus­ schließlich aus den Werten "0" zusammensetzt.In Fig. 2, the output signals formed in this way for 16 different fill levels 60-1 to 60-16 are Darge. At the fill level 60-1 , which corresponds to an empty container, the respective subgroups of groups 20 , 30 , 40 and 50 each have a corresponding resulting capacity. Therefore, all comparison signals have the value "1". As the combination of the binary digits shows, with increasing fill level, capacitors of the different groups 20 to 50 are supplied with the fill material as a dielectric and change their capacitance accordingly. For example, at level 60-6, capacitors 22-8, 21-8, 22-7, 21-7 and 22-6 of group 20 , capacitors 32-4 and 32-4 of group 30 and capacitor 42 -2 of group 40 is acted upon by a dielectric which differs from the other capacitors. Since in group 20 only two capacitors 21-7 and 21-8 of subgroup 25 , but three capacitors 22-6 , 22-7 and 22-8 of subgroup 26 are charged with the filling material as a dielectric, these are also resulting capacities of subgroups 25 and 26 differ, so that the comparison unit assigned to group 20 outputs a comparison signal with the value "0". In group 30 , the capacitors 31-4 and 32-4 are each charged with the filling material as a dielectric. Since these successive capacitors of group 30 each, as explained in detail at the beginning, have approximately the same capacitances with the same dielectric and the other capacitors of group 30 are also subjected to the same dielectric (e.g. air), there is a total of one Equality of the resulting capacitances of subgroups 33 and 34 and thus the value 1 as a comparison signal for group 30. Accordingly, for group 40 with a capacitor 42-2 charged with the filling material, a comparison signal has the value "0" and for Group 50 a comparison signal with the value 1. Upon reaching the maximum level level 60-16 to be recognized, all subgroups of a group 20 to 50 have different capacities compared to one another, so that the output signal formed from the comparison signals is finally excluded is composed of the values "0".

Fig. 3 zeigt eine weitere Anordnungsmöglichkeit von Konden­ satoren in der erfindungsgemäßen Einrichtung. Eine erste Gruppe 70 besteht aus zwei Untergruppen 71 und 72, die ihrerseits jeweils aus parallelgeschalteten Kondensatoren 71-1 bis 71-4 bzw. 72-1 bis 72-4 bestehen. Anschlußleitungen 73 bzw. 74 der Untergruppen 71 und 72 führen zu einer nicht dargestellten Vergleichseinheit. In gleicher Weise ist eine Gruppe 80 aus Untergruppen 81 und 82 mit Kondensatoren 81-1 bis 82-2 ge­ bildet; eine Gruppe 90 besteht aus Kondensatoren 91-1 und 92-1, die jeweils eine Untergruppe 91 bzw. 92 bilden. Eine letzte Gruppe 100 besteht aus Kondensatoren 101-1 und 102-1, die Untergruppen 101 und 102 bilden. Wie vorstehend ausführlich erläutert, sind in Füllstreckenrichtung 4 gesehen aufeinander­ folgende Kondensatoren einer Gruppe (z. B. 70) alternierend den Untergruppen (z. B. 71 und 72) zugeordnet, wobei zumindest je­ weils zwei in Füllstreckenrichtung 4 aufeinander folgende Kon­ densatoren (z. B. 71-4 und 72-4) derselben Gruppe 70 bei glei­ chem Dielektrikum annähernd gleiche Kapazitäten aufweisen. Die Kondensatoren 71-3 und 72-3 können beispielsweise untereinander bei gleichem Dielektrikum ebenfalls dieselbe Kapazität aufwei­ sen, jedoch kann sich diese Kapazität von den Kapazitäten der Kondensatoren 71-4 und 72-4 bei gleichem Dielektrikum unter­ scheiden. Vorzugsweise weisen jedoch alle Kondensatoren zu­ mindest einer Gruppe dieselben Kapazitäten bei gleichem Dielek­ trikum auf. Fig. 3 shows a further arrangement possibility of capacitors in the device according to the invention. A first group 70 consists of two subgroups 71 and 72 , which in turn each consist of capacitors 71-1 to 71-4 or 72-1 to 72-4 connected in parallel. Connecting lines 73 and 74 of subgroups 71 and 72 lead to a comparison unit, not shown. In the same way, a group 80 is formed from subgroups 81 and 82 with capacitors 81-1 to 82-2 ; a group 90 consists of capacitors 91-1 and 92-1 , each of which forms a subgroup 91 and 92, respectively. A last group 100 consists of capacitors 101-1 and 102-1 , which form subgroups 101 and 102 . As explained in detail above, are seen in Füllstreckenrichtung 4 consecutive capacitors of a group (eg., 70) alternately (z. B. 71 and 72) the sub-groups assigned to, wherein at least capacitors each weils two successive in Füllstreckenrichtung 4 following Kon (e.g. B. 71-4 and 72-4 ) of the same group 70 with the same chemical dielectric have approximately the same capacitances. The capacitors 71-3 and 72-3 can, for example, also have the same capacitance with one another with the same dielectric, but this capacitance can differ from the capacitances of the capacitors 71-4 and 72-4 with the same dielectric. However, all capacitors preferably have at least one group with the same capacitances with the same dielectric.

Auch die Gruppen 70 bis 100 der Fig. 3 sind hinsichtlich der Anordnung ihrer Kondensatoren derart ausgebildet, daß die Kondensatoren (z. B. 72-1 und 71-2) der einen Gruppe 70 zur Interpolation der Abstände zwischen den Kondensatoren (z. B. 81-1 und 82-1) der Gruppe 80 dienen. Ein weiterer Kondensator (z. B. 91-1) der weiteren Gruppe 90 dient seinerseits zur Interpolation des Abstandes zwischen den Kondensatoren 81-1 und 82-1. Groups 70 to 100 of FIG. 3 are also configured with regard to the arrangement of their capacitors in such a way that the capacitors (e.g. 72-1 and 71-2 ) of one group 70 for interpolating the distances between the capacitors (e.g. 81-1 and 82-1 ) of group 80 are used. Another capacitor (e.g. 91-1 ) from the further group 90 in turn serves to interpolate the distance between the capacitors 81-1 and 82-1 .

Fig. 3 zeigt darüber hinaus die bei einem gruppenweisen Ver­ gleich der resultierenden Kapazitäten der jeweiligen Untergrup­ pen 71 und 72, 81 und 82, 91 und 92 und 101 und 102 in Abhän­ gigkeit von verschiedenen Füllstandshöhen 110-1 bis 110-16 aus den Vergleichssignalen der Gruppen 70 bis 20 gebildeten Binär­ stellen eines Ausgangssignals. Der Füllstand 110-1 entspricht dabei einem luftgefüllten Behälter. Mit ansteigendem Füllstand des in den Behälter eingefüllten Füllgutes werden stufenweise die weiteren Füllstandshöhen 110-2, 110-3 usw. erreicht, wobei jeweils die angegebenen Binärstellen des Ausgangssignals auftreten. Von Füllstandshöhe zu Füllstandshöhe ändert jeweils nur eine Binärstelle, d. h. eines der von den Gruppen 70 bis 100 gebildeten Vergleichssignale, seinen Wert (Gray-Code); bei dem Übergang von der Füllstandshöhe 110-2 zur Füllstandshöhe 110-3 ändert beispielsweise nur das von der Gruppe 80 gebildete Vergleichssignal seinen Wert von "1" auf "0". Fig. 3 also shows the in a group comparison of the resulting capacities of the respective subgroups 71 and 72 , 81 and 82 , 91 and 92 and 101 and 102 in dependence on different fill levels 110-1 to 110-16 from the comparison signals the groups 70 to 20 formed binary represent an output signal. The fill level 110-1 corresponds to an air-filled container. As the filling level of the filling material rises , the further filling level heights 110-2 , 110-3 etc. are reached in stages , whereby the specified binary positions of the output signal occur in each case. Only one binary position, ie one of the comparison signals formed by groups 70 to 100 , changes its value (level code) from level level to level level; in the transition from the fill level 110-2 to the fill level 110-3 , for example, only the comparison signal formed by the group 80 changes its value from "1" to "0".

Die Anordnung der Kondensatoren gemäß Fig. 3 bietet im Ver­ gleich zur Anordnung gemäß Fig. 2 den Vorteil, daß ebenfalls 16 verschiedene Füllstandshöhen (110-1 bis 110-16) mit einer vergleichsweise erheblich geringeren Anzahl von Kondensatoren gemessen werden können. Ferner ist auch bei verhältnismäßig schneller Änderung des Füllstandes eine zuverlässige Kontrolle der Meßwerte gegeben, weil von Füllstandshöhe zu Füllstandshöhe jeweils nur die Änderung einer Binärstelle des Ausgangssignals auftritt. Bei hinreichend schneller Abtastung kann daher auf einen Meßfehler geschlossen werden, wenn zwischen der Messung zweier aufeinanderfolgender Füllstandshöhen mehr als eine Binärstelle des Ausgangssignals verändert ist.The arrangement of the capacitors according to FIG. 3 offers the advantage in comparison with the arrangement according to FIG. 2 that also 16 different fill levels ( 110-1 to 110-16 ) can be measured with a comparatively considerably smaller number of capacitors. Furthermore, even with a relatively rapid change in the fill level, the measured values are reliably checked because only one binary position of the output signal changes from fill level to fill level. With sufficiently fast scanning, a measurement error can therefore be inferred if more than one binary position of the output signal is changed between the measurement of two successive fill level heights.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung 300 von Kondensatoren 301-1 bis 301-n .. 307-1 bis 307-n, die in der im Zusammenhang mit Fig. 3 geschilderten Weise jeweils in Untergruppen 301a, 301b ... 307a, 307b von Gruppen 301 bis 307 angeordnet sind. Wie vorstehend ausgeführt sind z. B. die Kondensatoren 301-1 bis 301-n alternierend den Untergruppen 301a und 301b der Gruppe 301 zugeordnet. Jede Gruppe 301 bis 307 ist an jeweils einer (nicht gezeigten) Vergleichseinheit angeschlossen. Die Aus­ gangssignale der Vergleichseinheiten bilden ein Ausgangssignal mit 7 Binärstellen (7 Bit), so daß eine Füllstandsmessung mit 128 Stufen ermöglicht ist. Auch hierbei findet beim Übergang von einer Füllstandsstufe zur nächsten die Änderung des Aus­ gangssignals nur in einer einzigen Binärstelle statt. Fig. 4 shows an arrangement 300 of capacitors 301-1 to 301-n .. 307-1 to 307-n, which in the in connection with FIG 3 described manner. Each in subgroups 301 a, 301 b ... 307 a , 307 b of groups 301 to 307 are arranged. As stated above, e.g. B. the capacitors 301-1 to 301 -n alternately assigned to subgroups 301 a and 301 b of group 301 . Each group 301 to 307 is connected to a comparison unit (not shown). The output signals from the comparison units form an output signal with 7 binary digits (7 bits), so that a level measurement with 128 stages is possible. Here too, when changing from one level to the next, the output signal changes only in a single binary position.

Fig. 5 zeigt auf einem als flexible Leiterfolie ausgebildeten gemeinsamen Substrat 400 angeordnete Elektroden (leitende Flächen) 401-1 bis 401-n, die jeweils die eine Kondensator­ fläche der in der Fig. 4 dargestellten Kondensatoren 301-1 bis 301-n der einen Gruppe 301 bilden. In gleicher Weise sind lei­ tende Flächen 402-1 bis 402-n auf dem Substrat 400 angeordnet, die jeweils die eine Elektrode der Kondensatoren der Gruppe 302 (Fig. 4) bilden. Weitere leitende Flächen 403-1 bis 403-n, die jeweils die eine Elektrode der Kondensatoren der Gruppe 303 (Fig. 4) bilden, sind teilweise in den Zwischenräumen zwischen den Elektroden bzw. leitenden Flächen 402-1 bis 402-n der Kondensatoren der Gruppe 302 angeordnet. In gleicher Weise sind Elektroden 404-1 bis 404-n, 405-1 bis 405-n, 406-1 bis 406-n und 407-1 bis 407-n der Gruppen 304, 305, 306 und 307 (Fig. 4) in den jeweils von den Elektroden der anderen Gruppen gebilde­ ten Zwischenräumen zur Platzersparnis angeordnet. Man erkennt, daß die in Füllstreckenrichtung angeordneten Elektroden 401-1 bis 401-n der Gruppe 301 (Fig. 4) alternierend unter Bildung der zwei Untergruppen an Anschlußleitungen 410 bzw. 411 ange­ schlossen sind, die zu Anschlußpunkten 412 und 413 führen. In gleicher Weise sind auch die Elektroden der übrigen Gruppen alternierend an entsprechende Anschlußleitungen bzw. Anschluß­ punkte angeschlossen. FIG. 5 shows electrodes (conductive surfaces) 401-1 to 401 -n arranged on a common substrate 400 designed as a flexible conductor foil, each of which has the one capacitor surface of the capacitors 301-1 to 301 -n shown in FIG. 4 the one Form group 301 . In the same way, conductive surfaces 402-1 to 402 -n are arranged on the substrate 400 , which in each case form the one electrode of the capacitors of the group 302 ( FIG. 4). Further conductive surfaces 403-1 to 403 -n, which each form the one electrode of the capacitors of group 303 ( FIG. 4), are partially in the spaces between the electrodes or conductive surfaces 402-1 to 402 -n of the capacitors of the Group 302 arranged. Similarly, electrodes 404-1 to 404 -n, 405-1 to 405 -n, 406-1 to 406 -n and 407-1 to 407 -n of groups 304 , 305 , 306 and 307 ( FIG. 4) arranged in the respective spaces formed by the electrodes of the other groups to save space. It can be seen that the electrodes 401 -1 to 401 -n of the group 301 ( FIG. 4) arranged in the filling path direction are alternately connected to form the two subgroups of connecting lines 410 and 411 which lead to connecting points 412 and 413 . In the same way, the electrodes of the other groups are alternately connected to corresponding connecting lines or connecting points.

Fig. 6 zeigt den konstruktiven Aufbau eines Füllstandgebers 420 der erfindungsgemäßen Einrichtung, der das auf einen rohr­ förmigen Tragkörper 421 aufgebrachte Substrat 400 (Fig. 5) enthält. Konzentrisch zu dem Tragkörper 421 ist außen eine von einem leitenden Rohr gebildete Bezugselektrode 422 angeordnet. FIG. 6 shows the structural design of a level sensor 420 of the device according to the invention, which contains the substrate 400 ( FIG. 5) applied to a tubular support body 421 . A reference electrode 422 formed by a conductive tube is arranged on the outside concentrically with the supporting body 421 .

Durch eine Trägerplatte 423 treten die Anschlüsse (z. B. 412 und 413/Fig. 5) der Untergruppen und ein Bezugspotentialan­ schluß 425 hindurch. Die Bezugselektrode 422 bildet zu den Elektroden (leitenden Flächen) des Subtrats 400 eine gemeinsame Gegenelektrode, so daß eine Vielzahl von Kondensatoren entlang einer Füllstrecke 426 in dem in der Fig. 5 dargestellten Muster angeordnet ist.Through a carrier plate 423 the connections (z. B. 412 and 413 / Fig. 5) of the sub-groups and a reference potential 425 circuit. The reference electrode 422 forms a common counter electrode to the electrodes (conductive surfaces) of the substrate 400 , so that a multiplicity of capacitors are arranged along a filling path 426 in the pattern shown in FIG. 5.

Fig. 7 zeigt den Gesamtaufbau der erfindungsgemäßen Einrich­ tung mit dem Füllstandsgeber 420 gemäß Fig. 6 mit den bei­ spielhaft gezeigten Anschlußpunkten 412 und 413, die mit einer ersten Vergleichseinheit 500 verbunden sind. Der Anschlußpunkt 412 ist auf einen Eingang eines ersten monostabilen Multivi­ brators 501 und der Anschlußpunkt 413 auf einen Eingang eines zweiten monostabilen Multivibrators 502 geführt. Die Multivi­ bratoren 501 und 502 werden durch einen gemeinsamen Takt über Takteingänge 503 und 504 synchronisiert. Die Kapazitäten der den Anschlußpunkten 412 und 413 zugeordneten Untergruppen 301a und 301b der Gruppe 301 (Fig. 4) bestimmen die Haltezeit der Multivibratoren 501 und 502. Die Pulsweite des Multivibrators 502 ist durch einen zusätzlichen Kondensator 505 vergrößert. Ein Ausgang des ersten Multivibrators 501 ist mit einem Daten­ eingang 506 eines als Vergleicher dienenden Speichers 507 ver­ bunden. Ein invertierender Ausgang des zweiten Multivibrators 502 ist mit einem Übernahmeeingang des Speichers 507 verbunden. Der Speicher 507 kann beispielsweise von einem D-Flip-Flop ge­ bildet sein. Bei Abfall des Multivibrators 502 wird das jeweils ausgangsseitig am Multivibrator 501 anliegende Signal in den Speicher 507 übernommen. Die Wiederholfrequenz dieser Abtastung ist im wesentlichen durch die Pulsweiten der monostabilen Mul­ tivibratoren 501 und 502 begrenzt, jedoch in der Praxis auch für schnelle Füllvorgänge durchaus ausreichend. Fig. 7 shows the overall structure of the Einrich device according to the invention with the level sensor 420 of FIG. 6 with the connection points 412 and 413 shown in play , which are connected to a first comparison unit 500 . The connection point 412 is connected to an input of a first monostable multivibrator 501 and the connection point 413 to an input of a second monostable multivibrator 502 . The multivibrators 501 and 502 are synchronized by a common clock via clock inputs 503 and 504 . The capacities of the sub-groups 301 a and 301 b assigned to the connection points 412 and 413 of the group 301 ( FIG. 4) determine the holding time of the multivibrators 501 and 502 . The pulse width of the multivibrator 502 is increased by an additional capacitor 505 . An output of the first multivibrator 501 is connected to a data input 506 of a memory 507 serving as a comparator. An inverting output of the second multivibrator 502 is connected to a takeover input of the memory 507 . The memory 507 can be formed, for example, by a D flip-flop. If the multivibrator 502 drops , the signal present on the output side of the multivibrator 501 is transferred to the memory 507 . The repetition frequency of this scanning is essentially limited by the pulse widths of the monostable Mul tivibrators 501 and 502 , but in practice also sufficient for fast filling processes.

Fig. 8 zeigt neben den den Multivibratoren 501 und 502 (Fig. 7) zugeführten Taktsignalen 600 mit einer Pulsweite von 0,1 ms die Ausgangssignale 601 des Multivibrators 501 und die inver­ tierten Ausgangssignale 602 des Monoflops 502. Der linke Teil der Fig. 8 zeigt die Verhältnisse bei einem leeren Behälter, wobei die Untergruppen z. B. 301a und 301b von parallelge­ schalteten Kondensatoren (Fig. 4) die gleichen resultierenden Kapazitäten aufweisen. Der Multivibrator 501 fällt daher bereits in den stabilen Zustand zurück, bevor aufgrund des zusätzlichen Kondensators 505 der Multivibrator 502 zurückfällt und damit um die Zeit t2-t1 später eine Abtastflanke 610 zur Übernahme des Ausgangssignals "0" des Multivibrators 501 in den Speicher 507 erzeugt. Fig. 8 shows, in addition to the multivibrators 501 and 502 (Fig. 7) the input clock signals 600 having a pulse width of 0.1 ms the output signals 601 of the multivibrator 501 and the inver formatted output signals 602 of the monoflop 502. The left part of Fig. 8 shows the situation with an empty container, the sub-groups z. B. 301 a and 301 b of parallel capacitors ( Fig. 4) have the same resulting capacitances. The multivibrator 501 therefore already falls back into the stable state before the multivibrator 502 falls back due to the additional capacitor 505, and thus by the time t 2- t 1 later a scanning edge 610 for taking over the output signal "0" of the multivibrator 501 into the memory 507 generated.

Ist dagegen der Behälter derart mit einem Füllgut (z. B. Wasser) gefüllt, daß ein Kondensator der einen Untergruppe 301a mehr als Kondensatoren in der anderen Untergruppe der Gruppe 301b mit dem Füllgut als Dielektrikum beaufschlagt ist, ist die resultierende Kapazität der einen Untergruppe 301a größer als die der anderen Untergruppe 301b. Wie in Fig. 8 rechts dar­ gestellt, erfolgt dann eine Abtastflanke 611 des Multivibrators 502, der der Untergruppe 301b mit der geringeren Kapazität zugeordnet ist, zu einem Zeitpunkt, zu dem der Multivibrator 501 (Fig. 7) infolge der größeren Kapazität der anderen Unter­ gruppe 301a noch im angehobenen Zustand ist, so daß ein Wert "1" in den Speicher 507 übernommen wird. In gleicher Weise werden die übrigen Gruppen bzw. deren Untergruppen von gleich­ artigen Vergleichseinheiten ausgewertet, wobei in der Fig. 7 der Übersichtlichkeit halber lediglich noch die Vergleichs­ einheit 500 für die Gruppe 407 (entsprechend der Gruppe 307 der Fig. 4) dargestellt ist. Die Ausgänge der Speicher 507 der Vergleichseinheiten 500 gemäß Fig. 7 werden dann einem han­ delsüblichen Dekoderbaustein zugeführt, der aus den jeweiligen auf diese Weise gebildeten Werten einen Wert für die jeweilige Füllstandshöhe erzeugt.If, on the other hand, the container is filled with a filling material (e.g. water) in such a way that a capacitor of one sub-group 301 a is more than capacitors in the other sub-group of group 301 b with the filling material as a dielectric, the resulting capacitance is the one Sub-group 301 a larger than that of the other sub-group 301 b. Provided as shown in Fig. 8 on the right is, then a sampling edge 611 of the multivibrator 502 b of the sub-group 301 is associated with the lower capacity at a time when the multivibrator 501 (FIG. 7) due to the greater capacity of the other Under group 301 a is still in the raised state, so that a value "1" is transferred to memory 507 . In the same way, the other groups or their subgroups are evaluated by similar comparison units, only the comparison unit 500 for group 407 (corresponding to group 307 of FIG. 4) being shown in FIG. 7 for the sake of clarity. The outputs of the memories 507 of the comparison units 500 according to FIG. 7 are then fed to a commercially available decoder module, which generates a value for the respective fill level from the respective values formed in this way.

Claims (8)

1. Einrichtung zur stufenweisen Füllstandsmessung mit entlang einer Füllstrecke (4) angeordneten Kondensatoren (71-1...72-4; 81-1...82-2), deren Kapazitäten durch ein von einem Füllgut (9) gebildetes Dielektrikum beinflußbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kondensatoren (71-1...72-4; 81-1...82-2) zu einer ersten (70) und mindestens einer weiteren (80) Gruppe zusammengefaßt sind,
daß jede Gruppe (70; 80) zwei Untergruppen (71, 72; 81, 82) von parallelgeschalteten Kondensatoren (71-1...71-4; 72-1...72-4; 81-1...81-2; 82-1...82-2) enthält,
daß jeweils zwei in Füllstreckenrichtung (4) aufeinander­ folgende Kondensatoren (71-1; 72-1) derselben Gruppe (70) bei gleichem Dielektrikum annähernd gleiche Kapazitäten aufweisen und verschiedenen Untergruppen (71; 72) zugeordnet sind,
daß jeweils die Untergruppen (71; 72) einer Gruppe (70) an jeweils eine gemeinsame Vergleichseinheit (500) angeschlossen sind, die in Abhängigkeit der Differenz der resultierenden Kapazitäten der Untergruppen (71; 72) ein digitales Vergleichssignal bildet,
daß zumindest ein Teil der Kondensatoren (71-1...71-4; 72-1...72-4) der einen Gruppe (70) interpolierend zwischen den Kondensatoren (81-1, 82-1; 81-2, 82-2) der jeweils weiteren Gruppe (80) angeordnet sind und
daß die gruppenweise gebildeten Vergleichssignale Binärstellen eines Ausgangssignals bilden.
1. Device for stepwise level measurement with capacitors ( 71-1 ... 72-4; 81-1 ... 82-2 ) arranged along a filling section ( 4 ), whose capacities can be influenced by a dielectric formed by a filling material ( 9 ) are characterized by
that the capacitors ( 71-1 ... 72-4; 81-1 ... 82-2 ) are combined to form a first ( 70 ) and at least one further ( 80 ) group,
that each group ( 70 ; 80 ) has two sub-groups ( 71, 72; 81, 82 ) of capacitors connected in parallel ( 71-1 ... 71-4; 72-1 ... 72-4; 81-1 ... 81 -2; 82-1 ... 82-2 ) contains
that in each case two capacitors ( 71-1; 72-1 ) of the same group ( 70 ) following one another in the filling path direction ( 4 ) have approximately the same capacitances with the same dielectric and are assigned to different subgroups ( 71 ; 72 ),
that in each case the subgroups ( 71 ; 72 ) of a group ( 70 ) are connected to a common comparison unit ( 500 ) which forms a digital comparison signal as a function of the difference in the resulting capacities of the subgroups ( 71 ; 72 ),
that at least some of the capacitors ( 71-1 ... 71-4; 72-1 ... 72-4 ) of the one group ( 70 ) interpolate between the capacitors ( 81-1, 82-1; 81-2, 82-2 ) of each further group ( 80 ) are arranged and
that the comparison signals formed in groups form binary digits of an output signal.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (71-1...72-4; 81-1...82-2; 91-1, 92-1; 101-1, 102-1) derart angeordnet sind, daß sich beim Übergang des Füllguts von einer Füllstandshöhe (110-2) zur nächsten Füll­ standshöhe (110-3) nur eine Binärstelle des Ausgangssignals ändert. 2. Device according to claim 1, characterized in that the capacitors ( 71-1 ... 72-4; 81-1 ... 82-2; 91-1, 92-1; 101-1, 102-1 ) are arranged such that only one binary position of the output signal changes during the transition of the filling material from one filling level ( 110-2 ) to the next filling level ( 110-3 ). 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die einen Elektroden (401-1...401-n) der Kondensatoren (301-1...301-n) zumindest einer Gruppe (301) auf einem gemeinsamen Substrat (400) angeordnet sind.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that in each case the one electrodes ( 401-1 ... 401 -n) of the capacitors ( 301-1 ... 301 -n) at least one group ( 301 ) on a common Substrate ( 400 ) are arranged. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (400) eine flexible Leiterfolie ist.4. Device according to claim 3, characterized in that the substrate ( 400 ) is a flexible conductor foil. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils anderen Elektroden der Kondensatoren (301-1... 301-n) einer Gruppe (301) von einer den jeweils einen Elektroden (401-1...401-n) gegenüberliegenden gemeinsamen Bezugselektrode (422) gebildet sind.5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that the respective other electrodes of the capacitors ( 301-1 ... 301 -n) of a group ( 301 ) of one each of the electrodes ( 401-1 ... 401 - n) opposite common reference electrode ( 422 ) are formed. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugselektrode (422) ein Rohr aus leitendem Material ist.6. Device according to claim 5, characterized in that the reference electrode ( 422 ) is a tube made of conductive material. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einen Elektroden (403-1...403-n) von einer Gruppe (303) zugeordneten Kondensatoren (303-1...303-n) wenigstens teilweise in Zwischenräumen der jeweils einen Elektroden (402-1...402-n) der Kondensatoren (302-1...302-n) mindestens einer weiteren Gruppe (302) angeordnet sind.7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the respective one electrodes ( 403-1 ... 403 -n) from a group ( 303 ) associated capacitors ( 303-1 ... 303 -n) at least partly in spaces between the one electrodes ( 402-1 ... 402 -n) of the capacitors ( 302-1 ... 302- n) of at least one further group ( 302 ). 8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vergleichseinheit (500) zwei monostabile Multivibra­ toren (501, 502) enthält, die die resultierenden Kapazitäten der Untergruppen (301a, 302b) einer Gruppe (301) in Pulsweiten umsetzen, daß ein Vergleicher (507) die Pulsweiten zum Rücksetzzeitpunkt einer der monostabilen Multivibratoren (501, 502) vergleicht und daß der Vergleicher (507) je nach Gleichheit oder Ungleichheit der Pulsweiten ein erstes oder zweites digitales Signal ausgibt.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that each comparison unit ( 500 ) contains two monostable multivibra gates ( 501 , 502 ) which implement the resulting capacities of the subgroups ( 301 a, 302 b) of a group ( 301 ) in pulse widths that a comparator ( 507 ) compares the pulse widths at the time of reset of one of the monostable multivibrators ( 501 , 502 ) and that the comparator ( 507 ) outputs a first or second digital signal depending on the equality or inequality of the pulse widths.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0587728A1 (en) * 1991-05-29 1994-03-23 Lee/Maatuk Engineering, Inc. Digital level sensing probe system
DE19644777C1 (en) * 1996-10-28 1998-06-04 Sican Gmbh Filling level indicator sensors for automobile fuel tank
DE19916979A1 (en) * 1999-04-15 2000-11-02 Sican Gmbh Level measurement method and level sensor
DE10008093A1 (en) * 2000-02-22 2001-09-06 Ifm Electronic Gmbh Capacitive fill level measuring instrument, has horizontal strip conductors having one end connected with corresponding sensor field, while other end is linked with vertical strip conductors connected to selection switch
DE10161918A1 (en) * 2001-12-17 2003-06-26 Bosch Gmbh Robert Tank content sensor has different height electrode combs
DE102004004923A1 (en) * 2004-01-27 2005-08-11 Matthias Hoffmeier Device for capacitive level measurement
DE102004004442A1 (en) * 2004-01-28 2005-08-25 Matsushita Electronic Components (Europe) Gmbh Liquid level sensor with capacitive sensor elements, has carrier foil as carrier material, partly surrounding conductor path structure
WO2016162424A1 (en) * 2015-04-08 2016-10-13 Plastic Omnium Advanced Innovation And Research Device for measuring the level of a liquid
US10830469B2 (en) * 2017-08-01 2020-11-10 D-M-S Holdings, Inc. Humidifier measurement and control
DE102006030857B4 (en) * 2005-07-04 2020-11-19 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Liquid state detecting device

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0587728A1 (en) * 1991-05-29 1994-03-23 Lee/Maatuk Engineering, Inc. Digital level sensing probe system
EP0587728A4 (en) * 1991-05-29 1994-04-27 Lee/Maatuk Engineering, Inc.
DE19644777C1 (en) * 1996-10-28 1998-06-04 Sican Gmbh Filling level indicator sensors for automobile fuel tank
DE19916979A1 (en) * 1999-04-15 2000-11-02 Sican Gmbh Level measurement method and level sensor
DE10008093B4 (en) * 2000-02-22 2007-07-05 Ifm Electronic Gmbh Capacitive level gauge
DE10008093A1 (en) * 2000-02-22 2001-09-06 Ifm Electronic Gmbh Capacitive fill level measuring instrument, has horizontal strip conductors having one end connected with corresponding sensor field, while other end is linked with vertical strip conductors connected to selection switch
DE10161918A1 (en) * 2001-12-17 2003-06-26 Bosch Gmbh Robert Tank content sensor has different height electrode combs
DE10161918C2 (en) * 2001-12-17 2003-10-23 Bosch Gmbh Robert Method for operating a level sensor and level sensor
DE102004004923A1 (en) * 2004-01-27 2005-08-11 Matthias Hoffmeier Device for capacitive level measurement
DE102004004923B4 (en) * 2004-01-27 2012-12-13 Frank Bayer Device for capacitive level measurement
DE102004004442A1 (en) * 2004-01-28 2005-08-25 Matsushita Electronic Components (Europe) Gmbh Liquid level sensor with capacitive sensor elements, has carrier foil as carrier material, partly surrounding conductor path structure
DE102006030857B4 (en) * 2005-07-04 2020-11-19 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Liquid state detecting device
WO2016162424A1 (en) * 2015-04-08 2016-10-13 Plastic Omnium Advanced Innovation And Research Device for measuring the level of a liquid
FR3034865A1 (en) * 2015-04-08 2016-10-14 Inergy Automotive Systems Res (Societe Anonyme) DEVICE FOR MEASURING THE LEVEL OF A LIQUID
US10830469B2 (en) * 2017-08-01 2020-11-10 D-M-S Holdings, Inc. Humidifier measurement and control

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