DE602004011232T2

DE602004011232T2 - Füllstandssensor, der seine Betriebsenergie aus einem Anzeigeinstrument gewinnt

Info

Publication number: DE602004011232T2
Application number: DE602004011232T
Authority: DE
Inventors: Giorgio Aguglia Jorge Miguel
Original assignee: SIEM SRL; S I E M Srl
Current assignee: SIEM SRL; S I E M Srl
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2024-11-16
Also published as: AU2005303550B2; RU2007122341A; NO20072415L; DK1657533T3; EP1657533A1; ATE383568T1; PL1657533T3; ES2299815T3; DE602004011232D1; EP1657533B1; US20080141770A1; WO2006051357A1; NZ555857A; AU2005303550A1

Description

Technisches Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf einen Sensor zur Messung von Flüssigkeitsspiegeln in einem Tank, zum Beispiel Ölstand in einem Öltank.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen an die Tankabmessungen anpassbaren kapazitiven Füllstandssensor.
Stand der Technik
Sensoren sind in der Technik zur Messung von Flüssigkeitsspiegeln bekannt, zum Beispiel auf dem Gebiet des Schiff-, Automobil- oder des Flugzeugbaus.
Die auf obigen Fachgebieten eingesetzten Sensoren sind im Allgemeinen vom Widerstandstyp oder kapazitiven Typ und sind an Mess- oder Anzeigeinstrumente angeschlossen, die die von den Sensoren erfassten Messungen abbilden.
Aus der Offenlegung FR-A-2646906 ist eine Einrichtung zum Nachweis einer Flüssigkeit auf einem vorbestimmten Niveau bekannt.
Diese Einrichtung weist eine Sonde oder einen Sensor mit einem Photo-Emitter und einem Fotowiderstand, einen zur Befestigung an einem Flüssigkeitsbehälter vorgesehenen Träger und einen externen elektronischen Schaltkreis auf, um die Sonde mit Strom zu versorgen und Widerstandsänderungen des Fotowiderstands zu verarbeiten, wenn die Flüssigkeit den Photo-Emitter erreicht.
Aus der Veröffentlichung EP-A-0261353 ist eine Messeinrichtung unter anderem zur Messung des Niveaus einer nichtleitenden oder quasi leitenden Flüssigkeit bekannt.
Diese Einrichtung sieht einen aus einem LC-Kreis hergestellten Sensor vor, der mittels eines induktiven Schaltkreises an eine extern aktive Einrichtung angekoppelt ist, um den LC-Kreis mit Energie zu versorgen.
Bei beiden bekannten Einrichtungen ist es erforderlich, dass der Sensor von einer externen Energiequelle versorgt wird.
Ein technisches Problem im Zusammenhang mit Brennstoffsensoren, insbesondere kapazitiven Sensoren, besteht darin, dass obige Sensoren sowohl an eine Stromquelle als auch an ein Instrument zur Anzeige der vom Sensor gemessenen Niveaus angeschlossen werden müssen.
Tatsächlich benötigen Sensoren in kapazitiver Bauart im Betrieb zumindest drei Verbindungsdrähte, von denen mindestens einer der Energieversorgung dient.
Offensichtlich hat diese Situation höhere Kosten und insbesondere höhere Fehlerrisiken bei Zusammenbau und Verdrahtung zur Folge.
Ein weiteres, besonders bei kapazitiven und Widerstandssensoren vorliegendes relevantes Problem ist, dass die Sensoren nicht an die Länge oder Tiefe des Tanks angepasst sind. Sie sollten in der Fertigungsphase, zum Beispiel im Herstellungswerk der Sensoren an den Typ und die Größe des Tanks, in dem der Sensor installiert wird, angepasst werden.
Ein weiteres Problem bezieht sich auf die Präzision der Messungen, die von den Sensoren geliefert werden. Diese garantieren die genaue Messung der Füll- und Verbrauchsniveaus nicht.
Es ist eine bekannte Tatsache, dass Widerstandssensoren an sich ungenau sind.
Ähnliche Probleme gibt es ebenso bei kapazitiven Sensoren.
Die vom kapazitiven Sensor genutzte Technik zur Bestimmung des Brennstoffniveaus beruht auf der Messung der Veränderung der Dielektrizitätskonstante im dielektrischen Feld zwischen den Platten. Zwei einander gegenüberliegende Elektroden werden in die Flüssigkeit getaucht. Durch Veränderung ihrer freien Oberfläche sind die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten (Dielektrizität) der Flüssigkeit ε₁ε₀ und ihres Dampfes (oder Luft) (≈ ε₀) in der Lage, eine Kapazitätsänderung zu liefern, die von den entsprechenden kapazitiven Fühlern erfasst werden kann.
Die kapazitiven Fühler im Arbeitsfeld des Sensors können die Änderungen der Dielektrizitätskonstante in ein elektrisches Signal umwandeln, das durch mit ein Messinstrument gesteuert wird.
Bekanntlich ist es bei den Sensoren, die diesen Effekt nutzen, wichtig, die erfassten Werte als Funktion des Arbeitsfrequenzbereichs (das ist die vom Sensor für die Kommunikation mit dem Instrument benutzte Frequenz) sowie möglicher externer Frequenzsignale und Temperaturänderungen zu überwachen und abzustimmen. Dies geschieht aufgrund der Tatsache, dass sich die Dielektrizitätskonstante bei einer großen Anzahl von Werkstoffen mit der Temperatur und der Frequenz ändert (in der Regel fällt die Dielektrizitätskonstante, wenn die obigen Werte steigen).
Daher ist es sehr wichtig, die Frequenz zu berücksichtigen, weil die Mehrzahl der Niveausensoren in Kunststofftanks verwendet wird. Dieser Werkstoff ist gegenüber externen Frequenzsignalen vollkommen durchlässig.
Zusammenfassend stellt der Anmelder fest, dass heute kein handelsüblicher Flüssigkeitsstandssensor oder Detektor, insbesondere vom kapazitiven Typ, ohne jegliche Verbindung zu einer äußeren Energiequelle installiert werden kann.
Darüber hinaus bemerkt der Anmelder, dass die bestehenden Sensoren, insbesondere die des kapazitiven Typs, keine hohe Messgenauigkeit zeigen, weil sie gegenüber vielen Faktoren, die ihre Funktion beeinflussen, empfindlich sind. Insbesondere wird die Wirkung der bekannten Sensoren leicht durch die Arbeitsfrequenz und/oder die Frequenz externer Signale beeinflusst.
Art der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor, der die bekannten Probleme des Standes der Technik löst.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine solche Aufgabe durch einen Sensor für die Niveaus von Brennstoffen oder anderen Flüssigkeiten erreicht, die die in den folgenden Ansprüchen formulierten Merkmale aufweist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Erfassung von Flüssigkeitsspiegeln sowie auf ein in den Speicher von mindestens einem Computer oder Mikroprozessor ladefähigem Computerprogramm, einschließlich Softwarecodeteile zur Durchführung der Verfahrensschritte der Erfindung, wenn das Produkt auf mindestens einem Computer oder Mikroprozessor läuft. Die folgenden Ansprüche sind integraler Bestandteil der Lehre nach der vorliegenden Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Sensor zur Verbindung mit dem Messinstrument so ausgelegt, dass keine elektrische Energiequelle benötigt wird.
Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Sensor zur wahlweisen Anpassung an Messinstrumente unterschiedlicher Bauweisen konstruiert. Dieser Eigenschaft wegen ist der Sensor fähig, die Flüssigkeitsspiegel genau zu messen, unbeeinflusst von der Arbeitsfrequenz oder der Frequenz externer Signale sowie von der Umgebungstemperatur.
Zusätzlich kann der Sensor in seinem Umfeld an die Tankabmessungen angepasst werden; es ist möglich, die Sensorsonde zu kürzen, um sie an die Tanktiefe anzupassen, ohne die Messgenauigkeit zu beeinträchtigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform weiter ersichtlicht, die ein nicht einschränkendes Beispiel ist, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die Folgendes zeigen:
1 eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Sensors in Kombination mit einem Messinstrument;
2 eine im Sensor nach 1 verwendete Sonde;
3 ein Blockdiagramm einer im Sensor nach 1 verwendeten elektronischen Einrichtung und
4 ein detailliertes Blockdiagramm eines im Sensor nach 1 verwendeten Steuerkreises.
Bestes Ausführungsbeispiel der Erfindung
Gemäß 1 weist ein erfindungsgemäßer Pegelsensor (Sensor) 5, beispielsweise ein kapazitiver Sensor, eine Sonde 10 und eine elektronische Einrichtung 20 (1 und 3) auf.
Die elektronische Einrichtung (Einrichtung) 20 ist an ein Mess- oder Anzeigeinstrument (Instrument oder Anzeiger) 14 eines bestimmten Typs mittels eines Verbindungskabels 18 angeschlossen, das zum Beispiel jeweils zwei Verbindungsadern 18a und 18b aufweist.
Das Anzeigegerät 14 zeigt in bekannter Weise die vom Sensor 5 gemessenen Brennstoffstände an.
Die Sonde 10 ist geeignet, die Flüssigkeitsspiegel in einem Tank zu erfassen und ist so ausgebildet, dass sie Kondensbildung erkennt, sobald sie in eine Flüssigkeit mit einer bestimmten Dielektrizitätskonstante eingetaucht wird. Die Sonde weist in der bevorzugten Ausführungsform (1 und 2) zwei Rohre T1 und T2 auf. Die Rohre können beispielsweise aus Aluminium, Messing oder jedem anderen Material hergestellt sein, das als Kondensationsplatte dienen kann, wenn die Sonde 10 in die Flüssigkeit eingetaucht wird, und das gegen die Korrosion der Flüssigkeiten beständig ist.
Die beiden Rohre können zum Beispiel Außendurchmesser Ǿ1(T1) = 30 mm und Ǿ1(T2) = 25 mm und Dicken von 1 mm aufweisen und können derart zusammengesetzt werden, dass es möglich wird, eine kapazitive koaxiale Sonde im Bereich von 15 cm bis 100 cm abzulängen. Dadurch kann der Sensor an die Tiefe des verwendeten Tanks angepasst werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform hat die Sonde 10 einen unteren Schutzstöpsel T3.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sonde 10 einen Universalflansch T4 mit fünf Löchern, die eine sichere Befestigung am Tank gewährleisten, sowie eine an sich bekannte Dichtung T5 auf.
Vorzugsweise besteht der Flansch T4 aus Nylon und die Dichtung T5 aus Biton; wie der Fachmann weiß, kann jedoch jedes Material mit geeigneten Eigenschaften verwendet werden.
Der Flansch T4 und die Dichtung T5 sind aus Werkstoffen hergestellt, die ein sehr zuverlässiges Produkt gewährleisten, das sowohl gegen Korrosion durch Temperatur und/oder Kohlenwasserstoffdruck als auch gegen kritische Umweltbedingungen beständig ist.
Die obigen Merkmale verleihen der Sonde folgende Qualitäten:

– sehr zuverlässig, widerstandsfähig gegen kritische Umgebungsbedingungen;
– frei von mechanischer Reibung infolge der kapazitiven Art;
– kleine Gesamtgröße;
– vollständig wasserdicht;
– ausgezeichnetes Einpassen in den Tank;
– hochbeständig gegen hohe Drücke;
– hochbeständig gegen chemische Stoffe;
– mit einem Schutzstandard, zum Beispiel gemäß der Norm CEI EN 60529 und Schutzart IP (Berührungsschutz) 68 (Schutz unter den Bedingungen dauernder Versenkung bis zu einer bestimmten Tiefe) und IP 67 (Schutz unter der Bedingung zeitweisen Eintauchens in eine Tiefe von etwa 1 m für 30 Minuten).

Die elektronische Einrichtung 20 (1 und 3) ist zwischen der Sonde 10 und dem Instrument 14 angeordnet. Sie hat beispielsweise eine Vielzahl von Lichtelementen, wie von außen sichtbare LEDs (Leuchtdioden) 12, sowie eine Stell- oder Betätigungsvorrichtung (Knopf) 15, die die Kalibrierung der Sonde 10 erlaubt, wie später im Detail erläutert werden wird.
Die Einrichtung 20 weist ferner einen Steuerkreis (Mikrocontroller) 30 auf, zum Beispiel einen von der Cypress Semiconductor Corporation hergestellten Mikrocontroller. Der Mikrocontroller 30 ist so gestaltet, dass er analoge Signalverarbeitung mittels digitaler und analoger interner Bauelemente ermöglicht, wie später im Einzelnen erläutert werden wird.
Zusätzlich weist die elektronische Einrichtung 20 eine Schnittstellenschaltung 26 (3) auf – zum Beispiel eine mit einem elektronischen Filter verbundene monostabile Kippschaltung bekannter Bauart, die ihrer seits an die Sonde 10 angeschlossen und so konfiguriert ist, dass sie von der Sonde 10 erzeugte kapazitive Signale in elektrische Signale umwandelt, die von dem Mikrocontroller 30 verarbeitet werden.
Insbesondere weist die Schnittstellenschaltung 26 nach einer bevorzugten Ausführungsform eine monostabile Kippschaltung und ein an sich bekanntes Tiefpassfilter auf, die geeignet sind, das von der Sonde 10 kommende Signal abzustimmen oder umzuwandeln.
Zusätzlich ist die monostabile Schaltung geeignet, den eingehenden Kapazitätswert in ein Signal mit einer dem Kapazitätswert proportionalen Frequenz umzuwandeln.
Das Elektronikfilter ist in der Lage, das Frequenzsignal zu filtern und den Mittelwert aufzunehmen. Dieser Mittelwert ist das vom Mikrocontroller 30 zu verarbeitende Eingangssignal.
Schließlich weist die elektronische Einrichtung 20 in einer bevorzugten Ausführungsform einen extrahierenden Stromversorgungsschaltkreis (Filter) 29 auf, zum Beispiel ein an den Mikrocontroller 30 angeschlossenes Tiefpassfilter. Der Schaltkreis extrahiert den Mittelwert des an das Instrument 14 gesandten Signals und verwendet ein solches Signal zur Versorgung des Rests des Sensors 10 mit Energie, zum Beispiel in Form einer Spannung.
Dank eines derartigen Filters 29 ist es möglich, einen Sensor oder ein sich selbst regulierendes System 5 zu schaffen, das in der Lage ist, das an das Instrument 14 gesandte Signal zu benutzen, um die Energieversorgung des Systems 5 selbst bereitzustellen.
Der Mikrocontroller 30 weist in einer bevorzugten Ausführungsform zum Beispiel eine CPU 31 (3 und 4) bekannter Bauart, einen Analog-Digital-Wandler (A/D Konverter) 36, einen RAM-Speicher (RAM) 40, einen Lesespeicher (EPROM) 46, einen PWM (Pulsweitenmodulationsblock) 34 auf, die alle bekannt sind und untereinander durch einen Daten-, Adress- und Steuerungsbus (BUS) verknüpft sind.
Das RAM 40 ist vorzugsweise zur Abspeicherung auf einer geeigneten Tabelle ausgelegt, zum Beispiel einer Nachschlagetabelle auf der Basis von Computerprogrammmodulen (Firmware und/oder Softwaremodule), die in der Designphase des Sensors 5 implementiert werden, wobei die Parameter einer vorgegebenen Liste von an den Sensor 5 anschließbaren Instrumenten entsprechen oder zugehören.
Die Parameter können zum Beispiel Temperaturwerte, Betriebsfrequenzabstände oder -bereiche oder andere Parameter aufweisen, die zum Beispiel, wie der Fachmann weiß, die Kalibrierung des Sensors 5 erlauben, wie später im Einzelnen erläutert werden wird, und/oder die Erreichung einer hohen Genauigkeit in der Messphase erlauben.
Das EPROM 46 ist vorzugsweise auf der Basis von Computerprogrammmodulen (Firmware und/oder Softwaremodule) ausgelegt, die in der Designphase des Sensors 5 implementiert werden, um maximale und minimale Pegelwerte zu speichern, die während der Kalibrierphase des Sensors 5 gemessen werden, wobei diese Werte im Falle eines Stromausfalls nicht verloren gehen können.
Der Analog-Digital-Wandler (A/D Konverter) 36 (3 und 4) bekannter Bauart ist an die Schnittstellenschaltung 26 angeschlossen und so ausgelegt, dass von der Schnittstellenschaltung 26 kommende Eingangssignale mit einem bestimmten Mittelwert in digitale Signale umgewandelt werden. Diese digitalen Signale können mittels der CPU 31 des Mikrocontrollers 30 verarbeitet werden.
Der PWM Block (Pulsweitenmodulation) 34 ist durch das Verbindungskabel 18 mit dem Instrument 14 verbunden.
Der PWM Block 34, bekannter Bauart, ist ausgelegt, um ein Rechteckwellensignal mit einer bestimmten Länge oder Tastverhältnis zu erzeugen, zum Beispiel auf Basis eines Vergleichs, zum Beispiel durch die CPU 31, zwischen dem Mittelwert im Eingang und den in der Nachschlagetabelle auf dem RAM 40 gespeicherten Werten. Mit anderen Worten ist der PWM Block 34 zur Erzeugung eines Rechtecksignals mit einem Tastverhältnis ausgelegt, das als Funktion des Eingangsmittelwerts und des tatsächlich mit dem Sensor 5 verbundenen Instruments bestimmt wird.
Natürlich ist eine solche Rechteckwelle das Eingangssignal des Anzeigeinstruments 14.
Der Betrieb des hier beschriebenen Sensors 5 weist in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Kalibrierung oder Einstellphase und eine Betriebsphase auf.
Die Kalibrier- und/oder die Betriebsphase können zum Beispiel in den Sensor 5 mittels geeigneter Computerprogramme oder Computerprogrammmodule (Software und/oder Firmware) implementiert werden, die in der elektronischen Einrichtung 20 gespeichert sind.
Die Kalibrierphase ist geeignet, um beispielsweise im EPROM 46 sowohl den maximalen als auch den minimalen Brennstoffpegel, den der Sensor 5 messen kann, sowie den an den Sensor 5 anzuschließenden Instrumententyp einzulesen oder zu speichern.
Natürlich kann eine solche Kalibrierphase durch eine Programmierphase ersetzt werden, in der die oben vorgesehenen Werte auf dem EPROM 46 gespeichert werden.
Während der tatsächlichen Betriebsphase werden die im Tank gemessenen Flüssigkeits- oder Brennstoffspiegel auf dem Bildschirm des Instruments 14 angezeigt.
Kalibrierung
Während der Kalibrierphase ist der Pegelsensor 5 an das Instrument 14 angeschlossen, zum Beispiel über die Drähte 18a und 18b. Der Sensor ist mit dem Instrument verbunden, um den Brennstoffpegel im Tank zu messen, jedoch ohne jede Stromversorgung für das Instrument 14.
In der bevorzugten Ausführungsform wird angenommen, dass der Knopf 15 gedrückt wird und gedrückt bleibt, während das Instrument eingeschaltet wird, bis mindestens eine LED 12 aufleuchtet, zum Beispiel eine LED, die zur Anzeige einer korrekten Verbindung zum Instrument 14 angeordnet ist. Dieser Vorgang ermöglicht es dem Sensor 5, einen minimalen Pegelstand einzuspeichern.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Knopf 15 losgelassen, und die Sonde 10 wird vertikal in einen Tank eingetaucht, der vorher zum Beispiel mit Brennstoff bis zum Erreichen einer festgelegten Einkerbung an der Sonde 10 aufgefüllt wurde, die den maximalen Pegel angibt, der in der elektronischen Einrichtung 20 des Sensors 5 eingelesen oder gespeichert werden soll.
Der Knopf 15 wird wieder gedrückt und gedrückt gehalten, bis zum Beispiel die vorher leuchtende LED 12 abgeschaltet wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird das an den Sensor 5 angeschlossene Instrument 14 ausgewählt, indem der Knopf 15 wiederholt gedrückt wird, bis eine festgelegte Anzahl von LEDs 12 entsprechend einer dem angeschlossenen Instrument entsprechenden Konfiguration oder Kombination aufleuchtet.
Dieser Vorgang erlaubt die Kalibrierung abzuschließen und die elektronische Einrichtung 20 in die Lage zu versetzen, zum Beispiel in das EPROM 46 die maximalen und minimalen Pegelwerte sowie die Parameter einzulesen, die zu dem Instrument oder Instrumententyp gehören, der dem Sensor 5 zugeordnet oder mit ihm verbunden ist.
Installation und Betrieb
Installation und Inbetriebnahme erfolgt durch Verbinden des Sensors 5 mit dem Anzeigeinstrument 14 durch die Drähte 18a und 18b. Anschließend wird das Aufleuchten von mindestens einer der LEDs 12, zum Beispiel einer zur Meldung einer korrekten Verbindung zum Instrument 14 angeordneten LED, kontrolliert.
Falls die LED nicht leuchtet, könnte dies zum Beispiel auf eine Verbindung mit einer fehlerhaften Polarität hinweisen. In diesem Fall kann es nötig sein, die Verbindungsphase durch Vertauschen der Drähte 18a und 18b zu wiederholen.
Im Normalbetrieb vergleicht die CPU 31 nach erfolgtem Eingang und Speicherung der von der Sonde gemessenen Pegelwerte durch den A/D Wandler 36 das empfangene Signal mit den auf dem EPROM 46 gespeicherten maximalen und minimalen Pegelwerten. Die CPU erzeugt unter Berücksichtigung der im RAM 40 gespeicherten Nachschlagetabelle durch den PWM Block 34 ein Rechtecksignal mit der Länge oder dem Tastverhältnis in Übereinstimmung mit den Kennwerten des angeschlossenen Instruments 14.
Nach einem der Merkmale der vorliegenden Erfindung wird der vom PWM Block 34 erzeugte Mittelwert des Rechtecksignals durch den Stromversorgungsschaltkreis 29 in Form einer elektrischen Spannung zur ausreichenden Versorgung des Sensors 5 selbst herausgezogen. Vorteilhafterweise kann dank dieses Merkmals der kapazitive Sensor nach der vorliegenden Erfindung an das Instrument angeschlossen werden, ohne irgendeine Stromversorgung zu benötigen.
Tatsächlich ist dank obigem Merkmal der vorliegenden Erfindung der Sensor zweckmäßig so konstruiert, dass er keine Stromversorgung benötigt (die Stromversorgung wird direkt aus dem Anzeigeinstrument gezogen, mit dem er verknüpft ist) und vorzugsweise derart, dass die Anzahl der Verbindungsleitungen auf nur zwei Drähte reduziert wird, die direkt mit den passenden Anschlüsse der Anzeigeinstrumente verbunden sind.
Daher kann der Sensor nach der vorliegenden Erfindung an Stelle von Widerstandssensoren installiert werden, die bekanntlich für den Einbau und Betrieb nur zwei Drähte benötigen.
Darüber hinaus erlaubt der Sensor nach der vorliegenden Erfindung sehr beständige Messungen, die durch sorgfältige Optimierung der Einstellungen der gemessenen Werte erzielt werden.
Eine derartige Einstellung ist eine Funktion der Frequenz und der Arbeitstemperatur und wird vorzugsweise erreicht, indem im Sensor 5 eine Tabelle (Nachschlagetabelle) gespeichert wird, die Parameter enthält, die die jeweiligen Kennwerte einer Reihe von an den Sensor 5 anschließbaren Instrumenten abbilden.
Der Einsatz einer Parametertabelle erlaubt die Messung des Brennstoffpegels unabhängig sowohl von der Frequenz als auch von der Betriebstemperatur.
Darüber hinaus machen die Sensorabstimmung durch Kalibrierung und die Verwendung einer Nachschlagetabelle die Einrichtung unempfindlich gegen basische Kapazitätsänderungen und erlauben dem Sensor, wie dargelegt, mögliche unerwünschte Kapazitätsänderungen, die im Tank auftreten können, zu messen und zu filtern.
Die in die Einrichtung implementierten Firmware- oder Softwaremodule (Management Software) sind ausgelegt, um, wie Fachleute zu schätzen wissen, die Selbstregulierung der gemessenen Werte zu erlauben, und zwar durch Filterung der Werte, die von Feuchtigkeit und Schmutz, der sich auf der nicht eingetauchten Sondenoberfläche ablagern kann, verschlechtert sind und die die Sensorausgangswerte verfälschen können.
Die Sensoren sind, wie dargestellt, fähig, absolute Änderungen von Kapazitätswerten mit sehr hoher Empfindlichkeit von einigen wenigen pF Änderung zu messen.
Darüber hinaus können die Sensoren nach der vorliegenden Erfindung mittels geeigneter Abschirmungen vor jedem äußeren Rauschen Geräuschen geschützt werden.
Dank diesem zusätzlichen Merkmal kann der Sensor in der Nähe von Hochfrequenzgeräten installiert werden, ohne von elektronischem Rauschen oder von elektrostatischen Emissionen geschädigt zu werden. Dieses weitere Merkmal ist wichtig, da die Füllstandssensoren innerhalb von Tanks benutzt werden, die im Wesentlichen aus Kunststoff hergestellt sind. Unter solchen Bedingungen kann Reibung an den Tankwandungen sehr hohe elektrostatische Felder und als Folge davon elektrostatische Emissionen erzeugen, die für die elektronischen Einrichtungen des Sensors schädlich sind.
Schließlich ist es möglich, da der Sensor selbstständig lernfähig ist, den Sensor zu konfigurieren, um den maximalen und minimalen Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Tanks zu messen und automatisch mit einem Anzeigeinstrument zusammenzuschalten.
Offensichtliche Änderungen und Abwandlungen der obigen Offenbarung sind möglich, was Abmessungen, Formen, Werkstoffe, Bauteile, Schaltelemente, Verbindungen und Kontakte betrifft, sowie Schaltkreise, zeichnerische Darstellungen und Einzelheiten der Verfahrensweise, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Ein Sensor für Flüssigkeitsniveaus in einem Tank umfasst: – eine zur Messung eines Flüssigkeitsspiegels in einem Tank und zur Erzeugung erster elektrischer Signale in Abhängigkeit von diesem Niveau angeordnete Sonde (10); – eine an diese Sonde (10) angeschlossene elektronische Einrichtung (20), die zum Empfang dieser ersten elektrischen Signale ausgelegt ist, sowie zweite elektrische Signale zu erzeugen, die darauf abgestimmt sind, von einem, an die elektronische Einrichtung (20) anschließbarem Anzeigegerät (14) verarbeitet zu werden, das eine dem Niveau entsprechende Information anzeigt; dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung (20) Folgendes umfasst: einen Schaltkreis (29) zur Leistungsgewinnung, der dazu ausgelegt ist, von jenen zweiten elektrischen Signalen Leistungssignale zum Zweck der Leistungsversorgung jenes Sensors (5) zu extrahieren.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jene zweiten elektrischen Signale zumindest eine Rechteckwelle mit bestimmter Länge oder Tastverhältnis aufweisen sowie dadurch, dass der Leistungsabrufkreis (29) einschließt – ein Filter (29), ausgebildet zur Isolierung eines Mittelwertes aus der Rechteckwelle; und zur Erzeugung eines entsprechenden Spannungssignals, das auf die Lieferung der Leistungsversorgung des Sensors (5) abgestimmt ist.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung Folgendes umfasst: – einen Steuerkreis (30) in dem Parametertafeln gespeichert sind, ein schließlich solcher Parameter, die den jeweiligen Kennwerten einer Vielzahl von an den Niveausensor (5) anschließbaren Anzeigeinstrumenten (14) entsprechen; sowie Programmmodule, die zur selektiven Anpassung des Sensors auf der Basis der Parametertafel für ein bestimmtes, aus jener Vielzahl von Anzeigeinstrumenten (14) ausgewähltes Instrument erstellt sind.
Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Parametertafel Parameter aufweist, die aus folgenden Gruppen ausgewählt wurden: – Temperaturwerte; – Frequenzwerte.
Sensor nach Anspruch 3, der einschließt: – eine Vielzahl von Lichteffekteinrichtungen (12), die auf der Grundlage der Programmmodule in Übereinstimmung mit den Auslegungen entsprechend jedem der mindestens einem Instrument jener Vielzahl von Anzeigeinstrumenten (14), die an den Niveausensor (5) anschließbar sind, betätigbar sind.
Sensor nach Anspruch 3, der einschließt: mindestens eine zur Aktivierung der Programmmodule konfigurierte Betätigungseinrichtung (15).
Sensor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) ein kapazitiver Sensor ist.
Sensor nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (10) maßlich an die Dimensionen des Tanks angepasst werden kann.
Verfahren zur Erfassung von Flüssigkeitsspiegeln in einem Tank durch einen Sensor (5) mit einer Sonde (10) und einer an die Sonde (10) an geschlossenen elektronischen Einrichtung (20), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Erzeugung erster elektrischer Signale in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel durch die Sonde (10); – Empfang dieser ersten elektrischen Signale durch die elektronische Einrichtung (20) und Ausbildung zweiter elektrischer Signale, die auf die direkte Verarbeitung durch ein Anzeigeinstrument (14) zur Darstellung einer dem Niveau entsprechenden Information abgestimmt sind; sowie dadurch gekennzeichnet, dass es folgenden Schritt aufweist: – Ableitung von Leistungssignalen aus den zweiten elektrischen Signalen, die zur Leistungsversorgung des Sensors (5) ausgelegt sind.
Verfahren nach Anspruch 9, das folgenden Schritt aufweist – Festlegung der Kennwerte der zweiten elektrischen Signale auf der Grundlage sowohl der ersten elektrischen Signale als auch der Parameter, die zu einer Vielzahl von an den Sensor (5) anschließbaren Anzeigeinstrumenten (14) gehören.
Computerprogrammmodule oder Sätze von Computerprogrammmodulen, die in den Speicher von mindestens einer elektronischen Einrichtung (20) geladen werden können und Softwarecodes einschließen, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 10 eingerichtet sind.