ES2926666T3 - Sensor óptico de detección de nivel de líquido y sistema de prevención de sobrellenado de líquido que comprende un sensor de este tipo - Google Patents
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Abstract
La presente invención proporciona un sensor óptico de detección del nivel de líquido, comprendiendo el sensor: una fuente de luz para emitir un haz de luz, una superficie de contacto con el líquido y un detector de luz, donde la fuente de luz está dispuesta para emitir un haz de luz hacia la superficie de contacto con el líquido. , cuya superficie de contacto con el líquido refleja o transmite el haz de luz en función de la presencia de líquido en la superficie de contacto con el líquido, y en el que el detector de luz está dispuesto para recibir el haz de luz después de la reflexión sobre la superficie de contacto con el líquido, caracterizado porque el sensor comprende un elemento anular al menos parcialmente transparente, en el que la superficie de contacto con el líquido está formada por una superficie exterior del elemento anular. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sensor óptico de detección de nivel de líquido y sistema de prevención de sobrellenado de líquido que comprende un sensor de este tipo
La presente invención se refiere a un sensor óptico de detección de nivel de líquido, en particular, para líquidos inflamables, tales como combustibles líquidos y a un sistema de prevención de sobrellenado de líquido que comprende un sensor de este tipo. Los sensores de detección de nivel de líquido ópticos están configurados para determinar, utilizando un haz de luz, si hay líquido presente en una superficie de contacto de líquido del sensor. Se sabe que unos sensores de este tipo se utilizan en un sistema de prevención de sobrellenado de líquido. Un sistema de prevención de sobrellenado de líquido está configurado para monitorear si un compartimiento de un camión u otro contenedor de líquido no se sobrellenará.
El documento US2007/144564 divulga un componente para un lavavajillas, adaptado para detectar un nivel de un líquido, que comprende un transmisor de luz adaptado para generar un haz de luz, un receptor de luz adaptado para recibir dicho haz de luz y al menos un elemento óptico, hecho, en particular, de material transparente, adaptado para afectar dicho haz dependiendo del contenido de dicha cuba.
El documento CN 102645253 divulga un dispositivo fotoeléctrico continuo de medición de nivel de líquido, que incluye un suministro de luz infrarroja, un compartimento, un fotosensor y una estructura de refugio.
El documento EP0447728 divulga un dispositivo óptico para la medición de nivel de líquido en un depósito que utiliza un prisma reflectante ubicado en una carcasa sellada.
El documento US4857894 divulga un sistema de sensor de nivel de líquido alargado que tiene una formación de prisma óptico moldeada o cortada en un lado.
El documento WO 2008/076720 divulga un sensor óptico de detección de nivel para un sistema de prevención de sobrellenado de líquido que se utilizará en un sistema de prevención de sobrellenado para combustibles líquidos.
Este sensor óptico de detección de nivel de líquido conocido comprende una fuente de luz para emitir un haz de luz, un elemento de prisma transparente en forma de cono que forma una superficie de contacto de líquido y un detector de luz. La fuente de luz y el detector de luz están dispuestos en una carcasa longitudinal. La fuente de luz está dispuesta para emitir un haz de luz hacia la superficie de contacto de líquido, cuya superficie de contacto de líquido refleja o transmite el haz de luz en función del líquido que esté presente en la superficie de contacto de líquido. El detector de luz está dispuesto para recibir el haz de luz después de la reflexión en la superficie de contacto de líquido. Cuando el haz de luz se transmite a través de la superficie de contacto de líquido debido a la presencia de líquido en esta superficie de contacto, el haz de luz ya no llegará al detector de luz. Como resultado, la presencia de líquido en la superficie de contacto de líquido puede determinarse en función de la cantidad de luz recibida por el detector de luz.
En la construcción del sensor de nivel del documento WO 2008/076720, el prisma se ajusta a presión en un anillo de retención de metal y el anillo de retención de metal se ajusta a presión en el cuerpo de la sonda para obtener un acoplamiento de sellado entre el prisma y el cuerpo de la sonda.
Un inconveniente de una construcción de este tipo es que la conexión ajustada a presión entre el anillo de retención de metal y el prisma y entre el anillo de retención de metal y el cuerpo de la sonda es relativamente difícil de ensamblar. Como resultado, existe un riesgo de que el sensor no esté correctamente sellado y que pueda entrar líquido en el interior del sensor.
Otro inconveniente de esta construcción es que la conexión ajustada a presión no se puede desarmar sin dañar el prisma, anillo de retención de metal y/o cuerpo de la sonda.
Es un objeto de la invención proporcionar un sensor óptico de detección de nivel mejorado que carezca de uno o más de los inconvenientes mencionados anteriormente o al menos proporcionar un sensor de detección de nivel alternativo.
La invención proporciona un sensor óptico de detección de nivel de líquido, en particular, para uso en un sistema de prevención de sobrellenado de líquido para combustibles líquidos, comprendiendo el sensor:
una fuente de luz para emitir un haz de luz,
una superficie de contacto de líquido y
un detector de luz,
en donde la fuente de luz está dispuesta para emitir un haz de luz hacia la superficie de contacto de líquido, cuya superficie de contacto de líquido refleja o transmite el haz de luz en función del líquido que esté presente en la superficie de contacto de líquido y
en donde el detector de luz está dispuesto para recibir el haz de luz después de la reflexión en la superficie de contacto de líquido,
caracterizado por que, el sensor comprende un elemento de anillo al menos parcialmente transparente, en donde la superficie de contacto de líquido está formada por una superficie exterior del elemento de anillo, en donde el sensor comprende una carcasa que tiene dos o más partes de carcasa, en donde los elementos de sellado están dispuestos entre las superficies de sellado del elemento de anillo y las dos o más partes de carcasa, en donde las superficies de sellado del elemento de anillo están formadas por superficies planas opuestas del elemento de anillo.
Al proporcionar un sensor que comprende un elemento de anillo al menos parcialmente transparente, en donde la superficie de contacto de líquido está formada por una superficie exterior del elemento de anillo, el elemento de anillo del sensor puede colocarse de forma fácil y fiable en un acoplamiento de sellado con otras partes del sensor. En particular, el elemento de anillo puede tener superficies de sellado planas en lados opuestos del elemento de anillo. Estas superficies de sellado son muy adecuadas para crear un acoplamiento de sellado entre el elemento de anillo y otras partes del sensor.
Se destaca que el elemento de anillo, como se describe en esta solicitud de patente, puede tener cualquier circunferencia adecuada y no es necesariamente circular.
En una realización, la fuente de luz y/o el detector de luz están dispuestos en el espacio interior del elemento de anillo. El elemento de anillo define un espacio interior. Disponiendo la fuente de luz y/o el detector de luz en este espacio interior se obtiene una construcción compacta. El elemento de anillo puede comprender uno o más espacios interiores que atraviesan el elemento de anillo. El uno o más espacios interiores pueden utilizarse para hacer posible una conexión entre dos partes en lados opuestos del elemento de anillo para tirar de las dos partes entre sí para crear un acoplamiento de sellado entre el elemento de anillo y cada una de las dos partes.
Es más, no se requieren elementos reflectantes, ya que la fuente de luz y/o el detector de luz pueden disponerse directamente al lado del elemento de anillo en una posición correcta para emitir luz a la superficie de contacto de líquido y/o recibir luz desde la superficie de contacto de líquido.
En una realización alternativa, se pueden disponer elementos reflectantes en el espacio interior para desviar un haz de luz desde la fuente de luz a la superficie de contacto de líquido y el haz de luz reflejado desde la superficie exterior hacia el detector de luz.
En una realización, al menos una parte del elemento de anillo que forma la superficie de contacto de líquido está formada como un elemento de prisma. El elemento de anillo comprende preferiblemente un elemento de prisma que forma la superficie de contacto de líquido. La forma de prisma puede, por ejemplo, formarse durante el moldeo del elemento de anillo o mecanizarse o, ejemplo, mediante corte, en particular, corte con láser, del elemento de anillo a partir de una placa de material de base.
En una realización, el elemento prisma tiene superficies curvas, en particular, superficies convexas, para enfocar la luz proveniente de la fuente de luz al detector de luz. Al proporcionar el elemento de prisma con superficies curvas, en particular, superficies convexas, un haz de luz divergente procedente de la fuente de luz puede converger de nuevo, de modo que el detector de luz capture una parte sustancial mayor de un haz de luz reflejado en comparación con un haz de luz reflejado en superficies de prisma rectas.
Se destaca que el uso de superficies curvas, en particular, superficies convexas, de un elemento de prisma que forma una superficie de contacto de líquido de un sensor de detección de nivel de líquido para enfocar la luz hacia el detector de luz, también se puede aplicar ventajosamente en elementos de prisma distintos de un elemento de prisma formado en un elemento de anillo, sin ir más lejos, un elemento de prisma como se divulga en el documento WO 2008/076720.
El elemento de anillo puede producirse a partir de un solo material transparente, tal como el carbonato de alildiglicol (ADC), un material plástico transparente. El elemento de anillo también puede estar hecho de cualquier otro material adecuado, en particular, vidrio o material plástico transparente para el haz de luz de la fuente de luz.
Al menos la parte del elemento de anillo que forma la superficie de contacto de líquido debe ser transparente para el haz de luz de la fuente de luz, de modo que el haz de luz pueda viajar desde el lado interior del sensor a través del material transparente del elemento de anillo a la superficie de contacto de líquido, donde se transmite o refleja en función de la presencia de líquido en la superficie de contacto de líquido.
En una realización, el elemento de anillo es completamente transparente.
El sensor comprende una carcasa que tiene dos o más partes de carcasa, en donde los elementos de sellado están dispuestos entre las superficies de sellado del elemento de anillo y las dos o más partes de carcasa, en donde las superficies de sellado de los elementos de anillo están formadas por superficies planas opuestas del elemento de anillo. El elemento de anillo proporciona superficies planas adecuadas para crear una conexión de sellado entre los lados opuestos de los elementos de anillo y las respectivas partes de carcasa de la carcasa. Los elementos de sellado pueden estar dispuestos entre el elemento de anillo y las partes de carcasa, por ejemplo, elemento de sellado en
forma de anillo, tal como anillos de sellado flexibles.
Los elementos de sellado pueden ser partes separadas o pueden ser integrales o estar fijados al elemento de anillo o parte de carcasa. La parte de carcasa y/o la superficie plana pueden estar provistas de una ranura o rebaje o extensiones que forman una ranura o rebaje para recibir parcialmente el elemento de sellado.
En una realización, la fuente de luz y/o el detector de luz están dispuestos en una ubicación fija en una placa de circuito impreso, en donde la placa de circuito impreso se monta en una posición fija con respecto al elemento de anillo. Como resultado de esta construcción, la fuente de luz y el detector de luz están montados en una posición fija con respecto al elemento de anillo y la superficie de contacto de líquido, por ejemplo, un elemento de prisma, está óptimamente alineado con la fuente de luz y el detector de luz.
Se destaca que la disposición de la fuente de luz y/o el detector de luz en una ubicación fija en una placa de circuito impreso significa que la fuente de luz y/o el detector de luz, después de montarse en la placa de circuito impreso, por ejemplo, por soldadura, están sustancialmente inmovilizados en la placa de circuito impreso. Ventajosamente, la fuente de luz y/o el detector de luz son dispositivos montados en superficie (SMD) que se montan preferiblemente en la placa de circuito impreso mediante una máquina de recogida y colocación SMD.
Después de la fijación, los componentes, tales como la fuente de luz y/o el detector de luz ya no se pueden mover con respecto a la placa de circuito impreso y no se requiere ningún dispositivo de fijación separado, tal como el espaciador frontal del sensor del documento WO 2008/076720.
Se destaca que ventajosamente todos los componentes electrónicos, tales como componentes de procesamiento, son dispositivos montados en superficie, que se montan preferiblemente en la placa de circuito impreso mediante una máquina de recogida y colocación SMD.
En una realización, el sensor comprende una placa de circuito impreso que soporta uno o más componentes electrónicos, que incluyen la fuente de luz y el detector de luz, una parte de carcasa eléctricamente conductora y un elemento de conexión para conectar la placa de circuito impreso a la parte de carcasa, en donde el elemento de conexión es una conexión galvánica configurada para proporcionar una conexión a tierra entre la placa de circuito impreso y la parte de carcasa.
Una placa de circuito impreso del sensor normalmente tiene una conexión a tierra estándar que está conectada a tierra mediante un cable de tierra. Mediante el uso de una conexión galvánica para conectar la placa de circuito impreso a la parte de carcasa, se puede proporcionar una conexión a tierra adicional al lado de la conexión a tierra estándar. Esta conexión a tierra adicional se conduce a través de la parte de carcasa al exterior del sensor y se puede conectar, por ejemplo, a un sistema de tierra general de un camión en el que se monta el sensor.
Un sistema de tierra adicional de este tipo tiene la ventaja de que cuando el cable de tierra de la conexión a tierra estándar ya no proporciona una conexión a tierra, por ejemplo, cuando el cable se desconecta de un conector asociado, el sensor todavía está conectado a tierra a través de la conexión a tierra adicional.
Se destaca que esta conexión a tierra adicional se puede utilizar ventajosamente en otros sensores de detección de nivel de líquido que no comprendan un elemento de anillo al menos parcialmente transparente, en donde la superficie de contacto de líquido está formada por una superficie exterior del elemento de anillo.
En una realización, el sensor comprende componentes de procesamiento para controlar la fuente de luz y el detector de luz y para proporcionar una señal representativa de la presencia de líquido en la superficie de contacto de líquido.
En una realización, el sensor comprende dos o más elementos de anillo espaciados entre sí, en donde los dos o más elementos de anillo forman cada uno una superficie de contacto de líquido asociada con una fuente de luz y un detector de luz. El uso de elementos de anillo para formar superficies de contacto de líquido tiene la ventaja adicional de que la superficie de contacto de líquido está dispuesta en el lado del sensor, mientras que una placa de circuito impreso puede pasar a través del interior del elemento de anillo. Esto hace posible disponer en un solo sensor múltiples elementos de anillo espaciados entre sí, en donde los dos o más elementos de anillo forman cada uno una superficie de contacto de líquido asociada con una fuente de luz y un detector de luz.
Cuando un sensor de este tipo con múltiples elementos de anillo está dispuesto en un compartimento de líquido, sin ir más lejos, un compartimiento de líquido de un camión, con los elementos de anillo espaciados en la dirección vertical, el nivel de líquido dentro de los compartimentos se puede monitorear a diferentes alturas. Una disposición de este tipo se puede utilizar, por ejemplo, cuando se desea llenar a diferentes alturas. También es posible utilizar los múltiples elementos de anillo para un llenado más controlado del compartimento. Por ejemplo, cuando se desea llenar un compartimiento hasta un elemento de anillo superior, se puede utilizar un modo de llenado rápido que tenga una tasa de llenado alta para llenar el compartimiento hasta un elemento de anillo inferior. Posteriormente, el modo de llenado puede cambiarse a un modo de llenado más lento que tenga una tasa de llenado baja, que es inferior a la tasa de llenado alta, para llenar el compartimiento de una manera más controlada desde el elemento de anillo inferior hasta el
elemento de anillo superior.
En una realización, el sensor comprende una o más fuentes de luz adicionales para emitir señales de luz representativas de un estado del sensor. Las señales de luz pueden comprender, por ejemplo, señales de luz con uno o más colores y/o señales de luz emitidas durante un tiempo o intervalo de tiempo predeterminado.
La una o más fuentes de luz adicionales pueden ser un LED RGB y pueden montarse en una placa de circuito impreso, preferiblemente como un dispositivo montado en superficie. El uso de señales de luz adicionales puede ser útil para indicación del estado del sensor. Estas señales de luz pueden, por ejemplo, ser representativas de un resultado de medición, tal como líquido/sin líquido en la superficie de contacto de líquido, un estado de error, un estado de transmisión de datos, un estado de inicialización, etc., en donde cada estado está asociado con un cierto color y un intervalo o período de emisión.
Se destaca que el uso de una o más fuentes de luz adicionales también se puede aplicar ventajosamente en otros sensores de detección de nivel de líquido que no comprenden un elemento de anillo al menos parcialmente transparente, en donde la superficie de contacto de líquido está formada por una superficie exterior del elemento de anillo.
El sensor de la invención se utiliza ventajosamente en un sistema de prevención de sobrellenado de líquido que comprende uno o más sensores de detección de nivel de líquido de acuerdo con la invención. El sistema de prevención de sobrellenado de líquido es adecuado, en particular, para el transporte de líquidos peligrosos, en particular, líquidos inflamables, tales como combustibles líquidos. Un sistema de prevención de sobrellenado de este tipo para combustibles líquidos suele estar sujeto a requisitos estrictos, como se describe en NEN EN 13922.
Los sensores de detección de nivel de líquido pueden estar dispuestos en una parte superior del interior de un compartimiento de un camión, por ejemplo, para detectar si el compartimento está lleno a un nivel predeterminado. Los sensores de detección de nivel de líquido también pueden estar dispuestos en una parte inferior del interior del compartimento, por ejemplo, para detectar si el compartimento está lo suficientemente vacío, p. ej., no lleno a un nivel por encima de la ubicación del sensor de detección de nivel, de modo que se pueda introducir una cantidad deseada de líquido en el compartimento sin sobrellenar el compartimento.
Ahora se explicará una realización de la invención, únicamente a modo de ejemplo, de manera que, se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 muestra una vista en perspectiva de una realización de un sensor de detección de nivel de líquido de acuerdo con la invención;
la figura 2 muestra esquemáticamente una sección transversal a través de la realización de la figura 1;
la figura 3 muestra una vista de la realización de la figura 1 parcialmente retraída de la carcasa cilíndrica;
la figura 4 muestra una vista de la realización de la figura 1 parcialmente desensamblada
la figura 5 muestra una serie de partes desensambladas de la realización de la figura 1;
la figura 6 muestra una sección transversal parcial del dispositivo de sensor; y
la figura 7 muestra una realización alternativa de un dispositivo de sensor.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una unidad de sensor óptico de detección de nivel de líquido de acuerdo con la invención, generalmente, indicada por el número de referencia 1. La unidad de sensor 1 comprende un dispositivo de montaje de sensor 2, un tubo de soporte de sensor 3 y un dispositivo de sensor 4. El dispositivo de sensor 4 se muestra ampliado en el lado derecho de la figura 1.
El dispositivo de montaje de sensor 2 puede ser de un tipo estándar para montar la unidad de sensor 1 en una abertura en el lado superior de un compartimento de un camión. El dispositivo de sensor 4 está conectado al tubo de soporte de sensor 3, por ejemplo, mediante una conexión de tornillo. El dispositivo de sensor 4 puede estar conectado a otros dispositivos, tales como un sistema de monitoreo, por una serie de cables de sensor que atraviesan el tubo de soporte de sensor 3.
La unidad de sensor 1 está configurada como una parte de un sistema de prevención de sobrellenado de líquido configurado para evitar que un compartimiento se sobrellene con líquido, en particular, mercancías peligrosas, tales como líquidos inflamables, en particular, combustibles líquidos.
Los requisitos típicos para los sistemas de prevención de sobrellenado para combustibles líquidos se pueden encontrar, por ejemplo, en NEN EN 13922. Estos requisitos típicos y las características de los líquidos inflamables, en particular, combustibles líquidos, en general, requieren un diseño específico del sensor que se utilizará en un sistema de sobreprevención de este tipo.
El dispositivo de sensor 4 es, después del montaje de la unidad de sensor 1 en la abertura del compartimiento en un área superior del interior del compartimiento para determinar si el nivel de líquido en el compartimiento ha llegado al dispositivo de sensor 4.
El dispositivo de sensor 4 comprende en dirección longitudinal una parte de carcasa cilindrica 5, un anillo conector 6, un elemento de anillo transparente 7 y una parte de extremo de carcasa 8. El elemento de anillo transparente 7 comprende un elemento de prisma 9 que tiene superficies exteriores que forman una superficie de contacto de líquido. El dispositivo de sensor 4 está configurado para detectar si hay líquido presente en la superficie de contacto de líquido.
El dispositivo de sensor tiene, generalmente, una forma cilíndrica con un diámetro menor que el diámetro del tubo de soporte de sensor 3. Como consecuencia, el dispositivo de sensor 4 puede introducirse más fácilmente a través de la abertura del compartimiento sin tocar las paredes de la abertura. Esto tiene la ventaja de que cualquier lubricante en las paredes de la abertura no contamina el dispositivo de sensor, en particular, el elemento de prisma 9 del elemento de anillo 7. El tubo de soporte de sensor 3 comprende una parte de extremo cónica 3a para proporcionar una transición suave entre el tubo de soporte de sensor 3 y el dispositivo de sensor 4.
La figura 2 muestra una sección transversal del dispositivo de sensor en el elemento de anillo 7. El elemento de anillo 7 se mecaniza a partir de un elemento de base en forma de placa mediante corte por láser o cualquier otra técnica adecuada y comprende un elemento de prisma 9 en la circunferencia exterior.
El elemento de anillo 7 define un espacio interior 7a. En este espacio interior 7a, se dispone una extensión en forma de U 10 de la parte de extremo de carcasa 8. Esta extensión en forma de U comprende dos ranuras 11 en las que se extiende una placa de circuito impreso 12. La placa de circuito impreso 12 soporta una fuente de luz 13, por ejemplo, un transmisor de infrarrojos y un detector de luz 14, por ejemplo, un receptor de infrarrojos.
La fuente de luz 13 está configurada para emitir un haz de luz LB y el detector de luz 14 está configurado para capturar el haz de luz. La fuente de luz 13 y el detector de luz 14 son dispositivos montados en superficie que se montan mediante una máquina de recogida y colocación en la placa de circuito impreso 12. Todos los demás componentes electrónicos, tales como los componentes de procesamiento para controlar la fuente de luz 13 y el detector de luz 14 son preferiblemente también dispositivos montados en superficie montados en la placa de circuito impreso 12. Todos los componentes pueden montarse mediante una máquina de recogida y colocación en un solo lado de la placa de circuito impreso 12. Se destaca que la ubicación de la fuente de luz 13 y el detector de luz 14 puede cambiar de lugar o estar dispuestos en cualquier otra ubicación adecuada para cooperar con el elemento de prisma 9.
El elemento de anillo 7 es completamente transparente para el haz de luz LB y está hecho de material plástico, en particular, de carbonato de alildiglicol, también conocido como CR-39. También se puede aplicar cualquier otro material adecuado que sea al menos parcialmente transparente para el haz de luz LB.
La fuente de luz 13 está configurada para emitir un haz de luz LB hacia una primera superficie exterior 15 del elemento de prisma 9. Cuando el haz de luz Lb se refleja en la primera superficie exterior 15, el haz de luz caerá sobre una segunda superficie exterior 16 que puede reflejar el haz de luz LB de vuelta al detector de luz 16.
Los ángulos de incidencia del haz de luz LB en la primera superficie exterior 15 y/o la segunda superficie exterior 16 se seleccionan de modo que, como resultado de la diferencia entre el índice de refracción de un líquido y el índice de refracción del aire u otro gas, el haz de luz LB se puede transmitir principalmente cuando el líquido está presente en la primera superficie exterior 15 y/o la segunda superficie exterior 16 y principalmente se refleja cuando hay aire u otro gas presente en la primera superficie exterior 15 y/o la segunda superficie exterior 16.
Por consiguiente, por ejemplo, cuando no hay líquido presente en la primera superficie exterior 15 y la segunda superficie exterior 16, la primera superficie exterior 15 y la segunda superficie exterior 16 reflejarán principalmente el haz de luz LB, de modo que el haz de luz LB se recibirá por el detector de luz 14.
Sin embargo, cuando hay líquido presente en la primera superficie exterior 15 y la segunda superficie exterior 16, el haz de luz LB se transmitirá principalmente por las superficies exteriores 15, 16 y el haz de luz no llegará sustancialmente al detector de luz 14. Por consiguiente, la presencia de líquido en las superficies exteriores 15, 16 puede ser detectada por el detector de luz 14.
Ventajosamente, la primera superficie exterior 15 y la segunda superficie exterior 16 son superficies curvas. La curvatura de las superficies se selecciona para hacer converger el haz de luz LB divergente emitido por la fuente de luz 13 para enfocar el haz de luz en el detector de luz después de la reflexión en las superficies exteriores 15, 16. Esto tiene como resultado que, cuando no hay líquido presente en las superficies exteriores 15, 16, sustancialmente más luz que es emitida por la fuente de luz 13 cae en el detector de luz 14. Esto hace que el dispositivo de sensor 4 sea más sensible y fiable para detectar la presencia de líquido en las superficies exteriores 15, 16.
El espacio interior 7a tiene una sección transversal no cilíndrica. La sección transversal de la extensión 10 de la parte de extremo de carcasa 8 tiene una forma que se corresponde sustancialmente con el espacio interior 7a, de modo que la extensión 10 no se puede girar dentro del elemento de anillo 7. Como la placa de circuito impreso 12 está dispuesta en las ranuras 11, la placa de circuito impreso 12 no se puede girar con respecto al elemento de anillo 7. Esta posición fija de la placa de circuito impreso 12 con respecto al elemento de anillo 10 asegura que la fuente de luz 13 montada
en superficie y el detector de luz 14 permanezcan correctamente alineados con respecto a las superficies exteriores 15, 16 del elemento de prisma 9.
La figura 3 muestra una vista de la realización de la figura 1 donde la parte de carcasa cilíndrica 5 se encuentra trasladada con respecto a las otras partes del dispositivo de sensor 4. Esto proporciona una vista del interior del dispositivo de sensor 4.
La figura 4 muestra otra vista desensamblada del dispositivo de sensor 4. La placa de circuito impreso 12 se extrae completamente de la parte de carcasa cilíndrica 5 y se retira un tope de goma 20 (que se describirá a continuación en el presente documento). El anillo conector 6 y el elemento de anillo 7 están desplazados con respecto a la placa de circuito impreso 12. La fuente de luz 13 y el detector de luz 14 son visibles, ya que el elemento de anillo 7 ya no está correctamente alineado con la fuente de luz 13 y el detector de luz 14.
La figura 5 muestra otras vistas del anillo conector 6, el elemento de anillo 7 y la parte de extremo de carcasa 8 y la figura 6 muestra una sección transversal de una parte de extremo del dispositivo de sensor 4.
La extensión 10 de la parte de extremo de carcasa 8 está provista de una rosca de tornillo exterior 17 para cooperar con una rosca de tornillo interior de la parte de carcasa cilíndrica 5. Atornillando la parte de carcasa cilíndrica 5 en la rosca de tornillo exterior de la extensión 10, el anillo conector 6 y el elemento de anillo 7 se pueden sujetar entre la parte de carcasa cilíndrica 5 y la parte de extremo de carcasa 8.
Anillos de sellado elásticos 18, sin ir más lejos, anillos de sellado de goma convencionales, se colocan entre la parte de carcasa cilíndrica 5 y el anillo conector 6, entre el anillo conector 6 y el elemento de anillo 7 y entre el elemento de anillo 7 y la parte de extremo de carcasa 8 para obtener una conexión de sellado entre estas partes respectivas. El anillo conector 6 y la parte de extremo de carcasa 8 comprenden ranuras, formadas entre los bordes de las superficies de sellado para recibir los anillos de sellado 18. Estas ranuras aseguran que los anillos de sellado 18 permanezcan en su ubicación respectiva.
Las superficies de sellado de la parte de carcasa cilíndrica 5, el anillo conector 6 y el elemento de anillo 7 son sustancialmente planas y paralelas entre sí. Por lo tanto, una conexión de sellado fiable entre las diferentes partes puede obtenerse con relativa facilidad sujetando el anillo conector 6 y el elemento de anillo 7 entre la parte de carcasa cilíndrica 5 y la parte de extremo de carcasa 8. En particular, las superficies de sellado del elemento de anillo 7 están formadas por superficies paralelas llanas en lados opuestos del elemento de anillo 7. En el estado ensamblado, los anillos de sellado 18 parcialmente sostenidos en ranuras en el anillo conector 6 y la parte de extremo de carcasa 8 están sujetos en un acoplamiento de sellado con estas superficies de sellado opuestas del elemento de anillo 7. La parte de carcasa cilíndrica 5 comprende una ranura para sostener un anillo de sellado 18 para proporcionar un acoplamiento de sellado con el anillo conector 6
El anillo conector 6 se proporciona para proporcionar una conexión de sellado entre la parte de carcasa cilíndrica 5 y el elemento de anillo 7 sin la necesidad de proporcionar ranuras u otros medios en el elemento de anillo 7 para retener el anillo de sellado 18. En una realización alternativa, se puede crear un acoplamiento de sellado directo entre el elemento de anillo 7 y la carcasa cilíndrica 5. El anillo conector 6 comprende un espacio interior sustancialmente igual al espacio interior 7a del elemento de anillo 7. Como resultado, el anillo conector se coloca en una posición de rotación fija con respecto a la parte de extremo de carcasa 8, cuando se dispone en la extensión 10.
La placa de circuito impreso 12 está fijada a la parte de carcasa de extremo 8 mediante un elemento de tornillo 19. Esta conexión de tornillo asegura, además, una posición fija de la placa de circuito impreso 12 con respecto a la parte de carcasa de extremo 8 y con ello una posición fija de la fuente de luz 13 y el detector de luz 14 con respecto al elemento de prisma 9.
El elemento de tornillo 19 es un elemento de tornillo galvánico que proporciona una conexión eléctricamente conductora entre la parte de extremo de carcasa 8 y la placa de circuito impreso 12. Es más, la conexión de tornillo entre la parte de extremo de carcasa 8 y la parte de carcasa cilíndrica 5 es eléctricamente conductora. Además, también existe una conexión eléctricamente conductora entre la parte de carcasa cilíndrica 5 y el tubo de soporte de sensor 3. Como resultado de estas conexiones eléctricamente conductoras, se proporciona una conexión a tierra adicional al dispositivo de sensor 4. Esta conexión a tierra adicional se puede conectar, por ejemplo, a un sistema de tierra central de un camión en el que se monta el dispositivo de sensor 4. Esta conexión a tierra adicional se proporciona además de una conexión a tierra estándar de la placa de circuito impreso que conecta la placa de circuito impreso mediante uno o una serie de cables de tierra a tierra.
La ventaja del sistema de tierra adicional es que, cuando el cable de tierra de la conexión a tierra estándar se desconecta inadvertidamente de tierra, por ejemplo, desconectando un conector de cable de tierra, la placa de circuito impreso 12 todavía está conectada a tierra a través de la conexión a tierra adicional. De esta forma, pueden evitarse lecturas falsas del dispositivo de sensor 4.
Además, se proporcionan topes de goma 20 para evitar que el material de relleno que se introduce en la parte de
carcasa cilindrica 5 después del ensamblaje del dispositivo de sensor 4 llegue a los elementos ópticos, tales como la fuente de luz 13 y la fuente de luz 14. También se puede aplicar cualquier otro material o dispositivo para evitar que el material de relleno pueda llegar a los componentes ópticos.
Como se puede ver en las figuras 2 y 4, una fuente de luz adicional 21, por ejemplo, un LED RGB se monta en la placa de circuito impreso 12 entre la fuente de luz 13 y el detector de luz 14. Esta fuente de luz adicional 21 está configurada para proporcionar señales de luz que se emiten a través del elemento de anillo 7. Las señales de luz adicionales pueden utilizarse para indicar un estado del dispositivo de sensor 4. Diferentes señales de luz, tales como diferentes colores de luz o diferente señal intermitente pueden utilizarse para indicar un estado diferente del dispositivo de sensor 4. Un estado de este tipo puede incluir un resultado de medición, tal como líquido/sin líquido en la superficie de contacto de líquido, un estado de error, un estado de transmisión de datos, un estado de inicialización, etc.
Antes en el presente documento, se describe una unidad de sensor montada en la parte superior de un compartimento de un camión que tiene uno o más compartimentos. Sin embargo, el dispositivo de sensor también puede montarse en cualquier otra ubicación adecuada. Sin ir más lejos, el dispositivo de sensor puede utilizarse como parte de una unidad de sensor de retención montada en el lado inferior del compartimiento. Una unidad de sensor de retención de este tipo se puede utilizar para determinar si el compartimiento está sustancialmente vacío, es decir, si el nivel de líquido del compartimento respectivo está por debajo de la superficie de contacto de líquido del sensor.
El dispositivo de sensor 4 mostrado en los dibujos comprende un único elemento de anillo 7 con una fuente de luz 13 asociada y un detector de luz 14. En una realización alternativa, el dispositivo de sensor puede comprender dos o más elementos de anillo al menos parcialmente transparentes, en donde los dos o más elementos de anillo están espaciados entre sí y en donde los dos o más elementos de anillo forman cada uno una superficie de contacto de líquido asociada con una fuente de luz y un detector de luz.
La figura 7 muestra una realización alternativa de este tipo, que comprende dos elementos de anillo 7, en donde cada elemento de anillo 7 forma una superficie de contacto de líquido asociada con una fuente de luz y un detector de luz. Un segundo anillo conector 6a está dispuesto entre los dos elementos de anillo 7. Los anillos de sellado u otros elementos de sellado están dispuestos en lados opuestos de los elementos de anillo para obtener el sellado de las superficies llanas planas de los elementos de anillo 7. La parte de extremo de carcasa 8 y la parte de carcasa cilíndrica 5 se tiran una hacia la otra, por ejemplo, mediante una conexión de rosca de tornillo, de modo que los elementos de anillo 7 y los anillos conectores 6 se sujeten entre sí y entre la parte de extremo de carcasa 8 y la parte de carcasa cilíndrica 5 para obtener un sellado correcto entre las diferentes partes. Se destaca que una placa de circuito impreso que soporta la fuente de luz y el detector de luz asociado con cada elemento de anillo 7, puede extenderse a través de ambos elementos de anillo 7.
Un dispositivo de sensor que tenga múltiples elementos de anillo puede utilizarse, por ejemplo, para detectar la presencia de líquido a múltiples niveles de altura con un solo sensor. Dado que los elementos de anillo proporcionan un espacio interior a través del que se pueden guiar los cables, todo el cableado u otras conexiones electrónicas a las respectivas fuentes de luz y detectores de luz pueden hacerse a través del interior del dispositivo de sensor.
El dispositivo de sensor que tiene múltiples elementos de anillo transparentes a diferentes niveles se puede utilizar, por ejemplo, cuando se desea llenar a diferentes alturas. También es posible utilizar los múltiples elementos de anillo transparentes para un llenado más controlado del compartimento. Por ejemplo, cuando se desea llenar un compartimiento hasta un anillo superior, se puede utilizar un modo de llenado rápido que tenga una tasa de llenado alta para llenar el compartimento hasta un anillo inferior. Posteriormente, el modo de llenado puede cambiarse a un modo de llenado más lento que tenga una tasa de llenado baja, que es inferior a la tasa de llenado alta, para llenar el compartimiento de una manera más controlada desde el elemento de anillo inferior hasta el elemento de anillo superior.
Claims (14)
1. Un sensor (1) óptico de detección de nivel de líquido, comprendiendo el sensor (1):
una fuente de luz (13) para emitir un haz de luz (LB),
una superficie de contacto de líquido y
un detector de luz (14),
en donde la fuente de luz (13) está dispuesta para emitir un haz de luz (LB) hacia la superficie de contacto de líquido, cuya superficie de contacto de líquido refleja o transmite el haz de luz (LB) en función del líquido que esté presente en la superficie de contacto de líquido y
en donde el detector de luz (14) está dispuesto para recibir el haz de luz (LB) después de la reflexión en la superficie de contacto de líquido,
caracterizado por que, el sensor (1) comprende un elemento de anillo (7) al menos parcialmente transparente, en donde la superficie de contacto de líquido está formada por una superficie exterior del elemento de anillo (7), en donde el sensor (1) comprende una carcasa que tiene dos o más partes de carcasa (5, 8), en donde los elementos de sellado (18) están dispuestos entre las superficies de sellado del elemento de anillo (7) y las dos o más partes de carcasa (5, 8), en donde las superficies de sellado del elemento de anillo (7) están formadas por superficies planas opuestas del elemento de anillo (7).
2. El sensor de la reivindicación 1, en donde la fuente de luz (13) y/o el detector de luz (14) están dispuestos en el espacio interior (7a) del elemento de anillo (7).
3. El sensor de la reivindicación 1 o 2, en donde al menos una parte del elemento de anillo (7) que forma la superficie de contacto de líquido está formada como un elemento de prisma (9).
4. El sensor de la reivindicación 3, en donde el elemento de prisma (9) tiene superficies curvas, en particular, superficies convexas, para enfocar la luz procedente de la fuente de luz (13) al detector de luz (14).
5. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el elemento de anillo (7) está hecho de vidrio o material plástico y/o en donde el elemento de anillo (7) está hecho al menos parcialmente de carbonato de alildiglicol (ADC).
6. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el elemento de anillo (7) es completamente transparente.
7. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la fuente de luz (13) y/o el detector de luz (14) están dispuestos en una ubicación fija en una placa de circuito impreso (12) y en donde la placa de circuito impreso (12) se monta en una posición fija con respecto al elemento de anillo (7).
8. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el sensor (1) comprende una placa de circuito impreso (12) que soporta uno o más componentes electrónicos que incluyen la fuente de luz (13) y el detector de luz (14), una parte de carcasa (8) y un elemento de conexión (19) para conectar la placa de circuito impreso (12) a la parte de carcasa (8), en donde el elemento de conexión (19) es una conexión galvánica configurada para proporcionar una conexión a tierra entre la placa de circuito impreso (12) y la parte de carcasa (8).
9. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde el sensor (1) comprende componentes de procesamiento para controlar la fuente de luz (13) y el detector de luz (14) y para proporcionar una señal representativa de la presencia de líquido en la superficie de contacto de líquido.
10. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde el sensor (1) comprende dos o más elementos de anillo (7) espaciados entre sí, en donde los dos o más elementos de anillo (7) forman cada uno una superficie de contacto de líquido asociada con una fuente de luz (13) y un detector de luz (14).
11. El sensor de cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde el sensor (1) comprende una o más fuentes de luz adicionales (21) para emitir señales de luz representativas de un estado del sensor (1), en donde las señales de luz comprenden preferiblemente señales de luz con uno o más colores y/o señales de luz emitidas durante un tiempo o intervalo de tiempo predeterminado.
12. El sensor (1) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sensor (1) está configurado para utilizarse en un sistema de prevención de sobrellenado de líquido para combustibles líquidos.
13. Un sistema de prevención de sobrellenado de líquido que comprende uno o más sensores de detección de nivel de líquido (1) según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
14. El sistema de prevención de sobrellenado de líquido de la reivindicación 13, en particular, configurado para líquidos inflamables, en particular, combustible líquido.
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