FR2777348A1

FR2777348A1 - Method for measuring oil level

Info

Publication number: FR2777348A1
Application number: FR9804607A
Authority: FR
Inventors: Rocco Iacovella
Original assignee: Valeo Electronique SA
Current assignee: Valeo Electronique SA
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 1999-10-15
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: FR2777348B1

Abstract

The method involves supplying a resistive probe (2) with a series of current pulses, and comparing its resistance increase due to heating with a reference voltage (SO) that corresponds to the variation in the recorded voltage on the probe immersed in the oil at a height which permits the display of a minimum indication of oil level. The number of current pulses enables the increase in voltage at the probe terminals to reach the reference voltage level. An Independent claim is also included for an oil level sensor using a resistive probe.

Description

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La présente invention concerne un procédé de mesure du niveau d'huile dans un réceptacle, ainsi qu'un dispositif The present invention relates to a method for measuring the oil level in a receptacle, as well as to a device

pour la mise-en-oeuvre de ce procédé. for the implementation of this process.

Par le brevet francais N 76.30120 (publié sous le N 2 367 276) il est connu un dispositif permettant le contrôle By the French patent N 76.30120 (published under N 2 367 276) a device is known allowing the control

du niveau de liquide contenu dans un réservoir. the level of liquid in a tank.

Ce dispositif utilise un élément métallique résistif immergé dans le liquide à contrôler et traversé par un courant électrique constant provoquant son échauffement, et un comparateur qui confronte la tension aux bornes de l'élément résistif avec t tensions prédéterminées, correspondant à T niveaux d'immersion de l'élément résistif, This device uses a resistive metallic element immersed in the liquid to be checked and crossed by a constant electric current causing it to heat up, and a comparator which compares the voltage across the terminals of the resistive element with t predetermined voltages, corresponding to T immersion levels. of the resistive element,

pour indiquer le niveau du liquide.to indicate the level of the liquid.

Selon ce brevet N 76.30120, pour qu'un tel dispositif de contrôle soit d'une précision acceptable malgré sa grande sensibilité aux variations de la température ambiante (ce qui est en particulier le cas dans les véhicules automobiles), il est prévu de mesurer la différence entre la tension à un instant donné aux bornes de l'élément résistif et la tension initiale, et c'est cette différence qu'on compare aux niveaux de tension prédéterminés. Le dispositif connu rappelé ci-dessus présente toutefois l'inconvénient que, quand l'élément résistif formant sonde n'est pas immergé dans l'huile, il est soumis à des puissances de chauffe importantes et peut alors According to this patent N 76.30120, for such a control device to be of acceptable precision despite its great sensitivity to variations in the ambient temperature (which is in particular the case in motor vehicles), provision is made to measure the difference between the voltage at a given instant across the resistive element and the initial voltage, and it is this difference that is compared to the predetermined voltage levels. The known device recalled above however has the drawback that, when the resistive element forming the probe is not immersed in the oil, it is subjected to significant heating powers and can then

s'altérer très rapidement.deteriorate very quickly.

La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient du dispositif connu et, pour cela, elle propose d'alimenter la sonde pendant un temps inversement lié à la longueur de la partie émergée de la sonde, ainsi moins la sonde est immergée et donc peu refroidie par l'huile, et The object of the present invention is to remedy this drawback of the known device and, for this, it proposes to supply the probe for a time inversely related to the length of the emerged part of the probe, thus the less the probe is immersed and therefore slightly cooled by oil, and

plus le temps d'alimentation est court. the shorter the feeding time.

A cet effet, selon l'invention, la sonde est alimentée par une succession d'impulsions de courant, et la tension mesurée aux bornes de la sonde est comparée à une valeur de tension de référence correspondant à la variation de tension enregistrée sur une sonde immergée dans l'huile d'une hauteur correspondant au minimm affiché égal au niveau bas de l'huile, le nombre des dites impulsions de courant étant tel qu'il permet à l'augmentation de la tension aux bornes de la sonde d'atteindre la dite valeur de tension de référence. Avantageusement, l'invention utilise un algorithme d'affichage très simple, et particulièrement adapté à un bargraphe. Les largeurs d'impulsions d'alimentation sont calibrées pour être directement corrélées avec l'affichage, le nombre de segments activés du bargraphe correspondant au To this end, according to the invention, the probe is supplied by a succession of current pulses, and the voltage measured at the terminals of the probe is compared with a reference voltage value corresponding to the variation in voltage recorded on a probe. immersed in the oil from a height corresponding to the displayed minimum equal to the low level of the oil, the number of said current pulses being such that it allows the increase in the voltage across the terminals of the probe to reach the said reference voltage value. Advantageously, the invention uses a very simple display algorithm, and particularly suitable for a bargraph. The feed pulse widths are calibrated to be directly correlated with the display, the number of activated bar graph segments corresponding to the

nombre d'impulsions générées.number of pulses generated.

Pour bien faire comprendre le dispositif selon l'invention on en décrira ci-après le principe de fonctionnement ainsi que des exemples de réalisation, en référence au dessin schématique annexé dans lequel: la figure 1 est un schéma de principe simplifié du dispositif de mesure de niveau d'huile selon la présente invention; les figures 2 à 4 sont des graphiques de la tension en fonction du temps, pour des exemples de mesure avec des niveaux d'huile différents; et les figures 5 et 6 sont deux exemples de réalisation To make the device according to the invention clearly understood, the operating principle and examples of embodiment will be described below, with reference to the appended schematic drawing in which: FIG. 1 is a simplified block diagram of the device for measuring oil level according to the present invention; FIGS. 2 to 4 are graphs of the voltage as a function of time, for examples of measurement with different oil levels; and Figures 5 and 6 are two exemplary embodiments

du dispositif de mesure selon l'invention. of the measuring device according to the invention.

En référence à la figure 1, le dispositif de mesure mettant en oeuvre le procédé selon la présente invention comprend un générateur de courant 1 fournissant des impulsions de courant à une sonde 2 partiellement immergée With reference to FIG. 1, the measurement device implementing the method according to the present invention comprises a current generator 1 supplying current pulses to a partially submerged probe 2

dans l'huile (non représentée) dont le niveau est à mesurer. in the oil (not shown) whose level is to be measured.

Un comparateur 3 compare la variation de tension enregistrée sur la sonde 2, (c'est-à-dire l'écart de tension enregistré entre le début et la fin de l'impulsion) lors de l'application d'une impulsion de courant, à un seuil de A comparator 3 compares the voltage variation recorded on the probe 2, (i.e. the voltage difference recorded between the start and the end of the pulse) during the application of a current pulse , at a threshold of

tension de référence SO.reference voltage SO.

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La sortie du comparateur 3 est appliquée à un dispositif de traitement 4, lui-même relié d'une part à un dispositif d'affichage du niveau mesuré tel qu'un bargraphe et, d'autre part, au générateur de courant 1. Le seuil de tension de référence SO du comparateur 3 est choisi de telle manière qu'il corresponde à la variation de tension enregistrée sur la sonde 2 lorsque celle-ci est immergée dans un niveau d'huile d'une hauteur correspondant au minimum affiché, c'est-à-dire au premier segment du The output of the comparator 3 is applied to a processing device 4, itself connected on the one hand to a device for displaying the measured level such as a bargraph and, on the other hand, to the current generator 1. The reference voltage threshold SO of comparator 3 is chosen so that it corresponds to the voltage variation recorded on probe 2 when it is immersed in an oil level of a height corresponding to the minimum displayed, c that is to say in the first segment of the

bargraphe 5.bargraph 5.

On prendra comme valeur de seuil SO la valeur de la tension au-dessus de la valeur d'origine, de manière à compenser l'ensemble des dispersions des composants et de la température. Pour la mesure, le générateur de courant 1 produit une impulsion de courant de durée T1. Si celle-ci permet d'atteindre le seuil de tension SO (la hauteur de l'huile étant faible et donc l'échauffement de la sonde 2 élevé), à cette génération de la première impulsion correspond The value of the voltage above the original value will be taken as the threshold value SO, so as to compensate for all the dispersion of the components and of the temperature. For measurement, the current generator 1 produces a current pulse of duration T1. If this makes it possible to reach the voltage threshold SO (the height of the oil being low and therefore the temperature rise of the probe 2 high), this generation of the first pulse corresponds

l'affichage du premier segment du bargraphe 5. display of the first segment of bar graph 5.

Si par contre le seuil de tension SO n'est pas atteint avec la première impulsion Tl (car le niveau d'huile est plus haut que dans le cas précédent), le dispositif génère alors une seconde impulsion calibrée T2 pour correspondre au second niveau d'affichage du bargraphe 5, et ainsi de suite jusqu'à analyser toute la dynamique de la If on the other hand the voltage threshold SO is not reached with the first pulse Tl (because the oil level is higher than in the previous case), the device then generates a second calibrated pulse T2 to correspond to the second level d display of bar graph 5, and so on until analyzing all the dynamics of the

sonde 2.probe 2.

A la figure 2, on a représenté le graphique correspondant à un exemple de mesure avec un niveau d'huile bas. Compte tenu de ce niveau, l'échauffement de la sonde 2 est rapide et le seuil de tension SO est atteint dès la première impulsion Tl. Le premier segment du bargraphe 5 est In Figure 2, there is shown the graph corresponding to an example of measurement with a low oil level. Given this level, the heating of probe 2 is rapid and the voltage threshold SO is reached on the first pulse Tl. The first segment of bar graph 5 is

seul activé, affichant un niveau d'huile minimum. only activated, displaying a minimum oil level.

Le graphique représenté à la figure 3 correspond à un The graph shown in Figure 3 corresponds to a

exemple de mesure avec un niveau d'huile intermédiaire. example of measurement with an intermediate oil level.

L'échauffement de la sonde 2 étant donc moins rapide que The heating of probe 2 is therefore slower than

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dans l'exemple de la figure 2, le seuil de tension SO n'est atteint qu'à la seconde impulsion T2 et les premier et in the example of FIG. 2, the voltage threshold SO is not reached until the second pulse T2 and the first and

second segments du bargraphe 5 sont alors activés. second segments of bar graph 5 are then activated.

A la figure 4 on a représenté le graphique d'un exemple de mesure avec un niveau d'huile encore supérieur à celui de la figure 3. L'échauffement de la sonde 2 est alors encore moins rapide que dans cet exemple précédent et, comme on le voit, le seuil de tension SO n'est atteint qu'à la quatrième impulsion T4. Les premier, second, troisième et In Figure 4 there is shown the graph of an example of measurement with an oil level even higher than that of Figure 3. The heating of the probe 2 is then even less rapid than in this previous example and, as as can be seen, the voltage threshold SO is not reached until the fourth pulse T4. The first, second, third and

quatrième segments du bargraphe 5 sont alors activés. fourth segments of bar graph 5 are then activated.

A la figure 5, on a représenté un premier exemple de réalisation du dispositif de mesure selon l'invention qui utilise comme mémorisation de la tension d'origine, un condensateur C disposé entre la sonde 2 et le comparateur 3, In FIG. 5, a first exemplary embodiment of the measuring device according to the invention is shown, which uses, as storage of the original voltage, a capacitor C disposed between the probe 2 and the comparator 3,

et commandé par un commutateur 6.and controlled by a switch 6.

Un transistor 7 est connecté entre le dispositif de traitement 4 et de générateur de courant 1 et, conformément A transistor 7 is connected between the processing device 4 and the current generator 1 and, in accordance

à la description de la figure 1, le dispositif génère une in the description of FIG. 1, the device generates a

impulsion T1 en pilotant le transistor 7. pulse T1 by driving transistor 7.

Dans la phase du début de l'impulsion Tl, le commutateur 6 est fermé et le condensateur C se charge à la valeur UO qui correspond aux conditions initiales de la In the phase of the start of the pulse Tl, the switch 6 is closed and the capacitor C charges at the value UO which corresponds to the initial conditions of the

mesure (température ambiante, résistance de la sonde...). measurement (ambient temperature, resistance of the probe ...).

Après mémorisation des conditions initiales, on libère le commutateur 6 et l'on retrouve alors sur l'entrée du comparateur 3 une tension correspondant à la valeur After memorizing the initial conditions, the switch 6 is released and there is then a voltage corresponding to the value on the input of the comparator 3

différentielle U-UO.differential U-UO.

Si au bout du temps T1 cette tension dépasse la valeur SO du seuil de comparaison, alors l'information transmise au dispositif de traitement 4 est enregistrée If at the end of time T1 this voltage exceeds the value SO of the comparison threshold, then the information transmitted to the processing device 4 is recorded

comme niveau d'huile 1 sur le bargraphe 5. as oil level 1 on bar 5.

Dans le cas contraire, le dispositif de traitement pilote le transistor 7 pour produire une seconde impulsion T2, en conservant toujours la mémorisation des conditions initiales dans le condensateur C, et le processus se déroule Otherwise, the processing device controls the transistor 7 to produce a second pulse T2, always keeping the memorization of the initial conditions in the capacitor C, and the process takes place.

de la façon décrite en référence aux figures 1 à 4. as described with reference to Figures 1 to 4.

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Pour s'affranchir des problèmes aux limites de niveau entre chaque segment du bargraphe, et afin d'éviter des instabilités d'affichage, on utilise avantageusement une solution, connue en soi, qui consiste à inclure une hystérésis sur le niveau de tension de seuil SO de manière à To overcome problems at the level limits between each segment of the bar graph, and in order to avoid display instabilities, a solution, known per se, is advantageously used which consists in including a hysteresis on the threshold voltage level. SO so

garantir une stabilité d'affichage. guarantee display stability.

Selon le niveau réel obtenu, cette hystérésis H sera Depending on the actual level obtained, this hysteresis H will be

gérée en plus ou en moins par rapport à SO. managed more or less than SO.

Ainsi, si le niveau de tension réel atteint, par exemple pour une émission de trois impulsions, est de peu supérieur à SO, le seuil de discrimination devra être porté à SO-H de manière à obtenir un affichage sûr des trois Thus, if the actual voltage level reached, for example for a three-pulse emission, is slightly higher than SO, the discrimination threshold must be raised to SO-H so as to obtain a sure display of the three

premiers segments du bargraphe.first segments of the bar graph.

Par contre, si le niveau atteint pour ces trois mêmes impulsions est largement supérieur à SO (sans pour autant que les deux premières impulsions ne permettent d'atteindre On the other hand, if the level reached for these same three pulses is much higher than SO (without however that the first two pulses do not allow to reach

ce seuil), le seuil devra alors être porté à SO+H. this threshold), the threshold should then be raised to SO + H.

Le seuil de comparaison prendra donc les valeurs SO+H et SO-H en fonction du niveau réel de tension. On réalise cette adaptation en faisant varier le seuil du comparateur 3 de la figure 5, ou bien en ajoutant à celui-ci un second comparateur. En référence à la figure 6, on a représenté une seconde forme de réalisation du dispositif de mesure selon l'invention, comprenant un microcontrôleur 13 utilisant un convertisseur analogique numérique qui assure les fonctions de mémorisation des conditions initiales, de mesure de The comparison threshold will therefore take the values SO + H and SO-H according to the actual voltage level. This adaptation is carried out by varying the threshold of the comparator 3 in FIG. 5, or else by adding a second comparator to it. Referring to Figure 6, there is shown a second embodiment of the measuring device according to the invention, comprising a microcontroller 13 using an analog to digital converter which performs the functions of memorizing the initial conditions, measuring

tension et de génération de l'hystérésis. voltage and hysteresis generation.

Dans ce dispositif, on utilise un générateur de courant constant 8 constitué par un transistor NPN polarisé par une chaîne d'amplification qui asservit le courant produit à une référence. A cet effet, comme on l'a représenté, une chute de tension est prélevée aux bornes d'une résistance de mesure 9. Après amplification par l'amplificateur 10, cette chute de tension est comparée, par l'amplificateur 11, à une tension de référence 12, et le In this device, a constant current generator 8 is used, consisting of an NPN transistor biased by an amplification chain which slaves the current produced to a reference. To this end, as shown, a voltage drop is taken across a measurement resistor 9. After amplification by the amplifier 10, this voltage drop is compared, by the amplifier 11, to a reference voltage 12, and the

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résultat de cette comparaison va asservir la polarisation du result of this comparison will enslave the polarization of the

transistor pour maintenir constant le courant produit. transistor to keep the current produced constant.

Comme pour l'exemple de la figure 5, un transistor (non représenté à la figure 6) connecté en amont du générateur de courant 8 permet de piloter le dispositif en impulsion. On remarquera que le transistor du générateur de courant 8 peut indifféremment être un transistor NPN, comme As in the example in FIG. 5, a transistor (not shown in FIG. 6) connected upstream of the current generator 8 makes it possible to drive the device in pulse. It will be noted that the transistor of the current generator 8 can indifferently be an NPN transistor, as

décrit en référence à la figure 6, ou un transistor PNP. described with reference to Figure 6, or a PNP transistor.

Dans ce dernier cas, le sens de branchement de l'amplificateur 11 est alors à permuter, et il y a lieu In the latter case, the direction of connection of the amplifier 11 is then to be swapped, and it is necessary

d'ajouter une résistance de base.to add a basic resistance.

On notera aussi que, pour améliorer la précision de l'ensemble de mesure, il est avantageux d'associer la référence 12 du générateur de courant 8 à la référence du convertisseur analogique numérique, ce qui permet d'annuler It will also be noted that, to improve the accuracy of the measurement assembly, it is advantageous to associate the reference 12 of the current generator 8 with the reference of the analog-to-digital converter, which makes it possible to cancel

toute dérive de l'une d'entre elles. any drift from one of them.

On comprendra que le signal prélevé aux bornes de la sonde de mesure peut être amplifié pour augmenter la précision de la mesure. De plus, une partition de la zone de mesure peut permettre d'accentuer cette précision. Dans ce dernier cas, un dispositif de commutateur d'offset est alors nécessaire pour faire coïncider la dynamique de tension avec It will be understood that the signal taken at the terminals of the measurement probe can be amplified to increase the accuracy of the measurement. In addition, partitioning the measurement area can enhance this accuracy. In the latter case, an offset switch device is then necessary to make the voltage dynamics coincide with

la plage du convertisseur analogique numérique. the range of the analog to digital converter.

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Claims

1. Method for measuring the level of oil in a receptacle, comprising the operations which consist of: - partially immersing a resistive probe (2) in the liquid oil whose level is to be measured, - supplying said electric current resistive probe (2), - to measure the increase in resistance of the resistive probe (2) due to overheating, by comparing the increase in the voltage across the resistive probe (2) with a voltage value (SO), and to transform the said measurement of increase in resistance of the probe (2) into an expression of the oil level, characterized in that the probe (2) is supplied by a succession of pulses current (Tl, T2, ........) and in that the said reference voltage value (SO) corresponds to the voltage variation recorded on the oil immersed probe of a height allowing the display of the minimum level of level indication, the number of said pulses of c ourant (T1, T2, .....) being such that it allows the increase in the voltage across the terminals of the probe (2) to reach the said voltage threshold of

reference (SO).

2. Method according to claim 1, characterized in that the supply pulses (T1, T2, ....) have their widths calibrated to be directly correlated with

the oil level indication.

3. Method according to claim 2, characterized in that the expressed indication of the oil level corresponds to

number of current pulses (T1, T2, .....) generated.

4. Method according to any one of the claims

1 to 3, characterized in that a hysteresis (H) is included on the reference voltage level (SO), this hysteresis (H) being managed more or less relative to said threshold

(SO) according to the actual voltage level obtained.

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5. Device for measuring a liquid oil level in a receptacle for implementing the method according to

claims 1 to 4, comprising a resistive probe (2)

partially immersed in the oil contained in the receptacle, an electric current generator (1,8) supplying said probe (2), and a comparator (3) to which the increase in voltage across the terminals of the probe is applied ( 2) to compare it with a reference voltage value (SO), characterized in that said current generator (8) supplies current pulses (T1, T2, ..

.), and by an electronic device for processing (4) the output of the comparator (3) which, if the voltage increase reaches the said reference voltage value (SO), controls the display of the oil level on a display device (5) and, if the voltage increase is less than the said reference voltage value (SO), control by a transistor (7) the sending of a new .. CLMF: pulse ( T2, ......) of supply current.

6. Measuring device according to claim 5, characterized in that it comprises a capacitor (C) for memorizing the original conditions disposed between said

probe (2) and the comparator input (3).

7. Measuring device according to claim 5 or claim 6, characterized in that the current generator (8) consists of a transistor biased by an amplification chain (10,11) which controls the current

product supply to a reference (12).

8. Measuring device according to any one of

claims 5 to 7, characterized in that the increase

the voltage across the terminals of the probe (2) is applied to a microcontroller (13) having an analog-to-digital converter which performs the functions of storage,

voltage measurement and hysteresis generation.

9. Device according to claim 8, characterized in that the reference (12) of the current generator (8) is

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associated with the reference of the analog-to-digital converter.