WO2006056257A1 - Kapazitiver flüssigkeitssensor sowie verfahren zum messen der füllstandshöhe - Google Patents

Kapazitiver flüssigkeitssensor sowie verfahren zum messen der füllstandshöhe Download PDF

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WO2006056257A1
WO2006056257A1 PCT/EP2005/010217 EP2005010217W WO2006056257A1 WO 2006056257 A1 WO2006056257 A1 WO 2006056257A1 EP 2005010217 W EP2005010217 W EP 2005010217W WO 2006056257 A1 WO2006056257 A1 WO 2006056257A1
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sensor
wall
liquid
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PCT/EP2005/010217
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Kurt Schaupert
Gerold Ohl
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Schott Ag
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Definitions

  • the invention relates to a liquid sensor according to the Ober ⁇ concept of claim 1 and a method for measuring the level height according to the preamble of claim 10.
  • EP 0995 083 B1 discloses a capacitive fill level sensor which is intended to be suitable for determining the position of a boundary layer between water and oil in a separator tank, a rod-shaped probe having a plurality of electrodes arranged along a probe axis, between which the fill level-dependent capacitances are measured. is present and the Elekt ⁇ roden are provided with an electrically insulating cover, wherein a ratio of an electrode height is selected to an electrode distance greater than 1 and the Elektroden ⁇ height, the width of an electrode in the direction of an axis of the probe and the electrode spacing, the distance between adjacent edges of two successive electrodes.
  • No. 5,613,399 discloses a vertical arrangement of a plurality of electrodes and a common electrode extending over the entire vertical length, the change in the coupling of electrical pulses from the individual electrodes to the common electrode being utilized by the influence of a liquid for measurement.
  • EP 0667 512 shows an arrangement of two electrodes next to one another, which can be attached to a container wall, for example by gluing. All state-of-the-art measuring arrangements share the common disadvantage that the measuring arrangements according to the prior art are very complicated. Although, in all cases, to improve accuracy, electrodes can be used which are flat in the direction of the filling level and more extensible in the direction of the liquid surface. However, due to the geometry of the field, these statements are limited. Due to tolerances in the geometry of the electrodes and of the components of the evaluation electronics as well as due to disturbances of the electrical signals such as noise, measurement inaccuracies occur. In particular, at low level, these have an extremely strong percentage.
  • the object of the invention is to provide a liquid sensor which enables an improved and more accurate measurement, in particular of low liquid level changes and in particular of threshold values or measurements at predetermined measuring points.
  • the object is achieved with a liquid sensor with the Merkma ⁇ len of claim 1.
  • the accuracy of the determination of the liquid level or fill level is improved by arranging the measuring electrodes not at right angles but at an angle to the vertical.
  • the covered electrode area increases strongly. This is particularly important in the case of containers in the form of shallow trays, since there is only a small amount of liquid level and even small tolerances correspond to a large difference in volume. This is relevant, for example, in the metering of the water inlet of dishwashers and / or washing machines.
  • the amount of water used for the rinse is determined in the pump sump via the height of the water level.
  • horizontal electrodes are particularly well suited for quiet or with respect to the surface movement quiet liquids. If, in contrast to a strictly horizontal arrangement, the electrodes are arranged at an angle to the horizontal and in particular at a shallow angle to the horizontal, the inclusion or snagging of air is advantageously achieved. Prevent bubbles, which can cause incorrect measurements by the influence of the electric field. In the case of complete emptying, moreover, the liquid runs better from the wall, so that erroneous measurement due to the residual liquid remaining is also avoided.
  • the inclined surface or electrodes can be arranged so that the electric field extends downwards or upwards into the liquid.
  • the electrodes are arranged so that the electric field extends down into the liquid, so that the electric field can penetrate deep into the liquid whose electricity constant causes the measuring effect and can thus cause a reliable triggering of a switching function ,
  • the electrodes can be attached directly to the container by gluing, pressing, clipping on or vapor deposition.
  • a sensor arrangement or several sensor arrangements can be accommodated on a separate component. This is particularly advantageous if a container is to be removable, but where no electrical connections to the sensor are to be opened. This significantly simplifies the construction and improves the durability.
  • Such a container can be cleaned, for example, subsequently in a dishwasher.
  • This embodiment is advantageous, for example, for the container of the water supply of a coffee machine or a water cooler.
  • such an arrangement is also particularly suitable for the residual water container of a coffee machine or the drip tray, on which the cups are in the Beglal ⁇ ment.
  • a separate component for example, a substructure of a kettle
  • the container at least in the region in which the sensors are arranged on the separate component, rests securely and form- fittingly on the sensors, in order to avoid measurement distortion due to a possibly existing air gap or an air gap which is not firmly set.
  • the sensors or the separate component carrying the sensors can be pressed onto the liquid-carrying container by spring force.
  • the electrodes can be accommodated in an encapsulated component, which protrudes into the inner space through an opening in the container wall.
  • the container can then continue to have vertical walls without any special shaping.
  • Figure 1 a first embodiment of the invention in a very highly schematic cross section
  • FIG. 2 shows the embodiment according to FIG. 1 in a highly schematic plan view with schematically perspective view of the sensor region in two embodiments;
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a sensor arrangement with two superimposed sensor areas
  • FIG. 4 shows the arrangement according to FIG. 3 in a highly schematic plan view
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a sensor arrangement according to the invention.
  • FIG. 6 shows the sensor arrangement according to FIG. 5 in a highly schematic top view
  • FIG. 7 shows a further embodiment with a spring-mounted sensor arrangement in a separate component
  • FIG. 8 shows a further embodiment with a sensor arrangement in a separate component
  • FIG. 9 shows a further embodiment of a sensor arrangement in which a sensor component is formed protruding in a container opening.
  • a liquid sensor 1 according to the invention is arranged on a container 2 in which a liquid 3 up to a liquid level 4 is located (FIG. 1).
  • a sensor region 6 is arranged in the container wall 5.
  • the sensor region 6 (shown in a perspective plan view in FIG. 2) has an obliquely ramp-like first wall 7 extending into the container 2 and extending from a lower edge 8 with the container wall 5 to an upper one common, horizontally extending edge 9 with a flat top wall 10 extends.
  • the flat top wall 10 extends from the horizontally extending edge 9 to a common edge 11 with the container wall 5.
  • the wall 8 is bounded on both sides by running into the container and the top wall 10 and the bottom wall 7 connecting example triangular side walls 12 ( Figure 2).
  • the electrodes 13 are each electrically connected to a corresponding circuit (not shown).
  • the electrodes are not parallel due to the perspective distortion.
  • a non-parallel, diverging course of the electrodes 13 is in principle also possible.
  • the electrodes are not in the form of a rod next to each other but coaxially as coaxial electrodes 13a.
  • the electrodes 13a are in this case arranged on the housing in the same way as the electrodes 13, even if they are shown in FIG. 2 only in a highly schematized manner and without the corresponding sensor area 6.
  • the following explanations apply to both parallel and coaxial or other electrodes 13, 13a.
  • the electrodes 13 are rod-shaped or platelet-shaped and extend from the outside of the container or from the inside of the container to the bottom of the container. denwandung 7 glued, clipped, possibly melted in plastics or can also be vapor-deposited.
  • FIG. 3 In a further embodiment (FIG. 3), two of the sensor arrangements shown in FIGS. 1 and 2 are arranged one above the other.
  • the lower sensor arrangement Ia measures a lower threshold value (minimum value)
  • the upper sensor arrangement Ib measures an upper threshold value (maximum value), in the event of which these events are undershot or exceeded correspondingly measurable.
  • the electrodes 13 are arranged such that the measurement takes place upwards into the container 2.
  • the electrodes 13 are in this case arranged on a ceiling wall 15, which extends obliquely downward from the container wall 5, with which it forms a common edge 16, and forms a common edge 18 with a flat wall wall 17.
  • the planar bottom wall 17 extends from the edge 18 outwards to a common edge 19 with the container wall 5.
  • the electrodes can be arranged in the same way as in the first embodiment.
  • sidewalls 12 (FIG. 6) are correspondingly present in an equi-lateral manner.
  • the inclination of the ceiling wall 15 and the bottom wall 7 in the aforementioned embodiments is variable.
  • the wall sections 15, 7 carrying the electrodes 13 may have a small or very large angle with respect to the perpendicular, the angle being, for example, 30 ° to 70 °.
  • a horizontal course, ie a 90 ° angle to the vertical may be suitable.
  • the Messin ⁇ tervall is smaller, the greater the angle to the vertical.
  • the embodiments according to FIGS. 1 to 3 are particularly suitable for containers 2 which are fixedly arranged.
  • the sensor arrangement 20 or several sensor arrangements 20 are arranged on an assembly 21 separate from the container.
  • the sensor arrangement 20 comprises a wall 22 running obliquely to the vertical, which is arranged on the electrodes 13.
  • the sensor arrangement 20 has a sensor module 23 which can press the sensor arrangement 20 onto a container 2 by means of a spring mechanism 24 with, for example, a helical compression spring 25 (arrow 26).
  • the sensor arrangement 20 has for this purpose e.g. a planar top wall 28, which forms an angle of less than 90 ° with the inclined wall 22, so that the oblique wall 22 or the electrodes 13 measure downward.
  • the wall 22 and the wall 28 or the sensor arrangement 20 is bounded laterally by correspondingly formed triangular side walls (not shown).
  • the sensor arrangement 20 engages in a correspondingly shaped recess 30 of the container 2.
  • the recess 30 thus has a flat Decken ⁇ wall 31, a correspondingly inclined wall 32 and side walls (not shown).
  • the form-fitting contact, which is pressedly supported by the spring 25, is preferably produced by the container 2 being inserted into a receiving device, not shown, in such a way that the inclined wall 22 is under the pressure of the spring 25 rests against the wall 32.
  • the container 2 is supported by gravity on a sensor arrangement 34.
  • the sensor arrangement 34 is in this case connected to a separated component or a separated module.
  • pe 35 available.
  • the assembly 35 has an obliquely outwardly extending wall 36 which extends from an edge 3 ⁇ a to an outwardly projecting edge 37. From the edge 37 a likewise inclined wall 38 extends away from the edge 37 and closes with the wall 36 at an angle of for example 70 ° to 120 °.
  • the electrodes 13 are arranged on the wall 36.
  • the container 2 has a correspondingly shaped recess 39, with an upper sloping wall 40 and a lower oblique wall 41, wherein when inserting the container 2 into a holder (not shown) or a device (not shown) which is in contact with the assembly 35 has, the wall 40 according to the arrow 42 rests on the wall 36.
  • the Be Schol ⁇ ter 2 each from the corresponding device, which also includes the assembly with the sensor assembly, lifted out or can be removed from this. This can be carried out, for example, for the purpose of cleaning or emptying the container.
  • the container 2 has a correspondingly shaped opening 51 in a circumferential wall in the region of a liquid-tight, encapsulated sensor arrangement 50 which is separate from the container 2 and in which the sensor arrangement 50 is inserted into the Container 2 can protrude.
  • a seal 52 may be present on the sensor arrangement 50 and / or around the opening 51.
  • the sensor arrangement 50 or the seal 52 is likewise designed to be spring-loaded, so that the seal 52 is pressed around the opening 51 in the wall of the container 2 along the direction of the arrow 53, so that a seal is brought about becomes.
  • the container does not have to have a corresponding shape, but only a cutout in a container wall.
  • the described formations in the container walls for receiving the electrodes 13 or the sensor arrangements 1, 20 can, of course, have any shape which allows the electrode (with respect to its longitudinal extent) to be arranged at an angle to the vertical of the container or perpendiculars.

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Abstract

Flüssigkeitssensor zur Messung von Flüssigkeitsstandsänderungen, insbesondere von Schwellenwerten bzw. Messungen an vorbestimmten Messpunkten, wobei die Sensoranordnung (1, 20, 34, 50) derart gewinkelt zur Lotrechten angeordnet ist, dass vorhandene Messelektroden (13) gewinkelt zur Lotrechten verlaufend angeordnet sind sowie ein Verfahren zum Messen der Füllstandshöhe.

Description

KAPAZITIVERFLÜSSIGKEITSSENSOR SOWIEVERFAHREN ZUM MESSEN DERFÜLLSTANDSHÖHE
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitssensor nach dem Ober¬ begriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Messen der Füllstandshöhe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Es ist allgemein bekannt, zur Ermittlung der Füllhöhe einer Flüssigkeit in einem Behälter den kapazitiven oder den elekt¬ rischen Feldeffekt auszunutzen. Hierzu ist es insbesondere be¬ kannt, zwei Elektroden parallel nebeneinander in einem Behält¬ nis anzuordnen.
Da die Kapazität der allgemeinen Formel
C = ε0 * εr * A/d
gehorcht, kann ein Unterschied in der Füllhöhe dadurch gemes¬ sen werden, dass durch zwei in die Flüssigkeit ragende Elekt¬ roden praktisch zwei unterschiedliche Kondensatoren geschaffen werden, ein Kondensator oberhalb der Flüssigkeit und ein Kon¬ densator innerhalb der Flüssigkeit, die parallel geschaltet werden. Je nach Füllstandshöhe ändert sich der Anteil des Kon¬ densators, der durch die Dielektrizitätskonstante der Flüssig¬ keit (εr) beeinflusst wird, der Anteil des Kondensators, bei dem die Konstante mit εr = 1 der von Luft entspricht , sinkt. Aus der US 2004/0149032 Al ist eine derartige Anordnung be¬ kannt, bei der zwei Elektroden parallel nebeneinander in eine Flüssigkeit eintauchen. Darüber hinaus ist es 'aus dieser Druckschrift bekannt, die Elektroden nicht parallel zueinan¬ der, sondern von einem Bereich der größten Annäherung wegdi¬ vergierend anzuordnen. Hierdurch werden die Unterschiede in der Kapazität bei einer steigenden bzw. sinkenden Füllhöhe stärker, da der Abstand d zwischen den Elektroden abhängig von der Füllstandshöhe steigt bzw. sinkt.
Aus der EP 0995 083 Bl ist ein kapazitiver Füllstandssensor bekannt, der zur Ortsbestimmung einer Grenzschicht zwischen Wasser und Öl in einem Separatortank geeignet sein soll, wobei eine stabförmige Sonde mit mehreren entlang einer Sondenachse angeordneten Elektroden, zwischen denen die füllstandsabhängi¬ gen Kapazitäten gemessen werden, vorhanden ist und die Elekt¬ roden mit einer elektrisch isolierenden Abdeckung versehen sind, wobei ein Verhältnis einer Elektrodenhöhe zu einem Elektrodenabstand größer als 1 gewählt ist und die Elektroden¬ höhe, die Breite einer Elektrode in Richtung einer Achse der Sonde und der Elektrodenabstand, der Abstand zwischen benach¬ barten Kanten zweier nacheinander folgender Elektroden sind.
Die US 5,613,399 offenbart eine senkrechte Anordnung von meh¬ reren Elektroden sowie einer gemeinsamen, über die gesamte senkrechte Länge erstreckte Elektrode, wobei die Veränderung der Kopplung elektrischer Impulse von den Einzelelektroden zur gemeinsamen Elektrode durch den Einfluss einer Flüssigkeit zur Messung ausgenutzt wird.
Die EP 0667 512 zeigt eine Anordnung von zwei Elektroden ne¬ beneinander, die an einer Behälterwand beispielsweise durch Ankleben angebracht werden kann. Allen Messanordnungen nach dem Stand der Technik ist gemeinsam von Nachteil, dass die Messanordnungen nach dem Stand der Technik sehr aufwändig sind. Zwar können in allen Fällen zur Verbesserung der Genauigkeit Elektroden eingesetzt werden, die in Richtung des Füllstandes flach und in Richtung der Flüssig¬ keitsoberfläche stärker ausgedehnt sind. Diesen Ausführungen sind jedoch aufgrund der Feldgeometrie Grenzen gesetzt. Auf¬ grund von Toleranzen in der Geometrie der Elektroden und der Bauteile der Auswerteelektronik sowie aufgrund von Störungen der elektrischen Signale wie Rauschen, treten Messungenauig- keiten auf. Insbesondere bei niedrigem Füllstand wirken sich diese prozentual außerordentlich stark aus.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flüssigkeitssensor zu schaffen, der ein verbessertes und genaueres Messen, insbeson¬ dere geringer Flüssigkeitsstandsänderungen und insbesondere von Schwellenwerten bzw. Messungen an vorbestimmten Messpunk¬ ten ermöglicht.
Die Aufgabe wird mit einem Flüssigkeitssensor mit den Merkma¬ len des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen werden in Unteransprüchen gekenn¬ zeichnet.
Es ist eine weitere Aufgabe, ein Verfahren zum Messen der Füllstandshöhe und insbesondere dem Messen diskreter Füll¬ standhöhen zu schaffen, welches eine verbesserte und genauere Messung, insbesondere geringer Füllstandshöhen ermöglicht.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des An¬ spruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in Unteransprüchen gekenn¬ zeichnet.
Erfindungsgemäß wird die Genauigkeit der Ermittlung des Flüs¬ sigkeitsstandes bzw. Füllstandes dadurch verbessert, dass die Messelektroden nicht senkrecht, sondern unter einem Winkel zur Lotrechten angeordnet werden.
Bei einem vergleichsweise kleinen Hub des Flüssigkeitsspiegels steigt die bedeckte Elektrodenfläche hierbei stark an. Dies ist insbesondere bei Behältern in Form von flachen Schalen wichtig, da dort nur eine geringe Höhe des Flüssigkeitsstandes vorliegt und bereits geringe Toleranzen einem großen Volumen¬ unterschied entsprechen. Dies ist beispielsweise bei der Do¬ sierung des Wasserzulaufes von Geschirrspülmaschinen und/oder Waschmaschinen relevant. Hier wird im Pumpensumpf über die Hö¬ he des Wasserstandes die Menge des zum Spülgang benutzten Was¬ sers bestimmt. Hierfür ist es erfindungsgemäß möglich, Wan¬ dungsabschnitte der Behälterwandung schräg auszubilden, wobei bei der Ausbildung von beispielsweise zwei übereinanderliegen- den schrägen Wandungsabschnitten, bei Anordnung der Elektroden in diesen schrägen Wandungsabschnitten, ein maximaler und ein minimaler Schwellenwert sehr genau und mit einem kleinen Tole¬ ranzfeld erfassbar sind.
Der maximale Effekt wird bei horizontalen Elektroden erreicht. Je flacher der Winkel ist, desto höher wird die Genauigkeit, da sich jede kleinste Fluidbewegung auswirkt. Insofern sind horizontale Elektroden besonders gut für ruhige bzw. bzgl. der Oberflächenbewegung ruhige Flüssigkeiten geeignet. Werden die Elektroden im Gegensatz zu einer streng horizontalen Anordnung unter einem Winkel zur Horizontalen und insbesondere einem flachen Winkel zur Horizontalen angeordnet, wird in vorteil¬ hafter Weise der Einschluss bzw. das Hängenbleiben von Luft- blasen verhindert, welches Fehlmessungen durch die Beeinflus¬ sung des elektrischen Feldes verursachen kann. Bei einer voll¬ ständigen Entleerung läuft zudem die Flüssigkeit besser von der Wandung ab, so dass auch eine Fehlmessung durch Verbleiben der Restflüssigkeit vermieden wird.
Erfindungsgemäß kann die geneigte Fläche bzw. können die Elektroden so angeordnet werden, dass das elektrische Feld nach unten oder nach oben in die Flüssigkeit reicht. Vorteil¬ hafterweise werden die Elektroden so angeordnet, dass das e- lektrische Feld nach unten in die Flüssigkeit reicht, so dass das elektrische Feld tief in die Flüssigkeit eindringen kann, deren Elektrizitätskonstante den Messeffekt bewirkt und so ei¬ ne sichere Auslösung einer Schaltfunktion bewirken kann.
Erfindungsgemäß können die Elektroden direkt an dem Behälter durch Kleben, Andrücken, Anklipsen oder Aufdampfen angebracht sein. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine Sensoranordnung oder können mehrere Sensoranordnungen an einem separaten Bauteil untergebracht sein. Dies ist insbeson¬ dere von Vorteil, wenn ein Behälter entnehmbar sein soll, wo¬ bei jedoch keine elektrischen Verbindungen zum Sensor geöffnet werden sollen. Dies vereinfacht die Konstruktion wesentlich und verbessert die Dauerhaftigkeit. Ein solcher Behälter kann beispielsweise anschließend in einer Spülmaschine gereinigt werden. Diese Ausführung ist beispielsweise für den Behälter des Wasservorrats einer Kaffeemaschine oder eines Wasserko¬ chers vorteilhaft. Weiterhin ist eine solche Anordnung auch besonders für den Restwasserbehälter einer Kaffeemaschine bzw. der Abtropfschale geeignet, auf der die Tassen bei der Befül¬ lung stehen.
Bei in einem separaten Bauteil (beispielsweise einem Unterbau eines Wasserkochers) angeordneten Sensoren ist es wichtig, dass der Behälter zumindest in dem Bereich, in dem die Senso¬ ren am separaten Bauteil angeordnet sind, sicher und form¬ schlüssig auf den Sensoren aufliegt, um eine Messverfälschung durch einen evtl. vorhandenen Luftspalt bzw. einen nicht fest eingestellten Luftspalt zu vermeiden.
Dies kann in vorteilhafter Weise dadurch geschehen, dass der Behälter an dem separaten Bauteil oder an der das separate Bauteil tragenden Baugruppe so gelagert wird, dass die Schwer¬ kraft ihn sicher auf dem Sensor aufliegen lässt. Dies ist be¬ sonders gut bei nach oben messenden bzw. weisenden Sensoren möglich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Sensoren bzw. das die Sensoren tragende separate Bauteil mit Federkraft an bzw. auf den flüssigkeitstragenden Behälter auf¬ gedrückt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Elektroden in einem gekapselten Bauteil untergebracht sein, das durch einen Durchbruch in der Behälterwandung in den In¬ nenraum hineinragt. Der Behälter kann dann weiterhin senkrech¬ te Wände ohne besondere Formung haben.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass die Messgenauigkeit von kapazitiven Sensoren bei der Ermittlung von Füllstandshö¬ hen bzw. Pegelständen in Flüssigkeitsbehältern besonders ein¬ fach, kostengünstig und mit einer sehr hohen Genauigkeit durchführbar ist.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläu¬ tert. Es zeigen dabei: Figur 1: eine erste Ausführungsform der Erfindung in einem sehr stark schematisierten Querschnitt;
Figur 2: die Ausführungsform nach Figur 1 in einer stark sche¬ matisierten Draufsicht mit schematisiert perspektivi¬ scher Ansicht des Sensorbereichs in zwei Ausführungs¬ formen;
Figur 3: eine weitere Ausführungsform einer Sensoranordnung mit zwei übereinanderliegenden Sensorbereichen;
Figur 4 : die Anordnung nach Figur 3 in einer stark schemati¬ sierten Draufsicht;
Figur 5: eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung;
Figur 6: die Sensoranordnung nach Figur 5 in einer stark sche¬ matisierten Draufsicht;
Figur 7: eine weitere Ausführungsform mit einer federnd gela¬ gerten Sensoranordnung in einem separaten Bauteil;
Figur 8: eine weitere Ausführungsform mit einer Sensoranord¬ nung in einem separaten Bauteil;
Figur 9: eine weitere Ausführungsform einer Sensoranordnung, bei der ein Sensorbauteil in einer Behälteröffnung hineinragend ausgebildet ist.
Ein erfindungsgemäßer Flüssigkeitssensor 1 ist an einem Behäl¬ ter 2 angeordnet, in dem sich eine Flüssigkeit 3 bis zu einem Flüssigkeitsspiegel 4 befindet (Figur 1) . Um den Sensor 1 bzw. die Sensoranordnung 1 erfindungsgemäß schräg an den Behälter anzuordnen, ist in der Behälterwandung 5 ein Sensorbereich 6 angeordnet. Der Sensorbereich 6 (in Fi¬ gur 2 in einer perspektivischen Draufsicht gezeigt) besitzt eine schräg rampenartig, sich in den Behälter 2 erstreckende erste Wandung 7, welche sich von einer bzgl. des Behälters un¬ teren Kante 8 mit der Behälterwandung 5 zu einer oberen ge¬ meinsamen, horizontal verlaufenden Kante 9 mit einer ebenen Deckenwandung 10 erstreckt. Die ebene Deckenwandung 10 er¬ streckt sich von der horizontal verlaufenden Kante 9 zu einer gemeinsamen Kante 11 mit der Behälterwandung 5. Die Wandung 8 wird beidseitig von in den Behälter hinein verlaufenden und die Deckenwandung 10 sowie die Bodenwandung 7 verbindenden z.B. dreiecksförmigen Seitenwandungen 12. begrenzt (Figur 2) .
Auf der Bodenwandung 7 sind zwei parallel verlaufende Elektro¬ den 13 aufgebracht. Die Elektroden 13 sind jeweils elektrisch leitend mit einer entsprechenden Schaltung verbunden (nicht gezeigt) . In "den" Figuren 2, 4 und 6 verlaufen die Elektroden aufgrund der perspektivischen Verzerrung nicht parallel. In Abänderung zu einem parallelen Verlauf ist jedoch tatsächlich auch ein nicht paralleler divergierender Verlauf der Elektro¬ den 13 grundsätzlich möglich. Bei einer weiteren vorteilhaf¬ ten Ausführungsform (Fig. 2) sind die Elektroden nicht stab- förmig nebeneinander sondern koaxial als koaxiale Elektroden 13a ausgebildet. Die Elektroden 13a sind hierbei am Gehäuse in gleicher Weise angeordnet wie die Elektroden 13, auch wenn sie in Figur 2 nur stark schematisiert und ohne den korrespondie¬ renden Sensorbereich 6 gezeigt sind. Die nachfolgenden Ausfüh¬ rungen gelten sowohl für parallele als auch koaxiale oder sonstige Elektroden 13, 13a.
Die Elektroden 13 sind stab- oder plättchenförmig ausgebildet und vom Behälteräußeren oder vom Behälterinneren auf die Bo- denwandung 7 aufgeklebt, aufgeklipst, bei Kunststoffen ggf. aufgeschmolzen oder können auch aufgedampft sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform (Figur 3) sind zwei der in Figur 1 und 2 gezeigten Sensoranordnungen übereinander ange¬ ordnet. Bei einer derartigen Sensoranordnung misst die untere Sensoranordnung Ia einen unteren Schwellenwert (Minimalwert) und die obere Sensoranordnung Ib einen oberen Schwellenwert (Maximalwert) , bei deren Unter- bzw. Überschreiten diese Er¬ eignisse entsprechend messbar sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Figuren 5, 6) sind die Elektroden 13 derart angeordnet, dass die Messung nach oben in den Behälter 2 erfolgt. Die Elektroden 13 sind hierbei an einer Deckenwandung 15 angeordnet, welche sich schräg von der Behälterwandung 5, mit der sie eine gemeinsame Kante 16 bildet, nach unten erstreckt und mit einer ebenen Bo¬ denwandung 17 eine gemeinsame Kante 18 bildet. Die ebene Bo¬ denwandung 17 verläuft von der Kante 18 nach außen zu einer gemeinsamen Kante 19 mit der Behälterwandung 5. Die Elektroden können hierbei in gleicher Weise, wie bei der ersten Ausfüh¬ rungsform angeordnet sein. Ebenso sind entsprechend in äquiva¬ lenter Weise Seitenwandungen 12 (Figur 6) vorhanden.
Die Neigung der Deckenwandung 15 bzw. der Bodenwandung 7 bei den vorgenannten Ausführungsformen ist variabel. Je nach An¬ wendungsfall können die die Elektroden 13 tragenden Wandung¬ sabschnitte 15, 7 gegenüber der Lotrechten einen kleinen oder sehr großen Winkel besitzen, wobei der Winkel beispielsweise 30° bis 70° beträgt. Geeignet kann jedoch ein horizontaler Verlauf, d.h. ein 90° Winkel zur Lotrechten sein. Das Messin¬ tervall wird kleiner, je größer der Winkel zur Lotrechten wird. Die Ausführungsformen entsprechend den Figuren 1 bis 3 sind insbesondere für Behälter 2 geeignet, welche ortsfest angeord¬ net sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform (Figuren 7 bis 9) ist die Sensoranordnung 20 oder sind mehrere Sensoranordnungen 20 an einer vom Behälter getrennten Baugruppe 21 angeordnet. Auch bei dieser Ausführungsform umfasst die Sensoranordnung 20 eine schräg zur Lotrechten verlaufende Wandung 22, die an den Elektroden 13 angeordnet ist. Die Sensoranordnung 20 besitzt hierbei eine Sensorbaugruppe 23, die durch einen Federmecha¬ nismus 24 mit beispielsweise einer Spiraldruckfeder 25 die Sensoranordnung 20 auf einen Behälter 2 drücken kann (Pfeil 26) . Die Sensoranordnung 20 besitzt hierfür z.B. eine ebene Deckenwandung 28, die mit der schräg verlaufenden Wandung 22 einen Winkel kleiner 90° einschließt, so dass die schräge Wan¬ dung 22 bzw. die Elektroden 13 nach unten weisend messen. Die Wandung 22 und die Wandung 28 bzw. die Sensoranordnung 20 wird seitlich von entsprechend ausgebildeten dreieckförmigen Sei¬ tenwandungen (nicht gezeigt) begrenzt. Die Sensoranordnung 20 greift in eine entsprechend geformte Ausnehmung 30 des Behäl¬ ters 2 ein. Die Ausnehmung 30 besitzt somit eine ebene Decken¬ wandung 31, eine korrespondierend schräg verlaufende Wandung 32 sowie Seitenwandungen (nicht gezeigt) . Bei dieser Ausfüh¬ rungsform wird der formschlüssige Kontakt, der durch die Feder 25 pressend unterstützt wird, vorzugsweise dadurch herge¬ stellt, dass der Behälter 2 in eine nicht gezeigte Aufnahme¬ vorrichtung derart eingesetzt wird, dass die schräge Wandung 22 unter dem Druck der Feder 25 an der Wandung 32 aufliegt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Figur 8) liegt der Behälter 2 mit Unterstützung der Schwerkraft an ei¬ ner Sensoranordnung 34 an. Die Sensoranordnung 34 ist hierbei an einem abgetrennten Bauteil bzw. einer abgetrennten Baugrup- pe 35 vorhanden. Beispielsweise besitzt die Baugruppe 35 eine schräg nach außen verlaufende Wandung 36, welche sich von ei¬ ner Kante 3βa bis zu einer nach außen vorstehenden Kante 37 erstreckt. Von der Kante 37 verläuft eine ebenfalls schräg verlaufende Wandung 38 von der Kante 37 weg und schließt mit der Wandung 36 einen Winkel von beispielsweise 70° bis 120° ein. An der Wandung 36 sind die Elektroden 13 angeordnet. Der Behälter 2 besitzt eine korrespondierend ausgeformte Ausneh¬ mung 39, mit einer oberen schrägen Wandung 40 und einer unte¬ ren schrägen Wandung 41, wobei beim Einsetzen des Behälters 2 in einen nicht gezeigten Halter oder eine nicht gezeigte Vor¬ richtung, die über die Baugruppe 35 verfügt, die Wandung 40 entsprechend des Pfeils 42 auf der Wandung 36 aufliegt.
Bei diesen Ausführungsformen ist von Vorteil, dass der Behäl¬ ter 2 jeweils aus der entsprechenden Vorrichtung, die auch die Baugruppe mit der Sensoranordnung umfasst, herausgehoben bzw. von dieser entfernt werden kann. Dies kann beispielsweise zum Zwecke des Reinigens oder Entleerens des Behälters durchge¬ führt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Figur 9) be¬ sitzt der Behälter 2 im Bereich einer an einer vom Behälter 2 getrennten und flüssigkeitsdichten, gekapselten Sensoranord¬ nung 50 eine korrespondierend geformte Durchbrechung 51 in ei¬ ner Umfangswandung, durch die die Sensoranordnung 50 in den Behälter 2 hineinragen kann. Um hierbei eine Dichtung herbei¬ zuführen, kann an der Sensoranordnung 50 und/oder um die Durchbrechung 51 herum eine Dichtung 52 vorhanden sein. Vor¬ zugsweise wird hierbei die Sensoranordnung 50 bzw. die Dich¬ tung 52 ebenfalls federbelastet ausgebildet, so dass die Dich¬ tung 52 um die Durchbrechung 51 in der Wandung des Behälters 2 entlang der Richtung des Pfeils 53 angepresst wird, so dass eine Dichtung herbeigeführt wird. Bei dieser Ausführungsform ist von Vorteil, dass der Behälter keine korrespondierende Ausformung besitzen muss, sondern le¬ diglich eine Freisparung in einer Behälterwandung.
Die beschriebenen Ausformungen in den Behälterwandungen zur Aufnahme der Elektroden 13 bzw. die Sensoranordnungen 1, 20 können selbstverständlich jede beliebige Form haben, die eine Anordnung der Elektrode (bzgl. ihrer Längserstreckung) schräg zur Senkrechten des Behälters bzw. Lotrechten ermöglicht.

Claims

Patentansprüche
1. Flüssigkeitssensor zur Messung von Flüssigkeitsstandsände¬ rungen, insbesondere von Schwellenwerten bzw. Messungen an vorbestimmten Messpunkten, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (1,20, 34, 50) derart gewinkelt zur Lot¬ rechten angeordnet ist, dass vorhandene Messelektroden (13) gewinkelt zur Lotrechten verlaufend angeordnet sind.
2. Flüssigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (1, 20, 34, 50) bzw. die Elektro¬ den (13) mit einem Winkel von 15° bis 90°, vorzugsweise 30° bis 70° zur Lotrechten gewinkelt angeordnet sind.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (13) parallel zueinander, voneinander diver¬ gierend oder koaxial angeordnet sind.
4. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Sensoranordnung (1, 20, 34, 50) der¬ art geneigt angeordnet ist, dass das elektrische Feld der Elektroden (13) nach unten in den Behälter gerichtet ist oder so geneigt angeordnet ist, dass das elektrische Feld der Elektroden nach oben hin in den Behälter gerichtet ist.
5. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Sensoranordnung (20) bzw. mehrere Sensoranordnungen (20) an einer vom Behälter (2) getrennten Baugruppe (21) angeordnet ist/sind.
6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in ei¬ ner Wandung (5) des Behälters (2) eine zur Sensoranordnung (20) korrespondierende Einformung vorhanden ist, so dass die Sensoranordnung zumindest im Bereich der Elektroden (13) formschlüssig an einer Behälterwandung (5) anliegt.
7. Sensor nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (50) flüssigkeitsdicht gekapselt ausgebil¬ det ist und in einer Wandung (5) des Behälters (2) eine korrespondierend geformte Durchbrechung (51) vorhanden ist, durch die die Sensoranordnung (50) in den Behälter (2) hin¬ einragend angeordnet ist.
8. Sensor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung durch Schwerkraft oder durch die Belas¬ tung eines Federmechanismus (24) an eine Wandung (5) des Behälters (2) gepresst wird.
9. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Elektroden (13) an eine sie tragende Wandung (7, 17, 22, 36) des Behälters (2) oder einer ge¬ trennten Baugruppe (21, 23, 26, 50) aufgeklebt, auf- geklipst, aufgeschmolzen, aufgerastet oder aufgedampft sind.
10. Verfahren zum Messen der Füllstandshöhe und insbesondere zum Messen diskreter Füllstandshöhen im Bereich von vorbe¬ stimmten Messpunkten, wobei der Füllstand durch eine Ände¬ rung der Kapazität zweier Messelektroden gemessen wird und die Änderung der Kapazität der Elektrodenanordnung vom Grad der Überdeckung der Elektroden von einer Flüssigkeit ab¬ hängt, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Sensor¬ anordnung (1, 20, 34, 50) zumindest zwei Elektroden (13) umfasst, wobei die Elektroden im oder an einem Behälter (2) mit der zu messenden Flüssigkeit (3) schräg bzw. gewinkelt zur Lotrechten angeordnet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Elektroden (13) direkt in der Flüssigkeit oder von außen durch eine oder mehrere Wandungen hindurchgemessen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (13) bzw. die die Elektroden (13) tra¬ genden Sensoranordnungen (1, 20, 34, 50) im Bereich von Schwellenwerten oder diskreten Messpunkten angeordnet wer¬ den, wobei abhängig von einer Messwertbreite des zu ermit¬ telnden Messwertes ein großer Winkel zur Lotrechten (gerin¬ ge Messwertbreite) oder ein kleiner Winkel zur Lotrechten (große Messwertbreite) verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Sensoranordnung (1, 20, 34, 50) bzw. die Elektroden (13) an entsprechenden Wandungsabschnitten der Behälterwandung (5) oder separaten in den Behälter (2) oder die Behälterwandung (5) hineinragenden Baugruppen an¬ geordnet werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Sensoranordnungen (1, 20, 34, 50) bzgl. der Lotrechten übereinander oder versetzt übereinander am Behälter (2) und/oder einer separaten Bau¬ gruppe verwendet werden.
15. Verwendung von Sensoranordnungen (1, 20, 34, 50) mit zumin¬ dest einer kapazitiven Elektrodenanordnung, wobei die E- lektroden (13) bzgl. der Lotrechten eines Behälters (2) ge¬ winkelt bzw. geneigt angeordnet sind, zur Messung von Füll¬ standsänderungen, insbesondere von Schwellenwerten und/oder an vorbestimmten Messpunkten.
16. Verwendung von Sensoranordnungen (1, 20, 34, 50) und insbe¬ sondere Sensoranordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in Hausgeräten.
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