WO2018141443A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen eines funktionszustands eines entlang einer widerstandsstrecke beweglichen gleitkontaktes eines füllstandsensors - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bestimmen eines funktionszustands eines entlang einer widerstandsstrecke beweglichen gleitkontaktes eines füllstandsensors Download PDF

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WO2018141443A1
WO2018141443A1 PCT/EP2017/081914 EP2017081914W WO2018141443A1 WO 2018141443 A1 WO2018141443 A1 WO 2018141443A1 EP 2017081914 W EP2017081914 W EP 2017081914W WO 2018141443 A1 WO2018141443 A1 WO 2018141443A1
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WO
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resistance
sliding contact
resistance path
contact
level sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/081914
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English (en)
French (fr)
Inventor
Petr Tesar
Jan Hynek
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
    • G01F23/32—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats using rotatable arms or other pivotable transmission elements
    • G01F23/36—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats using rotatable arms or other pivotable transmission elements using electrically actuated indicating means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/20—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of apparatus for measuring liquid level
    • G01F25/24—Testing proper functioning of electronic circuits

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining the functional state of a movable along a resistance path
  • Level sensors are used, among other things, to determine current levels in containers to be filled with flowable substances, especially liquids.
  • fill level sensors are used to determine a current fuel level in a tank of a motor vehicle to be filled with fuel in order to be able to communicate this, for example, to the driver of the motor vehicle.
  • level sensors are known for example from DE 43 24 919 AI and EP 1 260 800 A2.
  • a float floats on a liquid to be absorbed in a tank. The float is mechanically coupled with a sliding contact. The sliding contact can along a
  • Resistance section to be relocated. Depending on where the sliding contact makes contact with a contact surface of the resistance path, it is between the
  • Level sensor partially false, in particular to low, levels are displayed. It has also been observed that level sensors interact with the
  • Time can reach a functional state (in special cases, to interpret as wear state) in which they fail or in which the information they have determined about the current level is no longer sufficiently reliable, so that a respective level sensor must be completely or at least partially replaced.
  • Embodiments of the present invention relate to a method and a device in which a functional state of a sliding contact of a fill level sensor which is movable along a resistance path can be determined in an advantageous manner.
  • a thus obtained information about the current functional state of the sliding contact of the level sensor can be used on the one hand, for example, to replace the level sensor or its sliding contact in a timely manner.
  • the information can also be used to be able to reliably determine accurate information about the fill level to be determined by the fill level sensor in the case of an already significant, but not yet excessively worn, sliding contact with the fill level sensor.
  • a method for determining a functional state of a sliding contact of a filling level sensor that is movable along a resistance path is proposed.
  • the fill level sensor has a resistance path and a movable along the resistance path and with contact surfaces of the resistance path
  • the method is characterized in that a resistance value is determined which determines the electrical resistance between Ends of the resistance path in cooperation with the sliding contact indicates that the resistance value in an evaluation unit is compared with a reference value and indicates a wear state and / or a state with regard to deposits on the resistance path
  • State signal is generated based on the comparison.
  • a method for reading a current level measurement signal of a level sensor is described.
  • the fill level sensor in turn has a resistance path and a sliding contact which is movable along the resistance path and interacts with contact surfaces of the resistance path, and the sliding contact makes contact with varying levels of contact surfaces of the resistance path along the resistance path.
  • the current level measurement signal is generated based on a measured resistance between the sliding contact and one of the ends of the resistance path.
  • the method is characterized in that the current fill level measurement signal is generated in consideration of the state signal as generated by a method according to an embodiment of the first aspect of the invention.
  • Evaluation unit is designed to provide a method according to a
  • a readout unit for
  • the readout unit is configured to perform a method according to an embodiment of the second aspect of the invention.
  • a level gauge for measuring a level in a container comprising a level sensor, an evaluation unit according to an embodiment of the third aspect of the invention and an output unit for outputting the status signal.
  • a sixth aspect of the invention is a
  • Level measuring device for measuring a level in a container, which has a level sensor, a read-out unit according to an embodiment of the fourth aspect of the invention and an output unit for outputting the current level measurement signal.
  • the sliding contact may have a contact head via which the mechanical contact with the resistance path takes place and which thus wears off over time.
  • contamination in the form of deposits can lead to malfunction of the sliding contact.
  • the contact head on the one hand can contact a sufficiently small contact surface of the resistance path, but on the other hand is nevertheless sufficiently mechanically stable, the contact head is usually close to it
  • the contact head is usually tapered toward its cantilever end, ie, for example, conical or spherical.
  • contact surface increases with increasing wear of the contact head. Due to the increasing with time contact surface can only be found increasingly inaccurate at which position the mechanically coupled with the sliding float within the container to be monitored is actually up-to-date, ie, the current level can be determined increasingly inaccurate over time ,
  • Embodiments of the method described herein derive information about the current functional state of the sliding contact.
  • the method is based on the finding that the contact head of the
  • Sliding contact usually consists of a good electrically conductive material itself.
  • the contact head usually consists of a material whose electrical conductivity is considerably greater than that of the
  • the contact head may be made of metal. If the sliding contact by wear, or more specifically by abrasion, with the
  • Resistance distance touched contact area also larger.
  • the resistance path can have, for example, a plurality of spatially adjacent contact surfaces, which are connected to one another via electrical resistances.
  • the resistance path can consist of contact surfaces which merge into one another from a material having a significant electrical resistance.
  • the contact head of the sliding contact generally touches depending on its current position in the new or
  • unworn state preferably always only a single or at most two adjacent contact surfaces of the resistance path with its contact surface simultaneously.
  • Touch surface a plurality, for example, more than three, contact surfaces of the resistance path touched simultaneously. Due to its lower electrical resistance, the contact head bridges the contact surfaces of the
  • an electrical resistance value is determined, which indicates which electrical resistance between the ends of the
  • Resistance path prevails when the sliding contact with its contact head touches one or more contact surfaces of the resistance path. It is exploited that the sliding contact with increasing wear on his
  • Touch surface is larger and can bridge several contact surfaces of the resistance path short-circuiting. This decreases in the
  • the state signal can be used according to the first aspect of the invention on the one hand to signal a need to replace the level sensor or at least its worn components.
  • the current level using the level sensor despite advanced wear or Contamination of its sliding contact can be determined with sufficient accuracy.
  • a fill level measurement signal determined by the fill level sensor can be suitably corrected taking into account the status signal.
  • the state signal may be based on a difference between the previously determined resistance value and the
  • the status signal may contain information about the difference between the currently determined
  • Wear of the sliding contact are used. For example, it can be assumed that the wear of the sliding contact has exceeded a permissible level and thus a maintenance or replacement of the
  • Level sensor is necessary when this difference exceeds a predetermined limit.
  • the limit value may preferably be selected such that a sufficiently precise filling level determination is still possible, at least until reaching the limit value.
  • the limit value is chosen such that, even after exceeding the limit value, a sufficiently precise fill level determination can be carried out for at least another time, so that sufficient time remains for maintenance or replacement measures.
  • the reference value gives an earlier determined electrical resistance between ends of the
  • the reference value may correspond to an earlier resistance value, such as occurs at an earlier point in time, for example without significant wear of the sliding contact between the ends of the sliding contact
  • Resistance path can be determined in the level sensor.
  • Resistance and optionally by subtraction between the two resistance values can thus be deduced the wear-related change in the resistance between the ends of the resistance path and thus ultimately on the wear of the sliding contact.
  • the electrical resistance between the ends of the resistance path can be determined in different ways.
  • the resistance value may be determined by measuring the resistance between a first terminal connected to a first end of the resistance track and a second terminal of the second terminal
  • Resistance distance connected second connection can be determined. This allows a direct and technically easy to implement determination of the current resistance value.
  • the resistance value can be determined by measuring the resistance between a first and a third terminal and measuring the resistance between a second and the third terminal and summing both measurement results, wherein the first terminal is connected to a first end of the resistance path second terminal is connected to a second end of the resistance path and the third terminal is connected to the sliding contact.
  • the total electrical resistance between the ends of the resistance path can be determined by, on the one hand, the
  • Method of resistance value is determined at different positions of the sliding contact and is closed to a presence of deposits on the resistance path, when the resistance value has a function of the positioning of the sliding contact.
  • the sliding contact can be targeted to different positions relative to the
  • Level measurement signal can be used, even with already advanced wear of the sliding contact using the level sensor nevertheless
  • Level sensor not only determined based on a measured electrical resistance between the sliding contact and, for example, one end of the resistance path. Instead, a certain correction of this measured resistance value is made, in which the state signal determined according to the method is taken into account. By this correction, the measured resistance value can be reinterpreted so that it correlates better with the actual actual position of the float coupled to the sliding contact in the container and thus better reflects an actual level in the container.
  • the state signal may be generated based on a detected difference between the determined resistance value and the reference value, and the current level measurement signal based on a sum of the measured electrical resistance between the sliding contact and one of the ends of the
  • Level measurement signal take into account the current functional state of the sliding contact, in which to a measured electrical resistance between the sliding contact and one of the ends of the resistance path the
  • Fig. 1 shows a level gauge according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 shows a plan view of a resistance path and a
  • FIG. 3 shows a side view of the contact head of the sliding contact of FIG. 2 contacting the resistance path.
  • Fig. 4 shows a plan view of a resistance path and a
  • FIG. 5 shows a side view of the contact head of the sliding contact of FIG. 4 contacting the resistance path.
  • Fig. 1 shows a level gauge 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the level measuring device 1 has a
  • Level sensor 3 which is accommodated in a housing 5 and by means of which a level of a liquid, such as fuel, within a container (not shown), such as a fuel tank, to be determined.
  • the level sensor 3 has a resistance section 7.
  • Resistance path 7 includes a plurality of contact surfaces 9. Die
  • Contact surfaces 9 may e.g. be metallic surfaces on the surface of a board. Adjacent contact surfaces 9 are each electrical
  • Resistors 11 are electrically connected to each other, so that the plurality of contact surfaces 9 is connected in total to the resistance section 7 in series.
  • the resistance path 7 can also be referred to as a resistance ladder.
  • Opposite ends 13 of the resistance section 7 are provided with a
  • Evaluation unit 15 electrically connected.
  • the evaluation unit 15 may be implemented as part of a readout unit 17 of the level sensor 3.
  • the level sensor 3 also has a sliding contact 19.
  • the sliding contact 19 has an arm 23 which is pivotally mounted at its one end in a bearing 25. At an opposite end, the arm 23 is coupled to a float 27 which is mounted on the liquid in the
  • monitoring container can float.
  • On the arm 23 is a
  • the contact head 21 can make electrical contact between the sliding contact 19 and one or more of the contact surfaces 9 of the resistance path 7 produce. In this case, the contact head 21 is moved at varying levels due to the coupled with the arm 23 float 27 to different contact surfaces 9 and enters with them in
  • the sliding contact 19 is electrically connected to the evaluation unit 15.
  • the level sensor 3 can thus measure an electrical resistance between the sliding contact 19 and one of the ends 13 of the resistance section 7 and from this information about the current level in the monitored
  • This information can then be passed as a level measurement signal to an output unit 29 for outputting the level measurement signal, for example, to inform a driver of a motor vehicle of the information about a current fuel supply in the fuel tank of his vehicle, e.g. visually perceptible.
  • FIG. 2 shows a plan view of the resistance path 7 and the sliding contact 19 of the level sensor 3 in an unworn state.
  • FIG. 3 shows a side view of the contact head 21 of the sliding contact 19 which makes contact with the resistance path 7. It can be seen that the contact head 21 in FIG.
  • unworn state has a semi-circular cross-section.
  • the contact head 21 may be formed as a hemisphere or half cylinder.
  • the contact head 21 consists of a good electrically conductive material such as a metal, e.g. Copper or a copper alloy.
  • FIG. 4 shows a plan view corresponding to FIG. 2 of the resistance path 7 and the sliding contact 19 of the level sensor 3 in a worn state.
  • Fig. 3 shows a corresponding side view. It can be seen that the geometry of the contact head 21, which originally had a semi-circular cross-section, has changed significantly over time.
  • abrasion may have occurred at the contact surface 31 contacting the contact surfaces 9, which may have led to a flattening of the contact head 21.
  • the contact surface 31 thereby attains, in the worn state of the contact head 21, a width B v , which is significantly wider than a width B n in the new, unworn state of the
  • the contact head 21 no longer contacts just one or two contact surfaces 9 as in the unworn state. Instead, significantly more, for example three, four, five or even more contact surfaces 9 are contacted by the contact head 21 at the same time.
  • the electrically good conductive contact head 21 bridges this contact surfaces 9, that is, this includes short. Characterized a different electrical resistance is measured between the sliding contact 19 and one of the ends 13 of the resistance section 7 at the same position of the float 27 as was the case with the level sensor 3 with unworn contact head 21 of the case. In particular, worn levels of sliding contact 19 are frequently used to measure levels which are too low and these are output accordingly incorrectly on the output unit 29.
  • a resistance value is determined, which indicates the electrical resistance between the ends 13 of the resistance path 7, during the
  • the reference value can be the resistance value which is present in the case of a new fill level sensor 3, i. with untapped sliding contact 19, was measured.
  • Level sensor 3 should be replaced. This may be indicated, for example, by a status signal generated by the evaluation unit 15. This status signal can be forwarded, for example, to an output unit 33 for outputting the status signal and output there perceptibly, for example, to a person such as a motor vehicle mechanic.
  • the function of the level sensor can be impaired by the fact that one or more deposits 35 form on the resistance path over time. If these deposits 35 are electrically conductive and e.g. Touching or bridging a plurality of adjacent contact surfaces 9, such deposits 35 influence the total resistance, expressed by the resistance value, between the ends 13 of FIG.
  • the sliding contact 21 can short the same contact surfaces 9 as the deposit 35 or other contact surfaces 9.
  • the state signal generated by the evaluation unit 15 can also be taken into account by the readout unit 17 of the level sensor 3, in spite of an already significantly worn sliding contact 19 on im
  • the state signal may be generated based on a determined difference between the determined resistance value between the ends 13 of the resistance path 7 and the reference value, and then the current level measurement signal based on a sum of the electrical resistance value measured between the sliding contact 19 and one of the ends 13 of the resistance section 7 and half of the difference determined.
  • the contact head 21 of the sliding contact 19 short five adjacent contact surfaces 9 short. This will measure the measured
  • the positions of the sliding contact 19 and thus the center positions 21 of the contact head 21 are assumed to be the same in both FIGS. 2 and 4. In the unworn state, however, a resistance of 5 * R is measured between the sliding contact 19 and the lower end 13 of the resistance section 7, whereas in the worn state, only a resistance of 3 * R is measured.
  • a corrected measured value can be derived from the latter measured value, in which half of the difference D described above, ie 0.5 * (4 * R), is added to the actually measured resistance value of 3 * R.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Funktionszustands eines entlang einer Widerstandsstrecke (7) beweglichen Gleitkontaktes (19) eines Füllstandsensors (3) beschrieben. Der Füllstandsensor (3) weist die Widerstandsstrecke (7) und den entlang der Widerstandsstrecke (7) beweglichen und mit Kontaktflächen (9) der Widerstandsstrecke (7) zusammenwirkenden Gleitkontakt (19) auf. Der Gleitkontakt (19) kontaktiert bei variierendem Füllstand variierende Kontaktflächen (9) der Widerstandsstrecke (7) entlang der Widerstandsstrecke (9). Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Widerstandswert bestimmt wird, der den elektrischen Widerstand zwischen Enden (13) der Widerstandsstrecke 87) im Zusammenwirken mit dem Gleitkontakt (19) angibt, dass der Widerstandswert in einer Evaluierungseinheit (15) mit einem Referenzwert verglichen wird und ein einen Abnutzungszustand und/oder ein einen Zustand hinsichtlich Ablagerungen auf der Widerstandsstrecke angebendes Zustandssignal basierend auf dem Vergleich erzeugt wird. Eine Abnutzung oder Verschmutzung des Gleitkontakts (19) kann dadurch erkannt werden und/oder dadurch bedingt ungenaue Angaben über einen aktuellen Füllstand können korrigiert werden.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines Funktionszustands eines entlang einer Widerstandsstrecke beweglichen Gleitkontaktes eines
Füllstandsensors Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen Funktionszustands eines entlang einer Widerstandsstrecke beweglichen
Gleitkontaktes eines Füllstandsensors.
Stand der Technik
Füllstandsensoren werden unter anderem dazu eingesetzt, aktuelle Füllstände in Behältnissen, die mit fließfähigen Substanzen, insbesondere Flüssigkeiten, zu füllen sind, zu bestimmen. Beispielsweise werden Füllstandsensoren dazu eingesetzt, in einem mit Kraftstoff zu befüllenden Tank eines Kraftfahrzeugs einen aktuellen Kraftstoff-Füllstand zu ermitteln, um diesen beispielsweise dem Fahrer des Kraftfahrzeugs mitteilen zu können. Derartige Füllstandsensoren sind beispielsweise aus der DE 43 24 919 AI sowie der EP 1 260 800 A2 bekannt. Ein Schwimmer schwimmt dabei auf einer in einem Tank aufzunehmenden Flüssigkeit auf. Der Schwimmer ist mit einem Gleitkontakt mechanisch gekoppelt. Der Gleitkontakt kann entlang einer
Widerstandsstrecke verlagert werden. Je nachdem, wo der Gleitkontakt eine Kontaktfläche der Widerstandsstrecke kontaktiert, stellt sich zwischen dem
Gleitkontakt und beispielsweise einem Ende der Widerstandsstrecke ein anderer elektrischer Widerstand ein. Auf diese Weise kann die aktuelle Position des Gleitkontaktes relativ zu der Widerstandsstrecke und darüber letztendlich der aktuelle Füllstand in dem Tank ermittelt werden. Allerdings wurde beobachtet, dass von einem Füllstandsensor ermittelte
Angaben über den aktuellen Füllstand im Laufe der Zeit ungenauer werden. Insbesondere wurde beobachtet, dass mit zunehmender Alterung des
Füllstandsensors teilweisefalsche, insbesondere zu geringe, Füllstände angezeigt werden. Außerdem wurde beobachtet, dass Füllstandsensoren mit der
Zeit einen Funktionszustand (in Spezialfällen auch als Abnutzungszustand zu interpretieren) erreichen können, bei dem sie ausfallen oder bei dem die von ihnen ermittelten Angaben über den aktuellen Füllstand nicht mehr ausreichend zuverlässig sind, sodass ein jeweiliger Füllstandsensor vollständig oder zumindest in Teilen ausgetauscht werden muss.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung, bei denen in vorteilhafter Weise ein Funktionszustand eines entlang einer Widerstandsstrecke beweglichen Gleitkontaktes eines Füllstandsensors bestimmt werden kann. Eine dadurch erlangte Information über den aktuellen Funktionszustand des Gleitkontaktes des Füllstandsensors kann einerseits dazu genutzt werden, beispielsweise den Füllstandsensor bzw. dessen Gleitkontakt rechtzeitig ersetzen zu können. Andererseits kann die Information auch genutzt werden, um bei einem bereits signifikant, aber noch nicht übermäßig, abgenutzten Gleitkontakt mit dem Füllstandsensor dennoch zuverlässig akkurate Angaben über den von dem Füllstandsensor zu ermittelnden Füllstand bestimmen zu können.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Funktionszustands eines entlang einer Widerstandsstrecke beweglichen Gleitkontaktes eines Füllstandsensors vorgeschlagen. Der Füllstandsensor weist dabei eine Widerstandsstrecke und einen entlang der Widerstandsstrecke beweglichen und mit Kontaktflächen der Widerstandsstrecke
zusammenwirkenden Gleitkontakt auf. Der Gleitkontakt kontaktiert bei variierendem Füllstand variierende Kontaktflächen der Widerstandsstrecke entlang der Widerstandsstrecke. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Widerstandswert bestimmt wird, der den elektrischen Widerstand zwischen Enden der Widerstandsstrecke im Zusammenwirken mit dem Gleitkontakt angibt, dass der Widerstandswert in einer Auswerteeinheit mit einem Referenzwert verglichen wird und ein einen Abnutzungszustand und/oder ein einen Zustand hinsichtlich Ablagerungen auf der Widerstandsstrecke angebendes
Zustandssignal basierend auf dem Vergleich erzeugt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Auslesen eines aktuellen Füllstandmesssignals eines Füllstandsensors beschrieben. Der Füllstandsensor weist wiederum eine Widerstandsstrecke und einen entlang der Widerstandsstrecke beweglichen und mit Kontaktflächen der Widerstandsstrecke zusammenwirkenden Gleitkontakt auf und der Gleitkontakt kontaktiert bei variierendem Füllstand variierende Kontaktflächen der Widerstandsstrecke entlang der Widerstandsstrecke. Dabei wird das aktuelle Füllstandmesssignal basierend auf einem gemessenen Widerstand zwischen dem Gleitkontakt und einem der Enden der Widerstandsstrecke generiert. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das aktuelle Füllstandmesssignal unter Berücksichtigung des Zustandssignals generiert wird, wie es mithilfe eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung generiert wurde. Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Evaluierungseinheit zum
Bestimmen eines Funktionszustands eines entlang einer Widerstandsstrecke beweglichen Gleitkontaktes eines Füllstandsensors beschrieben. Die
Evaluierungseinheit ist dazu ausgelegt, ein Verfahren gemäß einer
Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung auszuführen.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Ausleseeinheit zum
Auslesen eines aktuellen Füllstandmesssignals eines Füllstandsensors beschrieben. Die Ausleseeinheit ist dazu ausgelegt, ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung auszuführen.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird eine Füllstandmesseinrichtung zum Messen eines Füllstands in einem Behältnis beschrieben, welche einen Füllstandsensor, eine Evaluierungseinheit gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung und eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben des Zustandssignals aufweist. Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung wird eine
Füllstandmesseinrichtung zum Messen eines Füllstands in einem Behältnis beschrieben, welche einen Füllstandsensor, eine Ausleseeinheit gemäß einer Ausführungsform des vierten Aspekts der Erfindung und eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben des aktuellen Füllstandmesssignals aufweist.
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
Wie einleitend angemerkt, wurde bei herkömmlichen Füllstandsensoren beobachtet, dass diese nach einer gewissen Betriebsdauer ausfallen oder nur noch unzureichend genaue Angaben über einen aktuellen zu messenden Füllstand angeben können.
Es wurde nun erkannt, dass diese Unzulänglichkeiten oft auf eine Abnutzung oder Verschmutzung des in dem Füllstandsensor beweglich verlagerbaren Gleitkontaktes zurückgeführt werden können. Dieser Gleitkontakt bewegt sich bei variierendem Füllstand innerhalb des zu überwachenden Behältnisses entlang der Widerstandsstrecke des Füllstandsensors. Da der Gleitkontakt dabei relativ zu der Widerstandsstrecke bewegt werden und variierende Kontaktflächen der Widerstandsstrecke berühren soll, damit ein positionsabhängiger elektrischer Widerstand zwischen ihm und einem Ende der Widerstandsstrecke ermittelt werden kann, kommt es im Allgemeinen unvermeidbar zu einer Reibung zwischen dem Gleitkontakt und der Widerstandsstrecke. Diese Reibung führt im
Regelfall zu einem mechanischen Verschleiß des Gleitkontaktes. Insbesondere kann der Gleitkontakt einen Kontaktkopf aufweisen, über den der mechanische Kontakt zu der Widerstandsstrecke erfolgt und der sich somit im Laufe der Zeit abreibt. Außerdem können Verschmutzungen in Form von Ablagerungen zu Fehlfunktionen des Gleitkontakts führen.
Damit der Kontaktkopf einerseits eine ausreichend kleine Kontaktfläche der Widerstandsstrecke kontaktieren kann, andererseits aber dennoch ausreichend mechanisch stabil ist, ist der Kontaktkopf meist nahe seiner
Berührungsoberfläche, mit der er eine Kontaktfläche der Widerstandsstrecke berührt, mit einem kleineren Querschnitt ausgebildet als entfernt zu dieser Berührungsoberfläche, das heißt nahe zu beispielsweise einer Halterung des Kontaktkopfes an anderen Komponenten des Gleitkontaktes. Mit anderen Worten ist der Kontaktkopf meist hin zu seinem freitragenden Ende verjüngend, d.h. beispielsweise konisch oder kugelförmig, ausgebildet.
Insbesondere aufgrund dieser sich hin zum freitragenden Ende verjüngenden Geometrie kann es dazu kommen, dass der Kontaktkopf des Gleitkontakts zwar anfänglich mit einer Berührungsoberfläche lediglich eine kleine Kontaktfläche an der Widerstandsstrecke kontaktiert, sich die kontaktierende
Berührungsoberfläche jedoch mit zunehmendem Verschleiß des Kontaktkopfes vergrößert. Aufgrund der sich mit der Zeit vergrößernden Berührungsoberfläche kann nur noch zunehmend ungenau festgestellt werden, an welcher Position sich der mit dem Gleitkontakt mechanisch gekoppelte Schwimmer innerhalb des zu überwachenden Behältnisses tatsächlich aktuell befindet, d.h., der aktuelle Füllstand kann im Laufe der Zeit zunehmend ungenau bestimmt werden.
Um diese Problematik zu überwinden, wird vorgeschlagen, mithilfe von
Ausführungsformen des hierin beschriebenen Verfahrens Informationen über den aktuellen Funktionszustand des Gleitkontaktes abzuleiten. Dem Verfahren liegt dabei unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass der Kontaktkopf des
Gleitkontaktes im Regelfall selbst aus einem elektrisch gut leitfähigen Material besteht. Insbesondere besteht der Kontaktkopf meist aus einem Material, dessen elektrische Leitfähigkeit erheblich größer ist als diejenige der
Widerstandsstrecke. Beispielsweise kann der Kontaktkopf aus Metall bestehen. Wenn der Gleitkontakt durch Verschleiß, bzw. konkreter durch Abrieb, mit der
Zeit eine zunehmend größere Berührungsoberfläche an seinem Kontaktkopf aufweist, wird somit unweigerlich die von dem Kontaktkopf an der
Widerstandsstrecke berührte Kontaktfläche auch größer. Die Widerstandsstrecke kann dabei beispielsweise über mehrere räumlich benachbarte Kontaktflächen verfügen, welche über elektrische Widerstände miteinander verbunden sind. Alternativ kann die Widerstandsstrecke aus ineinander übergehenden Kontaktflächen aus einem Material mit signifikantem elektrischen Widerstand bestehen. Der Kontaktkopf des Gleitkontaktes berührt dabei im Allgemeinen je nach seiner aktuellen Position im neuen bzw.
unverschlissenen Zustand vorzugsweise stets lediglich eine einzelne oder allenfalls zwei benachbarte Kontaktflächen der Widerstandsstrecke mit seiner Berührungsoberfläche gleichzeitig.
Wird die Berührungsoberfläche jedoch durch auftretenden Verschleiß mit der Zeit größer, kann es dazu kommen, dass der Kontaktkopf mit seiner
Berührungsoberfläche mehrere, beispielsweise mehr als drei, Kontaktflächen der Widerstandsstrecke gleichzeitig berührt. Aufgrund seines geringeren elektrischen Widerstandes überbrückt der Kontaktkopf dabei die Kontaktflächen der
Widerstandsstrecke, d.h. schließt diese kurz. Dadurch ist nicht mehr präzise erkennbar, wo sich der Gleitkontakt aktuell tatsächlich befindet, sodass eine präzise Ermittlung des aktuellen Füllstandes erschwert ist.
Um diese Problematik zumindest teilweise zu überwinden, wird vorgeschlagen, einen Widerstandswert zu bestimmen, der den elektrischen Widerstand zwischen Enden der Widerstandsstrecke im Zusammenwirken mit dem Gleitkontakt angibt.
Mit anderen Worten wird einen elektrischer Widerstandswert bestimmt, der angibt, welcher elektrische Widerstand zwischen den Enden der
Widerstandsstrecke herrscht, wenn der Gleitkontakt mit seinem Kontaktkopf eine oder mehrere Kontaktflächen der Widerstandsstrecke berührt. Dabei wird ausgenutzt, dass der Gleitkontakt mit zunehmendem Verschleiß an seiner
Berührungsoberfläche größer wird und dabei mehrere Kontaktflächen der Widerstandsstrecke kurzschließend überbrücken kann. Dadurch sinkt im
Regelfall der gesamte elektrische Widerstand entlang der Widerstandsstrecke. Mit zunehmendem Verschleiß des Gleitkontaktes verringert sich somit der gemessene Widerstandswert zwischen den Enden der Widerstandsstrecke.
Durch einen Vergleich mit einem Referenzwert kann somit auf einen
Funktionszustand des Gleitkontakts zurückgeschlossen werden und ein entsprechendes Zustandssignal erzeugt werden.
Das Zustandssignal kann gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung einerseits dazu verwendet werden, eine Notwendigkeit, den Füllstandsensor oder zumindest dessen abgenutzte Komponenten zu ersetzen, zu signalisieren.
Andererseits kann gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung unter
Berücksichtigung des ermittelten Funktionszustands der aktuelle Füllstand mithilfe des Füllstandsensors trotz fortgeschrittenen Verschleißes oder Verschmutzung von dessen Gleitkontakt mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden. Hierzu kann beispielsweise ein von dem Füllstandsensor ermitteltes Füllstandmesssignal unter Berücksichtigung des Zustandssignals geeignet korrigiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Zustandssignal basierend auf einer Differenz zwischen dem zuvor bestimmten Widerstandswert und dem
Referenzwert erzeugt werden. Mit anderen Worten kann das Zustandssignal eine Information über den Unterschied zwischen dem aktuell bestimmten
Widerstandswert und dem Referenzwert wiedergeben. Die Differenz zwischen diesen beiden Werten kann als verlässliches Maß für eine vorliegende
Abnutzung des Gleitkontaktes herangezogen werden. Beispielweise kann davon ausgegangen werden, dass die Abnutzung des Gleitkontaktes ein zulässiges Maß überstiegen hat und somit eine Wartung bzw. ein Ersatz des
Füllstandsensors notwendig wird, wenn diese Differenz einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Der Grenzwert kann dabei vorzugsweise derart gewählt sein, dass zumindest bis zum Erreichen des Grenzwerts eine ausreichend präzise Füllstandbestimmung noch möglich ist. Vorzugsweise ist der Grenzwert derart gewählt, dass auch nach Überschreiten des Grenzwertes zumindest noch eine Zeit lang eine ausreichend präzise Füllstandbestimmung erfolgen kann, sodass für Wartungs- bzw. Ersatzmaßnahmen genügend Zeit verbleibt.
Gemäß einer Ausführungsform gibt der Referenzwert einen zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten elektrischen Widerstand zwischen Enden der
Widerstandsstrecke im Zusammenwirken mit dem Gleitkontakt an. Mit anderen Worten kann der Referenzwert einem früheren Widerstandswert entsprechen, wie er sich zu einem früheren Zeitpunkt, beispielsweise ohne bereits erfolgten signifikanten Verschleiß des Gleitkontaktes, zwischen den Enden der
Widerstandsstrecke in dem Füllstandsensor ermitteln lässt. Durch einen
Vergleich des aktuell ermittelten Widerstandswerts mit dem früheren
Widerstandswert und gegebenenfalls durch Differenzbildung zwischen beiden Widerstandswerten kann somit auf die verschleißbedingte Veränderung des Widerstands zwischen den Enden der Widerstandsstrecke und damit letztendlich auf den Verschleiß des Gleitkontaktes rückgeschlossen werden. Der elektrische Widerstand zwischen den Enden der Widerstandsstrecke kann dabei in unterschiedlicher Weise ermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Widerstandswert durch Messen des Widerstands zwischen einem mit einem ersten Ende der Widerstandsstrecke verbundenen ersten Anschluss und einem mit einem zweiten Ende der
Widerstandsstrecke verbundenen zweiten Anschluss bestimmt werden. Dies ermöglicht eine direkte und technisch einfach zu realisierende Bestimmung des aktuellen Widerstandswerts.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Widerstandswert durch Messen des Widerstands zwischen einem ersten und einem dritten Anschluss sowie Messen des Widerstands zwischen einem zweiten und dem dritten Anschluss und Aufsummieren beider Messergebnisse bestimmt werden, wobei der erste Anschluss mit einem ersten Ende der Widerstandsstrecke verbunden ist, der zweite Anschluss mit einem zweiten Ende der Widerstandsstrecke verbunden ist und der dritte Anschluss mit dem Gleitkontakt verbunden ist. Mit anderen Worten kann der gesamte elektrische Widerstand zwischen den Enden der Widerstandsstrecke dadurch ermittelt werden, dass einerseits der
Widerstand zwischen einem Ende der Widerstandsstrecke und dem Gleitkontakt und andererseits der Widerstand zwischen dem Gleitkontakt und dem
entgegengesetzten Ende der Widerstandsstrecke ermittelt wird und dann die Summe der beiden ermittelten Widerstände gebildet wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann bei dem hierein vorgeschlagenen
Verfahren der Widerstandswert bei unterschiedlichen Positionierungen des Gleitkontaktes bestimmt werden und auf ein Vorhandensein von Ablagerungen auf der Widerstandsstrecke geschlossen wird, wenn der Widerstandswert eine Abhängigkeit von der Positionierung des Gleitkontaktes aufweist. Mit anderen Worten kann der Gleitkontakt gezielt an verschiedene Positionen relativ zu der
Widerstandsstrecke verlagert werden und beobachtet werden, wie sich der Widerstandswert dabei verhält. Wenn sich der Widerstandswert dabei abhängig von der aktuellen Positionierung des Gleitkontakts ändern sollte, kann davon ausgegangen werden, dass an der Widerstandsstrecke befindliche Ablagerungen lokal deren Widerstandsverhalten ändern. Zusätzlich zu der Möglichkeit gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, einen aktuellen Abnutzungszustand des Gleitkontaktes des Füllstandsensors ermitteln zu können und somit beispielsweise ein rechtzeitiges Warten bzw. Austauschen des Füllstandsensors initiieren zu können, kann das verfahrensgemäß ermittelte Zustandssignal im Rahmen eines Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der
Erfindung betreffend das Verfahren zum Auslesen des aktuellen
Füllstandmesssignals dazu genutzt werden, auch bei bereits fortgeschrittenem Verschleiß des Gleitkontaktes mithilfe des Füllstandsensors dennoch
ausreichend präzise Angaben über den aktuellen Füllstand in einem Behältnis ermitteln zu können. Hierzu wird das Füllstandmesssignal von dem
Füllstandsensor nicht lediglich basierend auf einem gemessenen elektrischen Widerstand zwischen dem Gleitkontakt und beispielsweise einem Ende der Widerstandsstrecke ermittelt. Stattdessen wird eine gewisse Korrektur dieses gemessenen Widerstandswerts vorgenommen, bei der das verfahrensgemäß ermittelte Zustandssignal berücksichtigt wird. Durch diese Korrektur kann der gemessene Widerstandswert derart uminterpretiert werden, dass dieser besser mit der tatsächlichen aktuellen Position des mit dem Gleitkontakt gekoppelten Schwimmers in dem Behältnis korreliert und somit einen tatsächlichen Füllstand in dem Behältnis besser wiedergibt.
Gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung kann das Zustandssignal basierend auf einer ermittelten Differenz zwischen dem bestimmten Widerstandswert und dem Referenzwert generiert werden und das aktuelle Füllstandmesssignal basierend auf einer Summe des gemessenen elektrischen Widerstands zwischen dem Gleitkontakt und einem der Enden der
Widerstandsstrecke und der halbierten ermittelten Differenz generiert werden. Mit anderen Worten kann ein von dem Füllstandsensor generiertes
Füllstandmesssignal den aktuellen Funktionszustand von dessen Gleitkontakt berücksichtigen, in dem zu einem gemessenen elektrischen Widerstand zwischen dem Gleitkontakt und einem der Enden der Widerstandsstrecke die
Hälfte der Differenz zwischen dem zwischen den Enden der Widerstandsstrecke bestimmten Widerstandswert und dem Referenzwert hinzugerechnet wird.
Der auf diese Weise korrigierte gemessene elektrische Widerstand
berücksichtigt, dass ein verschlissener Gleitkontakt mit seinem verbreiterten Kontaktkopf mehrere benachbarte Kontaktflächen der Widerstandsstrecke gleichzeitig kontaktieren kann, in dem der dadurch bewirkte verringerte
Widerstand zwischen den Enden der Widerstandsstrecke hälftig dem
gemessenen elektrischen Widerstandswert zwischen einem Ende der
Widerstandsstrecke und dem Gleitkontakt hinzugerechnet wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Insbesondere werden Merkmale teilweise mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung und teilweise mit Bezug auf eine ein solches Verfahren
implementierende Evaluierungseinheit bzw. Ausleseeinheit oder eine damit ausgerüstete Füllstandmesseinrichtung beschrieben. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder
ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
Fig. 1 zeigt eine Füllstandmesseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Widerstandsstrecke und einen
unverschlissenen Gleitkontakt eines Füllstandsensors einer
Füllstandmesseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht auf den die Widerstandsstrecke kontaktierenden Kontaktkopf des Gleitkontakts aus Fig. 2.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Widerstandsstrecke und einen
verschlissenen Gleitkontakt eines Füllstandsensors einer Füllstandmesseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht auf den die Widerstandsstrecke kontaktierenden Kontaktkopf des Gleitkontakts aus Fig. 4.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende
Merkmale.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine Füllstandmesseinrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Füllstandmesseinrichtung 1 weist einen
Füllstandsensor 3 auf, der in einem Gehäuse 5 aufgenommen ist und mithilfe dessen ein Füllstand einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Kraftstoff, innerhalb eines Behältnisses (nicht dargestellt), wie beispielsweise einem Kraftstofftank, ermittelt werden soll.
Der Füllstandsensor 3 weist eine Widerstandsstrecke 7 auf. Die
Widerstandsstrecke 7 umfasst eine Vielzahl von Kontaktflächen 9. Die
Kontaktflächen 9 können z.B. metallische Flächen an der Oberfläche einer Platine sein. Benachbarte Kontaktflächen 9 sind jeweils über elektrische
Widerstände 11 miteinander elektrisch verbunden, sodass die Vielzahl der Kontaktflächen 9 insgesamt zu der Widerstandsstrecke 7 in Serie verschaltet ist. Die Widerstandsstrecke 7 kann auch als Widerstandsleiter bezeichnet werden. Gegenüberliegende Enden 13 der Widerstandsstrecke 7 sind mit einer
Evaluierungseinheit 15 elektrisch verbunden. Die Evaluierungseinheit 15 kann als Teil einer Ausleseeinheit 17 des Füllstandsensors 3 implementiert sein.
Der Füllstandsensor 3 weist ferner einen Gleitkontakt 19 auf. Der Gleitkontakt 19 verfügt über einen Arm 23, der an seinem einen Ende verschwenkbar in einem Lager 25 gelagert ist. An einem gegenüberliegenden Ende ist der Arm 23 mit einem Schwimmer 27 gekoppelt, der auf der Flüssigkeit in dem zu
überwachenden Behältnis aufschwimmen kann. An dem Arm 23 ist ein
Kontaktkopf 21 vorgesehen. Der Kontaktkopf 21 kann einen elektrischen Kontakt zwischen dem Gleitkontakt 19 und einer oder mehreren der Kontaktflächen 9 der der Widerstandsstrecke 7 herstellen. Dabei wird der Kontaktkopf 21 bei variierendem Füllstand aufgrund des mit dem Arm 23 gekoppelten Schwimmers 27 zu verschiedenen Kontaktflächen 9 bewegt und tritt mit diesen in
mechanischen wie auch elektrischen Kontakt. Der Gleitkontakt 19 ist dabei mit der Evaluierungseinheit 15 elektrisch verbunden.
Der Füllstandsensor 3 kann somit einen elektrischen Widerstand zwischen dem Gleitkontakt 19 und einem der Enden 13 der Widerstandsstrecke 7 messen und daraus eine Information über den aktuellen Füllstand in dem zu überwachenden
Behältnis ableiten. Diese Information kann dann als Füllstandmesssignal an eine Ausgabeeinheit 29 zum Ausgeben des Füllstandmesssignals weitergeleitet werden, um beispielsweise einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs die Information über einen aktuellen Kraftstoffvorrat in dem Kraftstofftank seines Fahrzeugs für ihn z.B. optisch wahrnehmbar darstellen zu können.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Widerstandsstrecke 7 und den Gleitkontakt 19 des Füllstandsensors 3 in einem unverschlissenen Zustand. Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht auf den die Widerstandsstrecke 7 kontaktierenden Kontaktkopf 21 des Gleitkontakts 19. Es ist zu erkennen, dass der Kontaktkopf 21 im
unverschlissenen Zustand einen halbrunden Querschnitt aufweist.
Beispielsweise kann der Kontaktkopf 21 als Halbkugel oder Halbzylinder ausgebildet sein. Dabei besteht der Kontaktkopf 21 aus einem gut elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise einem Metall, z.B. Kupfer oder einer Kupferlegierung.
Aufgrund seiner hin zu seinem freitragenden Ende sich verjüngenden Geometrie kontaktiert der Kontaktkopf 21 im unverschlissenen Zustand im Allgemeinen mit seiner Berührungsfläche 31 stets lediglich eine oder eventuell zwei benachbarte Kontaktflächen 9 der Widerstandsstrecke 7. Je nachdem, welche der
Kontaktflächen 9 von dem Kontaktkopf 21 kontaktiert werden, stellt sich zwischen dem Gleitkontakt 19 und einem der Enden 13 der Widerstandsstrecke 7 ein anderer elektrischer Widerstand ein. Dieser zu messende elektrische Widerstand gibt damit Aufschluss über die aktuelle Position des mit dem Schwimmer 27 gekoppelten Gleitkontakts 19 und somit über den Füllstand in dem Behältnis. Fig. 4 zeigt eine der Fig. 2 entsprechende Draufsicht auf die Widerstandsstrecke 7 und den Gleitkontakt 19 des Füllstandsensors 3 in einem verschlissenen Zustand. Fig. 3 zeigt eine entsprechende Seitenansicht. Es ist zu erkennen dass sich die Geometrie des ursprünglich im Querschnitt halbrunden Kontaktkopfs 21 im Laufe der Zeit signifikant verändert hat. Insbesondere kann zum Beispiel durch Reibung mit den Kontaktflächen 9 ein Abrieb an der die Kontaktflächen 9 berührenden Berührungsfläche 31 aufgetreten sein, der zu einer Abplattung des Kontaktkopfs 21 geführt haben kann. Die Berührungsfläche 31 erlangt hierdurch im verschlissenen Zustand des Kontaktkopfs 21 eine Breite Bv , welche deutlich breiter ist als eine Breite Bn im neuen, unverschlissenen Zustand des
Kontaktkopfs 21.
Dadurch kontaktiert der Kontaktkopf 21 nicht mehr wie im unverschlissenen Zustand lediglich ein oder zwei Kontaktflächen 9. Stattdessen werden von dem Kontaktkopf 21 deutlich mehr, beispielsweise drei, vier, fünf oder sogar noch mehr, Kontaktflächen 9 gleichzeitig kontaktiert. Der elektrisch gut leitfähige Kontaktkopf 21 überbrückt dabei diese Kontaktflächen 9, das heißt schließt diese kurz. Dadurch wird zwischen dem Gleitkontakt 19 und einem der Enden 13 der Widerstandsstrecke 7 bei gleicher Position des Schwimmers 27 ein anderer elektrischer Widerstand gemessen als dies beim Füllstandsensor 3 mit unverschlissenem Kontaktkopf 21 der Fall war. Insbesondere werden häufig bei verschlissenem Gleitkontakt 19 zu niedrige Füllstände gemessen und diese entsprechend falsch auf der Ausgabeeinheit 29 ausgegeben. Um die Problematik ungenau ausgelesener Füllstände zu überwinden und/oder um zu erkennen, dass der Gleitkontakt 19 bzw. der Kontaktkopf 21 einen Zustand übermäßiger Abnutzung erreicht hat, wird vorgeschlagen, mithilfe der Evaluierungseinheit 15 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen des Funktionszustands des Gleitkontaktes 19 auszuführen.
Dabei wird ein Widerstandswert bestimmt, der den elektrischen Widerstand zwischen den Enden 13 der Widerstandsstrecke 7 angibt, während der
Gleitkontakt 19 bzw. dessen Kontaktkopf 21 mit der Widerstandsstrecke 7 zusammenwirkt. Es ist zu erkennen, dass dieser Widerstandswert umso geringer wird, je stärker der Kontaktkopf 21 des Gleitkontaktes 19 abgenutzt ist und aufgrund seiner flächenmäßig vergrößerten Berührungsfläche 31 mehrere der Kontaktflächen 9 kurzschließend überbrückt.
Durch ein Vergleichen des aktuell bestimmten Widerstandswerts mit einem zuvor bestimmten bzw. festgelegten Referenzwert kann somit auf den
Funktionszustand des Gleitkontaktes 19 rückgeschlossen werden. Insbesondere kann der Referenzwert dabei derjenige Widerstandswert sein, der bei einem neuen Füllstandsensor 3, d.h. mit unverschlissenem Gleitkontakt 19, gemessen wurde.
Beispielsweise kann für den Fall, dass eine Differenz zwischen dem aktuell bestimmten Widerstandswert und dem Referenzwert größer als ein
vorbestimmter Grenzwert ist, davon ausgegangen werden, dass der Gleitkontakt 19 einen abgenutzten Funktionszustand erreicht hat, bei dem der
Füllstandsensor 3 gewartet bzw. der Gleitkontakt 19 oder der gesamte
Füllstandsensor 3 ausgetauscht werden sollte. Dies kann beispielsweise durch ein von der Evaluierungseinheit 15 erzeugtes Zustandssignal angegeben werden. Dieses Zustandssignal kann beispielsweise an eine Ausgabeeinheit 33 zum Ausgeben des Zustandssignals weitergeleitet und dort beispielsweise für eine Person wie einen Kraftfahrzeugmechaniker wahrnehmbar ausgegeben werden.
Ferner kann die Funktion des Füllstandsensors dadurch beeinträchtigt werden, dass sich an der Widerstandsstrecke im Laufe der Zeit eine oder mehrere Ablagerungen 35 bilden. Sofern diese Ablagerungen 35 elektrisch leitfähig sind und z.B. mehrere benachbarte Kontaktflächen 9 berühren bzw. überbrücken, beeinflussen solche Ablagerungen 35 den durch den Widerstandswert ausgedrückten Gesamtwiderstand zwischen den Enden 13 der
Widerstandsstrecke 7. Je nachdem wo sich dabei der eventuell abgenutzte Gleitkontakt 21 aktuell befindet, kann dieser die gleichen Kontaktflächen 9 kurzschließen wie die Ablagerung 35 oder andere Kontaktflächen 9. Indem der Gleitkontakt 21 an unterschiedlichen Positionen entlang der Widerstandsstrecke 7 positioniert wird, kann daher aus dem jeweils gemessenen Widerstandswert eine Information über etwaige Ablagerungen 35 abgeleitet werden. Das von der Evaluierungseinheit 15 erzeugte Zustandssignal kann außerdem von der Ausleseeinheit 17 des Füllstandsensors 3 berücksichtigt werden, um trotz eines bereits signifikant verschlissenen Gleitkontaktes 19 auf im
Wesentlichen korrekte Informationen über den aktuellen Füllstand rückschließen zu können.
Insbesondere kann das Zustandssignal basierend auf einer ermittelten Differenz zwischen dem bestimmten Widerstandswert zwischen den Enden 13 der Widerstandsstrecke 7 und dem Referenzwert generiert werden und dann das aktuelle Füllstandmesssignal basierend auf einer Summe des zwischen dem Gleitkontakt 19 und einem der Enden 13 der Widerstandsstrecke 7 gemessenen elektrischen Widerstandswert und der Hälfte der ermittelten Differenz generiert werden.
Veranschaulicht am Beispiel der in den Figuren 2 und 4 dargestellten
Widerstandsstrecke 7 und unter der Annahme, dass jeder elektrische Widerstand 11 einen Widerstandswert R aufweist, kann dies wie folgt verstanden werden: im neuen Zustand schließt der Gleitkontakt 19 im Regelfall keine benachbarten Kontaktflächen 9 kurz, sodass sich zwischen den Enden 13 ein Widerstandswert Wn von Wn = 11*R ergibt. Bei dem in Fig. 4 dargestellten, erheblich
verschlissenen Zustand schließt der Kontaktkopf 21 des Gleitkontaktes 19 fünf benachbarte Kontaktflächen 9 kurz. Dadurch wird der gemessene
Widerstandswert Wv zwischen den Enden 13 der Widerstandsstrecke 7 auf Wv = 7*R reduziert. Als Differenz D zwischen dem anfänglichen Widerstandswert Wn und dem bei erheblichem Verschleiß gemessenen Widerstandswert Wv ergibt sich D = (Wn - Wv) = 4*R. Die Positionen des Gleitkontakts 19 und somit die Mittenpositionen 21 des Kontaktkopfs 21 sind in den beiden Figuren 2 und 4 als gleich angenommen. Im unverschlissenen Zustand wird jedoch zwischen dem Gleitkontakt 19 und dem unteren Ende 13 der Widerstandsstrecke 7 ein Widerstand von 5*R gemessen, wohingegen im verschlissenen Zustand lediglich ein Widerstand von 3*R gemessen wird. Aus letzterem Messwert kann jedoch unter Berücksichtigung des Zustandssignals ein korrigierter Messwert abgeleitet werden, in dem zu dem tatsächlich gemessenen Widerstandswert von 3*R die Hälfte der oben beschriebenen Differenz D, d.h. 0.5*(4*R), hinzugerechnet wird. Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie„aufweisend", „umfassend", etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Bestimmen eines Funktionszustands eines entlang einer Widerstandsstrecke (7) beweglichen Gleitkontaktes (19) eines
Füllstandsensors (3), wobei der Füllstandsensor (3) die
Widerstandsstrecke (7) und den entlang der Widerstandsstrecke (7) beweglichen und mit Kontaktflächen (9) der Widerstandsstrecke (7) zusammenwirkenden Gleitkontakt (19) aufweist, wobei der Gleitkontakt (19) bei variierendem Füllstand variierende Kontaktflächen (9) der Widerstandsstrecke (7) entlang der Widerstandsstrecke (9) kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Widerstandswert bestimmt wird, der den elektrischen Widerstand zwischen Enden (13) der Widerstandsstrecke 87) im Zusammenwirken mit dem Gleitkontakt (19) angibt, dass der Widerstandswert in einer Evaluierungseinheit (15) mit einem Referenzwert verglichen wird und ein einen Abnutzungszustand und/oder ein einen Zustand hinsichtlich Ablagerungen (35) auf der Widerstandsstrecke angebendes
Zustandssignal basierend auf dem Vergleich erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zustandssignal basierend auf einer Differenz zwischen dem bestimmten Widerstandswert und dem Referenzwert erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Referenzwert einen zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten elektrischen Widerstand zwischen Enden der Widerstandsstrecke (7) im Zusammenwirken mit dem
Gleitkontakt (19) angibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Widerstandswert durch Messen des elektrischen Widerstands zwischen einem mit einem ersten Ende (13) der Widerstandsstrecke (7) verbundenen ersten Anschluss und einem mit einem zweiten Ende (13) der
Widerstandsstrecke verbundenen zweiten Anschluss bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Widerstandswert durch Messen des elektrischen Widerstands zwischen einem ersten und einem dritten Anschluss sowie Messen des Widerstands zwischen einem zweiten und dem dritten Anschluss und Aufsummieren beider
Messergebnisse bestimmt wird, wobei der erste Anschluss mit einem ersten Ende (13) der Widerstandsstrecke (7) verbunden ist, der zweite Anschluss mit einem zweiten Ende (13) der Widerstandsstrecke (7) verbunden ist und der dritte Anschluss mit dem Gleitkontakt (19) verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Widerstandswert bei unterschiedlichen Positionierungen des
Gleitkontaktes (19) bestimmt wird und auf ein Vorhandensein von Ablagerungen (35) auf der Widerstandsstrecke (7) geschlossen wird, wenn der Widerstandswert eine Abhängigkeit von der Positionierung des Gleitkontaktes (19) aufweist.
Verfahren zum Auslesen eines aktuellen Füllstandmesssignals eines Füllstandsensors (3),
wobei der Füllstandsensor (3) eine Widerstandsstrecke (7) und einen entlang der Widerstandsstrecke (7) beweglichen und mit Kontaktflächen (9) der Widerstandsstrecke (7) zusammenwirkenden Gleitkontakt (19) aufweist, wobei der Gleitkontakt (19) bei variierendem Füllstand variierende Kontaktflächen (9) der Widerstandsstrecke (7) entlang der Widerstandsstrecke (19) kontaktiert,
wobei das aktuelle Füllstandmesssignal basierend auf einem
gemessenen Widerstand zwischen dem Gleitkontakt (19) und einem der Enden (13) der Widerstandsstrecke (7) generiert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das aktuelle Füllstandmesssignal unter Berücksichtigung des mithilfe eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 generierten Zustandssignals generiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Zustandssignal basierend auf einer ermittelten Differenz zwischen dem bestimmten Widerstandswert und dem Referenzwert generiert wird und
das aktuelle Füllstandmesssignal basierend auf einer Summe des gemessenen elektrischen Widerstands zwischen dem Gleitkontakt (19) und einem der Enden (13) der Widerstandsstrecke (7) und der halbierten ermittelten Differenz generiert wird.
9. Evaluierungseinheit (15) zum Bestimmen eines Funktionszustands eines entlang einer Widerstandsstrecke (7) beweglichen Gleitkontaktes (19) eines Füllstandsensors (3), wobei die Evaluierungseinheit (15) dazu ausgelegt ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
10. Ausleseeinheit (17) zum Auslesen eines aktuellen Füllstandmesssignals eines Füllstandsensors (3), wobei die Ausleseeinheit (17) dazu ausgelegt ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8 auszuführen.
11. Füllstandmesseinrichtung (1) zum Messen eines Füllstands in einem Behältnis, aufweisend:
einen Füllstandsensor (3);
eine Evaluierungseinheit (15) nach Anspruch 9;
eine Ausgabeeinheit (33) zum Ausgeben des Zustandssignals.
12. Füllstandmesseinrichtung (1) zum Messen eines Füllstands in einem Behältnis, aufweisend:
einen Füllstandsensor (3);
eine Ausleseeinheit (17) nach Anspruch 10;
eine Ausgabeeinheit (31) zum Ausgeben des aktuellen
Füllstandmesssignals.
PCT/EP2017/081914 2017-02-03 2017-12-07 Verfahren und vorrichtung zum bestimmen eines funktionszustands eines entlang einer widerstandsstrecke beweglichen gleitkontaktes eines füllstandsensors WO2018141443A1 (de)

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