• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Eine Vorrichtung (10) zur kapazitiven Füllstandsmessung in einem Behälter (11) ist mit zwei gegeneinander und gegenüber dem Behälterinneren isolierten, beabstandeten metallischen Sonden (14, 15), die einen Messkondensator mit vom Füllstand im Behälter abhängiger Kapazität bilden, mit einer Spannungsversorgung und mit einer Auswerteeinheit (17) zur Ermittlung des Füllstandes versehen. Für eine einfache und störungsarme Messung ist der Messkondensator als Frequenz bestimmendes Glied in einem elektrischen Schwingkreis angeordnet und die Auswerteeinheit (17) beinhaltet einen Mikrocomputer (30) mit einem Schreib-Lese-Speicher, in welchem Speicher die den Zuständen "voll" und "leer" nach Messung zugeordneten Frequenzen einlesbar und speicherbar sind.
    公开号:DE102004004923A1
    申请号:DE200410004923
    申请日:2004-01-27
    公开日:2005-08-11
    发明作者:Matthias Hoffmeier
    申请人:Matthias Hoffmeier；Steiner, Klaus；
    IPC主号:G01F23-26
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kapazitivenFüllstandsmessung ineinem Behälter,nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    [0002] Beieiner derartigen aus der DE38 24 231 A1 bekannten Vorrichtung zur kapazitiven Füllstandsmessungin einem Behälter,der dort aus elektrisch nicht leitendem Material ist, ist die Sondenanordnung miteiner hochfrequenten Wechselspannung aus einem Oszillator gespeist,wobei sich der in dem Stromkreis der Sondenanordnung fließende hochfrequenteMesswechselstrom in seiner Größe in Abhängigkeitvon der Kapazitätzwischen den beiden Sonden ändert.Der Messwechselstrom wird in ein Messwertsignal umgewandelt, daseinem Auswertegerät zugeführt wird.Um aufgrund dieses hochfrequenten Messwechselstroms den Einflussvon Stör-und Streukapzitätenauf die Füllstandsmessungzu reduzieren, ist in der Verbindungsleitung zum Auswertegerät eine Filteranordnungvorgesehen, die die Übertragungdes hochfrequenten Wechselstroms verhindert und die Übertragungdes Messwertsignals zulässt.
    [0003] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur kapazitivenFüllstandsmessung ineinem Behälterder eingangs genannten Art zu schaffen, die von Stör- bzw.Streukapazitätenbei der Messung weniger abhängigist.
    [0004] ZurLösungdieser Aufgabe sind bei einer Vorrichtung zur kapazitiven Füllstandsmessungder genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.
    [0005] Durchdie erfindungsgemäßen Maßnahmen isteine einfachere Messung bei reduziertem Bauaufwand erreicht. Darüber hinauskönnenaufgrund der Messvorgabe der beiden Extremwerte des Füllstandseines Behältersdie Einflüssevon Stör-und Streukapazitätenerheblich gemindert werden.
    [0006] Gemäß Ausführungsformensind in vorteilhafter Weise die Merkmale nach Anspruch 2 und/oder3 vorgesehen, was in einfacher Weise zum einen die Form eines Behälters undzum anderen die Art des Füllgutesfür eineentsprechende "Interpolation" von Zwischenfüllständen vorgebenlässt.Im ersteren Falle kann die Beziehung in einfachster Weise linearsein, aber auch beliebige Komplexität annehmen. Dies berücksichtigtdabei gleichzeitig auch den Einsatz- bzw. Aufstellungsort einesderartigen Behälters.Im zweiten Falle ist fürdie "Interpolation" bereits die Artdes Füllgutes,ob flüssigoder fest und auch gleichzeitig der jeweilige Typ vorgegeben.
    [0007] Vorteilhaftekonstruktive Ausgestaltungen ergeben sich durch die Merkmale einesoder mehrerer der Ansprüche4 bis 9.
    [0008] WeitereEinzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen,in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielesnäher beschriebenund erläutertist.
    [0009] Eszeigen:
    [0010] 1 inschematischer Darstellung eine Sensoranordnung mit einem zugehörigen elektrischenBlockschaltbild füreine Vorrichtung zur kapazitiven Füllstandsmessung in einem Behälter,
    [0011] 2 einenSchnitt längsder Linie II-II der 1 durch die Sondenanordnung,wobei ein entsprechender Behälterstrichpunktiert dargestellt ist.
    [0012] Diein der Zeichnung dargestellte Vorrichtung 10 zur kapazitivenFüllstandsmessungin einem Behälter 11 istdazu geeignet in beliebig geformten Behältern 11 mit beliebigbefülltembzw. zu befüllendemGut 12 den Füllstandzu messen. Dabei können dieBehälteraus elektrisch leitendem oder nicht leitendem Material und offenoder geschlossen sein. Das Gut kann flüssig oder fest in Form vonSchüttgut sein.Als Flüssiggutkommen Wasser oder beispielsweise Treibstoffe, Lösungsmittel, Säuren, Laugen unddgl. in Frage, währendals Schüttgutbeispielsweise Sand und andere Industrieprodukte oder beispielsweiseKorn und andere landwirtschaftliche Produkte in Frage kommen.
    [0013] DieVorrichtung 10 besitzt eine in den Behälter 11 eintauchendeund überdessen gesamte Füllhöhe verlaufendeSondenanordnung 13, die mit Sonden 14 und 15 sowieeiner elektrischen Beschaltung 16 versehen und mit einerAuswerteeinheit 17 verbunden ist. Die Messung mit der Vorrichtung 10 erfolgtin der Weise, dass die Sonden 14 und 15 der Sondenanordnung 13 einenKondensator bilden, dessen Kapazität sich in Abhängigkeitvom Füllgut 12 undin Abhängigkeitvom Füllstanddes Füllguts 12 ändert. ZurAuswertung der Messung ist der durch die Sonden 14 und 15 gebildeteKondensator in einem elektrischen Schwingkreis angeordnet, der eingangsseitigmit einer Spannungsversorgung, hier einer Gleichspannungsversorgungim Bereich zwischen 3 Volt und 48 Volt verbunden ist unddessen Frequenzmessausgang zur Auswerteeinheit 17 führt.
    [0014] DieSondenanordnung 13 besitzt ein Sensorschwert 21,das einen plattenförmigenTräger 22 aus elektrischisolierendem Material, vorzugsweise Epoxydharz, besitzt. Der plattenförmige Isolierträger 22 istbeim Ausführungsbeispieleine Platine, die mit einer gedruckten Leiter- bzw. Schaltungsanordnung versehenist. Hierzu ist die Trägerplatine 22 aufihren beiden großflächigen Seitenjeweils mit einem metallischen, vorzugsweise Kupferleiter 23 bzw. 24 versehen,der die Sonde 14 bzw. die Sonde 15 bildet. Die Trägerplatine 22 istinsgesamt von einer elektrischen Isolation 26 umgeben,d.h. sowohl an ihren beiden größflächigen Seiten,als auch an ihren längsverlaufenden Stirnseiten und an ihrer unteren Querseite. Die obereQuerstirnflächeder Trägerplatine 22 ragt ausdem Behälter 11.
    [0015] Durchdiese Anordnung der beiden Leiterbahnen 23 und 24 bildendie dadurch entstehenden Sonden 14 und 15 aufder Trägerplatine 22 über das alsDielektrikum dienende Füllgut 12 einenKondensator mit vom Füllgutund dessen Füllstandshöhe abhängiger Kapazität. Dieserdurch die Sonden 14 und 15 gebildete Kondensatorist in einen elektrischen Schwingkreis integriert, dessen übrige Bauelemente ebenfallsauf der Trägerplatine 22 gebildetbzw. gehalten sind. Beispielsweise besitzt der elektrische Schwingkreisaußerdem Sonden- Kondensatorweitere Bauelemente in Form eines Widerstandes und/oder eines Kondensatorsund/oder eine Induktivität.Die Zuleitungen zum Schwingkreis sind ebenfalls auf der Trägerplatine 23 festgelegtund aus dem Behälter 11 herausgeführt. Dasgleiche gilt fürdie am Schwingkreis abgenommenen Messleitungen.
    [0016] Diebeiden Messleitungen sind mit einem Mikrocomputer 30 verbunden,der am Kopf 31 des Sensorschwerts 21, d.h. andessen aus dem Behälter 11 herausragendenEnde angeordnet ist.
    [0017] Beieinem nicht dargestellten Ausführungsbeispieleiner Vorrichtung zur kapazitiven Füllstandsmessung sind zwei odermehr Sonderpaare bzw. Sensorschwerter in einem Behälter dichtnebeneinander angeordnet, wobei die dadurch entstehenden zwei odermehr Kondensatoren elektrisch parallel geschaltet sind. Diese Parallelschaltungaus zwei oder mehr Kondensatoren ist in den genannten elektrischenSchwingkreis integriert. Die Anzahl der Sondenpaare ist abhängig kannvon der Dielektrizitätskonstantendes Füllgutesabhängigausgewähltwerden.
    [0018] Beider Vorrichtung 10 zur kapazitiven Füllstandsmessung wird zur Messungdes Füllstandsbei konstanter Gleichspannungsversorgung die sich durch Änderungdes Füllstands änderndeFrequenz im elektrischen Schwingkreis vom Mikrocomputer 30 erfasst,bewertet und in der Auswerteeinheit 17 ausgewertet undin eine proportionale Größe, wieSpannung, Strom, Widerstand umgewandelt und einer Messanzeige zugeführt.
    [0019] Für eine Eichungder Vorrichtung 10 auf einen bestimmten Behältertypbzw. -form und auf ein bestimmtes Füllgut 12, wird dieFrequenz des Schwingkreises bei vollständig leerem und bei vollständig gefülltem Behälter 11 gemessenund die so entstehende Ausgangsfrequenz in einem Schreib-Lese-Speicherdes Mikrocomputers 30 eingelesen. Je nach der Form desBehälters 11 wirdin den Mikrocomputer 30 eine Interpolations-Kennlinie eingegeben,die beispielsweise bei einem aufrecht stehenden zylindrischen Behälter 11 einelineare Kennlinie ist.
    [0020] Esversteht sich, dass die Kennlinie je nach Form des Behälters 11 auchkomplexer sein kann. Damit ist es möglich, für jeden Aufstellungsort, jede Behälterformund jeden Füllguttypden Mikrocomputer 30 bzw. die Gesamtvorrichtung entsprechendzu eichen.
    [0021] DieMessung bzw. Auswertung der sich ausgangsseitig am Schwingkreisergebenden Frequenz durch den Mikrocomputer 30 kann permanentoder abschnittsweise permanent in der Weise erfolgen, dass beispielsweisemindestens 20 Werte während einesbestimmten Zeitraumes ermittelt und diese dann gemittelt oder integriertwerden. Auf diese Weise ist eine festgelegte bzw. feste Füllstandsanzeige beiin Fahrzeugen untergebrachten Behältern, wie Tanks, möglich.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Vorrichtung (10) zur kapazitiven Füllstandsmessungin einem Behälter(11), mit zwei gegeneinander und gegenüber dem Behälterinneren isolierten, beabstandetenmetallischen Sonden (14, 15), die einen Messkondensatormit vom Füllstandim BehälterabhängigerKapazitätbilden, mit einer Spannungsversorgung und mit einer Auswerteeinheit(17) zur Ermittlung des Füllstandes, dadurch gekennzeichnet,dass der Messkondensator als Frequenz bestimmendes Glied in einemelektrischen Schwingkreis angeordnet ist und dass die Auswerteeinheit (17)einen Mikrocomputer (30) mit einem Schreib-Lese-Speicher beinhaltet,in welchem Speicher die den Zuständen "voll" und "leer" nach Messung zugeordnetenFrquenzen einlesbar und speicherbar sind.
    [2] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass dem Schreib-Lese-Speicher des Mikrocomputers (30)eine von der Form des Behälters(11) abhängigeBeziehung bzw. Kennlinie zwischen Füllstand und Frequenz eingegebenist.
    [3] Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass dem Schreib-Lese-Speicher des Mikrocomputers (30)eine von der Art des Füllguts abhängige Beziehungbzw. Kennlinie zwischen Dielektrikum und Frequenz eingegeben ist.
    [4] Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sonden (14, 15)zu einem Sensorschwert (21) vereinigt sind, das auf einemelektrischen Isolierträger(22) beiderseits die eine bzw. andere Sonde (14, 15)trägt unddas von einer elektrischen Isolation (26) überzogenist.
    [5] Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass der Isolierträger(22) durch eine Platine gebildet ist, die zur Bildung derSonden (14, 15) mit Leiterbahnen (23, 24)bestücktist.
    [6] Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Paare von Sonden (14, 15)zu einem aus zwei oder mehr parallel geschalteten Einzelkondensatorenbestehenden Messkondensator vereinigt sind.
    [7] Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass zwei oder mehr Sensorschwerter (21) dicht nebeneinanderangeordnet sind.
    [8] Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4 oder 1 und 5 oder1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine mit dem vervollständigtenelektrischen Schwingkreis und den Spannungsversorgungs- sowie Messleitungenbestücktist.
    [9] Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocomputer (30) ineinem aus dem Behälter(11) ragenden Kopf der Sondenanordnung (13) bzw.des Sensorschwerts (21) untergebracht ist.
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    WO2005071369A8|2006-01-26|
    ES2380212T3|2012-05-09|
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    DE102004004923B4|2012-12-13|
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    法律状态:
    2005-08-11| OM8| Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
    2006-01-19| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: BAYER, FRANK, 63571 GELNHAUSEN, DE |
    2006-12-14| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2011-10-05| R016| Response to examination communication|
    2011-10-07| R016| Response to examination communication|
    2012-08-09| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2013-06-20| R020| Patent grant now final|Effective date: 20130314 |
    2018-08-17| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: ROAD DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: BAYER, FRANK, 63571 GELNHAUSEN, DE |
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