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    • 专利摘要:
    Vorrichtung zur Messung der Füllstandshöhen und/oder der Temperatur einer Flüssigkeit in einem Behälter, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: DOLLAR A È eine annähernd vertikal in die Flüssigkeit eintauchbare lineare Widerstandsanordnung aus drei in Reihe geschalteten Widerstandsstrecken, wobei jede Widerstandsstrecke mindestens ein temperaturabhängiges längliches Widerstandselement R¶rt¶, R¶G¶, R¶rn¶ aufweist und die Widerstandsstrecken einen gleichmäßigen Widerstandsbelag über ihre Länge haben, DOLLAR A È die Widerstandsstrecken bzw. -elemente haben eine vorgegebene Länge L¶rt¶, L¶G¶, L¶rn¶, wobei die obere und untere Widerstandsstrecke R¶rt¶, R¶rn¶ kurz ist gegenüber der mittleren, DOLLAR A È die Widerstandsanordnung liegt an einer Spannungsquelle Ub, DOLLAR A È eine Spannungsmeßvorrichtung mißt die an den Widerstandsstrecken abfallenden Spannungen, DOLLAR A È aus den Längenabmessungen der Widerstandsstrecken und der -elemente und aus den gemessenen Spannungen errechnet ein Rechner mit Hilfe bekannter Widerstandsgleichungen die in Flüssigkeit eingetauchte Länge L¶N¶, L¶U¶ der Widerstandsanordnung beziehungsweise die Temperatur der Flüssigkeit.
    公开号:DE102004026396A1
    申请号:DE102004026396
    申请日:2004-05-29
    公开日:2005-12-22
    发明作者:Carsten Dipl.-Ing. Heldberg
    申请人:ITW Automotive Products GmbH；
    IPC主号:G01F23-24
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Füllstandshöhe und/oderder Temperatur einer Flüssigkeitin einem Behälternach dem Patentanspruch 1.
    [0002] Essind die verschiedensten Verfahren zur Bestimmung der Füllstandshöhe einerFlüssigkeitin einem Behälterbekannt geworden. So ist etwa bekannt, ein Schwimmerelement aufverschiedene Art und Weise in seiner Lage zu detektieren. Die Detektionerfolgt zum Beispiel mechanisch, elektrisch oder dergleichen. Esist ferner bekannt, die Füllstandshöhe der Flüssigkeitim Behälterdurch Reflektionsmessung zu bestimmen, etwa mit elektromagnetischenoder Schallwellen. Die meisten Verfahren sind entweder aufwendigund/oder nicht besonders aussagekräftig. Auch besteht die Gefahr,dass sie nach einer gewissen Zeit ausfallen oder ungenau werden.
    [0003] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messungdes Füllstandsin einem Behälteranzugeben, die mit einfachen Mitteln installiert werden kann und über einenunbegrenzten Zeitraum sicher arbeitet. Außerdem soll mit einer derartigenVorrichtung auch die Messung der Temperatur im Behälter, beziehungsweisein der Flüssigkeit,ermöglichtwerden.
    [0004] DieseAufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.
    [0005] Beider Erfindung nach Patentanspruch 1 ist eine lineare Widerstandsanordnungaus drei in Reihe geschalteten Widerstandsstrecken vorgesehen, vondenen jede mindestens ein temperaturabhängiges längliches Widerstandselementaufweist mit gleichmäßigem Widerstandsbelag über dieLänge.Die Reihenanordnung wird annäherndvertikal in die Flüssigkeiteingetaucht. Die Widerstandsstrecken bzw. -elemente haben eine vorgegebeneLänge,wobei die obere und untere Widerstandsstrecke im Verhältnis zurmittleren relativ kurz ist. Die kurzen Widerstandsstrecken dienenals Referenz und die längereals Meßstrecke.Die Reihenanordnung liegt an einer Spannungsquelle, und eine Spannungsmeßvorrichtungmißt diean den Widerstandsstrecken abfallenden Spannungen. Aus den Längenmaßen derWiderstandsstrecken und -elemente und aus den gemessenen Spannungenerrechnet ein Rechner mit Hilfe bekannter Widerstandsgleichungendie in Flüssigkeiteingetauchte Längeder Widerstandsanordnung, beziehungsweise die Temperatur der Flüssigkeit.
    [0006] Beider Lösungnach Patentanspruch 2 sind ebenfalls drei Widerstandsstrecken linearangeordnet und könnenvertikal in eine Flüssigkeiteingetaucht werden, im Unterschied zur Lösung nach Patentanspruch 1sind jedoch die Widerstandsstrecken parallel geschaltet. Die Widerstandsstreckenhaben wiederum eine vorgegebene Länge, wobei die obere und untereWiderstandsstrecke, die als Referenz dienen, relativ kurz sind imVerhältniszur mittleren Widerstandsstrecke. Eine Strommeßvorrichtung mißt die inden Widerstandsstrecken fließendenStröme,und aus den Längenabmessungender Widerstandsstrecken und den gemessenen Strömen errechnet ein Rechner mitHilfe bekannter Widerstandsgleichungen die in die Flüssigkeiteingetauchte Länge derWiderstandsanordnung beziehungsweise die Temperatur der Flüssigkeit.
    [0007] Beider Erfindung werden die Widerstandsanordnungen so gewählt, dasssich durch Bestromen eine Temperaturerhöhung des trockenen Bereichesvon zum Beispiel einigen 10° Cergibt. Dort, wo der Widerstand in die Flüssigkeit eintaucht, wird sicheine deutlich geringere Temperatur einstellen, da die Wärme vonder Flüssigkeitsehr viel besser abgeleitet wird. Es ist vorteilhaft, wenn das Materialdes Widerstands einen möglichst starkausgeprägtenTemperaturkoeffizienten aufweist, wobei es jedoch gleich ist, obdieser positiv (PTC-Verhalten) oder negativ (NTC-Verhalten) ist.
    [0008] Dadie Längeder Widerstandsstrecken bzw. -elemente bekannt ist, und die abfallendenSpannungen oder die Strömegemessen werden können,ist es mit Hilfe der bekannten Widerstandsgleichungen möglich, dieeingetauchte Längeder Widerstandsanordnung zu bestimmen.
    [0009] MitHilfe der erfindungsgemäßen Widerstandsanordnungenist es möglich,eine Temperaturmessung vorzunehmen, wobei hierzu die Temperaturabhängigkeitder Widerständeherangezogen wird. Mit Hilfe der kürzeren Widerstandsstrecke,die als Referenz dient, wird mittels eines sehr kleinen Meßstromes,welcher noch keine Eigenerwärmunghervorruft, der Widerstand gemessen. Die Kennlinie der Widerstandsstreckeist bekannt, beziehungsweise kann bei der Herstellung bestimmt werden.Auch wenn diese Kennlinie stark nichtlinear ist, so kann durch Nachschlagenin einer Zuordnungstabelle die tatsächliche Temperatur bestimmtwerden. Eine solche Nachschlagetabelle kann im Speicher eines Mikrocontrollers,welcher auch die Messungen und Auswertungen vornimmt, abgelegt sein.
    [0010] Wieschon erwähnt,dienen obere und untere Widerstandsstrecke als Referenz. Jede Widerstandsstreckekann aus einer Mehrzahl von Widerstandselementen bestehen, die gleichgroß sindund einen gleichmäßigen Widerstandsbelaghaben. Die Widerstandselemente sind entweder in Reihe oder parallelgeschaltet. Sie haben jeweils den gleichen Abstand voneinander.
    [0011] Beider erfindungsgemäßen Vorrichtungnach Patentanspruch 1 ist nicht erforderlich, dass separate Widerstandselementeverwendet werden, vielmehr kann ein durchgehendes Widerstandselement,zum Beispiel ein Draht oder eine Widerstandsbahn, verwendet werden,welche mittels Anzapfungen in einzelne Widerstandselemente bzw.-strecken unterteilt wird. Bei elektrisch leitenden Flüssigkeitenist der Draht oder die Widerstandsbahn mit einer entsprechendenisolierenden Schicht zu überziehen.Besonders vorteilhaft ist auch die Verwendung einer Widerstandswendel,da sich hierdurch die Leiterlängedeutlich erhöht.
    [0012] Einebesonders bevorzugte Anordnung besteht nach einer weiteren Ausgestaltungder Erfindung darin, dass die Widerstandsordnung als gedruckte Widerstandsbahnvorgesehen wird, zum Beispiel in Siebdrucktechnik, welche zum Beispielauf ein gegebenenfalls flexibles Trägermaterial aufgebracht wird.Die Anschlüssekönnenebenfalls als gedruckte Leiterbahnen (Leitsilber oder ähnliches)oder als geätzteKupferbahnen aufgebracht werden. Die gesamte Anordnung kann miteiner dünnenIsolierfolie kaschiert werden. Derartige Ausführungen sind zum Beispiel inVerbindung mit elektrischen Heizfolien in Kraftfahrzeugen im Einsatz.
    [0013] Nacheiner anderen Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Widerstandsreihenan-ordnungen von temperaturabhängigen Widerständen imBehälterangeordnet sein. Dies ist insbesondere bei Behältern sinnvoll, wie beispielsweiseKraftfahrzeugtanks, wenn diese am Boden nicht plan sind, sonderneine beliebige Kontur, zum Beispiel Sattelkontur, aufweisen undsich der Flüssigkeitsvorratnicht mehr nur durch einen Sensor genau genug bestimmen läßt.
    [0014] MitHilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtungläßt sichauch die Neigung des Flüssigkeitsspiegelsbestimmen, indem nach einer Ausgestaltung der Erfindung jeweilsbeabstandete Widerstandsreihenanordnungen auf je zwei orthogonalenAchsen angeordnet werden.
    [0015] DieErfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden:
    [0016] 1 zeigtschematisch die erfindungsgemäße Vorrichtungin Form eines elektrischen Ersatzschaltbildes.
    [0017] 2 zeigtdie Anordnung nach 1 mit den gemessenen Spannungen.
    [0018] 3 zeigteine Schaltungsanordnung zur Messung mit der Vorrichtung nach den 1 und 2.
    [0019] 4 zeigteine besonders einfache Ausführungder erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    [0020] 5 zeigteine andere Ausführungsformder erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    [0021] 6 zeigteine dritte Ausführungsformder erfindungsgemäßen Vorrichtungals gedruckte Folie.
    [0022] 7 zeigteinen Schnitt durch die Anordnung nach 6.
    [0023] 8 zeigteine Mehrfachanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Auswerteelektronik.
    [0024] 9 zeigtdie Anordnung von zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen in einemKraftfahrzeugtank.
    [0025] 10 zeigtdie erfindungsgemäße Vorrichtungzur Neigungswinkelbestimmung.
    [0026] 11 zeigtdie Draufsicht auf die Anordnung nach 10.
    [0027] 12 zeigteine bezüglich 1 abgewandelteAusführungsformder Erfindung in Form eines elektrischen Schaltbildes.
    [0028] 13 zeigteine weitere Ausführungsformder erfindungsgemäßen Vorrichtungin Form eines Ersatzschaltbildes.
    [0029] 14 zeigteine möglicheVerwirklichung der Ausführungsformnach 13.
    [0030] 15 zeigteine weitere Möglichkeiteiner Verwirklichung der Ausführungsformnach 13.
    [0031] Inden 1 und 2 ist ein Behälter 10 dargestellt,der teilweise mit einer Flüssigkeit 12 gefüllt ist. Indem Behälter 10 isteine Widerstandsanordnung aus den Widerständen Rrt,Rrn und RG angeordnet.Die genannten Widerständehaben eine vorgegebene Längevon Lrt, Lrn beziehungsweiseLG. Wie erkennbar, ist die Länge derWiderständeRrt und Rrn deutlichkürzerals der Widerstand RG. Die genannten Widerstände haben einevorgegebene Längeund einen vorgegebenen Widerstandsbelag und sind außerdem temperaturabhängig. Wennein Strom durch die Widerstandsanordnung fließt, der zu einer gewissen Eigenerwärmung führt, dannhat der Teil der Widerstandsanordnung, der sich im trockenen Bereichbefindet, die Temperatur T1. Der andere Teil der Widerstandsanordnung,der sich im nassen Bereich befindet, hat die Temperatur T2. Wirdzur Messung ein Strom verwendet, der noch nicht zu einer merkbarenEigenerwärmungführt,so läßt sichdie Eigentemperatur der Referenzwiderstände Rrt undRrn bestimmen. Dieses sind dann die gesuchtenTemperaturen der Flüssigkeit 12,beziehungsweise der Umgebungsluft. Der hierzu verwendete Strom istsehr klein, damit er eine Eigenerwärmung noch nicht hervorruft.Die Kennlinie der genannten Widerstände (Widerstand über Temperatur)ist bekannt, beziehungsweise kann bei der Herstellung bestimmt werden.Auch wenn diese Kennlinie sehr stark nichtlinear ist, so kann durchNachschlagen in einer Zuordnungstabelle die tatsächliche Temperatur bestimmtwerden. Die Nachschlagetabelle ist im Speicher eines Mikroprozessorsabgelegt, welcher zur Messung herangezogen werden kann, worauf weiterunten noch eingegangen wird.
    [0032] DieWiderstandsanordnung nach den 1 und 2 besitzteinen temperaturabhängigenWiderstandsbelag von WT für die TemperaturT1 und WN für die Temperatur T2. Somitergeben sich folgende Widerstände: Referenzwiderstand „trocken" Rrt =Lrt·WT (1) Referenzwiderstand „nass" Rrn =Lrn·WN (2) Messwiderstand „trocken" RT =LT·WT (3) Messwiderstand „nass" RN =LN· WN (4)
    [0033] DieLängender Referenzwiderständesind konstant und bekannt und lassen sich somit später leicht additivberücksichtigen.Die Längender Messwiderständefolgen der Beziehung LG = LT + LN (5), umgestellt ist dann LT = LG – LN (6)
    [0034] DerWiderstand der Messstrecke LG ist dann dieReihenschaltung der Widerstandsanteile „trockene" Bahn und „nasse" Bahn RG = RT +RN (7)
    [0035] Mitden Materialparametern „Länge derWiderstandsbahnen" sowieden jeweils gültigen „Widerstandsbelägen" für den „trockenen" Anteil beziehungsweise „nassen" Anteil ist RG =LT· WT + LN·WN (8)
    [0036] Setzenwir nun (6) in (8) ein, so erhalten wir RG = LG·WT – LN·WT + LN·WN (9)
    [0037] NachAuflösungder Gleichung (9) nach LN erhalten wir
    [0038] Deraktuelle Widerstandsbelag fürden „trockenen" Anteil und der andereWiderstandsbelag fürden „nassen" Anteil der Widerstandsbahnläßt sichleicht bestimmen, da die Längender Referenzwiderständekonstant und bekannt sind.
    [0039] Wählen wirnoch die LängenLrn gleich Lrt undsetzen in Gleichung (10) ein, so folgt
    [0040] Gleichung(13) lässtsich dann vereinfachen zu
    [0041] Berücksichtigenwir nun, dass in der Reihenschaltung der Widerstände alle Widerstände vomselben Strom i durchflossen werden und sich die Widerstände durch
    [0042] DerStrom i hebt sich heraus und Gleichung (18) vereinfacht sich zu
    [0043] Nunhaben wir eine Gleichung fürdie gesuchte LängeLN gefunden, die nur noch von den leichtmessbaren Spannungen und den bekannten Größen Lrt sowieLG abhängt.Die Spannung Urt kann gemäß Urt =UG – Ul (20) bestimmtwerden. Damit sind alle Spannungen auf ein Potential bezogen undlassen sich leicht messen.
    [0044] Diegesuchte Füllhöhe ist dieSumme der LängenLN und der Länge des ReferenzwiderstandesLrn.
    [0045] In 3 isteine Meßschaltungzur Bestimmung der Temperaturen T1 und T2 sowie der Füllhöhe L = Lrn + LN gezeigt.Sie weist einen Mikroprozessor 14 auf, welcher einen Meßverstärker undeinen Analog-Digital-Wandler enthält. Die Anschlüsse a, b,d, c entsprechen den Anschlüssenbeziehungsweise Anzapfungen der Widerstandsanordnung nach 2.Durch wahlweise Betätigungder Schalter S1, S2 könnendie Betriebsmodi „Temperaturmessung" und „Füllhöhenmessung" gewählt werden.Der Mikroprozessor 14 führtdie oben angegebenen Rechenoperationen durch, um die Füllhöhe beziehungsweisedie Temperaturen zu ermitteln.
    [0046] 5 zeigtein Ausführungsbeispielfür dieWiderstandsanordnung nach den 1 und 2.In 4 ist eine Wendel 18 aus einem geeigneten,vorzugsweise isolierten (Lakkisolierung) Widerstandsdraht auf einemisolierenden Dorn 20 aufgewickelt. Der Dorn wird von einerisolierenden Halterung 22 gehalten. Ein erster Leiter 24 istmit dem unteren Ende und ein zweiter Leiter 26 mit demoberen Ende der Widerstandswendel verbunden. Die Leiter 24, 26 können aneine geeignete Spannungsquelle geschaltet werden. Die Widerstandswendel 18 weisteine obere Anzapfung 28 und eine untere Anzapfung 30 auf,welche mit Leitern 32, 34 verbunden sind. DieLeiter 24, 26, 32, 34 sind innerhalb derisolierenden Halterung 22 geführt. Mit Hilfe der Anzapfungen 28, 30 werdendie im Ersatzschaltbild nach 1 dargestelltenWiderständeRT, RG und Rrn nachgebildet.
    [0047] In 5 istlediglich ein dünnerKupferdraht 36, der mit einer Lackisolierung versehen ist,in der Halterung 22 eingespannt. Die übrigen Merkmale entsprechendenen nach 4, so dass auch gleiche Bezugszeichenverwendet werden. Es versteht sich, dass die Widerstandslänge derWendel 18 um ein Vielfaches größer ist als die Länge desWiderstandsdrahtes 36, so dass die Meßvorrichtung nach 4 deutlichempfindlicher ist als die nach 5.
    [0048] Inden 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispielfür eineWiderstandsmeßanordnungdargestellt. Auf einer flexiblen Trägerfolie 40 ist eineWiderstandsbahn 42 mit ausgeprägter NTC- oder PTC-Charakteristikaufgedruckt, zum Beispiel in Siebdrucktechnik. Außerdem sindLeiterbahnen 44 beziehungsweise 46 aufgebracht,etwa als geätzteoder gedruckte Bahnen. Die gesamte Anordnung ist mit einer Isolierfolie 48 bedeckt.Die Beschaltung der Widerstandsordnung nach den 6 und 7 entsprichtderjenigen nach den 4 und 5, so dasssie im Einzelnen nicht mehr erläutertwerden muß.Man erkennt, dass die oberen und unteren Referenzwiderstände dergedruckten Widerstandsbahn 42 sehr kurz sind, im Verhältnis zurLänge derWiderstandsbahn dazwischen (siehe auch 1 und 2).
    [0049] In 8 sindvier Widerstandsanordnungen 50 bis 56 schematischdargestellt, entsprechend dem Aufbau nach den 1 und 2 beziehungsweise 3 bis 7.Sie könnenan verschiedenen Orten in einem Behälter angeordnet werden. MitHilfe einer Auswer teelektronik 58 können die einzelnen Widerstandsanordnungen 50 bis 56 mitHilfe eines Drehschalters 60 nacheinander abgefragt werden.Die Abfrageelektronik ist in ähnlicherWeise aufgebaut wie dies in Verbindung mit 3 kurz erläutert wurde.Eine Mehrzahl von derartigen Widerstandsanordnungen oder Sensorenzur Bestimmung der Füllstandshöhe kannvon Vorteil sein, wenn, wie in 9 dargestellt,ein Behälter 62 einendeutlich unebenen Boden 64 aufweist (Satteltank). Im Beispielvon 9 sind zwei Widerstandsanordnungen 66, 68 oderSensoren vorgesehen, mit denen eine bessere Füllstandshöhenbestimmung und damit Volumenbestimmungim Behälter 62 durchgeführt werdenkann.
    [0050] ImAusführungsbeispielnach den 10 und 11 sindvier FüllstandssensorenX1, X 2, Y1, Y2 paarweise auf orthogonalen Achsen angeordnet. Diegenannten Sensoren entsprechen im Aufbau den Widerstandsanordnungen,wie sie anhand der vorstehenden Figuren beschrieben sind. Es istdaher möglich,mit den vier Sensoren vier Füllstände X1,X2, Y1, Y2 zu bestimmen. Auf diese Weise ist es möglich, auchdie Neigung des Flüssigkeitsspiegelsin einem Behälterzu ermitteln. In 10 ist die Neigung durch diestark ausgezogene Linie 70 angedeutet.
    [0051] DieWiderstandssensoren X1, X2, Y1, Y2 können, wie oben beschrieben,auf einer Trägerfolieaufgeklebt sein. Die Folie kann dann, wie in 10 dargestellt,auf einem Trägerrohr 72 aufgeklebtsein, wobei sich eine gleichmäßige Verteilungauf dem Umfang des Trägerrohrs 72 ergibt.Wird ein derartiger Sensor in der Tankmitte plaziert, läßt sichdurch einfache Mittelung der gemessenen Füllstände eine neigungsabhängige Füllstandsmessungermöglichen.
    [0052] Beider Ausführungsformnach 12 wird eine obere Referenzwiderstandsstreckevon einem Widerstandselement Rw1 mit derLänge Lwl gebildet. Eine mittlere Widerstandsstreckewird von einzelnen Widerstandselementen Rw2 bisRk(m-1) gebildet. Eine untere Widerstandsstreckewird vom Widerstandselement Rkm mit derLänge Lkm gebildet. Die lineare Widerstandsanordnungist wiederum in Flüssigkeiteingetaucht über eineHöhe vonLk. Die Gesamtlänge der drei WiderstandsstreckenbeträgtLg, sodass die „trockene" LängeLN beträgt.SämtlicheWiderstandselemente sind von gleicher Länge und haben einen gleichenAbstand voneinander. Außerdemhaben sie einen gleichmäßigen Widerstandsbelagund sind untereinander von der Widerstandsgröße gleich. An den Punkten 2und 4 kann die Spannung gemessen werden, welche auf Widerstand Rkm abfällt.An den Punkten 3 und 1 wird die Spannung gemessen, welche an denWiderstand RW1 abfällt. Die an der Widerstandsanordnunginsgesamt anliegende Spannung ist Ug. Sieerzeugt den Strom i. s ist die Gesamtanzahl der Widerstandselemente,m die in Flüssigkeiteingetauchten und n die in Luft befindlichen Widerstandselemente.Die Spannung, die an der gesamten Widerstandsanordnung oder -ketteabfällt,ist daher
    [0053] Wirdeingesetzt n = s – m,ergibt sich Ug = (s – m)·Uw1 + m·Ukm = s·Uw1 – m·Ulw + m·Ukm
    [0054] Darausergibt sich
    [0055] Beider Ausführungsformnach 13 ist eine Vielzahl von WiderstandselementenGw1 bis Gkm vorgesehen.Da sie parallel geschaltet sind, werden sie mit ihrer Leitfähigkeitgekennzeichnet. Die obere Widerstandsstrecke mit der Länge lwl wird vom Widerstandselement Gw1 gebildet.Die mittlere Widerstandsstrecke wird von einer Vielzahl parallelgeschalteter Widerstandselemente Gw 2 bis Gk(m-1) gebildet.Die untere Widerstandsstrecke wird vom Widerstandselement Gkm gebildet.Die jeweils parallel geschalteten Widerstandsstrecken liegen über Vorwiderstände Rmg, Rmrk und Rmrw an der Spannungsquelle US.An den Punkten 3 und 4 wird der Strom iw1 bzw.ikm durch die obere bzw. untere Streckegemessen. Der Gesamtstrom ist ig, der ebenfalls gemessenwird. Die Widerstandselemente sind von gleicher Größe und habeneinen vorgegebenen Abstand voneinander. Die Gesamtlänge derWiderstandsanordnung ist mit lg bezeichnetund die in Flüssigkeiteingetauchte Längemit lk, sodass die Restlänge lw beträgt. Für den Stromig ergibt sich mithin folgende Gleichung:
    [0056] Das = n + m ist, entsprechend der obigen Darlegung, ergibt sich für den Strom ig = s·iw1 – n·iw1 + m·ikm
    [0057] Darausergibt sich fürm, das heißtdie Anzahl der in Flüssigkeiteingetauchten Widerstände,die folgende Formel:
    [0058] In 14 isteine länglicheTrägerfolie 80 gezeigt,auf welche drei Widerstandsbahnen 82, 84 und 86 aufgedrucktsind. Die Widerstandsbahn 82 ist ebenso von kurzer Länge wieWiderstandsbahn 86, währenddie Widerstandsbahn 84 relativ lang ist. Die Widerstandsbahnen 82 bis 86 sindlinear angeordnet, mithin vertikal übereinander, wenn die Folievertikal in Flüssigkeiteingetaucht wird. Auf der rechten Seite der genannten Widerstandsbahnenist eine Leiterbahn 88 aufgebracht, mit der in gleichmäßigen Abständen Leiterabschnitte 90 verbundensind, die sich fingerförmigsenkrecht zur Leiterbahn 88 erstrecken. Auf der gegenüberliegenden Seitesind zwei Leiterbahnen 92, 94 auf die Folie 80 aufgebracht.Die Leiterbahn 92 weist eine Reihe von fingerförmigen Leiterabschnitten 96 auf,die sich quer in Richtung der anderen Leiterbahn 88 erstrecken.Die Leiterbahn 94 weist am unteren Ende zwei Leiterabschnitte 98 auf,die mit den Leiterabschnitten 90 der Leiterbahn 88 einanderabwechseln und kammartig verschränktsind. Eine vierte Leiterbahn 100 weist fingerförmige Leiterabschnitteauf, die mit den Leiterabschnitten 90 der Leiterbahn 82 abwechseln,mithin ebenfalls kammartig ineinander greifen. Die mittlere Widerstandsstreckewird mithin von einer Vielzahl parallel geschalteter Widerstände gebildet,indem die Leiterabschnitte 90, 96 kammartig ineinandergreifen und dabei einander abwechseln. Somit realisiert 14 dasErsatzschaltbild nach 13. Die Anschlüsse 102 derLeiterbahnen 88, 92, 94 und 100 sindin gleicher Weise geschaltet, wie dies in 13 dargestelltist.
    [0059] Essei erwähnt,dass eine derartige Widerstandsanordnung zur Beheizung von Automobilscheiben oder – spiegelnan sich bekannt ist, nicht aber in der Anordnung von getrenntenWiderstandsstrecken, wobei die mittlere Widerstandsstrecke einegroßeLänge aufweist,währenddie obere und untere Widerstandsstrecke eine kurze Länge habenund zur Referenz dienen.
    [0060] DieAusführungsformnach 15 stellt eine Alternative zu der nach 14 dar.Auf eine Folie 110 sind drei jeweils durchgehende Widerstandsbahnenim Druckverfahren aufgebracht. Eine erste obere kurze Widerstandsbahn 112 wirdgefolgt von einer langen Widerstandsbahn 114. Dieser folgtwiederum eine kurze Widerstandsbahn 116. Eine mittlereLeiterbahn 118 erstreckt sich längsmittig durch die genanntenWiderstandsbahnen. Die Leiterbahn 118 entspricht der Leiterbahn 88 nach 14.Beidseits der Widerstandsbahn 114 erstrecken sich Leiterbahnen 120 bzw. 122.Sie entsprechen der Leiterbahn 92 nach 14.Eine Leiterbahn 124 parallel zur Leiterbahn 122 dientzum Anschluß andie Widerstandsbahn 116. Eine weitere Leiterbahn 126 dientzum Anschluß andie Widerstandsbahn 112. Die Anschlußpunkte 128 an diegenannten Widerstandsbahnen werden in gleicher Weise mit der Spannungsquelleverbunden, wie dies anhand von 13 dargestelltund beschrieben ist. Somit realisiert auch diese Ausführungsformdas Ersatzbild nach 13, allerdings mit einer durchgehendenmittleren Widerstandsstrecke, statt einzelner parallel geschalteterWiderstandselemente.
    [0061] DieLänge, über welchedie Widerstandsanordnung von 15 inFlüssigkeiteingetaucht ist, ergibt sich aus
    lrr = l eines Referenzwiderstandeswenn diese gleiche Längehaben lwl = lkm=lrr
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Vorrichtung zur Messung der Füllstandshöhen und/oder der Temperatureiner Flüssigkeitin einem Behälter,gekennzeichnet durch folgende Merkmale: • eine annähernd vertikal in die Flüssigkeit(12) eintauchbare lineare Widerstandsanordnung aus dreiin Reihe geschalteten Widerstandsstrecken, wobei jede Widerstandsstreckemindestens ein temperaturabhängiges länglichesWiderstandselement (Rrt, RG,Rrn) aufweist und die Widerstandsstreckeneinen gleichmäßigen Widerstandsbelag über ihreLänge haben, • die Widerstandsstreckenbzw. -elemente haben eine vorgegebene Länge (Lrt,LG, Lrn), wobeidie obere und untere Widerstandsstrecke (Rrt,Rrn) kurz ist gegenüber der mittleren, • die Widerstandsanordnungliegt an einer Spannungsquelle Ub, • eine Spannungsmeßvorrichtungmißt diean den Widerstandsstrecken abfallenden Spannungen, • aus denLängenabmessungender Widerstandsstrecken und der -elemente und aus den gemessenenSpannungen errechnet ein Rechner (14) mit Hilfe bekannterWiderstandsgleichungen die in Flüssigkeiteingetauchte Länge(LN, LU) der Widerstandsanordnung,beziehungsweise die Temperatur der Flüssigkeit (12).
    [2] Vorrichtung zur Messung der Füllstandshöhen und/oder der Temperatureiner Flüssigkeitin einem Behälter,gekennzeichnet durch folgende Merkmale: • Eine annähernd vertikal in die Flüssigkeiteintauchbare lineare Widerstandsanordnung aus drei parallel geschaltetenWiderstandsstrecken, wobei jede Widerstandsstrecke mindestens eintemperaturabhängigeslänglichesWiderstandselement aufweist und die Widerstandswerte der Widerstandselementegleich sind. • DieWiderstandsstrecken haben eine vorgegebene Länge, wobei die obere und untereWiderstandsstrecke kurz sind gegenüber der mittleren. • Die Widerstandsstreckenliegen parallel an einer Spannungsquelle. • Eine Strommeßvorrichtungmißt diein den WiderständenfließendenStrömeund • ausden Längenabmessungender Widerstandsstrecken und aus den gemessenen Strömen errechnetein Rechner mit Hilfe bekannter Widerstandsgleichungen die in dieFlüssigkeiteingetauchte Längeder Widerstandsanordnung bzw. die Temperatur der Flüssigkeit.
    [3] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die mittlere Widerstandsstrecke aus einer großen Anzahldiskreter Widerstandselemente besteht, die jeweils gleiche Länge bzw.gleichen vertikalen Abstand voneinander haben.
    [4] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Widerstandsordnung einen Widerstandsdraht (36)oder eine Widerstandswendel (18) aufweist, bei dem beziehungsweiseder durch Anzapfungen (28, 30) die Widerstandsstreckenbzw. -elemente gebildet sind.
    [5] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Widerstandsstrecken als Widerstandsbahn (42) vorgesehenist, die auf ein Trägermaterial(40) aufgedruckt sind.
    [6] Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass die Leitungen (44, 46) zu den Widerstandsbahnen(42) ebenfalls auf das Trägerelement (40) aufgedrucktsind.
    [7] Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass das Trägermaterialeine dünneKunststofffolie (40) ist.
    [8] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Widerstandsanordnung mit einer Isolierschicht (42)beschichtet beziehungsweise bedeckt ist.
    [9] Vorrichtung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet,dass die mittlere Widerstandsstrecke eine längliche gedruckte Widerstandsbahnaufweist, die durch eine mittlere erste Leiterbahn unterteilt undan den Seiten durch jeweils eine weitere Leiterbahn begrenzt ist.
    [10] Vorrichtung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet,dass die mittlere Widerstandsstrecke eine länglich gedruckte Widerstandsbahnaufweist, an deren gegenüberliegendenSeiten jeweils eine Leiterbahn verläuft, mit jeder Leiterbahn fingerartigeLeiterabschnitte verbunden sind, die sich annähernd senkrecht zur Widerstandsbahnin diese hinein erstrecken, wobei ein Abschnitt der ersten Leiterbahnmit einem fingerartigen Abschnitt der zweiten Bahn abwechselt unddie Abständezwischen den fingerartigen Leiterabschnitten gleich sind.
    [11] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass mehrere Widerstandsanordnungen (50 bis 56)von temperaturabhängigenWiderständenim Behälterangeordnet sind.
    [12] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass je zwei beabstandete Widerstandsanordnungen auf je zwei orthogonalenAchsen angeordnet sind.
    [13] Vorrichtung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet,dass vier Widerstandsanordnungen in gleichmäßigem Abstand auf einer dünnen Kunststofffolieaufgedruckt sind und die Kunststofffolie auf ein Trägerrohr(72) aufgewickelt ist.
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