BR112017005012B1

BR112017005012B1 - Sensor para detectar o nível de um meio contido em um recipiente, método para controlar um sensor para detectar o nível de um meio contido em um recipiente, recipiente, e método caracterizado pelo fato de que é para controlar um sensor para detectar o nível de um meio

Info

Publication number: BR112017005012B1
Application number: BR112017005012-9A
Authority: BR
Inventors: Matteo Rondano; Enrico Chiesa; Mauro Zorzetto; Domenico Cantarelli
Original assignee: Eltek S.P.A.
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2021-03-30
Also published as: US10533887B2; WO2016042459A1; EP3194910A1; CN107110690A; BR112017005012A2; US20170261361A1

Abstract

um sensor para detectar o nível de um meio contido em um recipiente, em particular um tanque, compreendendo: um arranjo de elementos capacitivos projetados para serem associados ao recipiente (1), em particular, de modo a se estender de acordo com um eixo geométrico de detecção (x) do nível do meio (l), o arranjo de elementos capacitivos compreendendo uma pluralidade de eletrodos (j1 a jn), em particular, em uma face de um substrato eletricamente isolante (20) tendo um formato geralmente alongado, os eletrodos (j1 a jn) são separados entre si, em particular, ao longo do eixo geométrico de detecção (x) e são, de preferência, substancialmente coplanares entre si; pelo menos uma camada de isolamento (16) para isolar eletricamente os eletrodos (j1 a jn) em relação ao interior do recipiente (1); e um controlador (24) tendo uma pluralidade de entradas; cada elemento capacitivo compreende pelo menos um dentre um único eletrodo e um conjunto de eletrodos conectados juntamente em comum, em particular em paralelo, sendo que o único eletrodo ou o conjunto de eletrodos é conectado a uma entrada respectiva dentre a pluralidade de entradas; o controlador (24) está predisposto para discriminar um valor de capacitância associado a cada eletrodo (j1 a jn) a fim de deduzir o nível do meio presente no recipiente.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um a sensor para detectar o nível de um meio genérico, tal como um líquido, uma substância fluida, um material pulverulento ou um material no estado a granel etc. A invenção foi desenvolvida com referência particular a sensores de nível de um tipo capacitivo usado em veículos.

TÉCNICA ANTERIOR

[0002] Os sensores de nível são usados em vários contextos para detectar uma quantidade residual de um líquido presente em um recipiente genérico, tal como um tanque. Alguns desses sensores se baseiam no uso de uma boia. Esses sensores são em geral complicados do ponto de vista mecânico e apresentam alguns aspectos críticos, tais como riscos de obstrução. Esses são afetados inevitavelmente por problemas relacionados ao possível congelamento do meio que é submetido à medição.

[0003] Sensores de nível com base na medição de quantidades elétricas também são conhecidos, tais como condutividade/resistividade ou capacitância. Esses sensores têm, muitas vezes, um arranjo de primeiros eletrodos, dispostos de acordo com o eixo geométrico de detecção de nível que, geralmente, é vertical em um substrato isolante correspondente que deve ser instalado dentro do tanque. Os sensores têm, então, um arranjo semelhante de segundos eletrodos definidos entre aqueles do primeiro arranjo ou voltados para os mesmos de maneira que o fluido cujo nível deve ser medido penetre entre os eletrodos dos dois arranjos. Em algumas soluções, em vez de uma pluralidade de segundos eletrodos, é fornecido um eletrodo comum que tem uma altura pelo menos igual àquela do primeiro arranjo. Em ainda outras soluções, é o próprio tanque que tem uma superfície interna tornada eletricamente condutora, por exemplo, por meio de uma superfície de metalização a fim de funcionar como eletrodo comum. Os eletrodos estão conectados eletricamente a uma disposição de circuito, que inclui frequentemente um microcontrolador que, processando-se o valor da quantidade elétrica detectada pelos eletrodos, pode identificar uma área de transição entre o líquido e o ar no tanque, que é considerado indicativo do nível do líquido.

[0004] Nessas soluções conhecidas, os eletrodos estão em contato direto com o líquido, por tanto, estão submetidos ao envelhecimento e desgaste precoce. A operação desses sistemas de sensor está, então, estritamente relacionada às características do fluido, tais como a condutividade/resistividade ou a constante dielétrica do mesmo.

[0005] Com referência a sensores de nível de um tipo capacitivo, esses contemplam tipicamente pelo menos dois eletrodos voltados um para o outro, entre os quais o líquido cujo nível deve ser detectado deve penetrar, em que os eletrodos que são excitados por meio de um circuito oscilador, isto é, um circuito que gera um sinal elétrico de frequência modulada ou de CA. O circuito detecta uma variação da capacitância entre os eletrodos voltados um para o outro que é proporcional à variação da dielétrica definida entre os eletrodos, isto é, proporcional ao nível do líquido definido entre os mesmos e, portanto, da capacitância do elemento sensor. Nesses sensores, um sinal de entrada é, então, obtido proporcional à variação mencionada acima de capacitância. Os sensores conhecidos desse tipo contemplam configurações com uma impedância respectiva que podem se comportar até mesmo como antenas e apresentar o problema de gerar interferência eletromagnética (EMI), em que essa perturbação interfere com outros sistemas eletrônicos, tais como os circuitos eletrônicos a bordo do veículo. Esse fenômeno aumenta com o aumento da extensão dos eletrodos, isto é, com o aumento do comprimento do sensor de nível que pode se comportar como uma antena de transmissão.

[0006] Os tipos adicionais de sensores capacitivos contemplam a execução de medição entre pelo menos dois eletrodos coplanares, por exemplo, em uma configuração corrigida a dedo (interdigitada), que estão voltados para uma parede isolante que separa os mesmos do líquido, em que a presença de líquido além da parede isolante determina uma variação da dielétrica entre os dois eletrodos definidos um do lado do outro, possibilitando assim a detecção. Um sensor desse tipo é conhecido, por exemplo, a partir do documento US 7258005 B2. Nesses casos, o espaçamento entre os dois eletrodos precisa ser muito maior que a espessura da parede isolante, tipicamente maior que duas vezes a espessura de parede (isto é, a soma da espessura da parede entre cada um dos dois eletrodos e o fluido a ser detectado) de maneira que a possível presença de líquido possa de fato perturbar a capacitância entre os eletrodos. Além de causar problemas de inconveniência, uma solução desse tipo apresenta limites na resolução ou precisão de medição.

[0007] Outros tipos de sensor capacitivo são montados fora de um tanque, tal como um tanque para combustível para um aditivo em um veículo. No entanto, esses tipos de sensor são penalizados pelo fato de que o tanque precisa contemplar grandes espessuras de parede a fim de garantir a resistência mecânica necessária. Isso acarreta na necessidade de usar sinais em uma frequência que tem maior potência a fim de detectar o nível do líquido no tanque e isso determinar maiores riscos da interferência eletromagnética mencionada acima.

SUMÁRIO E OBJETIVO DA INVENÇÃO

[0008] O objetivo da presente invenção, em seus termos gerais, é fornecer um sensor de nível que seja simples e não dispendioso de produzir, distinguido por uma grande flexibilidade de uso e construção e que seja substancialmente inume dos problemas destacados acima.

[0009] De acordo com um primeiro aspecto, o objetivo da invenção é fornecer um sensor de nível que pode ser produzido em diferentes comprimentos ao mesmo tempo que garante precisão e confiabilidade.

[00010] De acordo com um aspecto diferente, o objetivo da invenção é fornecer um sensor que seja adequado para realizar medições de nível até mesmo em condições de solidificação ou congelamento pelo menos parcial do meio que se submete à medição.

[00011] De acordo com um aspecto diferente, o objetivo da invenção é fornecer um sensor de nível com capacidade para distinguir a presença e/ou a altura de diferentes camadas e/ou diferentes estados do meio que se submetem à medição, tais como uma sequência de estados e/ou camadas do tipo "líquido - ar/gás - sólido" ou, de outro modo, do tipo "líquido - sólido", ou, de outro modo, do tipo "ar/gás - sólido" ou novamente do tipo "líquido - ar/gás".

[00012] De acordo com um aspecto diferente, o objetivo da invenção é fornecer um sensor de nível com capacidade para detectar variações em altura de diferentes camadas e/ou estados do meio que se submete à medição, tal como um aumento ou redução de uma camada gelada ou solidificada do meio, por exemplo, uma medição das variações de nível em um tanque que contém um líquido durante congelamento e/ou não congelamento.

[00013] De acordo com um aspecto diferente, o objetivo da invenção é fornecer um sensor de nível que tem uma estrutura projetada para possibilitar a operação precisa do mesmo até mesmo em casos de estresses devido a condições de congelamento e/ou solidificação e/ou aquecimento do meio que se submete à medição.

[00014] Pelo menos um dentre os propósitos da invenção é alcançado por um sensor de nível e por um método de controle correspondente que tem as características especificadas nas reivindicações anexas. As reivindicações formam uma parte integrante do ensinamento técnico fornecidas no presente documento em relação à invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00015] Objetivos, características e vantagens adicionais da invenção irão surgir da descrição a seguir, com referência aos desenhos anexos, que são fornecidos apenas a título de exemplos não limitativos em que:

[00016] - As Figuras 1 e 2 são parcialmente vistas em perspectiva esquemáticas em corte de duas configurações alternativas possíveis de instalação de um sensor de nível, de acordo com a invenção em um recipiente genérico, tal como um tanque;

[00017] - As Figuras 3 e 4 são vistas em perspectiva esquemáticas, de ângulos diferentes, de um sensor de nível de acordo com uma modalidade da invenção;

[00018] - A Figura 5 é uma vista em perspectiva esquemática parcialmente em corte de um sensor de nível de acordo com uma possível modalidade da invenção;

[00019] - A Figura 6 é uma vista esquemática explodida parcial de um sensor de nível de acordo com a possível modalidade da invenção;

[00020] - As Figuras 7 e 8 são vistas em perspectiva esquemáticas de diferentes ângulos de um circuito de um sensor de nível de acordo com uma possível modalidade da invenção;

[00021] - A Figura 9 é uma seção longitudinal esquemática de um sensor de nível de acordo com uma possível modalidade da invenção;

[00022] - A Figura 10 é um primeiro detalhe em uma escala maior do sensor da Figura 9;

[00023] - A Figura 11 é um detalhe em uma escala maior do sensor da Figura 10;

[00024] - A Figura 12 é um segundo detalhe em uma escala maior do sensor da Figura 9;

[00025] - A Figura 13 é uma vista em corte transversal esquemática de uma porção de captação de um sensor de nível de acordo com uma possível modalidade da invenção;

[00026] - A Figura 14 é um detalhe em uma escala maior do sensor da Figura 13;

[00027] - A Figura 15 é um detalhe em uma escala maior do sensor da Figura 14;

[00028] - As Figuras 16, 17 e 18 são vistas em perspectiva esquemáticas e parciais de configurações alternativas possíveis de instalação ou fixação de um sensor de nível, de acordo com a possível modalidade da invenção;

[00029] - A Figura 19 é uma vista em perspectiva parcial e esquemática de uma porção de um recipiente ao qual um sensor de nível de acordo com a Figura 18 pode ser associado;

[00030] - A Figura 20 é uma representação parcial e esquemática com o propósito de ilustrar uma possível configuração de conexão de eletrodos de um sensor de nível de acordo com uma possível modalidade da invenção;

[00031] - A Figura 21 é uma representação parcial e esquemática com o propósito de exemplificar uma possível configuração de circuito de um sensor de nível, de acordo com a Figura 20;

[00032] - A Figura 22 é uma representação parcial e esquemática semelhante à da Figura 21 com o propósito de exemplificar uma configuração de circuito alternativa de um sensor de nível de acordo com a Figura 20;

[00033] - As Figuras 23 e 24 são representações esquemáticas com o propósito de ilustrar possíveis configurações adicionais de conexão de eletrodos de sensores de nível, de acordo com possíveis modalidades alternativas da invenção;

[00034] - A Figura 25 é uma representação parcial e esquemática com o propósito de exemplificar uma possível configuração de circuito de um sensor de nível, de acordo com a Figura 24;

[00035] - A Figura 26 é uma representação esquemática, por meio de gráficos, com o propósito de exemplificar um possível princípio de interpretação de sinais elétricos ou valores usados em possíveis modalidades da invenção;

[00036] - As Figuras 27 e 28 são representações esquemáticas semelhantes às das Figuras 20, 23 e 24, com o propósito de ilustrar possíveis configurações adicionais de conexão de eletrodos de sensores de nível de acordo com possíveis modalidades alternativas da invenção;

[00037] - A Figura 29 é uma representação esquemática de alguns elementos de circuito de um sensor de nível, de acordo com uma possível modalidade da invenção;

[00038] - A Figura 30 é uma representação parcial e esquemática semelhante à da Figura 25, com o propósito de exemplificar uma possível condição adicional de uso de um sensor de nível, de acordo com uma possível modalidade da invenção;

[00039] - A Figura 31 é uma vista em perspectiva esquemática parcialmente em corte de uma possível modalidade variante de um sensor de nível de acordo com a invenção; e

[00040] - A Figura 32 é uma representação parcial e esquemática com o propósito de exemplificar uma configuração de circuito alternativa à da Figura 25.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES PREFERENCIAIS DA INVENÇÃO

[00041] A referência a "uma modalidade" ou "uma modalidade" no contexto da presente descrição se destina a indicar que uma configuração, estrutura ou característica particular descritas em relação à modalidade está compreendida em pelo menos uma modalidade. Por conseguinte, sintagmas como "em uma modalidade", "em uma modalidade" e semelhantes que podem estar presentes em diferentes pontos da presente descrição não se referem necessariamente a uma e à mesma modalidade, porém, de preferência, podem se referir a diferentes modalidades. Ademais, conformações, estruturas ou características particulares definidas no curso da presente descrição podem ser combinadas de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades, até mesmo nas modalidades diferentes das mostradas. As referências numéricas e especiais (tais como "superior/de topo", "inferior/de fundo", "cima", "baixo", "frente", "atrás", "vertical" etc.) usadas no presente documento são fornecidas apenas a título de conveniência e, portanto, não definem a esfera de proteção ou o escopo das modalidades. Nas Figuras, os mesmos numerais de referência são usados para indicar elementos que são semelhantes ou tecnicamente equivalentes.

[00042] Na Figura 1, indicado como um todo por 1 é um recipiente genérico, em particular um tanque, para um meio genérico no estado fluido ou a granel. O tanque 1 tem um corpo principal de preferência, produzido a partir de material plástico eletricamente isolante. Ao tanque 1 pode haver associado um aquecedor de um tipo conhecido por si só, usado para aquecer o próprio tanque e/ou o conteúdo do mesmo, por exemplo, na hipótese de congelamento. Um aquecedor elétrico é representado esquematicamente na Figura pelo bloco indicado com EH.

[00043] O tanque 1 pode, por exemplo, ser um tanque que equipa um veículo motorizado. Em uma modalidade, tal como a exemplificada no presente documento, o tanque 1 é projetado para equipar um veículo com um motor a diesel, e o líquido contido no tanque 1 é um líquido conhecido como um AdBlue, isto é, uma solução de ureia em 32,5% (mínimo 31,8% - máximo 33,3%) em água desmineralizada, usada por um sistema de SCR (Redução de Catalisador Seletiva), isto é, um sistema para reduzir emissões de óxidos de nitrogênio dos gases de escape por um motor a diesel.

[00044] No exemplo esquemático ilustrado, o tanque tem uma parede superior 2, na qual é fornecida uma abertura que tem um tampão 3 para revestimento superior. A parede do tanque 1, por exemplo, a parede de fundo do mesmo 4 tem, então, uma abertura de saída, não visível, por meio da qual o líquido sai ou é extraído, por exemplo, por meio de uma bomba, para alimentar o sistema de SCR com o líquido. Novamente na parede superior 2, o tanque 1 tem uma segunda abertura, indicada por 5, fixa em uma posição correspondente à qual, de maneira impermeável a fluido, há o corpo de um sensor de nível de acordo com uma possível modalidade. O sensor de nível, indicado como um todo por 10, é montado de modo a se estender de acordo com um eixo geométrico de detecção de nível, indicado com X, de preferência, substancialmente vertical, porém, possivelmente, caso necessário, inclinado em relação à posição vertical.

[00045] O sensor 10 tem uma parte de captação 11 indicada de modo a se estender pelo menos parcialmente no interior do tanque 1. A região de extremidade distal da parte de captação 11 está, de preferência, em contato com a parede de fundo 4 do tanque, ou em uma pequena distância da mesma, isto é, em uma altura muito próxima à da abertura para a saída de extração do líquido, a fim de pode detectar a presença de um nível ainda mais baixo no tanque. Em uma modalidade não representada, a região de extremidade distal da parte de captação 11 está fixa no interior da parede do tanque 1 em oposição à parede dotada da abertura 5 em que o sensor 10 é instalado e fixo, de preferência, por meio de um acoplamento ou fixação de liberação rápida. De preferência, a região de extremidade proximal da parte de captação 11 se estende no interior do tanque 1 até uma altura relativamente próxima à parede superior 3.

[00046] Na modalidade ilustrada, o corpo do sensor 10 tem, na parte superior do mesmo, elementos para a fixação do mesmo à parede superior 2 do tanque. No exemplo, esses meios são representados por formações de flange com parafusos associados (não representados). Essa modalidade não deve ser entendida de modo algum como limitativa, uma vez que há possíveis soluções diferentes para fixar o corpo do sensor 10, dentre as quais algumas são exemplificadas doravante.

[00047] No exemplo da Figura 1, o sensor 10 está fixo na parte de cima, isto é, associado à parede superior 2 do tanque. No entanto, em outras modalidades, o sensor pode ser fixo na parte debaixo, isto é, à parede de fundo 4. Uma modalidade desse tipo é ilustrada esquematicamente na Figura 2, em que o sensor 10 é montado de maneira impermeável a fluido em uma posição correspondente à abertura 5, definida no presente contexto na parede de fundo 4. Além disso, nessa modalidade, uma região de extremidade proximal (que pode ser definida no presente contexto como inferior) da parte de captação 11 está em uma posição próxima à parede de fundo 4, ao passo que a região de extremidade distal (que no presente contexto pode ser definida como superior) está em uma altura relativamente próxima à parede superior 3. Além disso, em uma solução desse tipo, a extremidade distal da parte 11 pode ser fixa à parede 3 por meio de meios de acoplamento adequados do tipo indicado acima.

[00048] Nas Figuras 3 e 4, um sensor 10, de acordo com uma modalidade, é representado isolado, em diferentes ângulos. Na extremidade proximal da parte 11, o corpo 10a do sensor 10 define um alojamento do tipo caixa 12, que inclui também um corpo de conector geralmente oco 12a, dotado de terminais elétricos descritos doravante que se projeta, de preferência, a partir de uma parede lateral do alojamento. O alojamento 12 é dotado, de preferência, de uma tampa de fechamento 13 que pode ser segurada em posição de maneira impermeável a fluido, por exemplo, por meio de uma soldagem entre o material plástico do alojamento 12 e o material plástico da tampa 13.

[00049] Entre o alojamento 12 e a parte 11 o corpo 10a do sensor 10 define, de preferência, uma porção ou formação 14 para acoplamento de maneira impermeável a líquido em uma posição correspondente à abertura de instalação respectiva no tanque. A formação 14 define pelo menos um assento para pelo menos um elemento de vedação 15 que pode também realizar as funções de montagem elástica do sensor 20 no tanque. Em uma modalidade, são fornecidos pelo menos dois elementos elásticos de um tipo de anel em O, dentre os quais um realiza as funções de vedação e o outro é explorado para obter a montagem elástica do sensor 10 no tanque 1, por exemplo, a fim de compensar pelas tolerâncias de conjunto. No exemplo ilustrado, a formação 14 tem um perfil substancialmente circular, e o elemento de vedação é um anel em O. Então, indicado com 12b nas Figuras 3 e 4 são as formações de flange mencionadas acima para fixar o corpo 10a do sensor que, no presente contexto, são definidas no fundo do alojamento 12.

[00050] Na Figura 5, um sensor 10 de acordo com uma modalidade é representado parcialmente em corte a fim de destacar a maneira que o corpo 10a do mesmo é oco internamente a fim de alojar os componentes de detecção de nível. A partir da Figura pode ser verificada em particular a maneira que o corpo 10a do sensor define, em uma posição correspondente à parte de captação 11, um invólucro oco 16, que tem um formato geralmente alongado. No exemplo ilustrado, o invólucro 16 tem um formato geralmente prismático, em particular, substancialmente paralelepipedal. Conforme será verificado, em uma modalidade variável, pelo menos o invólucro 16 pode ser obtido por meio de uma sobremoldagem direta de material plástico eletricamente isolante em um substrato de circuito descrito doravante. De maneira mais geral, o sensor 10 tem pelo menos uma camada de isolamento, para isolar eletricamente os eletrodos (descritos doravante) em relação ao interior do tanque 1.

[00051] Em uma modalidade preferencial, o alojamento 12 com a formação 14 e o invólucro 16 são definidos por um único corpo 10a produzido a partir de material plástico eletricamente isolante, conforme pode ser verificado claramente, por exemplo, na Figura 6. Sem exclusão, por outro lado, da invenção há uma modalidade do corpo 10a em partes distintas tornadas fixas uma em relação à outra de maneira impermeável a fluido, por exemplo, por meio de meios de acoplamento mútuo ou, de outro modo, por meio de soldagem ou sobremoldagem.

[00052] Em uma modalidade, o corpo 10a ou pelo menos a porção projetada do mesmo para ser exposta direta ou indiretamente ao líquido (o invólucro 16 e possivelmente a porção de fixação 14) é produzido a partir de um material termoplástico moldável, tal como polipropileno (PP) ou de um polietileno de alta densidade (HDPE). Os testes práticos conduzidos pela presente requerente, por outro lado, possibilitam comprovar que um material particularmente adequado - também tendo em vista as modalidades de detecção de nível particular descritas doravante - é um copolímero de olefina cíclica (COC). Os materiais desse tipo, empregados muitas vezes no campo médico, apresentam características particularmente vantajosas para a aplicação considerada no presente documento, dentre as quais podem ser citadas baixa densidade, absorção de água muito baixa, propriedades de barreira excelentes em relação ao vapor d'água, alta rigidez, resistibilidade e dureza, alta resistência a temperaturas extremas e a choques térmicos, excelente resistência a agentes agressivos, tais como ácidos e alcalinos, excelentes propriedades de isolamento elétrico e fácil trabalhabilidade com o uso de métodos comuns de tratamento de materiais termoplásticos, tais como moldagem por injeção, extrusão, moldagem por sopro, moldagem por sopro de injeção.

[00053] O material, ou pelo menos um dentre os materiais usados para fornecer o corpo 10a do sensor 10, podem ser semelhantes a um material que fornece pelo menos parte do tanque 1, por exemplo, a fim de possibilitar uma soldagem impermeável a fluido entre o corpo do sensor e o tanque, ou quimicamente compatível com o mesmo. Um ou mais dentre os materiais indicados acima podem ser usados para fornecer diferentes porções do corpo 10a, tal como o alojamento 12 com a formação 14 e o invólucro 16, até mesmo quando o corpo 10a é produzido a partir de peças distintas tornadas fixas uma em relação à outra. Evidentemente, a tampa 13 também pode ser obtida com um dentre os materiais indicados.

[00054] Novamente, na Figura 5, pode ser verificada a maneira como estão alojados na cavidade definida pelo corpo do sensor 10, indicada como todo com H, os componentes de detecção eletrônica e elétrica. Em uma modalidade preferencial, esses componentes são montados em um substrato eletricamente isolante 20 que fornece um substrato de circuito. O substrato 20 é produzido a partir de um material adequado para criar circuitos impressos, tais como, por exemplo, FR4 ou um material compósito semelhante, tais como fibra de vidro ou, novamente, um material cerâmico à base de polímero, de preferência, um material que pode ser moldado para possibilitar a produção do substrato 20.

[00055] No substrato de circuito 20, pode haver identificada uma primeira porção 20a que deve ser recebida no alojamento 12 e uma segunda porção 20b que deve ser recebida no invólucro 16. Predominantemente associados à porção 20a do substrato 20 estão os componentes eletrônicos de controle do sensor 10, assim como terminais correspondentes para conexão elétrica externa do sensor 10. Em vez disso, associados à porção 20b do substrato 20 estão os componentes de detecção, incluindo uma série de eletrodos. Alguns desses eletrodos são indicados na Figura 5 pela letra "J" seguida pelo número que identifica a posição do eletrodo na série que se estende a partir da extremidade proximal (eletrodo J1) até a extremidade distal (eletrodo Jn) da parte de captação 11, isto é, da porção 20b do substrato 20.

[00056] No exemplo ilustrado, um único substrato de circuito é fornecido no qual estão definidas as partes 20a e 20b, porém, em possíveis modalidades variáveis, podem ser fornecidos vários substratos de circuito conectados entre si por meio de meios de interconexão elétricos adequados e possivelmente meios de interconexão possivelmente mecânicos (por exemplo, um substrato de circuito correspondente à porção 20a e um substrato de circuito correspondente à porção 20b, com condutores ou conectores elétricos para conectar trajetórias eletricamente condutoras de uma porção a trajetórias eletricamente condutoras da outra porção).

[00057] Na Figura 6, um sensor 10 de acordo com uma modalidade da invenção é representado em vista explodida, em que podem ser observadas as várias partes já identificadas acima. Visíveis nessa Figura estão os terminais mencionados acima, indicados com 21, de preferência, com um formato geralmente plano, por exemplo, obtido por meio de moldagem e/ou estampagem de correia de metal, o que fornece, com o corpo de conector 12a fixo em relação ao alojamento 12, uma interface para conexão externa do sensor 10, por exemplo, a uma unidade de controle do sistema de SCR a bordo do veículo.

[00058] Em uma modalidade, cada terminal 21 tem uma porção de contato com formato de lâmina 21a, projetada para o posicionamento do corpo de conector 12a no interior da cavidade e uma porção de interconexão estreita 21b, projetada para acoplamento elétrico e mecânico aos contatos respectivos 22 presentes no substrato 20, em particular, na porção 20a do mesmo, que são descritos doravante.

[00059] Novamente visível na Figura 6 há o substrato 20 como um todo, com as partes correspondentes 20a e 20b, com componentes elétricos e eletrônicos associados. O substrato 20 é representado também em isolamento nas Figuras 7 e 8 que representam vistas opostas das faces maiores do mesmo. O substrato de circuito 20, de um formato geralmente e, de preferência, alongado, tem associado em uma dentre as faces maiores do mesmo, definido no presente contexto convencionalmente como "parte posterior", uma disposição de circuito de controle, indicada como um todo por 23, de preferência, que compreende um controlador eletrônico 24, por exemplo, um microcontrolador. O controlador 24 compreende, de preferência, pelo menos uma unidade lógica de processamento e/ou de controle, um circuito de memória e entradas e saídas, dentre as quais as entradas de um tipo analógico/digital.

[00060] Os componentes da disposição de circuito 23 estão conectados às trajetórias eletricamente condutoras fornecidas na porção 20a que são visíveis, por exemplo, na Figura 8 (sem qualquer número de referência). Na parte posterior da porção 20b do substrato é fornecida, então, uma série de trajetórias eletricamente condutoras 25, para a conexão elétrica dos eletrodos J da Figura 5 - de preferência, com furos passantes metalizados para conexão entre as trajetórias em diferentes superfícies - e de possíveis outros componentes à disposição 23.

[00061] Em uma modalidade, o circuito compreende pelo menos um sensor de temperatura, fornecido, em particular, no substrato de circuito correspondente 20. Tal sensor, por exemplo, de um tipo NTC, pode ser montado em pelo menos uma dentre a região de extremidade distal e a região de extremidade proximal da porção 20b do substrato 20. No exemplo representado, montado na porção 20b do substrato 20, em particular, na parte posterior do mesmo, há dois sensores de temperatura 26 e 27, em regiões de extremidade opostas da porção 20b, conectadas à disposição circuito 23 por meio de trajetórias condutoras correspondentes. Presumindo-se uma instalação do sensor 10 no tanque 1 do tipo ilustrado na Figura 2, o sensor de temperatura 27 pode ser usado para detectar a temperatura do líquido, ao passo que o sensor 26 - que na condição instalada está mais próxima à parede superior do tanque - pode ser usado para detectar a temperatura no volume interno do tanque acima do líquido, por exemplo, a temperatura do ar. Uma configuração do tipo representado, em particular, com dois sensores de temperatura 26 e 27, possibilita a instalação do sensor 10 no tanque 1 tanto na configuração da Figura 1 como na configuração da Figura 2, invertendo-se, a um nível de software, as funções, tais como as funções dos dois sensores e/ou as funções dos eletrodos J.

[00062] Um sensor para detectar a temperatura pode ser dotado dentro da porção 20a do substrato, isto é, dentro do alojamento 12. Evidentemente, também pode ser possível fornecer mais que dois sensores de temperatura, por exemplo, com um ou mais sensores em posições intermediárias entre aquelas dos sensores 26 e 27.

[00063] Claramente visível na Figura 8 está a frente do substrato 20 na porção 20b cujos os eletrodos J estão dispostos, sendo que dentre os mesmos apenas alguns são mostrados. No exemplo não limitativo representado, os eletrodos J - que são trinta e sete em número - estão dispostos de acordo com um arranjo que se estende de acordo com a direção de comprimento da porção 20b do substrato, isto é, ao longo do eixo geométrico de detecção X separados entre si. Os eletrodos J são produzidos a partir de um material eletricamente condutor, por exemplo, um material de metal ou uma liga de metal e são associados à frente da porção 20b do substrato 20. Os eletrodos J são, de preferência, coplanares e podem, por exemplo, estar na forma de placas ou lâminas gravadas à água-forte ou aplicadas no substrato 20 ou, de outro modo, constituídos por uma camada eletricamente condutora - de maneira semelhante às trajetórias 25 - que está disposta no substrato 20, por exemplo, com uma técnica de impressão de serigrafia ou semelhante.

[00064] Conforme foi mencionado, em uma modalidade, o substrato 20 tem furos passantes - parcialmente visíveis nas Figuras 7 e 8, onde um é projetado por F - que contém material condutor para conexão elétrica entre os eletrodos J fornecidos na frente da porção 20b e as trajetórias condutoras 25 presentes na parte posterior da porção 20b do substrato 20.

[00065] Referindo-se novamente à Figura 6, é visível na mesma uma parte da cavidade cega H que se estende axialmente no corpo 10a do sensor de nível, isto é, nas partes 12, 14 e 16 do mesmo. Dentro dessa cavidade H, há, de preferência, fornecidos elementos-guia e de posicionamento para o substrato 20, dentre os quais alguns são parcialmente visíveis nas Figuras 5 e 6, em que são indicados com 16a e 12c, em uma posição correspondente ao invólucro 16 e em uma posição correspondente ao alojamento 12, respectivamente. Os elementos de posicionamento para o substrato 20 podem ser fornecidos possivelmente na tampa 13.

[00066] Na Figura 9, o sensor de nível 10 é visível em uma seção longitudinal, a partir da qual pode ser verificada claramente a presença da cavidade cega H que se estende no alojamento 12, na formação de fixação 14 e no invólucro 16, sendo que na cavidade H o substrato de circuito 20 está alojado. A partir dessa Figura, pode ser verificada claramente a maneira que, em uma modalidade, o sensor de temperatura 27 é definido em uma posição próxima à formação 14 ou, de modo mais geral, em uma condição instalada do sensor 10, em uma posição próxima à parede do tanque 1 dotado da abertura para instalação do sensor 10. A partir de uma comparação entre as Figuras 7 e 8, por um lado, e a Figura 9, por outro lado, pode ser ademais observado que o eletrodo indicado com J1 também está, na condição instalada da Figura 2, em uma posição próxima à parede de fundo do tanque, de preferência, uma posição que pode ser atingida pelo líquido até mesmo em uma condição apesar do preenchimento mínimo do tanque. Conforme será observado, em uma modalidade, o eletrodo J1 é usado para alimentar um valor de referência usado no curso de detecção do nível do líquido. De acordo com uma modalidade diferente, o eletrodo J1 pode, para esse propósito, ser usado em combinação com pelo menos um eletrodo de referência adicional J em um potencial ou tensão diferente. Por outro lado, um ou mais eletrodos de referência J podem ser fornecidos também em outras áreas da porção 20b do substrato 20.

[00067] Também, visível na Figura 9 está o corpo de conector 12a, com um dentre os terminais correspondentes 21. Os terminais 21 podem ser encaixados por interferência em passagens correspondentes definidas no corpo de conector 12a ou possivelmente pelo menos o corpo do alojamento 12 pode ser sobremoldado nos terminais. De preferência, os terminais, e as passagens correspondentes do corpo de conector se estendem longitudinalmente em uma direção substancialmente perpendicular a um plano identificado pelo substrato de circuito 20 e/ou pelos eletrodos J.

[00068] Em uma modalidade, os contatos 22 são configurados para acoplamento elástico aos terminais 21 a fim de obter conexão elétrica e mecânica entre si. Visíveis na Figura 10 e ainda mais detalhadamente na Figura 11, há uma possível modalidade de acoplamento entre a porção 21b de um terminal 21 com um contato correspondente 22 fornecido na porção 20a do substrato.

[00069] Na modalidade exemplificada (consultar particularmente a Figura 11), os contatos têm uma base plana 22a dotada de um furo ou passagem central 22b. Afastando-se da base 22a, em lados opostos da passagem 22b há pelo menos duas abas 22c que convergem uma em direção à outra. O corpo dos contatos 22 é produzido a partir de um material eletricamente condutor, tal como um metal ou uma liga de metal, por exemplo, bronze fosforoso, de preferência, revestido com estanho ou ouro ou outro material projetado para aprimorar contato elétrico.

[00070] As abas 22c são inseridas em um furo passante correspondente 20c definido na porção 20a do substrato, e a base 22a é fixa e/ou soldada a uma superfície do próprio ou às trajetórias condutoras do mesmo. De preferência, o furo 20c é cercado pelo material eletricamente condutor de uma dentre as trajetórias do leiaute da disposição de circuito 23, com a base 22a do contato 22 que se sobrepõe pelo menos parcialmente ao material condutor mencionado acima de modo obter a conexão elétrica. Conforme visível também na Figura 11, na condição montada, a passagem 22b de um contato é alinhada substancialmente ao furo 20c do substrato 20, com a base 22a ajustada contra uma superfície do próprio substrato (no presente contexto, uma superfície traseira) e com as abas 22c que se projetam, de preferência, a partir do furo 20c na superfície oposta (no presente contexto, a superfície frontal) do substrato 20.

[00071] Para os propósitos de montagem do sensor, o substrato 20, já dotado dos componentes elétricos e eletrônicos correspondentes, é inserido na cavidade H do corpo 10a do sensor 10 a partir da parte aberta, isto é, a partir do alojamento 12. Por conseguinte, em seguida da inserção, a porção 20b do substrato 20 é posicionada predominantemente dentro do invólucro 16, ao passo que a porção 20a é posicionada dentro do alojamento 12. A posição dos contatos 22 e dos furos 20c no substrato 20 é de modo que, em seguida da inserção mencionada acima do substrato 20 no corpo 10a, esses furos e contatos estão voltados para as passagens no interior do corpo de conector 12b. Em seguida, os terminais 21 encaixados por interferência nas passagens correspondentes do corpo de conector 12a de maneira que as porções de interconexão respectivas 21b penetram nos furos 22a e 20c dos contatos 22 e do substrato 20, respectivamente. Em seguida, as porções 21b dos terminais penetram entre as abas 22c, o que causa bifurcação elástica dos mesmos, o que garante uma conexão elétrica adequada e uma conexão mecânica bem equilibrada. De preferência, a conexão elétrica elástica acima é adequada também para impedir quaisquer danos possíveis ao substrato 20 e ao correspondente circuito devido, por exemplo, a possíveis estresses mecânicos durante o uso do sensor 10, tais como vibrações ou estresses aplicados nos terminais 21.

[00072] Será observado que a montagem do sensor é muito simples e prontamente passível de automatização, o que confere de maneira elementar operações nos mesmos, representada pela inserção do substrato de circuito 20 na cavidade H do corpo 10a e encaixe por acionamento subsequente dos terminais 21 nas passagens correspondentes do corpo de conector 12a.

[00073] Conforme será mencionado, em uma modalidade, o corpo 10a do sensor 10 é dotado de elementos-guia e/ou de posicionamento para o substrato 20. A presença desses elementos simplifica a montagem adicional do sensor 10, ao mesmo tempo que garante uma alta precisão de montagem entre as partes e uma maior precisão de medição. Os elementos de posicionamento mencionados acima podem ser dotados de pelo menos um dentre o alojamento 12 e o invólucro 16, de preferência, tanto no alojamento quanto no invólucro. Conforme já mencionado, um ou mais elementos de posicionamento podem ser fornecidos na tampa 13 do alojamento 12.

[00074] Com referência, por exemplo, às Figuras 10 e 11, em uma uma modalidade, definidos no interior de cada uma dentre as duas paredes laterais opostas do alojamento 12 estão guias de inserção e de posicionamento, indicados com 12c, que são geralmente paralelos entre si e entre os quais pode ser engatada uma região de borda do substrato 20, em particular, da porção 20a do mesmo. No exemplo ilustrado, os guias 12c são definidos em relevo na superfície interior das paredes opostas mencionadas acima do alojamento 12 (consultar, nesse aspecto, também a Figura 6, em que o tipo de um guia 12c é visível), porém, sem exclusão do escopo da invenção há uma modalidade em que os guias que têm propósitos semelhantes aos dos guias 12c são constituídos por reentrâncias que se estendem na direção longitudinal do corpo do sensor 10. De preferência, o topo dos guias 12c é conformado de modo a ter uma porção de introdução de centralização, no presente contexto definida por uma superfície inclinada, projetada para facilitar a introdução das bordas opostas da porção 20a do substrato nos pares respectivos de guias 12c. A porção 20a do substrato 20 pode ser inserida com pouca interferência entre os guias 12c ou com mínima folga.

[00075] A partir da Figura 10 pode ser observada a maneira que, em uma modalidade preferencial, a tampa 13 também tem, no lado da parede de topo da mesma, uma formação de posicionamento 13a que define um assento para a borda proximal ou superior (conforme visualizado na Figura) da porção 20a. Além disso, nesse caso a formação de posicionamento 13a é conformada, de preferência, de modo a definir uma porção de introdução de centralização, no presente contexto, que compreende duas superfícies inclinadas convergentes, a fim de facilitar a introdução da borda proximal ou superior da porção 20a no assento correspondente quando a tampa 13 é montada no alojamento 12. A formação 13a compreende, de preferência, uma superfície ou elemento de contraste 13b adequado para impedir movimentos axiais indesejáveis do substrato 20.

[00076] Em uma modalidade preferencial, definida entre a extremidade distal do invólucro 16 e a extremidade distal do substrato 20 (isto é, da porção 20a do mesmo) há um espaço livre ou folga, em particular, para possibilitar a compensação de possíveis graus diferentes de expansões térmicas do material que constitui o invólucro 16 e do material que constitui o substrato 20. Tal folga é indicada com H1 na Figura 12, o que representa um detalhe ampliado do sensor da Figura 9, em particular, da porção de extremidade distal do sensor 10. A fim de esclarecer esse aspecto, deve ser considerado que um contexto preferencial de uso do sensor 10, que é o setor de veículo, abrange atingir temperaturas muito baixas, por exemplo, tão baixas quanto -40° C, embora o dispositivo seja produzido, de preferência, substancialmente à temperatura ambiente, por exemplo, a 25 °C. Com referência a esse exemplo numérico, o sensor 10 se submete, por conseguinte, a uma oscilação térmica considerável, à qual corresponde um encolhimento variável do invólucro 16 de acordo com o material plástico usado.

[00077] Caso o salto acima de temperatura de 65 °C (de +25 °C a - 40 °C), é previsto, então, que a folga H1, possibilite a contração livre do invólucro 16, sem entrar em contato com a extremidade ou borda distal do substrato 20 e/ou é previsto que uma folga H1 impeça que a contração acima do invólucro 16 danifique um ou mais eletrodos J. Com referência aos materiais mencionados anteriormente, podem ser considerados os seguintes valores de expansão térmica: - HDPE => 200 ppm/°C - PP => 120 ppm/°C - COC => 60 ppm/°C - FR4 (substrato 20) => 20 ppm/ °C

[00078] Agora considerando a fórmula H1 (mm) = unidade h (mm/mm) x comprimento Lu do sensor (mm), para o salto de temperatura determinado no presente contexto a título de exemplo (65 °C), os seguintes valores de unidade h podem ser considerados: - h para HDPE = 0,012 mm/mm - h para PP = 0,007 mm/mm - h para COC = 0,003 mm/mm

[00079] Consequentemente, por exemplo, para um corpo de sensor 10 com Lu = 150 mm produzido a partir de HDPE, o valor mínimo de H1 é 0,012 x 150 = 1,8 mm; para um corpo de sensor de comprimento idêntico Lu produzido a partir de PP, o valor mínimo de H1 é 0,007 x 150 = 1,05 mm; para o mesmo corpo de sensor produzido a partir de COC, o valor mínimo de H1 é 0,003 x 150 = 0,45 mm.

[00080] Em uma modalidade preferencial, a porção 20b do substrato de circuito 20 é posicionada dentro do invólucro 16 do corpo 10a do sensor de nível de maneira que a frente do mesmo, isto é, a face do mesmo dotada dos eletrodos J, esteja adjacente ou à superfície interior correspondente, ou seja ajustada contra a mesma, de preferência, pelo menos parcialmente em contato com a mesma. Para esse propósito, de preferência, no interior do invólucro 16 um ou mais elementos de posicionamento são fornecidos, o que tende a impelir a porção 20b do substrato em direção a uma parede do invólucro 16. Em uma uma modalidade, projetando-se a partir do interior de uma parede do invólucro 16, há pelo menos um elemento de posicionamento mencionado acima, que se estende na direção da parede oposta do próprio invólucro.

[00081] Uma possível modalidade nesse sentido é visível na Figura 13, que é uma vista em corte transversal do invólucro 16 (em particular, de acordo com um plano ortogonal ao eixo geométrico X que passa, por exemplo, através da linha XIII-XIII da Figura 4). A partir dessa Figura, pode ser verificada a maneira que estão se projetando a partir do interior das paredes maiores do invólucro 16 os relevos 16a (dentre os quais um é visível também nas Figuras 5 e 9), que são geralmente paralelos entre si e se estendem na direção longitudinal do invólucro, de preferência, mas não necessariamente, por todo o comprimento do mesmo (sendo que esses relevos apresentam possivelmente interrupções intermediárias). Os relevos 16a, no presente contexto definidos integralmente pelo corpo 10a ou pelo invólucro 16 têm, de preferência, um perfil afunilado de maneira que um topo geralmente pontudo ou afinado do mesmo seja pressionado contra a parte posterior da porção 20b do substrato 20. Conforme observado, em seguida da inserção do substrato 20 na cavidade H, os relevos 16a são projetados para impelir a frente da parte 20b contra a superfície interior da parede do invólucro 16 em oposição àquela a partir da qual os próprios relevos surgem. Esse estresse tem vantajosamente um componente elástico, devido a uma determinada elasticidade do material plástico que constitui o invólucro 16.

[00082] Em uma uma modalidade, o elemento de posicionamento 16 ou cada elemento de posicionamento 16 é produzido a partir de um material diferente do material do invólucro 16, tal como um elastômero, por exemplo, moldado ou comoldado ou sobremoldado no invólucro 16 e/ou tem outro formato diferente do formato representado, embora projetado para operar de modo a exercer empuxo e/ou operar de maneira elástica no substrato 20 e nos eletrodos J.

[00083] Em uma modalidade preferencial, o relevo ou relevos 16a é/são configurado/configurados de modo a poderem render elasticamente e/ou poderem se submeter à deformação pelo menos na área de topo do mesmo/dos mesmos a fim de possibilitar a inserção do substrato 20 até mesmo no caso em que a espessura do último for maior que a distância entre a ponta do relevo ou relevos 16a e a superfície interior do invólucro 16 que está voltada para a ponta de cima (uma condição que pode surgir como um resultado de tolerâncias dimensionadas devido a diferentes graus de encolhimento do material plástico durante o processo de moldagem correspondente), de todo modo, garantindo o empuxo mencionado acima.

[00084] Em uma uma modalidade, introduzido no interior do invólucro 16, ou em qualquer modo pelo menos do substrato 20 e da parede voltada correspondente do invólucro 16a, está o material de preenchimento fluido que não é eletricamente condutor, tal como um material fluido eletricamente isolante, a fim de garantir, de preferência, a ausência de bolhas de ar - em particular, entre os eletrodos J e o invólucro 16 - que podem invalidar a medição apropriada do nível, que é realizada de acordo com as modalidades descritas doravante. O material de preenchimento mencionado acima que é, de preferência, projetado para encapsular e/ou estar em contato com pelo menos a porção 20b do substrato 20, pode, por exemplo, ser uma resina de poliuretano ou, de preferência, um gel, com mais preferência, um gel de silicone. Um gel de silicone adequado para a aplicação é, por exemplo, o gel denominado SilGel® 612, comercializado por Wacker Chemie AG, Munique, Alemanha.

[00085] A presença do material geral de preenchimento ou isolante, a título de brevidade a seguir, definido também apenas como "gel", tem principalmente a função de preencher os possíveis vãos que surgem entre a frente da porção 20b do sensor e a parede do invólucro 16 que está voltada para o mesmo. Esses vãos, apesar do volume mínimo, podem existir, por exemplo, devido à aspereza de superfície do substrato 20 e/ou dos eletrodos J ou novamente quando os eletrodos J têm uma espessura que determina uma pequena projeção do mesmo a partir da superfície frontal da porção 20b do substrato de circuito ou novamente devido à aspereza e/ou de uma possível deformação da parede do invólucro 16, por exemplo, em seguida do acabamento de superfície do molde correspondente e/ou encolhimento diferente do material polimérico e/ou termoplástico no caso de moldar o invólucro 16.

[00086] As ideias apresentadas acima são esclarecidas adicionalmente pelos detalhes representados nas Figuras 14 e 15. Claramente visível no detalhe da Figura 14 há o topo do relevo 16, que pressiona na parte posterior da porção 20b do substrato, desse modo, empurrando os eletrodos - dentre os quais um é indicado com J - contra a superfície interior da parede voltada do invólucro 16. A ampliação adicional da Figura 15 destaca a área de interface entre o eletrodo J e a parede mencionada acima do invólucro 16, a partir da qual pode ser verificada a maneira que, no caso exemplificado, as superfícies voltadas dos dois elementos em questão têm microcavidades respectivas, por exemplo, devido à aspereza de superfície e/ou deformações de materiais (por exemplo, encolhimento diferente do material durante a moldagem, pequeno empenamento, etc.). Na presença do gel mencionado acima - indicado com G na Figura 15 na interface entre as microcavidades mencionadas acima - os relevos 16a impelem na parte 20b do substrato 20 contra a superfície interior do invólucro 16, desse modo, favorecendo a saída do gel em excesso entre as duas partes em questão. Dessa maneira, entre as partes voltadas permanece apenas um filme de gel G estritamente necessário para preencher as microcavidades mencionadas acima. A saída mencionada acima do gel em excesso G é, de preferência, permitida pela presença de pelo menos uma câmara de saída no invólucro 16, por exemplo, compreendendo uma parte da cavidade H interna ao invólucro 16 que não é ocupada pelo substrato 20 e pelos relevos 16a. Essa câmara é indicada esquematicamente com H2 na Figura 13 (a câmara H2 pode compreender possivelmente o espaço indicado anteriormente com H1).

[00087] A partir da Figura 14 pode ser observada uma deformação ou pequena remoção do material do tipo de relevo 16a que, no exemplo, presume precisamente uma ponta arredondada nominalmente. Conforme foi explicado, o formato afunilado dos relevos 16a tem o propósito de possibilitar uma deformação, em particular, no caso em que a porção 20b do substrato de circuito é encaixada à força na cavidade do invólucro 16 (por exemplo, no caso de encolhimento dimensional excessivo ou tolerâncias devido à moldagem do próprio invólucro) e de garantir tanto o empuxo mencionado acima com o propósito de obter um contato satisfatório entre os eletrodos J e a superfície interior do invólucro 16 e causar o efluxo do gel em excesso, para os propósitos de uma detecção precisa e confiável. Nesse aspecto, deve ser considerado que, na modalidade preferencial, o gel é introduzido na cavidade do invólucro 16 de modo a preencher substancialmente a mesma, porém, para propósitos práticos, é suficiente para que o gel esteja presente na área de interface entre a porção 20b do substrato com os eletrodos J e a superfície voltada do invólucro 16, em que o gel em excesso pode, conforme foi dito, fluir para a câmara de saída H2 mencionada acima no interior do invólucro.

[00088] Conforme já mencionado, as modalidades de fixação do corpo 10a do sensor de nível 10 ao tanque podem diferir das modalidades exemplificadas anteriormente. De modo geral, o acoplamento pode se basear na presença de elementos no relevo associado a um dentre o corpo 10a do sensor 10 e o tanque 1, que são fornecidos para acoplamento às cavidades ou assentos presentes no outro dentre o tanque e o corpo 10a do sensor, sendo que o acoplamento ocorre, de preferência, em seguida de um movimento que é, em parte, axial e, em parte, angular. Em uma uma modalidade, o acoplamento mecânico entre o corpo 10a e o tanque é um acoplamento rápido, por exemplo, um acoplamento de bloqueio rápido ou um acoplamento rosqueado ou um acoplamento de liberação rápida. A Figura 16 exemplifica o caso de um acoplamento entre o sensor 10 e o tanque 1 com base em um sistema de acoplamento substancialmente de um tipo por baioneta. Nesse exemplo, o corpo 10a do sensor é fornecido, na porção de fixação 14 do mesmo, com uma pluralidade de dentes ou relevos de engate de superfície, dentre os quais apenas um é visível, indicado com 12d, que são projetados para acoplamento em assentos de engate respectivos 5a definidos em posições periféricas em relação à abertura 5 da parede do tanque 1 dotado da abertura 5, no presente contexto, a parede de fundo 4. De preferência, a parede mencionada acima do tanque 1 tem, em uma posição correspondente à abertura 5, um alojamento cilíndrico para receber a porção de fixação 14 e a gaxeta correspondente 15, com os assentos 5a que se estendem entre a face superior da parede 4 e a superfície cilíndrica do alojamento mencionado acima. Para os propósitos de acoplamento, o corpo 10a é inserido através da abertura 5, até que a gaxeta 15 repouse sobre uma superfície de contraste correspondente definida no alojamento cilíndrico mencionado acima, em que a porção de fixação é recebida também. Essa inserção é feita de maneira que os relevos 12d comecem a entrar em uma extensão substancialmente vertical dos assentos respectivos 5a. Um movimento angular subsequente transmitido no corpo 10a determina passagem dos relevos 12d na extensão substancialmente horizontal dos assentos 5a, com engate consequente entre as partes, conforme ocorre tipicamente em acoplamento por baioneta de um tipo conhecido (em que há, de modo todo, extensões inclinadas nos assentos possivelmente abrangidas 5a).

[00089] Em uma uma modalidade, adicional ou alternativamente, é fornecido um acoplamento no interior do tanque, tal como um acoplamento com base em relevos de engate associados a uma dentre a extremidade distal do sensor 10 e a parede voltada do tanque, sendo que esses relevos de engate se acoplam às cavidades presentes na outra dentre extremidade e parede distal. Por exemplo, a extremidade distal do invólucro 16 pode ser dotada de um ou mais relevos ou dentes de engate, de preferência, relevos radiais, destinados para acoplamento em assentos de engate respectivos definidos em um elemento que se eleva a partir da parede do tanque voltado para a extremidade distal mencionada acima. O acoplamento acima no interior do tanque pode abranger elementos tecnicamente equivalentes aos descritos com referência ao exemplo da Figura 16.

[00090] Um acoplamento do tipo ilustrado na Figura 16, além de não exigir ferramentas específicas, possibilita obter montagem elástica do corpo 10a do sensor 10 no tanque 1. Na modalidade representada na Figura 16, o formato do alojamento 12 é substancialmente cilíndrico, sem prejudicar as características do mesmo descritas acima.

[00091] Em uma uma modalidade, a fixação entre o corpo 10a do sensor de nível e o tanque 1 é de um tipo permanente, por exemplo, obtido por meio de colagem ou soldagem. Uma solução desse tipo é exemplificada na Figura 17, em que a elevação no exterior da parede 4 do tanque 1 (porém, pode ser a parede 2) é um relevo anular 2a, no presente contexto, um relevo substancialmente quadrangular, que circunscreve uma região da parede 4 na qual é definida a abertura 5, no presente contexto, que consiste substancialmente em uma fenda que tem dimensões de corte transversal levemente maiores que as do invólucro 16. Nesse caso, a porção de fixação 14 do corpo 10a tem um formato substancialmente complementar ao perfil fechado definido pelo relevo 2a, isto é, quadrangular no exemplo ilustrado e é, de preferência, dotada de um relevo anular próprio da mesma, complementar ou especular ao relevo 2a, não representado. Para os propósitos de acoplamento, o invólucro 16 do corpo 10a é inserido na abertura 5, até que a porção de fixação 14 se acople ao relevo 2a. A fixação definitiva entre a porção 14 e o relevo 2a pode ser obtida por meio de um adesivo depositado em pelo menos uma dentre as duas partes em questão (em que esse adesivo realiza também a função de garantir impermeabilidade a fluido) ou, de outro modo, soldando-se entre si a porção 14 e o relevo 2a, por exemplo, por meio de soldagem a laser ou à vibração ou ultrassônica ou novamente por refundição de material ou a então chamada soldagem por lâmina quente. Evidentemente, nesse caso, os materiais que constituem a parede 2 ou 4 do tanque 1 e a porção de fixação 14 do corpo do sensor são materiais que são compatíveis tendo em vista o fato de que devem ser soldados entre si.

[00092] Na modalidade representada na Figura 17, a parede do alojamento 12 a partir da qual o corpo de conector 12a se projeta e o próprio corpo de conector tem uma estrutura diferente dos casos ilustrados anteriormente, sem prejudicar as características do dispositivo descrito com referência às Figuras 1 a 15. Nas Figuras 16 e 17, a conexão entre os terminais internos ao corpo de conector 12a e o circuito interno do sensor 10 também é diferente da conexão exemplificada anteriormente. De acordo com essas variáveis, os conectores elétricos são fornecidos, de preferência, equipados com um corpo de conector 12a conformado de modo a definir meios de chaveamento, projeto para possibilitar o acoplamento exclusivo com um conector elétrico externo respectivo e/ou meios de restrição, projetos para possibilitar o acoplamento com o conector externo mencionado acima apenas na direção, desse modo impedindo reversões de polaridade ou conexões errôneas.

[00093] A Figura 18 ilustra uma modalidade variável semelhante à da Figura 16, porém, distinguida pela presença de dois elementos elásticos 15’ e 15", no presente contexto representadas por anéis em O, com a porção de fixação 14 que define assentos correspondentes para esses elementos. De preferência, os relevos de engate de superfície 12c são definidos na porção 14 em uma posição intermediária entre os dois elementos elásticos 15’ e 15", isto é, em uma posição intermediária entre os assentos de posicionamento correspondentes. Conforme visível na Figura 19, em tal modalidade, o alojamento cilíndrico na abertura de instalação 5 é conformado de modo a apresentar duas superfícies axiais de repouso 5b e 5c para os elementos 15’ e 15", respectivamente, com os assentos de engate 5a para os relevos 12d que estão em uma posição intermediária entre as superfícies mencionadas acima.

[00094] Em tal modalidade, uma gaxeta inferior 15" realiza funções de vedação, em particular, de vedação radial, entre a porção 14 do corpo 10a e o interior do alojamento cilíndrico correspondente. O elemento elástico 15’ é, em vez disso, projetado para ser comprimido axialmente entre a superfície de repouso correspondente da porção 14, indicada com 14a na Figura 16 e a superfície 5b do alojamento cilíndrico. Dessa maneira, na condição instalada, a reação elástica do elemento 15’ impele o corpo 10a como um todo em direção ao exterior do alojamento (para baixo, com referência à Figura 18), garantindo assim uma montagem elástica e a recuperação de possíveis tolerâncias entre as partes envolvidas.

[00095] Conforme foi dito, as configurações de instalação descritas com referência às Figuras 16 a 19 podem ser usadas também quando o sensor de nível 10 estiver associado à parede superior do tanque, de maneira semelhante à ilustração na Figura 1.

[00096] Conforme foi visualizado, nas modalidades descritas até então, o sensor de nível 10 inclui um arranjo de elementos capacitivos, dentre os quais cada um inclui um único eletrodo J1 a Jn (em que "n" é igual a 37, nos exemplos ilustrados até então). A palavra "único", no presente contexto, deve indicar que cada eletrodo J pertence a um elemento capacitivo que não exige um eletrodo adicional, conforme ocorre tipicamente em sensores de nível capacitivos conhecidos, o que pressupõe a presença de pares de eletrodos ou placas voltados corrigidos a dedo (interdigitados) ou, de outro modo, a presença de um eletrodo ou placa comum, voltada para os quais há uma pluralidade de eletrodos ou placas. Em outras palavras, na solução proposta no presente documento, cada eletrodo J fornece a placa de um tipo de "capacitor virtual", cuja outra placa é obtida pelo meio que é submetido à medição presente no tanque e nos qual a parede definida entre os mesmos do invólucro 16 - ou outra camada de isolamento que substitui o mesmo - constitui a dielétrica ou o isolador entre as placas do capacitor virtual, à qual pode ser adicionado, possivelmente, a dielétrica ou o isolado constituído pela camada de gel G descrita acima.

[00097] Portanto, na prática, cada eletrodo J fornece, junto dos componentes eletrônicos de controle correspondentes, um tipo de sensor de proximidade capacitivo, que pode detectar a presença ou ausência do meio até mesmo sem o contato direto com o último. Tal tipo de operação se baseia no princípio de detecção da capacitância de um capacitor. O eletrodo J é o lado sensível do capacitor e constitui uma placa do mesmo, ao passo que a possível presença nas proximidades de um meio eletricamente condutor fornece a outra placa do capacitor. Dessa maneira, a presença ou ausência de um meio na proximidade de cada eletrodo J determina uma capacitância que os componentes eletrônicos têm capacidade para detectar.

[00098] Na aplicação considerada no presente documento, cada eletrodo J pode, então, fornecer pelo menos duas estruturas capacitivas diferentes de acordo com a possibilidade de o líquido estar presente ou ausente na frente das mesmas, a saber, pelo menos:

[00099] - uma primeira estrutura capacitiva que tem um primeiro valor de capacitância, quando um eletrodo J está voltado para o líquido, isto é, quando o nível do líquido no tanque corresponde ao eletrodo J considerado ou está acima do mesmo; e

[000100] - uma segunda estrutura capacitiva que tem um segundo valor de capacitância, quando o eletrodo J não está voltado para o líquido, isto é, quando o nível do líquido no tanque está abaixo do eletrodo J considerado.

[000101] Na modalidade preferencial ilustrada, conforme foi visualizado, os eletrodos J são isolados em relação ao líquido, desde que estejam contidos no invólucro eletricamente isolante e impermeável a líquido 16: a parede do invólucro 16 para a qual os eletrodos J estão voltados, com o substrato eletricamente isolante 20 e/ou o ar e/ou a possível camada de gel G definida entre os mesmos, pode ser considerada então como um tipo de dielétrica do "capacitor virtual" mencionado acima.

[000102] Na modalidade preferencial ilustrada, conforme foi visualizado, os eletrodos J são isolados em relação ao líquido, desde que estejam contidos no invólucro eletricamente isolante e impermeável a líquido 16: a parede do invólucro 16 para a qual os eletrodos J estão voltados, com o substrato eletricamente isolante 20 e/ou o ar e/ou a possível camada de gel G definida entre os mesmos, pode ser considerada então como um tipo de dielétrica.

[000103] A espessura da parede do invólucro 16 que está voltada para os eletrodos J, isto é, da camada de isolamento, pode estar compreendida indicativamente entre 0,1 e 5 mm, de preferência, entre 0,6 e 1 mm, com mais preferência, aproximadamente 0,8 mm. Conforme já mencionado, ademais, o invólucro oco 16 pode ser substituído por uma sobremoldagem direta de material plástico no elemento sensível ou por uma parede genérica ou por uma camada de isolamento dos eletrodos J, com uma espessura da parte que está voltada para os eletrodos J semelhante à indicada para a parede homóloga do invólucro 16.

[000104] Cada eletrodo J é conectado eletricamente - por si só ou de outro modo em comum, em particular, em paralelo, a pelo menos outro eletrodo J, conforme explicado doravante - a uma entrada respectiva de uma pluralidade de entradas do controlador 24 que pertence à disposição de circuito 23. De preferência, fornecido entre cada entrada do controlador e um eletrodo correspondente J há uma resistência de filtro (duas dessas resistências são indicadas com R1 e Rn nas Figuras 6 e 7). O controlador 24 é substancialmente predisposto para discriminar o valor de capacitância associado a cada eletrodo J pelo menos entre os primeiro e segundo valores ditos acima de capacitância e, consequentemente, identificar pelo menos uma transição de líquido/ar no tanque, que é indicativa do nível do meio quando o mesmo está no estado fluido. Em uma modalidade preferencial, o controlador 24 realiza uma amostragem sequencial dos valores de capacitância presentes nas entradas às quais os eletrodos J são conectados a fim de identificar a transição mencionada acima.

[000105] O controlador 24 é, de preferência, um microcontrolador eletrônico digital dotado de um conversor de analógico em digital. Apenas a título de exemplo, um microcontrolador comercial adequado para o pedido proposto no presente documento é o identificado pelo código PIC16F1517 comercializado junto à Microchip Technology Inc., Chandler, AZ, E.U.A.. De todo modo, deve ser notado que as funções do controlador 24 podem ser, pelo menos parcialmente, implantadas por meio de circuitos externos dedicados. Por exemplo, em uma modalidade preferencial, o controlador 24 é constituído por um microcontrolador que implanta um módulo conversor de analógico em digital, porém, em outras modalidades, o controlador 24 pode incluir um microcontrolador (ou um microprocessador ou um ASIC ou um FPGA) e um circuito integrado (ou externo ou independente) para realizar as funções de conversor de analógico em digital.

[000106] A Figura 20 mostra esquematicamente um controlador 24 que, apenas a título de exemplo, inclui "n" entradas de sinal IN (no presente documento vinte em número), conectadas às quais, por meio de trajetórias condutoras correspondentes 25, estão a maior quantidade possível de eletrodos J em uma única configuração (isto é, não conectados em comum ou em paralelo a outros eletrodos).

[000107] Em uma modalidade preferencial, a detecção do valor de capacitância em cada uma dentre as entradas IN é feita de maneira indireta, por exemplo, com base na medição de uma tensão ou, de outro modo, convertendo-se uma capacitância de entrada em uma resistência equivalente e, em seguida convertendo-se, a corrente medida por meio da resistência equivalente em uma contagem digital. Nesses casos, de preferência, as entradas IN do controlador 24 são entradas analógicas, e o controlador implanta ou tem associado um conversor de analógico em digital.

[000108] Em uma uma modalidade preferencial, associado a cada entrada IN há um circuito de amostragem ou de medição que inclui um comutador controlável e um capacitor que, no presente contexto, são denominados também de "comutador de amostragem" e "capacitor de retenção". O comutador controlável é comutável entre uma primeira posição, na qual o capacitor de retenção está conectado a uma fonte de tensão, e uma segunda posição, na qual o próprio capacitor está conectado a um eletrodo J respectivo ou a vários eletrodos J conectados em comum (em paralelo). De preferência, a tensão acima é uma tensão de CC, por exemplo, a tensão de alimentação da disposição de circuito 23. O controlador 24 compreende ou tem associados meios para ocasionar a comutação do comutador controlável a partir da primeira posição para a segunda posição, de modo a descarregar o capacitor de retenção de maneira proporcional ao valor de capacitância associado ao eletrodo J correspondente ou ao conjunto de eletrodos J conectado em comum. Além disso, o controlador 24 tem meios para determinar a tensão na entrada IN quando o comutador controlável estiver na segunda posição do mesmo, sendo que essa tensão é indicativa da capacitância associada ao eletrodo J ou ao conjunto de eletrodos J. O controlador 24 tem, então, meios de comparação ou de controle, para comparar a tensão determinada presente na entrada IN com pelo menos um valor ou limiar de referência correspondente, e desse modo deduzindo a possibilidade de o líquido estar voltado ou não estar voltado para o eletrodo J ou, de outro modo, pelo menos um dentre os eletrodos do conjunto de eletrodos J conectados em comum.

[000109] Em uma modalidade preferencial, a varredura ou amostragem das entradas IN é obtida com o uso de um circuito de amostragem e retenção associado a um conversor de analógico em digital, e a medição de capacitância de cada eletrodo J ou conjunto de eletrodos J é realizada como uma comparação da medição feita com a capacitância intrínseca do circuito.

[000110] Um exemplo de operação de um sensor de acordo com a configuração da Figura 20 - isto é, com eletrodos conectados unicamente às respectivas entradas do controlador 24 - é ilustrado esquematicamente na Figura 21. Deve-se verificar que essa Figura representa, apenas a título de maior objetividade, um sensor de nível montado de cima, isto é, na configuração da Figura 1. No entanto, os eletrodos J correspondentes são ilustrados na mesma ordem da Figura 20 (portanto, com o eletrodo J1 o mais inferior e o eletrodo Jn mais superior).

[000111] Visível na Figura 21 está o tanque 1, que tem no interior do mesmo a parte de captação 11 do sensor, isto é, os eletrodos J1 a Jn, contidos no invólucro correspondente 16, que é imersa, pelo menos parcialmente, no líquido AdBlue, indicado com L (o substrato 20 não é representado no presente contexto a título de objetividade, e considerando que - em uma possível modalidade - pode ser o próprio invólucro 16 que realiza as funções do substrato 20). No exemplo ilustrado, as entradas analógicas IN do controlador 24 são conectadas a um multiplexador MTP implantado no próprio controlador, que opera substancialmente como um desviador eletrônico, associado ao qual há um circuito de amostragem e retenção que compreende, no presente contexto, um capacitor de retenção CRETENÇÃO e um comutador de amostragem SS. O comutador de amostragem SS pode ser comutado entre uma primeira posição, de conexão à tensão VDD (por exemplo, a tensão de alimentação do controlador 24) e uma segunda posição, de conexão a uma saída do multiplexador MTP, isto é, uma posição de conexão aos eletrodos J.

[000112] Em uma modalidade, a disposição de circuito de controle 23 ou o controlador do mesmo 24 compreende meios para conectar ao terra uma ou mais entradas IN, isto é, os eletrodos J correspondentes, diferente daquela conectada ao circuito de amostragem e retenção. Em uma implantação, pode ser abrangida uma conexão ao terra de todas as entradas IN (ou eletrodos J) diferente daquela considerada cada vez para os propósitos de medição. No exemplo da Figura 21, por exemplo, o multiplexador MTP é obtido de modo a comutar a cada vez cada entrada IN ao circuito de amostragem e retenção e uma ou mais dentre as outras entradas IN (possivelmente todas) ao terra, conforme representado esquematicamente pelo símbolo de terra GM mostrado com a linha tracejada na Figura 21. Em uma possível modalidade variável, em vez de uma conexão ao terra, pelo menos uma entrada ou as entradas IN (isto é, os eletrodos correspondentes J) diferentes das consideradas para os propósitos de medição pode ser conectada a um potencial predefinido diferente, isto é, uma tensão de referência diferente, de preferência um potencial ou tensão elétrica diferente da tensão na entrada IN ou eletrodo J a cada vez considerada para os propósitos de medição de capacitância (por exemplo, uma tensão intermediária entre a tensão de alimentação positiva e terra ou, de outro modo, um potencial ou tensão negativa). Nessa perspectiva, o símbolo GM nas Figuras pode ser entendido também como representativo de uma conexão ao potencial predefinido acima.

[000113] Por meio do multiplexador MTP, as entradas IN e, então, os eletrodos J, são conectadas sequencialmente ao comutador de amostragem SS. No caso da modalidade mencionada logo acima, quando cada uma dentre as entradas IN é conectada pelo multiplexador MTP ao comutador SS, o multiplexador também conecta ao terra ou a um potencial predefinido uma ou mais dentre as outras entradas IN, de preferência, pelo menos, as entradas IN correspondentes aos eletrodos J definidas adjacentes ou próximas ao eletrodo J cada vez conectado ao circuito de amostragem e retenção.O comutador de amostragem SS é comutado ciclicamente, de maneira sincronizada com operação do multiplexador MTP, entre a primeira posição, de carregamento do capacitor CRETENÇÃO, e a segunda posição, de conexão do próprio capacitor à entrada IN selecionada atualmente pelo multiplexador MTP e, então, ao eletrodo correspondente J. Com o comutador SS na segunda posição um equilíbrio de carga é trazido entre a capacitância do capacitor CRETENÇÃO e a capacitância associada ao eletrodo J considerado quem, no presente contexto, é presumido como sendo o eletrodo J1. Em outras palavras, com esse equilíbrio de carga, o capacitor CRETENÇÃO é descarregado de maneira proporcional à capacitância do "capacitor virtual" definido pelo eletrodo J1. Por meio do ADC, a quantidade de carga ou, de outro modo, uma tensão residual do capacitor CRETENÇÃO é, então, determinada e, em seguida, comparada a um valor de referência ou limiar predefinido a fim de deduzir a possibilidade de o eletrodo J estar voltado ou não para o líquido L, isto é, a possibilidade de o eletrodo J ter presumido a primeira estrutura ou configuração capacitiva ou a segunda estrutura ou configuração capacitiva indicada anteriormente.

[000114] Conforme explicado anteriormente, quando um eletrodo J estiver voltado para o líquido L (por exemplo, o eletrodo J1 da Figura 21) associado ao mesmo for um primeiro valor de capacitância, ao passo que no caso oposto (quanto ao eletrodo Jn ou Jn-1 da Figura 21) associado ao mesmo é um segundo valor de capacitância, diferente do primeiro valor. Na Figura 21, o bloco representado por uma linha tracejada indicada com VE é entendido como esquematicamente representativo da função do eletrodo ou placa "virtual" obtido pelo líquido L, conforme explicado acima.

[000115] Em seguida do equilíbrio mencionado acima entre as cargas do capacitor CRETENÇÃO e do eletrodo J1, o valor de tensão por todo o capacitor e/ou na entrada IN1 pode coincidir substancialmente ou, de outro modo, pode ser maior ou inferior a um limiar de referência determinado, armazenado anteriormente no controlador 24. Por exemplo, em uma modalidade, o controlador 24 pode ser programado de maneira que a detecção em uma entrada IN de uma tensão igual ao limiar predefinido ou maior que o mesmo seja indicativa do fato de que o eletrodo considerado não está voltado para o líquido L (como para o eletrodo Jn), ao passo que a detecção de uma entrada IN de uma tensão abaixo do limiar é indicativa do fato de que o eletrodo está voltado para o líquido (como para o eletrodo J1).

[000116] Conforme pode ser observado, realizando-se a amostragem sequencial descrita, o controlador 24 pode identificar os dois eletrodos J correspondentes à transição de líquido/ar no tanque 1. Uma vez que a presença da transição de líquido/ar foi detectada, o controlador pode deduzir o nível de líquido com base no fato de que o eletrodo entre os dois eletrodos J associado aos quais está o valor de tensão, igual ou acima do limiar está o primeiro eletrodo que está voltado para o ar (ou em contrapartida, o eletrodo associado ao qual está o valor de tensão abaixo do limiar está o último eletrodo que está voltado para o fluido).

[000117] Para o propósito acima, de preferência, contidas no circuito 24 estão as informações que representam os valores em comprimento (altura) correspondentes à posição de cada eletrodo J ou de todo modo a distância entre os eletrodos J na direção do eixo geométrico X de medição de modo a poder estabelecer ou calcular o nível de acordo com a unidade de medição predefinida. Os componentes eletrônicos do sensor 10 transmitem ou geram sinais a serem enviados exteriormente e/ou ao conector elétrico do sensor 10, que representa as informações de nível.

[000118] Conforme foi explicado anteriormente, em possíveis modalidades, com o propósito de detecção, o multiplexador MPT conecta ciclicamente uma entrada IN ao circuito de amostragem e retenção e, pelo menos, algumas dentre as outras entradas IN (de preferência, todos) ao terra ou a determinado potencial. Isso se mostra útil por razão de blindagem de perturbação eletromagnética e para aprimorar a relação sinal-ruído. Essa conexão ao terra ou a um determinado potencial, em particular de algumas dentre as múltiplas entradas IN ou eletrodos J, pode gerar capacitâncias parasíticas no sistema, o que pode, no entanto, ser considerada desprezível em relação à medição de capacitância de interesse eficaz, conforme descrito anteriormente.

[000119] Por outro lado, nesse caso, cada eletrodo J pode fornecer também, junto dos componentes eletrônicos de controle correspondentes e pelo menos outro eletrodo J, um tipo de sensor de proximidade capacitivo, que pode detectar a presença ou ausência do meio até mesmo sem o contato direto com o último. Os dois eletrodos J se juntam para constituir os lados sensíveis de um capacitor, que representam as placas do mesmo, e o meio que separa os mesmos (no presente contexto, o material da porção 20b e/ou o gel G e/ou o ar) representa a dielétrica, o que fornece elevação a uma capacitância substancialmente predefinida. A presença ou ausência de um meio adicional na proximidade dos dois eletrodos J causa uma variação ou perturbação substancialmente predefinida da capacitância mencionada acima que os componentes eletrônicos de controle podem detectar. Em uma implantação desse tipo, que opera predominantemente com base no efeito de campo, pode haver componentes parasíticos em direção ao fluido, com um efeito semelhante ao que foi descrito com referência à Figura 21, o que contribui à detecção da capacitância.

[000120] Será observado que as operações descritas com referência à Figura 21 podem ser obtidas também com circuitos diferentes, porém tecnicamente equivalente, em relação ao exemplificado. Por exemplo, a cada entrada IN do controlador 24 pode haver associado um circuito respectivo que realiza as funções do circuito de amostragem e retenção descrito acima, com um multiplexador MTP entre os circuitos mencionados acima e o ADC. Outra possibilidade é fornecer cada entrada IN com um circuito de amostragem ou de medição que realiza, por exemplo, as funções do circuito de amostragem e retenção descrito acima, diretamente em interface com um ADC. Tal caso é representado, por exemplo, esquematicamente na Figura 22, em que os comutadores controláveis indicados pelo MS são comutados seletivamente para conectar, a cada vez, cada entrada IN ao circuito de amostragem e de retenção correspondente (como para a entrada IN1) e as outras entradas IN são conectadas ao terra ou à tensão de referência mencionada acima (como para a entrada INn) ou comutadas em um circuito aberto, nesse caso, a tensão ou potencial nos eletrodos J e/ou entradas IN podem estar flutuando.

[000121] A presença de comutadores MS pode não ser necessária nessas modalidades nas quais as entradas IN diferentes da entrada atualmente amostrada não estão conectadas ao terra.

[000122] De preferência, os componentes eletrônicos do sensor que foram a matéria da invenção são inicializados apropriadamente e/ou calibrados no estágio de produção, com armazenamento do software ou programa correspondente e/ou de pelo menos algumas variáveis (tal como, um ou mais limiares usados nas detecções de nível), que, por exemplo, dependendo da configuração física do sensor e do sistema no qual é instalado, no presente contexto, representado pelo tanque 1.

[000123] Em uma modalidade, a etapa de calibração inclui uma leitura de todos os valores dos eletrodos J em condições "secas" ou no ar (isto é, não voltado para o líquido) a fim de definir primeiros limiares de referência e/ou definir uma definição inicial de deslocamento de zero, a saber, para compensar as capacitâncias parasíticas devido aos materiais, estruturas, espessuras etc. do sensor e/ou do sistema no qual é instalado. Esse valor é armazenado como referência de limiar para as detecções como um limiar de tensão máximo que pode ser detectado por todo o capacitor CRETENÇÃO e/ou pelo circuito de ADC, em que é possível variar subsequentemente esse valor de limiar em seguida das medições feitas no curso da vida de serviço do sensor, por exemplo, por meio de um eletrodo de referência dedicado. Esse limiar de calibração é, de preferência, realizado apenas uma vez na linha de produção, porém, para algumas aplicações em que o tanque apresenta geometrias cruciais que podem afetar a medição dos dados brutos dos eletrodos J (tais como, volumes muito restritos e presença de material de metal), é possível usar essa calibração ou autocalibração diretamente no sensor 10 instalada de modo a ter uma calibração ideal no sistema real e/ou eliminar todos os efeitos possíveis de ruído devido ao ambiente externo.

[000124] O princípio de operação descrito até certo ponto depende da temperatura e do envelhecimento do sistema, caso observado de maneira absoluta. Por essa razão, em uma modalidade preferencial, o controlador 24 é programado para realizar uma medição de um tipo diferencial, de preferência, com o uso, para esse propósito, de pelo menos um eletrodo de referência. Uma vez que o efeito da temperatura é representado por um deslocamento na medição do valor de tensão determinado em uma entrada IN do controlador 24, realizando-se uma medição diferencial entre um eletrodo de detecção e um eletrodo de referência, é possível tanto derivar a medição no eletrodo de detecção quanto subtrair o efeito de modo comum presente nos eletrodos de detecção e, portanto, cancelar qualquer tendência térmica e/ou estrutural possível produzida pela mudança na temperatura e/ou pelo envelhecimento. A tendência térmica mencionada acima pode ser compensada também por meio de um sensor de temperatura, por exemplo, do mesmo tipo dos sensores indicados com 26 e 27. Assim, de acordo com essa modalidade, o valor de tensão determinado, usado para a comparação com o pelo menos um limiar de referência é, de preferência, um valor diferencial.

[000125] O eletrodo de referência mencionado acima é, de preferência, o eletrodo mais inferior no interior do tanque 1 e, então, com referência aos exemplos ilustrados até então, o eletrodo J1. Além disso, é possível fornecer até mesmo vários eletrodos de referência (por exemplo, os primeiros três eletrodos J que começam no fundo), que podem ser usados para realizar a medição diferencial, assim como programar o controlador 24 a fim de selecionar a cada um qualquer um dentre os eletrodos J1 a Jn como o eletrodo de referência para realizar a medição diferencial (o controlador 24 pode, de fato, identificar um eletrodo que está voltado ou não está voltado para o líquido, devido ao fato de que a capacitância nas duas condições é diferente e devido à presença do limiar mencionado acima).

[000126] Em uma modalidade desse tipo, o controlador 24 realiza a varredura de todos os eletrodos J e obtém dados brutos de tensão correspondente para os propósitos de verificação da presença do líquido. Nessa etapa, o controlador 24 calcula a diferença entre os dados brutos de cada eletrodo de detecção e os dados brutos do eletrodo de referência J1, obtendo assim uma medição relativa. Essa diferença é comparada a pelo menos um limiar mínimo definido no estágio de projeto. Em uma possível modalidade, caso pelo menos uma dentre as diferenças calculadas entre cada eletrodo de detecção J2 a Jn e o eletrodo de referência J1 está abaixo do limiar mínimo, isso significa que o eletrodo de detecção em questão está voltado pelo menos parcialmente para o líquido L; de outro modo, o eletrodo em questão está no ar, isto é, está em uma altura maior que o nível do líquido L.

[000127] Em uma modalidade- que abrange a conexão ao terra ou a uma tensão diferente das entradas/eletrodos diferente daquela considerada para os propósitos de medição - , a fim de detectar um valor de referência para a medição e/ou um nível mínimo, um eletrodo adicional, não mostrado pode ser fornecido, adjacente a J1 ou, de outro modo, o eletrodo J1 é projetado para operar como uma terra ou eletrodo de referência, nesse caso, a detecção do valor de referência e/ou do nível irá se iniciar do eletrodo adjacente J2.

[000128] Conforme já mencionado, a busca pelo nível se baseia substancialmente na identificação, pelo controlador 24, dos dois eletrodos de detecção correspondentes à transição entre líquido e ar. A avaliação é feita comparando-se as informações relativas (isto é, a medição diferencial) com limiares predefinidos para cada e definidos no estágio de projeto (que pode e substituído por limiares definidos e armazenamento em seguida do teste com líquido no estágio de produção) a fim de deduzir a possibilidade de um eletrodo estar voltado para o líquido ou não. Em seguida da varredura feita, o controlador pode, então, identificar dois eletrodos de detecção adjacentes, dentre os quais um está voltado para o líquido e o outro não está, isto é, a posição em altura da transição de líquido/ar no tanque 1.

[000129] Em uma modalidade, por si só da invenção, o circuito eletrônico do sensor 10 se submete a uma calibração ou configuração com base no tipo e/ou condutividade do meio cujo nível deve ser detectado, em particular, considerando que, no caso de meios resistivos, isto é, pouco condutores, também há determinado um tipo de resistência elétrica conectado virtualmente em série ao capacitor de medição cuja resistência pode causar um aumento do tempo necessário para atingir o valor de limiar final (tal como, um aumento no tempo de carregamento do "capacitor virtual" ao qual um eletrodo J pertence e/ou um aumento no tempo de descarregamento do capacitor CRETENÇÃO). Nessa perspectiva, a calibração mencionada acima pode, por exemplo, ser abrangida a fim de considerar possíveis atrasos na medição de amostragem e impedir medições errôneas em valores que ainda não foram assentados completamente.

[000130] Em uma modalidade, por si só da invenção, o circuito eletrônico do sensor 10 é configurado para detectar a curva de carregamento do "capacitor virtual" correspondente ao eletrodo J de detecção e/ou para detectar a curva de descarregamento de um capacitor de retenção, tal como o capacitor CRETENÇÃO, em que a curva de carregamento e/ou a curva de descarregamento são/é variáveis pelo menos em proporção às características de condutividade elétrica e/ou impedância do meio que se submete à medição, de modo a poder determinar as características do próprio meio. O circuito eletrônico pode usar as informações então adquiridas para realizar uma ou mais dentre as operações de detecção, processamento, comparação, armazenamento, compensação e aviso. Para esse propósito, os elementos estruturais e/ou de circuito podem ser usados, que são pelo menos em parte semelhantes aos descritos anteriormente.

[000131] Conforme foi mencionado, em uma modalidade particularmente vantajosa, os eletrodos de detecção compreendem pelo menos primeiros eletrodos de detecção, que são conectados às entradas respectivas IN do controlador 24, e segundos eletrodos de detecção, que são conectados eletricamente em comum ou em paralelo aos primeiros eletrodos de detecção, em que a definição de conexão em paralelo se refere também à conexão em paralelo entre os "capacitores virtuais" definidos pelos eletrodos J que são conectados juntamente em comum em relação a uma entrada respectiva IN.

[000132] Um exemplo desse tipo é ilustrado esquematicamente na Figura 23, em que os primeiros eletrodos mencionados acima partem do eletrodo J4 até o eletrodo J20, ao passo que os segundos eletrodos partem do eletrodo J21 até o eletrodo Jn. Nesse exemplo, os eletrodos J1 a J3 podem ser eletrodos de referência. Na configuração da Figura 23, é substancialmente possível identificar um primeiro subarranjo (ou módulo ou bloco ou conjunto) de primeiros eletrodos, que partem do eletrodo J4 ao eletrodo J20 e um segundo subarranjo de segundos eletrodos, que partem do eletrodo J21 ao eletrodo Jn que são substancialmente conectados entre si em comum ou em paralelo. O número de subarranjos de eletrodos pode ser aumentado a fim de obter sensores de nível mais longos e mais curtos, isto é, a fim de possibilitar diferentes medições de nível.

[000133] Em uma modalidade desse tipo, os meios de controle ou comparadores mencionados acima implantados no controlador 24 são predispostos para comparar a tensão determinada na entrada IN correspondente a dois eletrodos conectados em comum (por exemplo, os eletrodos J4 e J21 em paralelo) com pelo menos dois limiares de referência correspondentes a fim de deduzir a possibilidade de o líquido estar voltado ou não estar voltado para o primeiro eletrodo de detecção (o eletrodo J4) e/ou ao segundo eletrodo de detecção correspondente (o eletrodo J21). A medição pode ser feita de acordo com as modalidades descritas anteriormente. De preferência, também nesse caso, a medição é feita obtendo-se os dados brutos na entrada IN aos quais os dois eletrodos de detecção conectados em comum são conectados, e em seguida, referenciar esse valor em relação a um eletrodo de referência, tal como o eletrodo J1, a fim de passar de uma medição absoluta a uma medição diferencial de modo a eliminar o efeito de erro de modo comum possível devido à temperatura e/ou ao envelhecimento do sensor de nível, conforme descrito anteriormente.

[000134] Em uma modalidade, o valor obtido da medição diferencial é comparado ao número de limiares igual ao número de vários eletrodos conectados em comum aumento por 1. Consequentemente, com referência ao exemplo descrito considerado no presente contexto de dois eletrodos J em paralelo, o valor diferencial é comparado a três limiares distintos nos estágios de projeto e de produção: um valor igual a um primeiro limiar ou dentro de uma proximidade do mesmo (por exemplo, +/- 40%) indica que ambos os eletrodos não estão voltados para o líquido, um valor igual a um segundo limiar ou dentro de uma determinada proximidade do mesmo (por exemplo, +/- 40%) indica que um dentre os eletrodos (conhecido com base na posição física do mesmo) está voltado para o líquido e o outro eletrodo não está e, por fim, um valor igual a um terceiro limiar ou dentro de uma determinada proximidade do mesmo (por exemplo, +/- 40%) indica que ambos os eletrodos estão voltados para o fluido.

[000135] Em uma modalidade diferente, uma lógica mais simplificada de análise é fornecida, por meio da qual o valor obtido da medição diferencial é comparado a um número de limiares iguais ao número de eletrodos conectados em comum. Consequentemente, com referência novamente ao exemplo considerado no presente contexto de dois eletrodos J em paralelo, o valor diferencial é comparado a dois limiares: um valor acima de um primeiro limiar indica que ambos os eletrodos não estão voltados para o líquido, um valor entre os dois limiares indica que um dentre os eletrodos (conhecido com base na posição física do mesmo) está voltado para o líquido e o outro eletrodo não está e, por fim, um valor abaixo do segundo limiar indica que ambos os eletrodos estão voltados para o fluido.

[000136] Evidentemente, com base no mesmo princípio descrito acima, mais que dois eletrodos conectados em comum podem ser abrangidos, isto é, vários subarranjos com eletrodos em paralelo respectivos, nesse caso o número de limiares de referência para cada entrada IN será igual ao número de eletrodos de cada paralelo aumento por 1 ou, de outro modo, igual ao número de eletrodos de cada paralelo, de acordo com a abordagem de análise implantada.

[000137] Por exemplo, a Figura 24 ilustra o caso dos primeiro, segundo e terceiro eletrodos de detecção conectados em comum ou em paralelo. Os primeiros eletrodos partem do eletrodo J4 ao eletrodo J20, os segundos eletrodos partem do eletrodo J21 ao eletrodo J37 e os terceiros eletrodos partem do eletrodo J38 ao eletrodo Jn. Nesse exemplo, os eletrodos J1 a J3 podem ser eletrodos de referência. No exemplo da Figura 24, é, portanto, possível identificar três subarranjos de eletrodos ou "capacitores virtuais", com os eletrodos de um subarranjo (J4 a J20) que são conectados substancialmente em comum ou em paralelo com eletrodos semelhantes dos outros subarranjos (J21 a J37 e J38 a Jn).

[000138] Em uma modalidade desse tipo, os meios de controle ou comparadores implantados no controlador 24 são predispostos para comparar a tensão determinada na entrada IN correspondente a três eletrodos em paralelo (por exemplo, os eletrodos J4, J21 e J37) com três limiares de referência correspondentes a fim de deduzir a possibilidade de o líquido estar voltado ou não para o primeiro eletrodo de detecção (o eletrodo J4) e/ou o segundo eletrodo de detecção correspondente (o eletrodo J21) e/ou o terceiro eletrodo de detecção (o eletrodo J37). Um exemplo de operação de uma disposição do tipo ilustrado na Figura 24 é descrito doravante com referência às Figuras 25 e 26.

[000139] A Figura 25 é uma representação esquemática semelhante à da Figura 21, na qual destacadas estão apenas as entradas IN4 e INn do controlador 24 (a representação do eletrodo de referência J1 é, no presente contexto, omitida a título de objetividade). Quanto ao caso da Figura 21, o controlador 24 realiza amostragem sequencial das entradas analógicas do mesmo IN, com medição diferencial correspondente para cada um dentre os mesmos e comparação correspondente com três limiares predefinidos para os eletrodos J que estão voltados para o líquido L e/ou com os limiares predefinidos para eletrodos J "secos", isto é, os que não estão voltados para o líquido L. Além disso, nesse caso, a disposição de circuito de controle pode compreender meios (MS e/ou GM e/ou MTP) para conectar ao terra ou a um potencial predefinido diferente uma ou mais entradas IN diferentes daquela conectada a cada vez ao circuito de amostragem e retenção.

[000140] A Figura 26 exemplifica em forma gráfica e esquemática, o princípio de medição adotado para as várias entradas IN, por exemplo, a entrada IN4. Presumindo-se que a tensão inicial de 5 V indicada no gráfico correspondente à tensão VDD da Figura 25. TH1, TH2 e TH3 são três valores de limiar predefinidos para a entrada IN4, isto é, um limiar máximo, um limiar mínimo e um limiar intermediário, respectivamente, para a condição de eletrodos que estão voltados para o líquido.

[000141] O gráfico na parte a) da Figura 26 expressa a condição que surge no caso em que nenhum desses três eletrodos J4, J21 e J38 está voltado para o fluido, em seguida da comutação do comutador SS da Figura 25 na posição do mesmo na qual o capacitor CRETENÇÃO é conectado ao conjunto de eletrodos de detecção correspondente J4, J21 e J38. Na Figura, uma borda em queda da tensão representa a diminuição no valor de tensão devido à medição diferencial feita com as modalidades descritas anteriormente e/ou ao fato de que, até mesmo caso não sejam voltadas para o líquido L, associada aos três eletrodos em questão há, de todo modo, ainda assim uma capacitância mínima, devido à estrutura do dispositivo. A queda em tensão que aparece no gráfico da parte a) da Figura 26 pode ser verificada também em relação a um valor de limiar "seco", indicada com THD, maior que o valor de limiar mínimo TH3, sendo que é possível usar esse valor de limiar THD também para os propósitos de discriminação em relação aos três limiares detecção TH1, TH2 e TH3. A queda em tensão no gráfico a) permanece dentro da proximidade determinada (por exemplo, os +/40% mencionados acima) do limiar THD e, de todo modo, acima do limiar TH3. O controlador 24 deduz, então, a ausência do líquido na frente dos eletrodos J4, J21 e J38.

[000142] O gráfico da parte b) da Figura 26 expressa, de preferência, a condição que surge no caso em que um dentre os eletrodos J4, J21, e J38 está voltada para o líquido L. Nesse caso, a redução no valor da tensão é maior que no caso anterior. Além da medição diferencial, de fato, a capacitância geral associada aos três eletrodos é maior que no caso anterior, visto que um dentre os mesmos está voltado para o líquido L. O valor de tensão está dentro da proximidade determinada do limiar TH3 e, partir disso, o controlador 24 deduz a presença de líquido na frente de apenas um dentre os eletrodos, isto é, o eletrodo mais inferior dentre os três (em que a posição física dos eletrodos é conhecida pelo controlador).

[000143] O gráfico da parte c) da Figura 26 expressa, de preferência, a condição correspondente à da Figura 25, isto é, a condição em que dois dentre os eletrodos J4, J21 e J38 estão voltados para o líquido L. A diminuição em tensão é, agora, maior que o caso da parte b) da Figura 23 uma vez que, além da medição diferencial, na condição em questão, a capacitância geral associada aos três eletrodos é aumentada adicionalmente em relação ao caso anterior. O valor de tensão está agora na proximidade determinada do limiar TH2. O controlador 24 deduz então a presença de líquido na frente dos eletrodos J20 e J37 e a ausência de líquido na frente do eletrodo restante Jn, isto é, o eletrodo maior acima dentre os três. Essa discriminação é feita considerando também que, no caos das condições de congelamento ou solidificação parcial do líquido, é possível combinar outras detecções a fim de melhor discriminar essa condição, tal como uma verificação e comparação ao estado de eletrodos adjacentes e/ou uma detecção de temperatura. Por fim, o gráfico da parte d) da Figura 26 expressa a condição na qual todos os três eletrodos J4, J21 e J38 estão voltados para o líquido L. A diminuição em tensão é evidentemente maior que no caso da parte c) da Figura 23 visto que, além da medição diferencial, na condição em questão, a capacitância geral associada aos três eletrodos é máxima. O valor de tensão está agora na proximidade determinada do limiar TH1, portanto, o controlador 24 deduz a presença de líquido na frente dos três eletrodos J21 e J38.

[000144] Conforme esclarecido anteriormente, as mesmas constatações podem ser obtidas com o uso de uma lógica simplificada, isto é, comparando-se o valor de tensão com apenas os três limiares de detecção TH1, TH2 e TH3, conforme a seguir:

[000145] - parte a) da Figura 26: com o valor de tensão que permanece acima do limiar TH3, o controlador 24 deduz a ausência de líquido na frente dos eletrodos J4, J21 e J38;

[000146] - parte b) da Figura 26: com o valor de tensão que esta compreendido entre o limiar TH3 e o limiar TH2, o controlador 24 deduz a presença de líquido na frente do eletrodo mais inferior dentre os três;

[000147] - parte c) da Figura 26: com o valor de tensão que está compreendido entre o limiar TH2 e o limiar TH1, o controlador 24 deduz a presença de líquido na frente dos eletrodos J20 e J37 e a ausência de líquido na frente do eletrodo restante Jn; e

[000148] - parte d) da Figura 26: com o valor de tensão que cai abaixo do limiar TH1, o controlador 24 deduz a presença de líquido na frente dos três eletrodos J21 e J38.

[000149] Realizando-se a varredura das entradas IN com qualquer uma dentre as modalidades exemplificadas acima, o controlador 24 pode identificar a transição de líquido/ar. Então, no caso especificado da Figura 25, o controlador 24 pode deduzir a presença de uma transição de líquido/ar entre os eletrodos J37 e J38, desse modo identificando o nível do líquido no tanque 1.

[000150] A partir do que foi descrito acima, pode ser entendida prontamente a maneira que o tipo de modalidade proposta é extremamente flexível em relação aos comprimentos possíveis exigidos para o sensor de nível. Em outras palavras, com um determinado controlador 24 e substancialmente com o mesmo número de entradas analógicas IN (ou com um número levemente maior de entradas IN, conforme descrito doravante), é possível fornecer sensores de nível de diferentes comprimentos, o que contempla para a detecção o uso de eletrodos J em uma configuração única, ou, de outro modo, dois eletrodos J em paralelo ou, de outro modo novamente, três eletrodos J em paralelo e assim por diante.

[000151] Por exemplo, posicionando-se vinte eletrodos J em uma única configuração, que têm 2 mm de altura e são definidos em uma distância de 2 mm de separação, é possível cobrir uma área sensível para a medição do nível de 78 mm (20 eletrodos + 19 espaços entre os mesmos) x 2 mm). Quando é necessário aumentar o comprimento da área sensível (a medição de níveis mais altos) mantendo-se a mesma resolução de medição, é possível usar dois eletrodos em paralelo, ou três, mesmo mantendo-se o mesmo controlador 24.

[000152] De preferência, na presença dos primeiros eletrodos de detecção conectados em comum com eletrodos de detecção adicionais, é preferível que a posição física dos vários subarranjos de eletrodos seja tão distante quanto possível entre si a fim de aumentar a diferença de sinal e, portanto, a qualidade das informações de nível. Por essa razão, em uma modalidade preferencial, se inúmeros conjuntos de eletrodos de detecção conectados em comum são fornecidos, sendo que os eletrodos de cada conjunto formam subarranjos respectivos dispostos em sequência ao longo do eixo geométrico de detecção do sensor, conforme pode ser observado, por exemplo, a partir das Figuras 23 e 24. Em geral, com referência por exemplo, à Figura 24, a regra pode ser aplicada através da qual, dado um número y (por exemplo, 17) dos primeiros eletrodos (J4-J20) em paralelo com os segundos eletrodos (J21- J37), definidos entre cada primeiro eletrodo e o segundo eletrodo correspondente haverá y-1 (no exemplo, 16) eletrodos.

[000153] Devido ao tipo de modalidade descrita, é possível também ter diferentes sensibilidades de detecção do nível. Isso pode ser obtido, na etapa de produção da parte 20a do substrato com os eletrodos correspondentes J posicionando-se os próprios eletrodos com uma distância de centro a centro igual à resolução desejada. É possível também imaginar pelo menos duas resoluções diferenciadas de medição na porção sensível 20b do sensor, em particular, pelo menos uma medição com resolução superior e uma medição com resolução inferior, em uma área inferior e em uma área superior da porção 20b, ou vice-versa. Em tal caso, os eletrodos na área inferior da porção 20b podem estar mais próximos um do outro do que os eletrodos presentes na área superior, ou vice-versa. A distância mínima entre dois eletrodos pode, por exemplo, ser de 1 mm. Então, é evidente que as dimensões dos eletrodos definem o nível de capacitância que pode ser medido pela eletrônica de controle de modo que um eletrodo de nível superior oferecerá uma dinâmica superior ou valor de medição.

[000154] Os eletrodos J são, de preferência, (mas não necessariamente) iguais entre si e podem, por exemplo, ser obtidos com dimensões de 20 mm (comprimento) x 2 mm (altura) e definidos em uma distância de 2 mm afastados. Para sensores de nível que têm um comprimento menor do que 100 mm - ou no caso em que os mesmos pretendem aumentar a resolução em uma área da porção sensível do sensor - é possível reduzir as dimensões dos eletrodos e, portanto, diminuir também a distância entre os mesmos, precisamente para obter uma medição com resolução superior. Nesses casos, os eletrodos podem, por exemplo, ter dimensões de 15 mm (comprimento) x 1 mm (altura) e serem definidos a uma distância de 1 mm de separação. A fim de maximizar a dinâmica de medição para o líquido, por exemplo, para o líquido AdBlue no presente contexto considerado (ou outra solução com ureia ou agente de redução diferente), é preferível também dimensionar os eletrodos, para qualquer valor de seu comprimento, de maneira que a altura de um eletrodo seja igual à distância entre dois eletrodos contíguos. De preferência, o espaçamento entre dois eletrodos contíguos J será maior do que duas vezes a espessura da parede que separa os mesmos do meio 12.

[000155] As Figuras 27 e 28 ilustram, com vistas semelhantes àquela da Figura 24, disposições adicionalmente possíveis que preveem conjuntos de eletrodos J em paralelo. No caso da Figura 27, os dois eletrodos de extremidade do arranjo ilustrado, a saber, os eletrodos J1 e Jn, não estão conectados em paralelo com outros eletrodos e constituem eletrodos de referência para a condição de presença e de ausência de líquido, respectivamente, ou vice-versa, cuja função, de preferência, é programável ou pré-determinável, por exemplo, a fim de possibilitar a instalação do sensor 10 no tanque 1 nas duas condições das Figuras 1 e 2.

[000156] A Figura 27 ilustra uma configuração, em parte semelhante àquela da Figura 24, em que o arranjo de eletrodos inclui três subarranjos dos primeiros, segundos e terceiros eletrodos de detecção conectados em comum um (isto é, em paralelo com) com o outro, sendo que os subarranjos são separados, contudo, por eletrodos individuais. Os primeiros eletrodos vão do eletrodo J2 ao eletrodo J17, os segundos eletrodos vão do eletrodo J19 ao eletrodo J34, e os terceiros eletrodos vão do eletrodo J36 ao eletrodo J51. Nesse exemplo, os eletrodos intermediários J18 e J35 são, em vez disso, independentes e definidos entre os três subarranjos de eletrodos mencionados anteriormente. Em particular, o eletrodo J18 único é definido entre o primeiro subarranjo (J2- J17) e o segundo subarranjo (J19-J34), enquanto o eletrodo J35 único é definido entre o segundo subarranjo mencionado anteriormente e o terceiro subarranjo (J36-J51).

[000157] Os eletrodos intermediários J18 e J35 possibilitam uma distinção mais clara entre os subarranjos de eletrodos conectados em comum, em particular a fim de detectar condições ou estados particulares do líquido ou outro meio que se submete à medição (tal como um estado de solidificação ou congelamento parcial do líquido ou meio), em particular uma distinção mais precisa e/ou clara na detecção de transições "líquido - ar/gás" e/ou "líquido - ar/gás - sólido/gelo". Para esse propósito, deve-se considerar que os eletrodos definidos entre J18 e J35 possibilitam determinação mais rápida de qual e/ou quantos subarranjos ou partes do mesmo estão voltadas (ou não) para o meio, portanto, é possível identificar mais rapidamente as áreas de incerteza nas quais realizam medições mais precisas, isto é, detectando-se as áreas de transição entre dois eletrodos adjacentes a fim de detectar, por exemplo, a área de transição de líquido para ar, conforme previamente mencionado.

[000158] A presença dos eletrodos independentes intermediários é também útil a fim de discriminar melhor os valores em relação aos limiares de referência anteriormente mencionados (tais como TH1, TH2, TH3 e/ou o limiar "seco"), em particular, no caso de um grande número de subarranjos de eletrodos em comum (ou em paralelo): no caso de muitos subarranjos, haverá, de fato, muitos limiares de referência definidos próximos entre si; por exemplo, no caso em que é preferível, por razão de custos, usar uma ADC com resolução menor (por exemplo, 8 bits em vez disso de 10 ou 12 bits), sendo que a presença do eletrodo independente mencionado anteriormente J18, J35 possibilita uma detecção que é mais clara e/ou mais certa, de maneira semelhante ao que foi descrito com referência ao gráfico b) da Figura 26, em que apenas o limiar TH3 é considerado.

[000159] A Figura 28 é substancialmente semelhante à Figura 27, diferenciando-se apenas devido ao fato de que os eletrodos intermediários J18 e J35 não estão em configuração única, mas estão conectados juntos em paralelo e conectados a uma e a mesma entrada IN. Uma configuração desse tipo pode ser útil para limitar o número de conexões aos eletrodos intermediários fornecidos, embora seja assegurada uma boa distinção de dois limiares (a saber, os limiares TH1 e TH2) associados a uma e a mesma entrada IN.

[000160] Com referência às configurações descritas a título de exemplo nas Figuras 27 e 28, e considerando-se um número maior de subarranjos ou conjuntos de eletrodos conectados em comum (por exemplo, cinco ou mais subarranjos), um número de eletrodos intermediários pode ser fornecido, conectado em configuração única ou conectado em pares em paralelo entre si.

[000161] A Figura 29 ilustra alguns componentes de circuito usados em uma implantação prática possível da invenção. A parte a) da Figura destaca o microcontrolador 24 usado, no presente contexto o PIC16F1517 anteriormente mencionado fabricado por Microchip Technology Inc., com indicação das entradas e saídas correspondentes. A parte b) da Figura destaca os eletrodos J, que no presente contexto compreendem eletrodos J1-J17 conectados em configuração única às respectivas entradas do microcontrolador 24, assim como eletrodos J18- J27 conectados às respectivas entradas do microcontrolador 24 em comum ou em paralelo com eletrodos J28-J37. Pode ser observado que, na conexão entre cada um dos eletrodos J1-J27 e a entrada correspondente do microcontrolador 24, a resistência de filtro mencionada anteriormente, que pode possivelmente ser omitida. A parte c) da Figura 29 ilustra um diagrama de circuito possível de um sensor de temperatura que pode ser usado no dispositivo de acordo com a invenção, tal como, por exemplo, o sensor de temperatura 26 e/ou 27 da Figura 7. Finalmente, a parte d) da Figura ilustra uma possível porta de comunicação ou conector elétrico que pertence à disposição de circuito 23 da Figura 7, que pode ser usada, por exemplo, para programação e/ou calibragem do sensor de nível no estágio de produção. Evidentemente, a disposição de circuito 23 inclui também um estágio de abastecimento de potência, não representado, desde que o mesmo possa ser obtido de acordo com técnicas conhecidas por si mesmas.

[000162] Graças à sua natureza constituída por elementos de detecção distintos, o sensor de acordo com a invenção tem capacidade para realizar medições de nível em uma ampla faixa de situações, que surgem, por exemplo, em sistemas SCR. Uma primeira situação é o caso típico, já descrito anteriormente, em que o líquido contido no tanque está inteiramente no estado fluido. Uma segunda situação pode surgir no caso em que o tanque opera em condições de baixa temperatura, de modo a causar congelamento total do líquido presente no tanque. Também nesse caso, o sensor 10 é perfeitamente capaz de reconhecer os eletrodos voltados para a massa de gelo e, portanto, calcular sua altura. Uma terceira situação é uma em que o tanque contém uma parte líquida predominante, que flutua ou é imersa em que estão partes de gelo ("efeito iceberg"): também nesse caso, a medição de nível realizada pelo sensor 10 pode ocorrer com as modalidades já descritas acima, contanto que a presença de partes de gelo não afete a operação do sensor 10 e cálculo do nível. Considerações semelhantes se aplicam ao caso em que existe uma transição direta entre líquido e gelo.

[000163] O sensor 10 tem também capacidade para realizar detecções em situações misturadas, quando o sistema líquido-gelo está congelando ou descongelando. Um caso desse tipo é ilustrado esquematicamente na Figura 30, em que na parte superior do tanque 1 líquido de gelo está presente, indicado com I, para formar uma tampa parcial ou total. Na parte inferior do tanque 1, em uma temperatura superior, os conteúdo L do tanque já estão no estado líquido e presente entre a parte sólida I e a parte líquida L é ar, indicada com A, ou vácuo. Tal condição pode, por exemplo, surgir no caso de uso do líquido L contido no tanque antes de o mesmo ser congelado completamente ou depois de descongelamento parcial do conteúdo do tanque que foi obtido por meio de um aquecedor: em tal caso, a parte de líquido usada corresponde substancialmente uma área intermediária que é vazia ou com ar entre o líquido e o gelo. De acordo com um aspecto da invenção, em uma condição desse tipo, é vantajoso detectar o nível do líquido a fim de impedir o uso completo do mesmo, isto é, a fim de deixar pelo menos parte do líquido no tanque, para as razões esclarecidas doravante.

[000164] Também em uma condição do tipo exemplificado, a eletrônica de controle do sensor 10 tem capacidade para identificar corretamente a presença de um ou mais eletrodos (J4, J20) voltados para o líquido L, seguidos pela presença de um ou mais eletrodos (J21, J37) voltados para o ar A, por sua vez seguido por um ou mais eletrodos (J38, Jn) voltados para o gelo I. Vantajosamente, em uma situação desse tipo, a eletrônica de controle do sensor de acordo com a invenção tem capacidade para definir tanto a quantidade/nível de conteúdo líquido L, que é importante visto que é a parte que pode ser diretamente usada no momento pelo sistema de SCR, e a quantidade total de líquido (L+I) presente no tanque, que é importante para planejar completar o nível do tanque 1. Uma lógica de controle possível que pode ser usada para detectar o chamado "efeito iglu" (presença de uma camada de ar sobreposta por uma camada de gelo) pode ser a seguinte:

[000165] - todos os eletrodos de detecção que estão na condição "seca", isto é, voltados para o ar, são considerados sozinhos;

[000166] - as informações adquiridas são avaliadas em um certo número de eletrodos (por exemplo, três) subsequentes a um eletrodo "seco" considerado (em que por eletrodos "subsequentes" pretende-se que signifique os eletrodos acima do eletrodo "seco" considerado, no caso da instalação do sensor a partir de baixo, ou abaixo do eletrodo "seco" considerado, no caso da instalação do sensor a partir de cima);

[000167] - uma verificação é feita para verificar se acima de um eletrodo "seco" um eletrodo - dentre os eletrodos subsequentes mencionados anteriormente - está presente que está voltado para o líquido; para esse propósito, em uma modalidade preferencial, a diferença é computada entre as medições feitas nos eletrodos subsequentes mencionados anteriormente e a medição feita no eletrodo "seco" considerado, e os três resultados individuais são comparados com limiares absolutos definidos estágio de projeto; se pelo menos uma dessas diferenças coincide ou está nas determinadas proximidades do limiar definido, é detectada a presença do "efeito iglu".

[000168] É possível também que, iniciando-se de uma situação do tipo representado na Figura 27, o tanque é completamente preenchido, o que introduz uma parte de líquido L, que, contudo, pode ser bloqueada pela tampa de gelo I ainda presente no tanque 1. Com base nos princípios estabelecidos acima, também nesse caso o sensor de acordo com a invenção evidentemente tem capacidade para detectar o aumento do nível total de líquido presente no tanque 1. Novamente com referência a situações do tipo representado na Figura 27, será observado que, se necessário, a eletrônica do sensor 10 pode ser programada para realizar detecções sucessivas, separadas entre si por certo período de tempo (por exemplo, 2 minutos), a fim de detectar evolução progressiva do descongelamento da tampa de gelo I.

[000169] Conforme já mencionado, a eletrônica do sensor que forma a matéria da invenção é inicializada e calibrada non estágio de produção, com o armazenamento do software correspondente e das variáveis correspondentes, dentre um ou mais dos limiares de referência que dependem da configuração física do sistema de sensor-tanque, dentre os limiares mínimos que representam a condição de um eletrodo ou um conjunto de eletrodos que não está voltado para o fluido. O limiar mínimo para o caso oposto (líquido voltado para um eletrodo) pode ser predefinido após experimentos e/ou pode ser definido por meio de um teste adicional com a parte de captação 11 do sensor completamente imersa no líquido. No caso em que o sensor 10 prevê eletrodos em paralelo, também os limiares intermediários entre o limiar mínimo e o limiar máximo são, então, definidos experimentalmente.

[000170] As informações de temperatura que podem ser adquiridas por meio do sensor 27 e/ou 26 podem ser usadas pela eletrônica 23 para reconhecer a situação do sistema de tanque, por exemplo, a fim de deduzir a condição de congelamento do líquido e ativar um aquecedor correspondente, e/ou a fim de compensar matematicamente as informações sobre a medição de nível, em particular no caso de aplicações em temperaturas críticas em que o uso de uma medição diferencial com o eletrodo de referência pode não ser suficiente para garantir compensação de erro.

[000171] Enfatiza-se que, para ter capacidade para causar por meio de um aquecedor descongelamento de certos líquidos de gelo, tal como o aditivo AdBlue considerado no presente documento, é necessário haver em qualquer caso presente no tanque uma parte de líquido descongelado de maneira que o aquecedor possa continuar a aquecer o líquido e isso transmita o calor à massa de gelo. Na aplicação a um sistema de SCR, quando o motor de veículo é iniciado, o aditivo é extraído, e essa não é uma fonte de problemas particulares contanto que no tanque ainda haja em qualquer caso certa quantidade de aditivo aquecido, o que pode alcançar a massa de gelo como um resultado do movimento do veículo e consequente mistura do líquido no tanque 1. Se, em vez disso, a extração inicial do aditivo determina esvaziamento do resíduo líquido inteiro contido no tanque, o efeito de derretimento para. Por essa razão, em uma modalidade preferencial, o sensor de acordo com a invenção pode ser predisposto, por exemplo, em um nível de software, para detectar o nível do líquido derretido de modo a garantir em qualquer caso a presença de um nível mínimo do mesmo, suficiente para o efeito de derretimento não ser interrompido. Para esse propósito, o sensor 10 pode gerar um sinal apropriado ou dados para o mundo externo, o que pode, por exemplo, ser usado pela eletrônica a bordo do veículo e/ou para emitir avisos apropriados.

[000172] Será observado evidentemente que, com o sensor que forma a matéria da invenção, derretimento progressivo da massa de gelo de líquido pode também ser prontamente detectado à medida que o derretimento prossegue. Evidentemente, o sensor 10 tem capacidade para operar durante o aquecimento e/ou descongelamento do líquido ou outro meio o cujo nível deve ser medido, assim como no curso de seu possível congelamento.

[000173] O sensor 10 faz interface com um sistema de controle externo, tal como uma unidade de controle do sistema de SCR, por meio do conector 12b. Para esse propósito, a eletrônica de controle 23 do sensor é predisposta para transmissão de dados, de preferência, em um formato em série, com mais preferência, com o uso de uma interface e /ou protocolo de SENT (Transmissão de Nibble de Borda Única). Os sinais enviados podem compreender, adicionalmente às informações que representam o nível do meio que é medido, também informações que representam pelo menos uma dentre a temperatura do meio ou do ar presente no tanque, a presença de uma condição de congelamento ou solidificação de pelo menos parte do meio que é submetido à medição, a presença de uma condição de operação anômala, um sinal de aviso e/ou de estado.

[000174] A partir do que foi previamente descrito, pode ser observado como a operação do sensor de nível descrita é substancialmente independente da constante dielétrica do meio que se submete à medição. O elemento sensível representado pelo arranjo de eletrodos tem capacidade para realizar a medição de nível mesmo se o mesmo está completamente isolado do líquido, o que garante sua proteção contra o contato com líquidos agressivos, tais como AdBlue ou ureia, o que fornece boa força mecânica na estrutura do sensor. Nessa perspectiva, a espessura da parede do invólucro 16, em particular na área voltada para os eletrodos J, pode ser compreendida indicativamente entre 0,1 e 5 mm, de preferência, entre 0,6 e 1 mm, com mais preferência, aproximadamente 0,8 mm. Conforme já mencionado, o invólucro pode ser substituído por uma sobremoldagem direta de material plástico sobre o elemento sensível, ou por uma parede genérica para isolamento dos eletrodos J, com uma espessura como aquela indicada acima.

[000175] O sensor descrito pode ter qualquer comprimento e é, portanto, prontamente adaptável ao interior de qualquer recipiente. Um problema presente na aplicação de sensores de nível é precisamente representado pelo comprimento do sensor, isto é, a altura do nível que deve ser medida, que é uma variável que depende do tanque em que o sensor é instalado. Nesse contexto, a invenção possibilita:

[000176] - uso de uma eletrônica padronizada, isto é, um número de componentes tão menor quanto possível, com um microcontrolador que, dado o mesmo ou praticamente o mesmo número de entradas, pode manipular uma ampla faixa de comprimentos graças à conexão possível em comum ou paralela de um número de subarranjos de eletrodos; e

[000177] - uso de um diagrama de circuito altamente flexível para os vários comprimentos possíveis exigidos para o sensor, isto é, uso de um e o mesmo microcontrolador com o mesmo número de entradas também para sensores de nível de diferentes comprimentos.

[000178] Conforme já mencionado, posicionando-se, por exemplo, 20 eletrodos que têm uma altura de 2 mm a uma distância de 2 mm de separação, uma área sensível para a medição de nível que tem um comprimento de 78 mm é obtida, isto é, uma área sensível que tem um comprimento de 78 mm para um conjunto de primeiros eletrodos. Quando é necessário aumentar o comprimento da área sensível, é possível usar o mesmo número de entradas fornecendo-se segundos eletrodos em paralelo com os primeiros. Desse modo, é possível manter o mesmo microcontrolador, tanto em razão do custo quanto em termos de projeto. Como forma de exemplo não limitativo, com dez subarranjos de eletrodos na teoria é possível alcançar comprimentos próximos de 780 mm. Para comprimentos desse tipo, é possível, por outro lado, reduzir o número de subarranjos de eletrodos, no caso em que uma sensibilidade ou resolução de medição inferior é aceitável pelo menos em algumas partes ou para alguns níveis do sensor. Para esse propósito, conforme já mencionado, é possível, por exemplo, aumentar a distância entre os eletrodos nas áreas em que a precisão de medição é menos significativa (tal como um nível próximo de nível de tanque completo) e reduzir, em vez disso, a distância para obter uma resolução superior em áreas consideradas mais críticas (por exemplo, em proximidade com um nível mínimo no tanque).

[000179] Em várias modalidades descritas previamente, a instalação do sensor 10 na parede de fundo do tanque foi suposta, de maneira que o eletrodo indicado com J1 representa o eletrodo definidos mais para baixo no próprio tanque. Obviamente, conforme explicado, a instalação do sensor pode ser feita também na parede superior do tanque, caso em que - com referência aos exemplos ilustrados - o eletrodo Ji é o mais próximo da extremidade distal da porção 20b do substrato 20, e o eletrodo Jn é o mais próximo da extremidade proximal da porção 20b. Evidentemente, o software de controle será predisposto a fim de possibilitar detecção de nível de acordo com o ponto em que o sensor é instalado, para uma vantagem adicional na flexibilidade de uso.

[000180] A partir da descrição acima, as características da presente invenção surgem claramente, assim como suas vantagens, principalmente representadas pela simplicidade de produção do sensor de nível proposto, por seu custo contido, por sua precisão e confiabilidade, e por sua alta flexibilidade de uso e configuração.

[000181] Fica evidente que numerosas variações podem ser feitas nos dispositivos e métodos descritos a título de exemplo pelo indivíduo versado na técnica, sem se afastar do escopo da invenção conforme definido pelas reivindicações anexas.

[000182] De acordo com possíveis variações da implantação ou aplicação, o sensor de nível que forma a matéria da invenção pode ser disposto do lado de fora do recipiente ou tanque que contém o meio que se submete à medição (isto é, em uma parede externa ou em um assento feito na parede externa do recipiente ou tanque), com o arranjo de eletrodos J ajustado contra uma parede do recipiente, com possível interposição do gel G ou similares. Nesse caso, a parede dita acima do recipiente é apropriadamente configurada em termos de material e espessura a fim de fornecer a camada que isola eletricamente os eletrodos J em relação ao interior do recipiente 1. Um exemplo possível da modalidade é ilustrado na Figura 31, em que o invólucro do corpo de sensor 10 é no presente contexto um invólucro 16’ aberto lateralmente, de maneira que a frente da porção 20b do substrato e, portanto, os eletrodos J, se voltam /ou são ajustados contra uma respectiva porção 16" de uma parede lateral 6 do tanque 1. No exemplo, essa porção 16", que no presente contexto fornece a camada de isolamento que isola os eletrodos J eletricamente do interior do tanque 1, é afinada em relação ao resto da parede 6, por exemplo, com uma espessura compreendida entre os de 0,1 e 5 mm mencionados anteriormente.

[000183] De acordo com outras modalidades variantes, o invólucro 16 e pelo menos parte das características correspondentes descritas anteriormente poderiam ser compreendidas em pelo menos uma parte integrada ou associada ao recipiente ou tanque. Conforme já mencionado, os eletrodos poderiam ser associados diretamente a uma parede ou porção de parede do tanque (por exemplo, a porção 16" da Figura 31), que nesse caso constituiria tanto o substrato para os eletrodos J quanto a camada de isolamento em relação ao conteúdo do tanque.

[000184] Conforme mencionado anteriormente, as medições de capacitância necessárias para implantação da invenção podem ser realizadas - de maneira direta ou indireta - também com circuitos de amostragem ou de medição diferentes daqueles exemplificados nas Figuras 21, 22, 25 e 30, até mesmo na ausência de meios para conectar ao terra ou a uma tensão de referência as entradas IN diferentes daquela conectada a cada vez ao circuito de amostragem ou de medição, tal como, por exemplo, os circuitos projetados para converter a capacitância de entrada em uma resistência equivalente. Para esses casos, por exemplo, um modulador (em particular, de um tipo sigmadelta) pode ser usado para converter a corrente medida por meio da resistência equivalente em uma contagem digital. Quando o meio L se volta para um eletrodo J, a capacitância aumenta e a resistência equivalente diminui. Isso causa uma variação (tipicamente, um aumento) na corrente através da resistência, com uma variação consequente (tipicamente, um aumento) da contagem digital, que pode ser considerada como representante da presença do meio na frente do eletrodo. Além disso, nas implantações desse tipo, o valor de contagem determinados a cada vez na entrada IN considerados podem ser comparados a um ou mais limiares de referência e/ou podem ser um valor diferencial em relação a um ou mais eletrodos de referência, com uma abordagem semelhante à descrita anteriormente em relação às medições de capacitância com base nos valores de tensão.

[000185] Um exemplo nesse sentido é ilustrado esquematicamente na Figura 32, em que o bloco indicado com CJ deve representar a capacitância associada ao eletrodo J ou ao conjunto de eletrodos J que se submetem a cada vez à medição. Nesse exemplo, um circuito de amostragem CP é fornecido, em que a capacitância CJ (por exemplo, um eletrodo J ou um conjunto de eletrodos J) fornece, junto dos comutadores S1 e S2, um circuito de capacitor comutado. Os dois comutadores são controlados por meio de dois relógios ou circuitos de temporização complementares entre si, não representados. Dessa maneira, quando o comutador S1 é fechado, a capacitância CJ é carregada pela tensão V, com a carga em CJ que é, portanto, Q = CJV. Quando S2 é fechado e S1 é aberto, a mudança é removida do CJ. Caso a frequência de comutação dos comutadores S1 e S2 é Fs, a carga Q = CJV é transferida na taxa Fs: consequentemente, a taxa da transferência de carga por unidade de tempo (corrente) é ICS = qFs = CJFsV.

[000186] A equação indica que a corrente ICS, que o circuito de capacitor comutado extrai do barramento analógico Mux, é diretamente proporcional à capacitância CJ. O conversor IDAC alimenta com uma corrente constante o barramento analógico Mux toda vez que a saída Q do multivibrador biestável D é alto e não alimenta, em vez disso, a corrente quando a saída Q do multivibrador biestável D é baixa. A saída Q do multivibrador biestável D é, basicamente, a saída do comparador CMP, sincronizada com um contrarrelógio CL. A corrente ICM que um capacitor de referência CMOD extrai do barramento analógico Mux é a diferença entre a corrente suprida pelo conversor IDAC e a corrente extraída pelo circuito de capacitor comutado. A tensão V por toda a capacitância CJ é conectada à entrada de inversão (-) do comparador CMP, ao passo que a entrada de não inversão (+) é conectada a uma tensão de referência VREF.

[000187] Quando a capacitância CJ aumenta (devido à presença do meio L na frente de um eletrodo J), a corrente ICS aumenta proporcionalmente. A saída do comparador CMP é um sinal de PWM e o ciclo de trabalho do mesmo é proporcional ao valor de CJ. O ciclo de trabalho medido por meio de um contador adequado: uma vez que, conforme foi explicado, a capacitância dos eletrodos J - e, portanto, a capacitância CJ - é afetada pela presença ou, de outro modo, do meio L, é possível deduzir a partir da contagem mencionado acima qual eletrodo ou eletrodos J estão voltados para o meio L e quais não estão. Além disso, nesse caso, o valor de contagem determinado a cada vez na entrada IN considerada (possivelmente um valor diferencial em relação a um ou mais eletrodos de referência) é comparado pelos meios de controle ou comparadores do controlador 24 com um ou mais limiares de referência, com uma abordagem semelhante à descrita anteriormente em relação às medições de capacitância com base nos valores de tensão. Além disso, em uma modalidade do tipo ilustrado na Figura 32, pode haver possivelmente meios para conectar ao terra ou a um potencial diferente as entradas/eletrodos diferentes das consideradas a cada vez para os propósitos de detecção do nível.

[000188] Apenas a título de exemplo, os microcontroladores comercialmente disponíveis para a aplicação exemplificada com referência à Figura 32 podem ser os identificados pelos códigos CY8C24894-24LFXA e CY8C4245AXI, comercializados junto à Cypress Semiconductor Corporation, San Jose, CA, E.U.A.

[000189] A Figura 32 ilustra o caso de conjuntos de eletrodos (J4, J21, J38 e J20, J37, Jn) conectados juntamente em comum, porém, o tipo de implantação descrita nessa Figura pode ser usado também com uma configuração na qual os elementos capacitivos do sensor de de nível compreende, cada um, um único eletrodo, de maneira semelhante ao que foi descrito com referência à Figura 21. Além disso, nesse caso, a presença dos meios GM pode ser contemplada ou não.

[000190] Em uma variante, a lógica de controle do sensor pode ser predisposta para realizar uma primeira medição de capacitância na única entrada IN (e, portanto, em um único eletrodo ou um conjunto de eletrodos em comum), sem conectar ao terra ou a uma tensão de referência as outras entradas IN e, em seguida, uma segunda medição na qual também as entradas IN diferentes daquela que é amostrada atualmente são também conectadas à terra ou à tensão de referência mencionada acima, a fim de combinar duas técnicas de detecção para os propósitos de uma segurança maior de detecção.

[000191] A invenção foi descrita com referência particular à detecção do nível de um meio líquido, em particular, um aditivo à base de ureia, porém, conforme já mencionado, o sensor descrito pode ser usado em combinação com diferentes substâncias e materiais, até potencialmente submetidos à solidificação por razões diferentes de congelamento (por exemplo, uma massa de um material pulverulento ou semelhante do qual uma parte é compactada e solidificada, por exemplo, devido à umidade excessiva).

Claims

1. Sensor para detectar o nível de um meio contido em um recipiente (1), o sensor (10) compreende: um arranjo de elementos capacitivos projetados para serem associados ao recipiente (1), de modo a se estender de acordo com um eixo geométrico de detecção (X) do nível do meio (L), sendo que o arranjo de elementos capacitivos compreende uma pluralidade de eletrodos (J1 a Jn), em uma face de um substrato eletricamente isolante (20) que tem um formato geralmente alongado, sendo que os eletrodos (J1 a Jn) são separados entre si, ao longo do eixo geométrico de detecção (X) e são substancialmente coplanares entre si; pelo menos uma camada de isolamento (16; 16") para isolar eletricamente os eletrodos (J1 a Jn) em relação ao interior do recipiente (1); e um controlador (24) que tem uma pluralidade de entradas (IN1-INn), em que o controlador (24) compreende ou tem associado um circuito para medir capacitância (SS, CRETENÇÃO; CP), em que cada elemento capacitivo compreende pelo menos um dentre um único eletrodo (J) e um conjunto de eletrodos conectados juntamente em paralelo (J4, J21, J38; J20, J37, Jn), o único eletrodo (J) ou o conjunto de eletrodos (J4, J21, J38; J20, J37, Jn) sendo conectados a uma entrada respectiva (IN) da pluralidade de entradas (IN1 a INn), em que o controlador (24) é predisposto para discriminar um valor de capacitância associado a cada eletrodo (J1-Jn) para deduzir o nível do meio (L) presente no recipiente (1), em que o controlador (24) é operável para detectar um valor de capacitância em cada uma das entradas na pluralidade de entradas (IN1-INn) de forma indireta, com base em uma medição de uma voltagem ou por meio da conversão de uma capacitância de entrada em uma resistência equivalente e então convertendo a corrente medida por meio da resistência equivalente em uma contagem digital, em que o controlador (24) compreende ou tem associado pelo menos um dentre: - um circuito multiplexador predispostos para conectar seleti-vamente cada entrada (IN) da pluralidade de entradas (IN1 a INn) ao circuito para medir capacitância (SS, CRETENÇÃO; CP); - um circuito de referência para conectar ao terra ou a uma tensão de referência uma ou mais das entradas da pluralidade de entradas (IN1 a INn) diferentes da entrada (IN) conectadas a cada vez ao circuito para medir capacitância (SS, CRETENÇÃO; CP); e - um circuito de amostragem ou de medição (CP) conectado de modo operacional a cada entrada (IN) da pluralidade de entradas (IN1 a INn), configurado para converter uma capacitância de entrada em uma resistência equivalente e para converter uma corrente medida por meio da resistência equivalente em uma contagem digital que representa o valor de capacitância de entrada, caracterizado pelo fato de que: - o controlador (24) compreende ou tem associado um circuito de controle, para comparar uma contagem digital determinada na dita entrada (IN), ou uma tensão determinada na dita entrada (IN), com pelo menos um limiar ou valor de referência correspondente (THD, TH1, TH2, TH3) a fim de deduzir se o meio está voltado ou não para o único eletrodo (J) ou um eletrodo do conjunto de eletrodos (J4, J21, J38, J20, J37, Jn), - a contagem digital determinada na dita entrada (IN) ou a tensão determinada na dita entrada (IN) é uma contagem digital diferencial ou uma tensão diferencial, respectivamente, o controlador (24) sendo predisposto para computar a diferença entre um valor de contagem digital ou tensão correspondente à dita entrada (IN) e um valor de contagem digital ou tensão correspondente a uma entrada (N) da pluralidade de entradas (IN1-INn) que é conectado a pelo menos um eletrodo de referência (J1) - o circuito de controle é predisposto para comparar o valor da contagem digital diferencial ou tensão com o pelo menos um limiar ou valor de referência (THD, TH1, TH2, TH3).

2. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada eletrodo (J1 a Jn) pode fornecer pelo menos: - uma primeira configuração ou estrutura capacitiva que tem um primeiro valor de capacitância quando o eletrodo (J1 a Jn) está voltado para o meio (L) ou quando o nível do meio (L) no recipiente (1) corresponde ao eletrodo (J1 a Jn) ou está acima do mesmo; e - uma segunda configuração ou estrutura capacitiva que tem um segundo valor de capacitância quando o eletrodo (J1 a Jn) não está voltado para o meio (L) ou quando o nível do meio (L) no recipiente (1) está abaixo do eletrodo (J1-Jn).

3. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (24) é predisposto para discriminar um valor de capacitância associado a cada eletrodo (J1 a Jn) entre pelo menos um primeiro valor de capacitância e um segundo valor de capacitância a fim de identificar uma transição entre o meio e o ar ou gás no recipiente (1) que é representativo do nível do meio (L).

4. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o circuito para medir capacitância (SS, CRETENÇÃO; CP) compreende um circuito de amostragem (SS, CRETENÇÃO) conectado de maneira operacional ou passível de conexão a cada entrada (IN) dentre a pluralidade de entradas (IN1 a INn) que inclui um comutador controlável (SS) e um capacitor (CRETENÇÃO), sendo que o comutador controlável (SS) é comutável entre uma primeira posição, em que o capacitor (CRE-TENÇÃO) é conectado a uma fonte de tensão (VDD) e uma segunda posição, em que o capacitor (CRETENÇÃO) está conectado ao respectivo único eletrodo (J) ou ao respectivo conjunto de eletrodos (J1 a Jn) e o controlador (24) compreende ou tem associado um circuito comutador (SS) , para comutar o comutador (SS) a partir da primeira posição para a segunda posição a fim de descarregar o capacitor (CRETENÇÃO) de maneira proporcional ao valor de capacitância associado ao único eletrodo (J) ou ao conjunto correspondente de eletrodos (J4, J21, J38; J20, J37, Jn).

5. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: cada conjunto de eletrodos compreende pelo menos um primeiro eletrodo (J4) e um segundo eletrodo (J21) conectados juntamente em paralelo; e o circuito comparador é predisposto para comparar a contagem digital determinada na dita entrada (IN) ou a tensão determinada na dita entrada (IN) com pelo menos dois limiares ou valores de referência correspondentes a fim de deduzir a possibilidade de o meio (L) estar voltado ou não para o primeiro eletrodo (J4) e/ou para o segundo eletrodo (J21),

6. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o pelo menos um limiar ou valor de referência compreende limiares ou valores de referência (THD, TH1, TH2, TH3; TH1, TH2, TH3) em um número correspondente ao número de eletrodos do um dito conjunto aumentado em um, ou de outro modo, em um número correspondente ao número de eletrodos de um dito conjunto; e o circuito comparador é predisposto para comparar a contagem digital determinada na dita entrada (IN) ou a tensão determinada na dita entrada (IN), com cada um dentre os limiares ou valores de referência a fim de deduzir a possibilidade de cada um dentre os eletrodos (J4, J21, J38) do dito conjunto estar voltado ou não para o meio (L).

7. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os eletrodos de respectivos conjuntos formam no substrato eletricamente isolante (20) respectivos subarranjos de eletrodos (J4 a J20; J21 a J37; J38 a Jn) dispostos em sequência ao longo de um eixo geométrico de detecção (X), em que, dado um número y de primeiros eletrodos (J4 a J20) conectado em paralelo aos segundos eletrodos (J21 a J37), definidos entre cada primeiro eletrodo e os segundos eletrodos correspondentes são y-1 eletrodos.

8. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção do substrato eletrica-mente isolante (20) é definida contra a camada de isolamento (16; 16") em uma face da mesma dotada da pluralidade de eletrodos (J1 a Jn), pelo menos parcialmente em contato com a camada de isolamento (16; 16").

9. Sensor de nível, de acordo a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que entre a camada de isolamento (16; 16") e uma face do substrato eletricamente isolante (20) que porta a pluralidade de eletrodos (J1 a Jn) há presente um material de preenchimento (G), em que o material de preenchimento (G) é definido entre a camada de isolamento (16; 16") e a face mencionada acima e/ou uma frente dos eletrodos (J).

10. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o arranjo de elementos capacitivos está contido em um invólucro eletricamente isolante e impermeável a líquido (16) que define a dita pelo menos uma camada de isolamento e é configurado para ser definido dentro do recipiente (1) de acordo com o eixo geométrico de detecção (X), sendo que o invólucro é um invólucro (16) que define uma cavidade respectiva (H) para inserção do substrato eletricamente isolante (20) que porta os eletrodos (J1 a Jn) ou, de outro modo, é um invólucro sobremoldado em pelo menos uma parte do substrato eletricamente isolante (20) que porta os eletrodos (J1 a Jn).

11. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um dentre: - um corpo de sensor (10a) que define uma porção de fixação (14) configurada para acoplar de maneira impermeável a líquido em uma abertura de instalação respectiva (5) do recipiente (1), sendo que a porção de fixação tem pelo menos um assento para um elemento elástico correspondente (15; 15’, 15"); - um corpo de sensor (10a) produzido, pelo menos parcialmente, de um material termoplástico moldável selecionado a partir de um polipropileno, um polietileno de alta densidade e um copolímero de olefina cíclica; - um corpo de sensor (10a) que define uma cavidade (H) para receber o substrato eletricamente isolante (20), sendo que a cavidade (H) tem elementos guia e/ou de posicionamento (12c, 16a) para o substrato (20); - um corpo de sensor (10a) que tem um conector (12a) com terminais elétricos (21), em que um substrato eletricamente isolante (20) tem contatos elétricos (22) configurados para acoplamento elástico aos terminais (21) do conector (12a), sendo que os contatos elétricos (22) são dispostos em posições correspondentes a furos passantes (20c) do substrato (20); - um corpo de sensor (10a) que tem elementos de posicionamento (16a) configurados para impelir pelo menos uma porção (20b) do substrato eletricamente isolante (20) que porta os eletrodos (J1 a Jn) em direção à camada de isolamento (16; 16"), sendo que os meios de posicionamento (16a) são cedíveis /ou deformáveis elasticamente; - um corpo de sensor (10a) que tem elementos de acoplamento (12d) predispostos para acoplamento rápido a uma parede (2, 4) do recipiente (1) - um corpo de sensor (10a) que tem uma extremidade distal predisposta para acoplamento passível de liberação a uma parede do recipiente (1).

12. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um substrato eletricamente isolan-te (20) que porta os eletrodos (J1-Jn), em que o substrato (20): - tem uma primeira porção (20b) que porta a pluralidade de eletrodos (J1 a Jn) e uma segunda porção (20a) que porta uma disposição de circuito (23) que inclui o controlador (24), sendo que no substrato há fornecidas trajetórias eletricamente condutoras (25) para conexão elétrica dos eletrodos (J1 a Jn); e/ou - tem associado pelo menos um sensor de temperatura (26, 27); e/ou - tem uma extremidade distal que é separada de uma extremidade distal de um invólucro correspondente (16) para compensação de qualquer expansão possível; e/ou - tem associado pelo menos um eletrodo de referência (J1) em pelo menos uma dentre uma porção de extremidade distal e uma porção de extremidade proximal da mesma; e/ou - tem associada uma pluralidade de eletrodos de referência (J1, Jn; J18, J35), cada em uma extremidade respectiva de um arranjo da pluralidade de eletrodos (J1 a Jn) ou, de outro modo, eletrodos de referência (J18, J35) definidos entre subarranjos de eletrodos de detecção (J2 a J37; J19 a J34, J36 a Jn); e/ou - tem associada uma pluralidade de eletrodos de referência, dentre os quais cada um (J1, J18, J35, Jn) é conectado a uma entrada respectiva (IN) do controlador (24) ou, dentre os quais, pelo menos alguns (J18, J35) são conectados em paralelo à entrada (IN) do controlador (24); e/ou - tem primeiros eletrodos da pluralidade de eletrodos (J1 a Jn) mais próximos entre si na direção do eixo geométrico de detecção (X) em relação a segundos eletrodos da pluralidade de eletrodos (J1 a Jn), sendo que os primeiros eletrodos determinam uma resolução de medição maior que a determinada pelos segundos eletrodos.

13. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (24): - é configurado para portar uma amostragem sequencial dos valores de capacitância associados às entradas (IN) da pluralidade de entradas (IN1 a INn); e/ou - é um microcontrolador eletrônico digital dotado de um conversor de analógico em digital, sendo que as entradas (IN) da pluralidade de entradas (IN1 a INn) são entradas analógicas, e/ou - implanta um circuito de amostragem e retenção.

14. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (24) é predisposto para detectar uma ou mais dentre as seguintes condições: - o meio (L) contido no recipiente (1) está totalmente no estado fluido; - o meio (L) contido no recipiente (1) passou totalmente de um estado fluido a um estado sólido ou congelado; - o meio (L) contido no recipiente (1) tem uma parte de fluido predominante flutuando ou imersa na qual estão partes do meio no estado sólido ou congelado ("efeito iceberg"); - o meio (L) contido no recipiente está passando de um esta- do fluido a um estado sólido ou vice-versa, tal como congelamento ou descongelamento; - o meio contido no recipiente (1) inclui pelo menos uma primeira parte no estado sólido ou congelado (I) e uma segunda parte no estado fluido ou líquido (L), sendo que entre a primeira parte (I) e a segunda parte (L) há definida uma camada (A) de ar ou gás ("efeito iglu"); e - o meio (L) contido no recipiente (1) compreende pelo menos uma parte no estado sólido ou congelado sobreposta por uma parte no estado fluido ou líquido.

15. Sensor de nível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (24) compreende um circuito de conversão operativamente conectado ou conectável a cada entrada (IN) da pluralidade de entradas (IN1-INn), configurado para converter uma capacitância de entrada em uma resistência equivalente e para conver-ter uma corrente medida por meio da resistência equivalente em uma contagem digital representando o valor da capacitância de entrada.

16. Método para controlar um sensor para detectar o nível de um meio (L) contido em um recipiente (1), conforme definido na reivindicação 1, sendo que o sensor tem uma pluralidade de eletrodos dispostos de acordo com o arranjo (J1 a Jn) que se estendem de acordo com um eixo geométrico de detecção (X) do nível do meio (L), sendo que o dito método compreende as etapas de: i) adquirir sinais elétricos por meio de primeiros eletrodos (J21, J37), que não estão voltados para o meio (L); ii) adquirir sinais elétricos por meio de um determinado número de segundos eletrodos (J38, Jn) que estão em uma altura maior que o primeiro eletrodo considerado (J37); iii) verificar a possibilidade de haver presente acima do pri- meiro eletrodo considerado (J37) pelo menos um eletrodo, dentre os segundos eletrodos mencionados acima (J38, Jn), que está voltado para o meio (L) e, desse modo, deduzir que o meio (L) contido no recipiente (1) compreende pelo menos uma parte no estado sólido ou congelado (I) que se sobrepõe a uma camada de ar ou gás (A), caracterizado pelo fato de que a etapa iii) compreende: - computar a diferença entre os valores que representam sinais elétricos adquiridos por meio dos ditos segundos eletrodos (J38, Jn), e o valor que representa o sinal elétrico adquirido por meio do primeiro eletrodo considerado (J37), a fim de comparar os resultados individuais a pelo menos um valor ou limiar predefinido; e - caso pelo menos uma dentre as diferenças coincida com uma determinada proximidade do valor ou limiar predefinido ou esteja dentro da mesma, deduzir que o meio (L) contido no recipiente (1) compreende pelo menos uma parte no estado sólido ou congelado (I) que se sobrepõe a uma camada de ar ou gás (A).

17. Recipiente, caracterizado pelo fato de que é predisposto para acoplamento a um sensor de nível, conforme definido na reivindicação 1.

18. Método caracterizado pelo fato de que é para controlar um sensor para detectar o nível de um meio (L), sendo que o sensor (10) tem um arranjo de elementos capacitivos projetados para serem associados a um recipiente (1), sendo que o arranjo de elementos capa- citivos compreende uma pluralidade de eletrodos (J1 a Jn), os eletrodos (J1 a Jn) estão conectados a uma pluralidade de entradas (IN1 a INn) de um circuito de controle (23, 24), em que pelo menos um dentre um nível, uma quantidade, um estado ou uma característica do meio (L) presente no recipiente (1) é deduzido com base nos sinais elétricos adquiridos, em que o circuito de controle (23, 24) é operável para conec tar seletivamente cada entrada (IN) da pluralidade de entradas (IN1-INn) a meios para medição de capacitância, e para conexão ao solo ou a uma tensão de referência uma ou mais das entradas (IN) da pluralidade de entradas (IN1-INn) diferentes da entrada (IN) cada vez conectada aos meios para medição da capacitância, caracterizado pelo fato de que: - a detecção de um valor de capacitância em cada entrada (IN) da pluralidade de entradas (IN1-INn) é feita de modo indireto, com base em uma medição de uma tensão ou pela conversão de uma capacitância de entrada em uma resistência equivalente e então a conversão da corrente medida por meio da resistência equivalente em uma conta-gem digital, - uma contagem digital determinada em uma dita entrada (IN), ou uma tensão determinada em uma dita entrada (IN), é comparada com pelo menos um valor ou limiar de referência correspondente (THD, TH1, TH2, TH3), - a contagem digital é determinada na dita entrada (IN) ou tensão determinada na dita entrada (IN) é uma contagem diferencial ou uma tensão diferencial, obtida pela computação de uma diferença entre um valor de contagem digital ou tensão detectada para a dita entrada (IN) e um valor de contagem ou tensão detectada para uma entrada (IN) da pluralidade de entradas (THD, TH1, TH2, TH3) que é conectada a pelo menos um eletrodo de referência (J1), o circuito de controle (23, 24) é predisposto para comparar o valor da contagem digital ou tensão diferencial com o pelo menos um limiar ou valor de referência (THD, TH1, TH2, TH3).