DE102007004693A1 - Resonanzsensor-Einrichtung zur Ermittlung eines Flüssigkeitspegels - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Pegelsensor-Einrichtung zum Bestimmen des Pegels (32) einer Flüssigkeit (12) in einem Behälter (10), umfassend ein Sensorelement aus leitendem Material, das in dem Behälter (10) oder an der Seite des Behälters anzuordnen ist, wobei das Sensorelement mit einem Signalgenerator verbunden ist. Das Sensorelement ist ein Kondensator (22), der in Reihe oder parallel in einem elektronischen Wechselstrom-Schwingkreis (30) geschaltet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Pegelsensor-Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Sensoreinrichtungen sind bekannt, vgl. z. B.
deutsches Abertax-Patent Nr. 100 63 557 - Pegelsensoren arbeiten im allgemeinen auf der Grundlage von Leitfähigkeitskontakt oder elektrischer Kapazität.
- Pegelsensoren mit Leitfähigkeitskontakt zeigen einen bestimmten und zu messenden Flüssigkeitspegel dadurch an, daß ein elektrischer Schaltkreis geschlossen wird, wenn die Flüssigkeit ausreicht, in Kontakt mit einem leitfähigen Sensor zu kommen, der über dem sich verändernden Flüssigkeitspegel angeordnet ist.
- Kapazitive Sensoren zeigen hingegen einen bestimmten Flüssigkeitspegel an, wenn die Flüssigkeit und eine zweite leitfähige Einrichtung durch Luft oder ein anderes nicht leitendes Medium voneinander getrennt werden und damit einen Kondensator bilden, der von einem Wechselstromsignal aufgeladen wird.
- Wenn diese Sensoren unter bestimmten Bedingungen auch zufriedenstellend arbeiten, so leiden Kontaktsensoren jedoch nicht selten unter Korrosion, insbesondere in dem elektrochemisch aggressiven Umfeld von Batterien. Andererseits zeigen kapazitive Sensoren oft den Pegel falsch an, wenn die Sensorvorrichtung Kondensation oder Restfeuchte als kritischen Flüssigkeitspegel falsch interpretiert.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pegelsensoreinrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der die oben aufgezeigten Nachteile vermieden sind.
- Gemäß der Erfindung werden die Probleme des Standes der Technik durch eine Pegelsensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
- Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Sensoreinrichtung von einem Resonanzkondensator nur unter vorbestimmten Flüssigkeitspegel-Bedingungen Gebrauch macht und durch die Verwendung eines Wechselstromsignals jede Korrosion der Sensorkomponenten vermeidet, selbst in einem Umfeld, das Korrosionen begünstigt, beispielsweise in Batterien. Die Sensortechnologie der Erfindung kann angewandt werden bei Sensoren, die in Berührung mit der zu messenden Flüssigkeit sind, als auch in kapazitiven, kontaktlosen Sensoren.
- Die Erfindung wird nachstehend im Einzelnen anhand von drei Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.
-
1 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Behälter und eine Sensoreinrichtung mit Metall-Flüssigkeits-Kontakt, -
2 ist ein abgeändertes Ausführungsbeispiel mit einer kontaktlosen Pegelsensoreinrichtung, -
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. -
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Behälter10 mit einem flüssigen Inhalt12 . Der Behälter10 kann beispielsweise eine Batteriezelle sein. Er kann eine zylindrische oder andere Form haben und durch einen Deckel14 geschlossen sein. Eine Stange16 oder eine Platte führt durch den Deckel14 des Behälters10 in das Innere. - Das obere Ende der Stange
16 ist an einer Platte18 befestigt, die zusammen mit einer zweiten Platte20 einen Kondensator22 bildet. - Der Kondensator
22 ist in einem Gehäuse24 untergebracht, dessen unteres Ende26 eine Öffnung aufweist, durch die die leitende Stange16 aus dem Gehäuse24 herausgeführt ist. Die obere Platte20 des Kondensators ist über eine Leitung28 an eine elektronische Schaltung30 angeschlossen. - Die elektronische Schaltung
30 besteht aus zwei Teilen, nämlich eine Schaltung zur Erzeugung eines Signals und eine Impedanzschaltung. Zusammen mit dem Kondensator22 bildet sie einen Schwingkreis mit einer darin angeschlossenen Wechselstromquelle. In dieser elektronischen Schaltung30 wird das Impedenzelement durch einen in Reihe oder parallel geschalteten Schwingkreis gebildet. Der Signalgenerator ist über die Flüssigkeit12 geerdet. Wenn es sich bei dem Behälter10 um eine Batteriezelle handelt, kann diese durch einen der Anschlüsse geerdet sein. - Im Beispiel der
1 ist der außen angeordnete Kondensator22 mit der Stange16 verbunden, die auf einer vorbestimmten Höhe über dem zu messenden Flüssigkeitspegel32 endet. Die Wechselstromfrequenz wird so eingestellt, daß der Kondensator22 in Resonanz ist, wenn die Stange16 den Flüssigkeitspegel32 berührt. Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Wechselstromquelle jede Korrosion der Sensorkomponenten vollständig ausschließt und über die Resonanz gewährleistet, daß ein deutliches und genaues Signal nur dann erzeugt wird, wenn die Stange16 den Flüssigkeitspegel32 berührt. -
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Flüssigkeitspegel32 nicht über ein leitendes Element ermittelt wird, sondern kapazitiv und berührungslos. Hier ist der Kondensator22 in einem Gehäuse24 untergebracht, dessen unteres Ende26 geschlossen ist. Wie in1 ist die obere Platte20 des Kondensators über die Leitung28 an die elektronische Schaltung30 angeschlossen. Die untere Platte18' des Kondensators22 wird hingegen durch die Oberfläche32 der Flüssigkeit12 gebildet. - Wie
2 zeigt, ist die Flüssigkeit12 zusammen mit dem Signalgenerator in der elektronischen Schaltung30 geerdet. - Die Resonanz des Kondensators
22 kann so fein eingestellt werden, daß sich eine Resonanz nur dann einstellt, wenn der vorbestimmte Flüssigkeitspegel32 ,18' Teil des Kondensators22 wird. Restfeuchtigkeit in der Nähe der Senoreinrichtung würde nicht ausreichen, um die Kondensatorresonanz auszulösen. Auf diese Weise werden fehlerhafte Anzeigen des Flüssigkeitspegels ausgeschlossen. - Im Ausführungsbeispiel der
3 ist die Sensorplatte20' an der Außenseite des Behälters10 einer Batteriezelle befestigt und über die elektronische Schaltung30 geerdet. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden der Flüssigkeitspegel32 und die Platte20' den Kondensator22 , in welchem das dielektrische Medium der Batteriebehälter ist. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- - DE 100 63 557 [0001]
Claims (5)
- Pegelsensor-Einrichtung zum Bestimmen des Pegels einer Flüssigkeit in einem Behälter, umfassend ein Sensorelement aus leitendem Material, das in einem Behälter oder an der Seite eines Behälters anzuordnen ist, wobei das Sensorelement mit einem Signalgenerator verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement ein Kondensator (
22 ) ist, der in Reihe oder parallel in einem elektronischen Wechselstrom-Schwingkreis (30 ) geschaltet ist. - Pegelsensor-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schwingkreis (
30 ) aus einem Signalgenerator und einer Impedenzschaltung besteht. - Pegelsensor-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (
22 ) in einem Gehäuse (24 ) aus nicht leitendem Material angebracht ist. - Pegelsensor-Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (
22 ) eine Platte (18 ) hat, die mit einer Stange (16 ) o. dgl. verbunden ist, die in den Behälter (10 ) eintaucht. - Pegelsensor-Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (
22 ) eine Platte (20 ) hat, die mit der elektronischen Schaltung (30 ) verbunden ist, während die andere Platte (18' ) durch die Oberfläche (32 ) der Flüssigkeit (12 ) gebildet wird.
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