DE102019200703A1

DE102019200703A1 - Sensoreinheit, Fluidaggregat mit Sensoreinheit und Verfahren zur Messung von Parametern eines Fluids

Info

Publication number: DE102019200703A1
Application number: DE102019200703.1A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Lörner; Markus Neumair
Original assignee: Hawe Hydraulik SE
Current assignee: Hawe Hydraulik SE
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-07-23
Also published as: JP2020118688A; CN111457988B; CN111457988A; US20200232837A1; US11371871B2; JP6903775B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit S zur Messung von Parametern eines Fluids, insbesondere eines Hydraulikfluids H, in einem Fluidaggregat, insbesondere einem Hydraulikaggregat A, sowie ein Fluidaggregat mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit S und ein Verfahren zur Messung von Parametern eines Fluids in einem Fluidaggregat. Die Sensoreinheit S hat ein Kontaktmodul 1 und zwei Elektrodenpaare mit jeweils zwei Elektroden 2, wobei die Elektrodenpaare an das Kontaktmodul 1 angeschlossen sind und die Längsachsen der Elektrodenpaare im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind. Dies ermöglicht kapazitive Füllstandsmessungen bei unterschiedlichen Ausrichtungen der Sensoreinheit S, ohne dass eine Anpassung der Sensorik notwendig wäre. Durch die zusätzliche Messung von anderen Parametern des Fluids mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich auf effiziente Weise Aussagen über die Qualität des Fluids treffen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zur Messung von Parametern eines Fluids, insbesondere eines Hydraulikfluids, in einem Fluidaggregat, insbesondere einem Hydraulikaggregat, ein Fluidaggregat mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit sowie ein Verfahren zur Messung von Parametern eines Fluids in einem Fluidaggregat mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit.
Im Bereich der kapazitiven Füllstandsmessung in Fluidaggregaten sind Sensoreinheiten bekannt, die Parameter des Fluids, wie beispielsweise den Füllstand des Fluids im Tank des Fluidaggregats mit Bezug auf eine definierte Richtung messen können. Mit anderen Worten: Nur wenn das Fluidaggregat „richtig herum“ aufgestellt ist, kann die Sensoreinheit auch den Füllstand messen. Denkbar ist nämlich, dass das Fluidaggregat stehend oder liegend verwendet wird.
Zur Messung wird beispielsweise eine Stabsonde von oben in den Tank eingeführt, die eine Elektrode eines Kondensators bildet. Die metallische Wand des Tanks wiederum kann dann als zweite Elektrode des Kondensators verwendet werden, so dass die zwischen den beiden Elektroden messbare Kapazität vom Füllstand des Fluids abhängig ist und somit eine Aussage über den Füllstand des Tanks zulässt. Weiterhin sind Lösungen bekannt, bei denen das distale Ende der Stabsonde zur Erhöhung der Messgenauigkeit durch Kompensation von Parameterdrift als Referenzelektrode verwendet werden kann. Wird ein Aggregat mit derartigen Sensoren jedoch liegend betrieben, so dass die angebrachte Stabsonde von der Seite aus in den Tank ragt, könnte höchstens noch das Über- oder Unterschreiten eines Schwellwertes kontrolliert werden.
Um darüber hinaus Aussagen über den Zustand des Fluids treffen zu können, müssen weitere Parameter erfasst werden. So stellt beispielsweise die Änderung der Leifähigkeit des Fluids in Kombination mit der Änderung der Permittivität, die bei der kapazitiven Füllstandsmessung erfasst wird, einen wichtigen Parameter dar.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensoreinheit zur Messung von unterschiedlichen Parametern eines Fluids in einem Fluidaggregat aufzuzeigen, die zuverlässig je nach Ausrichtung des Fluidaggregats den Füllstand im Tank sowie verschiedene andere Parameter des Fluids messen kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Sensoreinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Sensoreinheit zur Messung von Parametern eines Fluids, insbesondere eines Hydraulikfluids, in einem Fluidaggregat, insbesondere einem Hydraulikaggregat, umfasst ein Kontaktmodul und zwei Elektrodenpaare mit jeweils zwei Elektroden. Die Elektrodenpaare sind an das Kontaktmodul angeschlossen und die Längsachsen der Elektrodenpaare dabei im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet.
Die erfindungsgemäße Sensoreinheit hat den Vorteil, dass durch die im Wesentlichen senkrechte Ausrichtung der Längsachsen der Elektrodenpaare zueinander die Sensoreinheit so im Fluidaggregat angebracht werden kann, dass sie je nach Ausrichtung des Fluidaggregats zumindest in zwei Raumrichtungen zur Messung von Parametern eines Fluids im Fluidaggregat eingesetzt werden kann, ohne dass dafür eine Anpassung der Sensorik erforderlich wäre. Dies erhöht die Variabilität der Verwendung sowohl der Sensoreinheit als auch eines Fluidaggregats, in dem eine solche Sensoreinheit zum Einsatz kommt. Durch die Bereitstellung zweier Elektrodenpaare kann jeweils eines als Messelektrodenpaar und das andere als Referenzelektrodenpaar eingesetzt werden. So kann eine Drift der Parameter des Fluids - beispielsweise über die Zeit oder in Abhängigkeit von der Temperatur - mit Hilfe des Referenzelektrodenpaares kompensiert werden. Weiterhin kann das Referenzelektrodenpaar zur Messung weiterer Parameter des Fluids verwendet werden.
Zweckmäßigerweise sind die Elektroden eines Elektrodenpaares als verdrillte Einzelleiter oder als Zwillingslitze ausgeführt. Dies erhöht die konstruktive Flexibilität beim Einsatz der Sensoreinheit weiter und erleichtert die Anbringung der Sensoreinheit im Fluidaggregat. Insbesondere handelt es sich bei den Elektroden um mit Teflon isolierte Einzelleiter.
Es ist von Vorteil, wenn die Elektroden jeweils an wenigstens einem Ende mit Crimpkontakten zum Anschluss an das Kontaktmodul versehen sind. So wird eine einfache Montage der Elektrodenpaare an das Kontaktmodul gewährleistet.
Vorzugsweise sind die Längen der Elektrodenpaare an die Geometrie des Fluidaggregats anpassbar. Dies schafft eine besonders variable Einsetzbarkeit der Sensoreinheit in unterschiedlichen Fluidaggregaten, da diese so von der unterschiedlichen inneren Geometrie verschiedener Fluidaggregate unabhängig ist und bei der Montage individuell an die jeweils vorliegende Geometrie angepasst werden kann.
Zweckmäßigerweise ist das Kontaktmodul umspritzt. Dadurch lässt sich das Kontaktmodul im Fluidaggregat an einer Stelle anbringen, die unter Fluid steht, ohne dass die im Kontaktmodul befindliche Elektronik dadurch beeinflusst wäre. Dies vereinfacht die Montage der Sensoreinheit innerhalb des Fluidaggregats. Im Kontaktmodul lassen sich alternativ auch platzsparend weitere Sensoren unterbringen, um zusätzliche Parameter des Fluidaggregats zu erfassen, die durch die Elektrodenpaare nicht erfasst werden können. So kann beispielsweise ein Hall-Sensor verwendet werden, der mittels eines an der Welle eines Motors angebrachten Magneten die Motordrehzahl erfasst.
Vorzugsweise ist in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Sensoreinheit ein Elektrodenpaar als Messelektrodenpaar und das andere Elektrodenpaar als Referenzelektrodenpaar eingesetzt. Die Zuordnung von Messelektrodenpaar und Referenzelektrodenpaar zu den Elektrodenpaaren erfolgt dabei automatisiert. So kann die Sensoreinheit effizient in unterschiedlichen räumlichen Ausrichtungen betrieben werden. Für die automatisierte Zuordnung wird der Effekt genutzt, dass sich die Kapazität proportional zum Anteil der Elektrode ändert, welcher unter Fluid steht. So kann ein Elektrodenpaar, das komplett im Fluid liegt von einem Elektrodenpaar unterschieden werden, das nur teilweise im Fluid liegt. Insbesondere ist es hierfür von Vorteil, wenn für beide Elektrodenpaare vorab eine einmalige Kalibrierung ohne Fluid vorgenommen wird, sodass eine anfängliche Referenzkapazität verfügbar ist. Denkbar ist, dass diese Kalibrierung bereits werksseitig erfolgt, sodass kein weiterer Aufwand für den Endnutzer entsteht.
Aufgrund dieser automatisierten Zuordnung wird festgelegt, dass das vollständig unter Fluid liegende Elektrodenpaar das Referenzelektrodenpaar ist. Mithin ist das andere Elektrodenpaar das Messelektrodenpaar.
Es ist von Vorteil, wenn die Sensoreinheit einen Oszillator, einen Multiplexer und einen Referenzkondensator aufweist, wobei der Oszillator über einen Multiplexer auf das Messelektrodenpaar, das Referenzelektrodenpaar oder auf den Referenzkondensator schaltbar ist. Dies ermöglicht die Kompensation der Drift der Parameter des Oszillators über Temperatur und Zeit und somit eine genauere Messung der Änderungen der Parameter des Fluids. Denkbar ist, dass ein asymmetrischer Relaxationsoszillator eingesetzt wird.
Die Lösung der Aufgabe gelingt ferner mit einem Fluidaggregat, insbesondere einem Hydraulikaggregat, gemäß Anspruch 8. Das Fluidaggregat weist eine erfindungsgemäße Sensoreinheit, einen Tank, eine erste Auflagefläche und eine zweite Auflagefläche auf. Dabei ist die Sensoreinheit im Tank angeordnet und die erste und die zweite Auflagefläche sind zueinander im Wesentlichen senkrecht angeordnet. Das Fluidaggregat liegt im Betrieb auf der ersten oder auf der zweiten Auflagefläche auf. Des Weiteren ist die Längsachse eines Elektrodenpaars in einer ersten Richtung ausgerichtet, die sich im Wesentlichen parallel zur ersten und im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Auflagefläche erstreckt. Dabei ist die Längsachse des anderen Elektrodenpaars in einer zweiten Richtung ausgerichtet, die sich im Wesentlichen senkrecht zur ersten und im Wesentlichen parallel zur zweiten Auflagefläche erstreckt.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Fluidaggregats ist, dass beim Betrieb in zwei alternativen Ausrichtungen - auf der ersten oder auf der zweiten Auflagefläche aufliegend - durch die beschriebene Anbringung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit im Tank der Füllstand und andere Parameter des im Tank befindlichen Fluids gemessen werden können, ohne dass eine Anpassung der Sensorik von Nöten wäre.
Vorteilhafterweise erstreckt sich das in der ersten Richtung ausgerichtete Elektrodenpaar im Wesentlichen vollständig vom Kontaktmodul aus bis zu einer gegenüberliegenden Wand des Tanks. Ferner erstreckt sich das in der zweiten Richtung ausgerichtete Elektrodenpaar im Wesentlichen vollständig vom Kontaktmodul aus bis zu einer gegenüberliegenden Wand des Tanks. Dadurch wird gewährleistet, dass in beiden möglichen Ausrichtungen des Fluidaggregats der Füllstand des im Tank befindlichen Fluids durch die Sensoreinheit lückenlos vom Kontaktmodul aus mittels kapazitiver Füllstandsmessung erfasst werden kann. Je nach Anbringung des Kontaktmoduls können Bereiche entstehen, für die keine Füllstandmessung möglich ist. Diese lassen sich jedoch problemlos softwareseitig kompensieren.
Ferner gelingt die Lösung der Aufgabe mit einem Verfahren zur Messung von Parametern eines Fluids, insbesondere eines Hydraulikfluids, gemäß Anspruch 10 in einem vorstehend beschriebenen Fluidaggregat. Dabei wird in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Fluidaggregats ein Elektrodenpaar als Messelektrodenpaar eingesetzt und das andere Elektrodenpaar als Referenzelektrodenpaar eingesetzt. Weiterhin wird eine erste Elektrode des Referenzelektrodenpaares in einer ersten Frequenz über einen ersten, höheren Widerstand geladen und bei Erreichen einer Zielspannung die erste Elektrode über einen zweiten, niedrigeren Widerstand entladen. Dabei wird eine zweite Elektrode des Referenzelektrodenpaares in einer zweiten Frequenz auf das Potential einer Versorgungsspannung oder auf Masse gelegt. Die Begriffe „höherer Widerstand“ und „niedrigerer Widerstand“ sind hierbei in Bezug auf das Relativverhältnis dieser beiden Widerstände zu verstehen. Weiterhin wird am Messelektrodenpaar mittels kapazitiver Füllstandsmessung der Füllstand des Fluids bestimmt. Erfindungsgemäß ist das vollständig unter Fluid liegende Elektrodenpaar das Referenzelektrodenpaar und das andere Elektrodenpaar ist das Messelektroden paar.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass dadurch mit der erfindungsgemäßen Sensoreinheit nicht nur kapazitive Füllstandsmessungen durchgeführt sondern auch Änderungen der Leitfähigkeit des Fluids gemessen werden können. Darüber kann beispielsweise ein Rückschluss auf Verunreinigungen getroffen werden. Eine Verunreinigung, wie beispielsweise metallischer Abrieb, lässt die Leitfähigkeit steigen. Dieser Anstieg wiederum wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfasst und es kann beispielsweise zum Schutz des Systems eine Warnung ausgegeben werden, dass ein Wechsel des Fluids notwendig ist. Änderungen in der Leitfähigkeit des Fluids verursachen Änderungen in der ersten Frequenz, welche erfasst werden können. So steigt beispielsweise die erste Frequenz, wenn an der zweiten Elektrode des Referenzelektrodenpaares die Versorgungsspannung anliegt und die Leitfähigkeit des Fluids steigt. Demgegenüber verringert sich die erste Frequenz, wenn die zweite Elektrode des Referenzelektrodenpaares auf Masse liegt und die Leitfähigkeit des Fluids steigt.
Zweckmäßigerweise ist die zweite Frequenz kleiner oder gleich der ersten Frequenz. Wird die zweite Frequenz kleiner als die erste gewählt, kann die Messgenauigkeit durch Mittelung mehrerer Messwerte der ersten Frequenz erhöht werden.
Erfindungsgemäß erkennt die Sensoreinheit selbstständig die Ausrichtung des Fluidaggregats anhand der Messwerte der Elektrodenpaare und nimmt die Zuordnung von Messelektrodenpaar und Referenzelektrodenpaar zu den Elektrodenpaaren vor. Dadurch kann das Fluidaggregat wahlweise in unterschiedlichen Ausrichtungen betrieben werden, ohne dass die Sensorik angepasst werden müsste. Dies erhöht die Flexibilität beim Einsatz des erfindungsgemäßen Fluidaggregats.
Die erste Frequenz entspricht der eines Oszillators, der über den ersten Widerstand die erste Elektrode des Referenzelektrodenpaares auflädt und über den zweiten Widerstand entlädt. Der Oszillator kann über einen Multiplexer auf das Messelektrodenpaar, das Referenzelektrodenpaar oder auf einen Referenzkondensator geschaltet werden. Vorteilhafterweise weist der Referenzkondensator eine geringe Temperaturabhängigkeit auf. Dies ermöglicht die Kompensation der Drift der Parameter des Oszillators über Temperatur und Zeit und somit eine genauere Messung der Änderungen der Parameter des Fluids. Als Oszillator kann insbesondere ein asymmetrischer Relaxationsoszillator eingesetzt werden.
Die Temperaturkompensation bei der Messung der Leitfähigkeit lässt sich auch über einen eingebauten Temperatursensor bewerkstelligen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:

1 ein Fluidaggregat in Form eines Hydraulikaggregats in einer ersten beispielhaften Ausrichtung mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit;
2 das in 1 gezeigte Hydraulikaggregat in einer zweiten beispielhaften Ausrichtung mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit;
3 einen exemplarischen Spannungsverlauf an der ersten Referenzelektrode bei hohem Potential an der zweiten Referenzelektrode und steigender Leitfähigkeit des Hydraulikfluids; und
4 einen exemplarischen Spannungsverlauf an der ersten Referenzelektrode bei niedrigem Potential an der zweiten Referenzelektrode und steigender Leitfähigkeit des Hydraulikfluids.

Das in den 1 und 2 abgebildete Hydraulikaggregat A weist eine erste Auflagefläche F1 und eine zweite Auflagefläche F2 sowie einen Tank T auf. Weiterhin weist das Hydraulikaggregat eine Sensoreinheit S, die ein Kontaktmodul 1 und zwei Elektrodenpaare mit jeweils zwei Elektroden 2 umfasst. Die Elektrodenpaare sind an das Kontaktmodul 1 angeschlossen und die Längsachsen der Elektrodenpaare sind im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet.
Bei der Darstellung der Elektrodenpaare in den 1 und 2 handelt es sich um schematische Darstellungen. Die Elektrodenpaare sind vorzugsweise als verdrillte Einzelleiter oder als Zwillingslitzen ausgeführt, wobei die Elektroden 2 vorzugsweise mit Teflon isoliert sind. Weiterhin sind die Elektroden vorzugsweise mit (nicht dargestellten) Crimpkontakten zum Anschluss an das Kontaktmodul 1 versehen.
Die Längsachse eines Elektrodenpaares ist in einer ersten Richtung R1 ausgerichtet, die sich im Wesentlichen parallel zur ersten Auflagefläche F1 und senkrecht zur zweiten Auflagefläche F2 erstreckt. Die Längsachse des anderen Elektrodenpaares ist in einer zweiten Richtung R2 ausgerichtet, die sich im Wesentlichen senkrecht zur ersten Auflagefläche F1 und parallel zur zweiten Auflagefläche F2 erstreckt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kontaktmodul 1 im Bereich einer Innenkante des Tanks T angeordnet, die einer gemeinsamen Kante K der ersten Auflagefläche F1 und der zweiten Auflagefläche F2 am nächsten liegt. Selbstverständlich kann das Kontaktmodul 1 auch an einer anderen geeigneten Stelle im Tank T angeordnet sein, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird. Die Elektrodenpaare erstrecken sich vom Kontaktmodul 1 aus im Wesentlichen vollständig bis zur in der jeweiligen Richtung R1 oder R2 gegenüberliegenden Wand des Tanks T. So wird gewährleistet, dass in beiden möglichen Ausrichtungen des Hydraulikaggregats A der Füllstand eines im Tank T befindlichen Fluids, nämlich eines Hydraulikfluids H, durch die Sensoreinheit S lückenlos über die gesamte jeweilige Höhe des Tanks T mittels kapazitiver Füllstandsmessung erfasst werden kann. Für den Fall, dass das Kontaktmodul nicht, wie hier, an einer Innenkante des Tanks T angeordnet ist, die einer gemeinsamen Kante K der ersten Auflagefläche F1 und der zweiten Auflagefläche F2 am nächsten liegt, lassen sich gegebenenfalls auftretende Totbereiche bezüglich der Füllstandsmessung entgegen der Messrichtung problemlos softwareseitig kompensieren. Als Messrichtung wird hierbei die Richtung bezeichnet, in die sich ein Messelektrodenpaar M erstreckt.
Ferner ist der Tank T mit Hydraulikfluid H bis zu einem Füllstand befüllt, der in den 1 und 2 mit einer gestrichelten Linie gekennzeichnet ist.
In der in 1 gezeigten Ausrichtung des Hydraulikaggregats A, das dabei auf der ersten Auflagefläche F1 aufliegt, ist das in der zweiten Richtung R2 ausgerichtete Elektrodenpaar ein Messelektrodenpaar M und das in der ersten Richtung R1 ausgerichtete Elektrodenpaar ein Referenzelektrodenpaar R.
In der in 2 gezeigten Ausrichtung des Hydraulikaggregats A, das dabei auf der zweiten Auflagefläche F2 aufliegt, ist das in der ersten Richtung R1 ausgerichtete Elektrodenpaar das Messelektrodenpaar M und das in der zweiten Richtung R2 ausgerichtete Elektrodenpaar das Referenzelektrodenpaar R.
Die Sensoreinheit S misst mit dem Messelektrodenpaar M mittels kapazitiver Füllstandsmessung den Füllstand des Hydraulikfluids H im Tank T des Hydraulikaggregats A. Ferner ist die Sensoreinheit S weiterhin in der Lage Änderungen in der Leitfähigkeit des Hydraulikfluids H zu messen. Dadurch können Aussagen über die Qualität des Hydraulikfluids H getroffen und beispielsweise bestimmt werden, ob das Hydraulikfluid zu einem Grad verunreinigt ist, dass es ausgetauscht werden sollte.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Messverfahrens wird eine erste Elektrode des Referenzelektrodenpaares R in einer ersten Frequenz über einen ersten, höheren Widerstand geladen und über einen zweiten, niedrigeren Widerstand entladen. Dabei entsteht der in den 3 und 4 als durchgezogene Linie dargestellte, schematische Spannungsverlauf.
Die zweite Elektrode des Referenzelektrodenpaares R wird wiederum in einer zweiten Frequenz, die niedriger ist als die erste Frequenz, entweder auf eine Versorgungsspannung oder auf Masse gelegt. So kann ein Gleichstromanteil zwischen den Elektroden vermieden werden. Ändert sich nun die Leitfähigkeit des Hydraulikfluids H, so hat dies einen Einfluss auf die Frequenz des an der ersten Elektrode anliegenden Spannungsverlaufs.
Wie in 3 als gestrichelter Spannungsverlauf gezeigt, steigt die erste Frequenz für einen Fall, in dem an der zweiten Elektrode des Referenzelektrodenpaares R die Versorgungsspannung anliegt und die Leitfähigkeit des Hydraulikfluids steigt.
Der in 4 gepunktet dargestellte Spannungsverlauf zeigt einen Fall, in dem die zweite Elektrode des Referenzelektrodenpaares R auf Masse liegt und die Leitfähigkeit des Hydraulikfluids H steigt. Dies hat eine Verringerung der ersten Frequenz zur Folge.
Anhand der Verschiebung der ersten Frequenz kann somit also festgestellt werden, ob beispielsweise Verunreinigungen in das Hydraulikfluid gelangt sind, beispielsweise metallischer Abrieb. Es ist dann denkbar, dass entweder ein Warnsignal ausgegeben wird, oder auch die Stromversorgung der Pumpe unterbrochen wird, um eine Beschädigung der unterschiedlichen Komponenten zu vermeiden.
Dadurch, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren die Änderungen der Leitfähigkeit des Hydraulikfluids H und nicht die absolute Leitfähigkeit von Interesse sind, erübrigt sich ferner auch eine aufwendige Kalibrierung der Sensoreinheit.
Ferner weist die Sensoreinheit S einen (nicht dargestellten) Multiplexer, einen (nicht dargestellten) Oszillator sowie einen (nicht dargestellten) Referenzkondensator auf. Der Oszillator wird über den Multiplexer auf das Messelektrodenpaar M, das Referenzelektrodenpaar R oder auf den Referenzkondensator geschaltet, sodass die Kompensation der Drift der Parameter des Oszillators über Temperatur und Zeit und somit eine genauere Messung der Änderungen der Parameter des Hydraulikfluids H möglich ist.
Bezugszeichenliste

1: Kontaktmodul
2: Elektrode
A: Hydraulikaggregat
F1: erste Auflagefläche
F2: zweite Auflagefläche
H: Füllstand des Hydraulikfluids
K: Kante
M: Messelektrodenpaar
R: Referenzelektrodenpaar
R1: erste Richtung
R2: zweite Richtung
S: Sensoreinheit
T: Tank

Claims

Sensoreinheit (S) zur Messung von Parametern eines Fluids, insbesondere eines Hydraulikfluids (H), in einem Fluidaggregat, insbesondere einem Hydraulikaggregat (A), wobei die Sensoreinheit (S) ein Kontaktmodul (1) und zwei Elektrodenpaare mit jeweils zwei Elektroden (2) umfasst, wobei die Elektrodenpaare an das Kontaktmodul (1) angeschlossen sind und die Längsachsen der Elektrodenpaare im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind.
Sensoreinheit (S) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2) wenigstens eines Elektrodenpaares als verdrillte Einzelleiter oder als Zwillingslitze ausgeführt sind.
Sensoreinheit (S) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2) jeweils an wenigstens einem Ende mit Crimpkontakten zum Anschluss an das Kontaktmodul (1) versehen sind.
Sensoreinheit (S) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der Elektrodenpaare an die Geometrie des Hydraulikaggregats (A) anpassbar sind.
Sensoreinheit (S) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmodul (1) umspritzt ist.
Sensoreinheit (S) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Sensoreinheit (S) ein Elektrodenpaar ein Messelektrodenpaar (M) ist und das andere Elektrodenpaar ein Referenzelektrodenpaar (R) ist, wobei die Zuordnung von Messelektrodenpaar (M) und Referenzelektrodenpaar (R) zu den Elektrodenpaaren automatisiert erfolgt.
Sensoreinheit (S) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (S) einen Oszillators, einen Multiplexer und einen Referenzkondensator aufweist, wobei der Oszillator über den Multiplexer auf das Messelektrodenpaar (M), das Referenzelektrodenpaar (R) oder auf den Referenzkondensator schaltbar ist.
Fluidaggregat, insbesondere Hydraulikaggregat (A), mit einer Sensoreinheit (S) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einem Tank (T), einer ersten Auflagefläche (F1) und einer zweiten Auflagefläche (F2), wobei die Sensoreinheit (S) im Tank (T) angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Auflagefläche (F1, F2) zueinander im Wesentlichen senkrecht angeordnet sind, wobei das Hydraulikaggregat (A) auf der ersten oder auf der zweiten Auflagefläche (F1, F2) aufliegt, wobei die Längsachse eines Elektrodenpaars in einer ersten Richtung (R1) ausgerichtet ist, die sich im Wesentlichen parallel zur ersten (F1) und im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Auflagefläche (F2) erstreckt, und die Längsachse des anderen Elektrodenpaars in einer zweiten Richtung (R2) ausgerichtet ist, die sich im Wesentlichen senkrecht zur ersten (F1) und im Wesentlichen parallel zur zweiten Auflagefläche (F2) erstreckt.
Fluidaggregat gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das in der ersten Richtung (R1) ausgerichtete Elektrodenpaar im Wesentlichen vom Kontaktmodul (1) aus bis zu einer gegenüberliegenden Wand des Tanks (T) erstreckt, und sich das in der zweiten Richtung (R2) ausgerichtete Elektrodenpaar im Wesentlichen vom Kontaktmodul (1) aus bis zu einer gegenüberliegenden Wand des Tanks (T) erstreckt.
Verfahren zur Messung von Parametern eines Fluids, insbesondere eines Hydraulikfluids (H), in einem Fluidaggregat gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Hydraulikaggregats (A) ein Elektrodenpaar als Messelektrodenpaar (M) eingesetzt wird und das andere Elektrodenpaar als Referenzelektrodenpaar (R) eingesetzt wird, wobei eine erste Elektrode (2) des Referenzelektrodenpaares (R) in einer ersten Frequenz über einen ersten, höheren Widerstand geladen wird und bei Erreichen einer Zielspannung die erste Elektrode (2) über einen zweiten, niedrigeren Widerstand entladen wird, und wobei eine zweite Elektrode (2) des Referenzelektrodenpaares (R) in einer zweiten Frequenz auf das Potential einer Versorgungsspannung oder auf Masse gelegt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (S) selbstständig die Ausrichtung des Hydraulikaggregats (A) anhand der Messwerte der Elektrodenpaare erkennt und die Zuordnung von Messelektrodenpaar (M) und Referenzelektrodenpaar (R) zu den Elektrodenpaaren vornimmt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Frequenz kleiner oder gleich der ersten Frequenz ist.
Verfahren zur Messung von Parametern eines Fluids, insbesondere eines Hydraulikfluids (H), in einem Fluidaggregat gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Sensoreinheit (S) selbstständig die Ausrichtung des Hydraulikaggregats (A) anhand der Messwerte der Elektrodenpaare erkennt und die Zuordnung von Messelektrodenpaar (M) und Referenzelektrodenpaar (R) zu den Elektrodenpaaren vornimmt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Frequenz der eines Oszillators entspricht, der über den ersten Widerstand die erste Elektrode des Referenzelektrodenpaares (R) auflädt und über den zweiten Widerstand entlädt. wobei der Oszillator über einen Multiplexer auf das Messelektrodenpaar (M), das Referenzelektrodenpaar (R) oder auf einen Referenzkondensator geschaltet wird.