DE2631061A1 - Automatic fluid level monitor for engine oil - eliminates dip stick using piezoelectric resonator controlling oscillator circuit - Google Patents
Automatic fluid level monitor for engine oil - eliminates dip stick using piezoelectric resonator controlling oscillator circuitInfo
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Abstract
Description
Anordnung zur Feststellung eines Flüssigkeitspegels Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Feststellung eines Flüssigkeitspegels, insbesondere des Ölpegeis in einem Motor. Arrangement for determining a liquid level The present The invention relates to an arrangement for determining a liquid level, in particular of the oil level in an engine.
Beispielsweise in Lastwagen, Schulomnibussen und Krankenwagen ist es oft unzweckmäßig und, wenn überhaupt, sehr schwierig, den Ölstand mittels eines konventionellen Peilstabes festzustellen. Speziell wegen der Anordnung des Motors muß dabei die Länge des Peilstabes oft bis zu 1,65 m betragen. Derartig lange Peilstäbe sind schwierig zu handhaben, abzulesen und erneut in den Ölkreislauf einzusetzen.For example, it is in trucks, school buses and ambulances it is often inconvenient and, if at all, very difficult to check the oil level by means of a conventional dipstick. Especially because of the arrangement of the engine the length of the dipstick must often be up to 1.65 m. Such long dipsticks are difficult to handle, read and reinsert in the oil circuit.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher generell die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Feststellung eines Flüssigkeitspegels, speziell des Ölstandes in solchen Fahrzeugen anzugeben, in denen eine konventionelle Messung mit einem Peilstab schwer durchzuführen ist.The present invention is therefore generally based on the object an arrangement for determining a liquid level, especially the oil level to be specified in vehicles in which a conventional measurement is carried out with a Dipstick is difficult to carry.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gekennzeichnet: einen einen piezoelektrischen Resonator enthaltenden Oszillatorkreis, eine Eindringung wenigstens des piezoelektrischen Resonators in einen Flüssigkeitsbehälter, eine Ankopplung des Oszillatorkreises an eine Anzeigeeinrichtung und eine derartige Auslegung des den piezoelektrischen Resonator enthaltenden Oszillatorkreises, daß der Oszillatorkreis schwingt und die Anzeigeeinrichtung erregt, wenn der piezoelektrische Resonator nicht in die Flüssigkeit eingetaucht ist.To solve this problem, an arrangement is as mentioned at the beginning Type characterized according to the invention by the following features: a an oscillator circuit including a piezoelectric resonator, a penetration at least the piezoelectric resonator in a liquid container, a Coupling of the oscillator circuit to a display device and such a design of the oscillator circuit containing the piezoelectric resonator, that the oscillator circuit vibrates and energizes the display device when the piezoelectric resonator is not immersed in the liquid.
In Weiterbildung der Erfindung besitzt die Anordnung eine Plus- und eine Minusseite sowie eine erste und eine zweite Klemme, welche die Plus- und die Minusseite mit einer Gleichspannungsquelle verbinden. Darüber hinaus ist eine dritte elektrischen Klemme mit der Anzeigeeinrichtung verbunden.In a further development of the invention, the arrangement has a plus and a minus side as well as a first and a second terminal, which the plus and the Connect the negative side to a DC voltage source. In addition, there is a third electrical terminal connected to the display device.
Der piezoelektrische Resonator des Oszillatorkreises ist mit der Plus- und der Minus seite der Gleichspannungsquelle gekoppelt. Weiterhin ist ein Spannungsgleichrichter-und Filterkreis mit dem OszillatorkreSs und der Minusseite gekoppelt. Mit der Minusseite und der dritten elektrischen klemme ist ein Treiberverstärker gekoppelt. Die Anzeigeeinrichtung ist mit der dritten elektrischen Klemme und einer Klemme der Gleichspannungsquelle auf der Plus seit verbunden.The piezoelectric resonator of the oscillator circuit is connected to the plus and the minus side of the DC voltage source coupled. Furthermore is a voltage rectifier and Filter circuit coupled with the oscillator circuit and the minus side. With the minus side and a driver amplifier is coupled to the third electrical terminal. The display device is connected to the third electrical terminal and one terminal of the DC voltage source on the plus since connected.
Mn weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Träger für en elektrischen Schaltungsteil9 eine flexible Verbindungseinrichtung zur Verbindung des piezoelektrischen Resonators mit dem Träger sowie eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Schaltungsteil und dem piezoelektrischen Resonator vorgesehen.A further embodiment of the invention is a carrier for electrical Circuit part 9 a flexible connecting device for connecting the piezoelectric Resonator with the carrier as well as an electrical connection between the electrical Circuit part and the piezoelectric resonator provided.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden im piezoelektrischen Resonaw induzierte Vibrationen gedämpft wene der Resonator in den Flüssigkeitsbehälter, insbesondere in einen Ölbehälter eingetaucht ist. Ist der Resonator nicht mehr in die Flüssigkeit, beispielsweise das Öl eingetaucht, so kann der piezoelektrische Resonator mechanisch schwingen, Durch die induzierten Vibrationen wird die Anzeigeeinrichtung erregt, wodurch angezeigt wird, daß der Fldssigkeitspegel, beispielsweise der Ölstand gering ist.In the arrangement according to the invention, in the piezoelectric resonance induced vibrations dampened wene der Resonator in the liquid container, in particular is immersed in an oil container. If the resonator is no longer in immersed in the liquid, for example the oil, the piezoelectric The resonator vibrate mechanically, the display device is activated by the induced vibrations energized, indicating that the fluid level, such as the oil level is low.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Vorderansicht in teilweise weggebrochener Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit äußerer Beschaltung; Fig. 2 und 3 eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht des Sensorteils einer erfindungsgemäßen Anordnung; und Fig. 4 ein Schaltbild des elektrischen Teils einer erfindungsgemäßen Anordnung.The invention is explained below with reference to in the figures of the drawing illustrated embodiments explained in more detail. It shows: Fig. 1 a front view in partially broken away representation of an arrangement according to the invention with an external Wiring; Figures 2 and 3 are a front view and a side view of the sensor part, respectively an arrangement according to the invention; and Fig. 4 is a circuit diagram of the electrical part an arrangement according to the invention.
Gemäß den Fig. 3 enthält eine Anordnung 10 zur Feststellung eines Flüssigkeitspegels gemäß der Erfindung generell einen Pegelsensor 12, einen die elektrische Schaltung tragenden Träger 14, eine den Pegelsensor mit dem Träger verbindende flexible Verbindungseinrichtung 16 sowie eine den Sensor mit der elektrischen Schaltung verbindende elektrische Verbindungseinrichtung 18. Der Träger umfaßt bei der dargestellten Ausführungsform ein kappenförmiges Gehäuse 20 sowie eine dieses Gehäuse abschließende Klemmenplatte 22.According to FIG. 3, an arrangement 10 for determining a Liquid level according to the invention generally a level sensor 12, a die electrical circuit carrying carrier 14, one connecting the level sensor to the carrier flexible connecting device 16 and a sensor with the electrical circuit interconnecting electrical connector 18. The carrier comprises in the illustrated embodiment Embodiment a cap-shaped housing 20 and a this housing closing Terminal board 22.
Die flexible Verbindungseinrichtung 16 umfaßt ein flexibles Kabel 24. An eine mit dem Gehäuse 20 verbundene hohle Kappe 28 ist das Kabel 24 angebracht. Das Kabel ist in ein Tauchstabrohr 30 eingesetzt 9 wobei dieses Rohr ein Standardelement eines Automotors bildet. Der schematisch dargestellte Teil eines solchen Motors ist mit 31 bezeichnet.The flexible connector 16 comprises a flexible cable 24. The cable 24 is attached to a hollow cap 28 connected to the housing 20. The cable is in a dipstick tube 30 inserted 9 with this Tube forms a standard element of an automobile engine. The part shown schematically such a motor is denoted by 31.
Die elektrische Verbindungseinrichtung 18 enthält zwei elektrische Kabel 32 und 34, welche den Sensor mit der im Gehäuse 20 befindlichen elektrischen Schaltung verbinden. Diese Kabel sitzen in Isolationen 328 und 34X. Im Gehäuse muß natürlich wenigstens eine Öffnung vorhanden sein, damit die Kabel 32 und 34 zur elektrischen Schaltung laufen können. Eine solche Öffnung ist jedoch nicht eigens dargestellt.The electrical connector 18 includes two electrical ones Cables 32 and 34, which connect the sensor to the electrical in the housing 20 Connect circuit. These cables sit in insulation 328 and 34X. In the housing must of course, there must be at least one opening for the cables 32 and 34 to pass through electrical circuit can run. However, such an opening is not specific shown.
Der Sensor 12 enthält einen piezoelektrischen Resonator 36, welcher von einem Paar von Federkabeln 38 und 40 getragen wird. Diese Kabel 38 und 40 werden ihrerseits von einem Halter getragen, der durch ein isolierendes Element, beispielsweise eine Glasepoxyplatte 42 gebildet ist. Diese Platte 42 ist mit einem Gewinde 42' versehen und in das flexible Kabel 24 eingeschraubt. Der piezoelektrische Resonator wird durch ein keramisches Kristallelement 43, beispielsweise ein Bleizirkontitanat-Element, gebildet, das auf sich gegenüberliegenden Oberflächen zur Bildung eines Elektrodenpaares jeweils eine Silberbelegung 44 besitzt, wobei diese Elektroden mit den Kabeln 38 und 40 verbunden sind. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Kristallelement 43 im Bereich seines Zentrums durch die Kabel gehaltert, um eine symmetrische mechanische Montage und eine minimale Dämpfung aufgrund der Montage zu gewährleisten. Der Resonator arbeitet als Dehnungsresonator, wodurch gewährleistet ist, daß er durch Oberflächenfilme und Tröpfchen weniger zu falschen Anzeigen oder Ablesungen neigt. Der Resonator ist von einer Hülse 39 mit einem Fenster 39' eingeschlossen. Diese Hülse schützt den Resonator beim Einsetzen in das Peilstabrohr und in den Ö1-behälter 41 gegen Beschädigung. Die Tiefe, bis zu der der piezoelektrische Resonator in das Öl eingetaucht wird, kann so gewählt werden, daß der Fall angezeigt wird, bei dem der Ölstand beispielsweise um ein Viertel abgesunken ist. Der Fahrer kann dann den Öl stand um ein Viertel auffüllen, ohne eine tiberfüllung befürchten zu müssen.The sensor 12 includes a piezoelectric resonator 36, which is carried by a pair of spring cables 38 and 40. These cables 38 and 40 are in turn carried by a holder, which is supported by an insulating element, for example a glass epoxy sheet 42 is formed. This plate 42 is threaded 42 ' provided and screwed into the flexible cable 24. The piezoelectric resonator is made by a ceramic crystal element 43, for example a lead zirconate element, formed on opposing surfaces to form a pair of electrodes each has a silver coating 44, these electrodes with the cables 38 and 40 are connected. As can be seen from the drawing, the crystal element is 43 in the area of its center supported by the cable to a symmetrical mechanical Assembly and to ensure minimal damping due to assembly. The resonator works as a strain resonator, which ensures that it passes through surface films and droplets are less prone to false readings or readings. The resonator is enclosed by a sleeve 39 with a window 39 '. This sleeve protects the resonator when inserting it into the dipstick tube and into the oil tank 41 against damage. The depth to which the piezoelectric resonator enters the Oil is immersed can be selected to indicate the case where For example, the oil level has dropped by a quarter. The driver can then use the The oil was filled up to a quarter without having to worry about overfilling.
Gemäß Fig. 1 sind an der Anordnung drei elektrische Klemmen 1 bis 3 vorgesehen, welche zur Verbindung einer Gleichspannungsquelle 45 und einer Warnanzeigeeinrichtung 46, beispielsweise einer Lampe, mit der im Gehäuse 20 befindlichen elektrischen Schaltung dienen. Die Lampe kann beispielsweise auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet werden, während die Gleichspannungsquelle durch die Batterie des Fahrzeugs gebildet wird.According to Fig. 1, three electrical terminals 1 to are on the arrangement 3 is provided, which is used to connect a DC voltage source 45 and a warning display device 46, for example a lamp, with the electrical located in the housing 20 Serve circuit. The lamp can for example be on the dashboard of the vehicle be placed while the DC voltage source through the battery of the vehicle is formed.
Im folgenden wird anhand von Fig. 4 die im Gehäuse 20 befindliche elektrische Schaltung beschrieben. Eine solche elektrische Schaltung 50 umfaßt neben den drei Klemmen 1 bis 3 einen Oszillatorkreis 52, einen Spannungsgleichrichter- und Filterkreis 54 sowie einen Treiberverstärker 56.In the following, with reference to Fig. 4 is located in the housing 20 electrical circuit described. Such an electrical circuit 50 includes besides the three terminals 1 to 3 an oscillator circuit 52, a voltage rectifier and filter circuit 54 and a driver amplifier 56.
Die Klemmen 1 und 2 bilden die elektrischen Verbindungen für eine Plus- und eine Minus seite der Schaltung mit der Gleichspannungsquelle 56. Die Klemme 3 bildet eine Verbindung zur Warnanzeigeeinrichtung 46, welche weiterhin mit der Plus seit der Gleichspannungsquelle 45 verbunden ist.Terminals 1 and 2 form the electrical connections for one Plus and a minus side of the circuit with the DC voltage source 56. The terminal 3 forms a connection to the warning display device 46, which continues with the Plus since the DC voltage source 45 is connected.
Der Oszillatorkreis 52 enthält einen mit der Plus- und der Minusseite der Schaltung verbundenen Spannungsteiler 58. Der piezoelektrische Resonator 36 ist mit der Minusseite und einem Abgriff 60 des Spannungsteilers verbunden.The oscillator circuit 52 includes one with the plus and minus sides the voltage divider 58 connected to the circuit. The piezoelectric resonator 36 is connected to the minus side and a tap 60 of the voltage divider.
Ein NPN-Transistor 61 liegt mit seiner Basis am Abgriff 60, mit seinem Emitter über einen Spannungsteiler 62 an der Plus seit der Schaltung und mit seinem Kollektor an der Minusseite. Eine Kapazität 64 ist an den Abgriff 60 sowie einen Abgriff 66 des Spannungsteilers 62-angeschaltet.An NPN transistor 61 has its base on tap 60, with his Emitter through a voltage divider 62 to the Plus since the circuit and with its collector on the minus side. A capacitance 64 is at the tap 60 and a tap 66 of the voltage divider 62-turned on.
Eine Kapazität 68 verbindet den Abgriff 66 mit der Minusseite. Im Basiszweig des Transistors 61 liegt ein Vorspannungswiderstand 7O. Der Spannungsteiler 58 enthält Widerstande 72 und 74, während der Spannungsteiler 62 Widerstände 76 und 78 enthält.A capacitance 68 connects the tap 66 with the minus side. in the A bias resistor 70 is connected to the base branch of the transistor 61. The voltage divider 58 contains resistors 72 and 74, while voltage divider 62 contains resistors 76 and 78 contains.
Der Spannungsgleichrichter- und Filterkreis 54 enthält die Serienschaltung einer Kapazität 80 und einer Diode 82, wobei die Kapazität am Abgriff 66 des Oszillatorkreises 52 und die Diode über einen Widerstand 94 an der Basis eines NPN-Transistors 84 des Treiberverstärkerkreises 56 liegt. Eine am Verbindungspunkt zwischen der Kapazität 80 und der Diode 82 liegende Diode 86 liegt mit ihrer anderen Seite an der Minusseite der Schaltung. Weiterhin liegt zwischen der Diode 82 und der Minusseite der Schaltung eine Kapazität 88.The voltage rectifier and filter circuit 54 contains the series circuit a capacitance 80 and a diode 82, the capacitance at tap 66 of the oscillator circuit 52 and the diode via a resistor 94 at the base of an NPN transistor 84 of the driver amplifier circuit 56 is located. One at the connection point between the capacitance 80 and the diode 86 lying diode 86 lies with its other side on the minus side the circuit. Furthermore lies between the diode 82 and the minus side of the circuit a capacity 88.
Der Treiberverstärkerkreis 569- welcher das Signal vom Spannungsgleichrichter- und Filterkreis verstärkt und auf die Warnanzeigeeinrichtung 46 gibt, enthält den mit seiner Basis an die Diode 82 gekoppelten NPN-Transistor 84, dessen Emitter an der Minusseite der Schaltung und dessen Kollektor an der Basis eines PNP-Transistors 90 liegt. Dieser Transistor 90 liegt mit seinem Kollektor an der Minus seite und mit seinem Emitter über einen Strombegrenzungswiderstand 92 an der Klemme 3.The driver amplifier circuit 569 - which receives the signal from the voltage rectifier - and filter circuit amplifies and outputs to the warning indicator 46 contains the with its base coupled to the diode 82 NPN transistor 84, its emitter on the minus side of the circuit and its collector at the base of a PNP transistor 90 lies. This transistor 90 is with its collector on the minus side and with its emitter via a current limiting resistor 92 at terminal 3.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 4 ist weiterhin ein Druckknopfschalter 96 vorgesehen, durch den die Plusseite der Gleichspannungsquelle 45 mit der Warnanzeigeeinrichtung 46 verbunden werden kann. Dieser Druckknopfschalter 96 befindet sich ebenfalls auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs und ermöglicht dem Fahrer, den Ölstand zu jeder Zeit, beispielsweise auch bei stehendem Motor zu prüfen. Mit die sem Schalter 96 kann also der Öl stand bei stehendem Motor überprüft werden.In the embodiment according to FIGS. 1 and 4, there is also a push-button switch 96 provided, through which the plus side of the DC voltage source 45 with the warning display device 46 can be connected. This push button switch 96 is also located on the dashboard of the vehicle and allows the driver to see the oil level at each Time to check, for example, even when the engine is not running. With this switch 96 so the oil level can be checked with the engine stopped.
Wird die Batteriespannung durch den Schalter 96 an die elektrische Schaltung angelegt und liegt der Resonator 36 über dem Ölpegel, so daß er nicht gedämpft wird, so schwingt der Transistor 61 auf der Resonanzfrequenz des Resonators 36.If the battery voltage is switched through the switch 96 to the electrical Circuit is applied and the resonator 36 is above the oil level so that it does not is damped, the transistor 61 oscillates at the resonance frequency of the resonator 36.
Da der Resonator beim Betrieb als Dehnungeresonator typischerweise auf einer Frequenz von etwa 150 kHz schwingt, sind die Werte der Vorspannungswiderstände sowie der Kapazitäten 64 und 68 entsprechend gewählt. Im Dehnungsbetrieb ist der Resonator für Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise ÖItröpfchenoder Oberflächenfilme weniger anfällig.Since the resonator typically operates as a strain resonator oscillates at a frequency of around 150 kHz are the values of the bias resistors as well as the capacities 64 and 68 selected accordingly. The is in stretching mode Resonator for environmental conditions such as oil droplets or surface films less vulnerable.
Im Oszillatorbetrieb steht am Abgriff 66 eine sich periodisch ändernde Gleichspannung. Diese Spannung wird über die eine Gleichspannungstrennung darstellende Kapazität 80 vom Ausgang des Oszillatorkreises auf die Dioden 86 und 82 sowie die Filterkapazität 88 gekoppelt. In der Basis des Transistors 84 fließt daher ein kleiner Gleichstrom. Dieser Strom wird verstärkt und bildet einen höheren Basisstrom für den Transistor 90, welcher seinerseits die.Anzeigeeinrichtung 46 in Form einer Lampe einschaltet.In the oscillator mode there is a periodically changing signal at tap 66 DC voltage. This voltage is higher than the DC voltage separation Capacity 80 from the output of the oscillator circuit to the diodes 86 and 82 as well as the Filter capacitance 88 coupled. In the base of transistor 84, therefore, a small one flows Direct current. This current is amplified and forms a higher base current for the transistor 90, which, in turn, the display device 46 in the form of a lamp turns on.
Wird die Batteriespannung an die Schaltung angeschaltet und ist der Resonator 36 wenigstens teilweise in das Motoröl eingetaucht, wodurch er gedämpft wird, so schwingt er nicht, was wiederum zur Fslge hat, daß auch der Oszillatorkreis nicht schwingt. Daher wird durch die Kapazität 80 keine Wechsel spannung übertragen, so daß auch in der Basis des Transistors 84 kein Gleichstrom fließt. Daher wird auch der Transistor 90 nicht durchgeschaltet, so daß die Lampe 46 dunkel bleibt.If the battery voltage is connected to the circuit and is the Resonator 36 at least partially in the engine oil immersed, whereby if it is damped, it does not vibrate, which in turn means that the Oscillator circuit does not oscillate. Therefore there is no change due to the capacity 80 Voltage transmitted, so that in the base of the transistor 84 no direct current flows. Therefore, the transistor 90 is not turned on, so that the lamp 46 remains dark.
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