-
-
Verfahren und Einrichtung zur Erfassung des Flüssig-
-
keitsvolumens in einem Tank Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Erfassung des Flüssigkeitsvolumens in einem Tank durch Registrieren der Laufzeiten
von Ultraschallimpulsen, die von einem Wandler im Boden des Tanks in periodischer
Folge ausgesendet, an der Flüssigkeitsoberfläche reflektiert und vom Wandler wieder
empfangen werden, der dann Laufzeitsignale in periodischer Folge an ein Auswerteglied
abgibt, das aus Laufzeit und bekannter Tankform einem Anzeigegerät als Daten zuführbare
Volumenwerte bestimmt.
-
Ein derartiges Verfahren ist bereits vorgeschlagen worden (Anmeldung
mit älterem Zeitrang P 34 05 080.9).
-
Dabei sendet ein im Boden eines Tanks montierter Ultraschallwandler
in periodischer Folge Ultraschallimpulse aus und empfängt die von der Flüssigkeitsoberfläche
reflektierten Echos. Die ausgewertete Laufzeit ist hierbei ein Maß für die Füllhöhe.
Bei bekannter Tankform läßt sich im Auswerteglied aus der Füllhöhe das zugehörige
Flüssigkeitsvolumen bestimmen. Die Volumenwerte sind einem Anzeigegerät zuführbar.
-
Die periodische Folge der Laufzeitsignale kann dabei wegen äußerer
Störeinflüsse nicht über größere Strecken
übertragen werden. Schon
über die Länge eines Kraftfahrzeuges, die einige Meter beträgt, ist eine Übertragung
ausreichend sicher nicht möglich. Das Auswerteglied ist daher in unmittelbarer Nähe
des Wandlers am Tank angeordnet.
-
Das Auswerteglied, ein Kleinrechner, ist relativ teuer und hat einen
erheblichen Anteil an den Kosten der gesamten Einrichtung zur Überwachung des Flüssigkeitsvolumens.
Andererseits ist oft in einiger Entfernung vom Tank ein Rechner mit freier Kapazität
vorhanden.
-
Manche Kraftfahrzeuge sind beispielsweise mit einem Bordrechner ausgestattet,
der im Armaturenbrett angeordnet ist und verschiedenartige Aufgaben beispielsweise
für ein Pilotsystem erfüllen soll. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde,
daß ein derartiger externer Rechner die Aufgaben des Auswertegliedes übernehmen
kann, ohne daß zusätzliche Kosten entstehen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln,
das die periodische Folge von Laufzeitsignalen über eine Verbindungsstrecke, z.B.
vom Tank zum Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges, ohne Störeinflüsse übertragen
kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Frequenz
der Folge von Laufzeitsignalen reduziert wird und die derart modifizierte Folge
von Laufzeitsignalen über eine Verbindungsleitung dem Auswerteglied zugeführt wird.
-
Beim Verfahren nach der Erfindung brauchen die Laufzeitsignale nicht
direkt am Wandler ausgewertet zu werden.
-
Sie werden vielmehr mit geringem Aufwand nur so weit aufbereitet,
daß eine problemlose Ubertragung zu einem entfernten Auswerteglied möglich wird.
-
Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß ein bereits vorhandenes Auswerteglied
eingesetzt werden kann, selbst dann wenn es vom Tank entfernt angeordnet ist. Ein
eigenes aufwendiges Auswerteglied für die Laufzeitsignale der Tankinhaltsmessung
erübrigt sich somit.
-
Störeinflüsse auf eine Signalleitung gehen meist von äußeren Magnetfeldern
aus und beeinträchtigen im wesentlichen Signale höherer Frequenz. Es wirkt sich
deshalb vorteilhaft aus, daß die Frequenz der Laufzeitsignale reduziert wird.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, - daß die Pausenzeit
zwischen zwei Laufzeitsignalen durch ein Verzögerungsglied um eine feste Zeitspanne
verlängert wird, so daß eine periodische Folge von Laufzeitsignalen mit verminderter
Frequenz erzeugt wird, - daß die Frequenz dieser Signalfolge durch einen Frequenzteiler
um einen festen Wert größer eins geteilt wird und - daß die so modifizierte Folge
von Laufzeitsignalen dem Auswerteglied zugeführt wird.
-
Ein neuer Ultraschallimpuls wird vom Wandler erst dann ausgesendet,
wenn nach dem Empfang eines reflektierten Ultraschallimpulses eine feste, vorteilhafterweise
quarzgesteuerte Zeitspanne verstrichen ist. Diese Zeitspanne wird zweckmäßigerweise
so gewählt, daf3 Mehrfach-Echos innerhalb dieser Zeitspanne abklingen können.
-
Durch die feste Verzögerungszeitspanne wird außerdem die Frequenz
der Signalfolge vermindert.
-
Die nachfolgende Teilung der Signalfrequenz um einen bestimmten Wert
formt die zur Übertragung an das Auswerteglied gewünschte Frequenz. Darüber hinaus
erfolgt hierbei vorteilhafterweise eine arithmetische Mittelwertbildung über mehrere
Messungen.
-
Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens
weist einen Wandler auf, der im Boden des Tanks angeordnet, Ultraschallimpulse aussendet
und reflektierte Impulse empfängt. Er steht mit einem Auswerteglied in Verbindung,
dessen Ausgang mit einem Anzeigegerät verbunden ist. Dabei ist der Wandler mit einem
Mono-Flip-Flop verbunden, das dann wenn ein Signal des Wandlers an seinem Eingang
ansteht, um eine feste Zeitspanne verzögert, ein Signal an seinem Ausgang abgibt.
-
Der Ausgang des Mono-Flip-Flop ist mit einem Triggereingang des Wandlers
verbunden. Dadurch kann der Wandler ein neues Signal erst dann absenden, wenn nach
dem Eintreffen eines Echos die feste Zeitspanne vergangen ist.
-
Der Ausgang des Mono-Flip-Flop steht außerdem mit einem Frequenzteiler
in Verbindung. Die Frequenz des Laufzeitsignals, die bereits durch die im Mono-Flip-Flop
einge-
fügten Pausenzeitspannen reduziert wurde, wird durch den
Frequenzteiler weiter vermindert, so daß an seinem Ausgang ein störungsunanfälliges
Signal abgegeben wird.
-
Dieser Frequenzteiler steht mit dem Anzeigegerät in Verbindung, wobei
die Verbindungsleitung relativ lang sein kann.
-
Mit dieser Einrichtung nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt,
daß die Frequenz der Laufzeitsignale mit wenigen kostengünstigen Bauteilen so weit
reduziert werden kann, daß eine Übertragung zu einem entfernten Auswerteglied problemlos
möglich ist.
-
Insbesondere wird der Vorteil erzielt, daß man bei einer Tankinhaltsmessung
ohne ein spezielles Auswerteglied auskommt, falls über eine Verbindungsleitung ein
Rechner erreicht werden kann.
-
Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung grob schematisch
wiedergegebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert werden: Fig. 1 veranschaulicht
eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Fig. 2 gibt Diagramme über den Signalverlauf an drei Stellen der Einrichtung
bei niedrigem Falls stand wieder.
-
Fig. 3 stellt Diagramme über den Signalverlauf an drei Stellen der
Einrichtung bei hohem Füllstand dar.
-
In den Fig. 2 und 3 ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate
die Spannung U aufgetragen.
-
Ein Treibstofftank 1 in einem Xraftfahrzeug nach Fig. 1 weist in seinem
Boden einen Wandler 2 auf, der nach einem Einschaltimpuls 9 Ultraschallimpulse 3
aus sendet und an der Flssigkeitsoberfläche 4 im Tank 1 reflektierte Impulse 5 nach
einer Zeitspanne r1 empfängt.
-
Man vergleiche Fig. 2. Der Wandler 2 gibt dann an seinem Ausgang 22
einen Impuls 10 nach Fig. 2 ab.
-
Der Ausgang 22 des Wandlers 2 ist mit einem Eingang 61 eines Mono-Flip-Flops
6 verbunden. Falls am Eingang 61 ein Impuls 10 eintrifft, gibt das Mono-Flip-Flop
6 nach einer festen Zeitspanne T an seinem Ausgang 62 einen Impuls 11 ab.
-
Der Ausgang 62 steht mit einem Trigger-Eingang 21 des Wandlers 2 in
Verbindung. Sonach wird der Wandler 2 durch den verzögerten Impuls 11 getriggert
und ein neuer Ultraschallimpuls 3 erst dann ausgesendet, wenn nach dem Empfangen
eines reflektierten Ultraschallimpulses 5 die feste Zeitspanne T verstrichen ist.
Nach einer zum Füllstand proportionalen Zeitspanne\ 1 wird dann erneut ein Echo
5 registriert, und als Impuls 10 einer Impulsfolge 13 dem Eingang 61 des Mono-Flip-Flops6
zugeführt.
-
Auf diese Weise wird am Ausgang 62 des Mono-Flip-Flops eine Impulsfolge
12 abgegeben, deren Zyklus eine Summe aus Signallaufzeit T1 und fester Zeitspanne
T ist.
-
Dadurch die Addition der festen Zeitspanne T ist sonach die Frequenz
der Impulsfolge vermindert worden.
-
Der Ausgang 62 des Mono-Flip-Flops 6 steht außerdem mit dem Eingang
71 eines Frequenzteilers 7 in Verbindung, der bei einem festen Wert zwei die Frequenz
der Impulsfolge 12 beispielsweise halbiert. Der Frequenzteiler 7 gibt an seinem
Ausgang 72 ein Ausgangssignal 14 ab, dessen Frequenz so klein ist, daß Störeinflüsse
eine Übertragung über lange Strecken nicht beeinträchtigen können.
-
Ein Auswerteglied in Verbindung mit einem Anzeigegerät ist am Ende
einer relativ langen Übertragungsleitung 8 vorzustellen.
-
Falls der Füllstand im Tank 1 groß ist, verlängert sich die Laufzeit2
der Ultraschallimpulse gegenüber der .aufzeitRS1 bei niedrigerem Füllstand, wie
es in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht ist. Die feste Verzögerungszeit T des Mono-Flip-Flops
6 bleibt jedoch unverändert.
-
Sonach wird am Ausgang 62 des Mono-Flip-Flops 6 bei größerem Füllstand
eine Impulsfolge 15 abgegeben, die entsprechend größere Abstände zwischen den Impulsen
als die Impulsfolge 12 nach Fig. 2 aufweist. Entsprechend wird dem Eingang 51 des
Mono-Flip-Flops 6 eine Impulsfolge 16 zugeführt. Am Ausgang 72 des Frequenzteilers
7 wird bei großem Füllstand im Tank 1 ein Ausgangssignal 17 abgegeben, dessen Frequenz
kleiner als die Frequenz des Ausgangssignals 14 nach Fig. 2 ist.
-
Die Frequenzen der Ausgangssignale 14 und 17 tragen also die Information
über den Füllstand im Treibstofftank 1. Diese Information kann aufgrund der relativ
niedrigen Frequenz durch Störeinflüsse nicht beeinträchtigt werden. Sie gelangt
über die Leitung 8 zum entfernt angeordneten Auswerteglied.
-
3 Patentansprüche 3 Figuren
Liste der Bezugszeichen
1 Treibstofftank 2 Wandler 3 ausgesandte Ultraschallimpulse 4 Flüssigkeitsoberfläche
im Tank 5 reflektierte Ultraschallimpulse 6 Mono-Flip-Flop 7 Frequenzteiler 8 Übertragungsleitung
9 Einschaltimpuls 10 Impulse am Ausgang des Wandlers 11 Impulse am Ausgang des Mono-Flip-Flops
12 Impulsfolge am Ausgang des Mono-Flip-Flops bei niedrigem Füllstand 13 Impulsfolge
am Ausgang des Wandlers bei niedrigem Füllstand 14 Signal am Ausgang des Frequenzteilers
bei niedrigem Füllstand 15 Impulsfolge am Ausgang des Mono-Flip-Flops bei hohem
Füllstand 16 Impulsfolge am Ausgang des Wandlers bei hohem Füllstand 17 Signal am
Ausgang des Frequenzteilers bei hohem Füllstand 21 Trigger-Eingang des Wandlers
22 Ausgang des Wandlers 61 Eingang des Mono-Flip-Flops 62 Ausgang des Mono-Flip-Flops
71 Eingang des Frequenzteilers 72 Ausgang des Frequenzteilers Laufzeit der Ultraschallimpulse
bei niedrigem Füllstand Laufzeit der Ultraschallimpulse bei hohem Füllstand T feste
Verzögerungszeitspanne
- Leerseite -