DE3703658A1 - Einrichtung zur ermittlung des fuellstandes einer fluessigkeit in einem behaelter, insbesondere in einem kraftfahrzeug - Google Patents
Einrichtung zur ermittlung des fuellstandes einer fluessigkeit in einem behaelter, insbesondere in einem kraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (Deutsche Offenle
gungsschrift DE 34 14 513 A1) gibt ein Umsetzer ein Meßsignal
an eine Auswerteeinheit ab, die aus dem Meßsignal den Füllstand
der Flüssigkeit im Behälter ermittelt. Der Umsetzer wertet hier
bei die Laufzeit eines reflektierten Ultraschallsignals in der
Flüssigkeit aus.
Die Erfindung geht von der Feststellung aus, daß die Schallge
schwindigkeit in einer Flüssigkeit erheblich von der Temperatur
der Flüssigkeit abhängig ist und daher die Temperatur das Meß
ergebnis verfälscht.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Einrichtung anzuge
ben, bei der mit einfachen Mitteln die Temperaturabhängigkeit
der Schallgeschwindigkeit bei der Ermittlung des Füllstands
berücksichtigt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 gekennzeichnet. Er
findungsgemäß wird ein Temperatursensor eingesetzt, der die
Temperatur der Flüssigkeit in ein entsprechendes Temperatursig
nal umsetzt. Um den Aufwand für den Kabelbaum eines Fahrzeuges
minimal zu halten, werden das Meßsignal und das Temperatursig
nal auf einer einzigen Signalleitung zur Auswerteeinheit über
tragen, die bei der Ermittlung des Füllstands neben der Lauf
zeit auch die Temperatur der Flüssigkeit auswertet.
Vorzugsweise befindet sich in unmittelbarer Nähe von Umsetzer
und Temperatursensor eine Verknüpfungseinrichtung, die aus dem
Meßsignal und aus dem Temperatursignal ein Übertragungssignal
bildet, welches die relevanten Informationen über die Laufzeit
und die Temperatur der Flüssigkeit enthält.
Vorzugsweise ist der Auswerteeinheit eine Trenneinrichtung vor
geschaltet, die das ankommende Übertragungssignal wieder in das
Meßsignal und das Temperatursignal auftrennt. Als Auswerteein
heit kann dann ein handelsüblicher Mikroprozessor mit Anlogein
gang und Digitaleingang verwendet werden.
Von Vorteil ist ein Übertragungssignal, das in der Amplitude
die Information über die Temperatur der Flüssigkeit und in der
Impulsdauer - wie bei dem Meßsignal - die Information über die
Laufzeit enthält, da sich bei Verwendung eines solchen Signals
mit einfachen Mitteln eine Verknüpfungseinrichtung und eine
Trenneinrichtung aufbauen läßt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels das in den
nachfolgenden Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Es zei
gen:
Fig. 1 eine Einrichtung mit Verknüpfungseinrichtung und Trenn
einrichtung,
Fig. 2 ein Funktionsdiagramm, das das Meßsignal und das Über
tragungssignal zeigt.
In Fig. 1 ist ein Behälter 1 zu sehen, der eine Flüssigkeit ent
hält, deren Füllstand (=Inhalt) über eine Messung mit Ultra
schallimpulsen ermittelt wird.
Hierzu wird ein Piezowandler in einer Wandlereinrichtung 2 als
Antwort auf ein Auslösesignal 4 erregt und gibt Schallsignale
40 in die Flüssigkeit ab. Etwa gleichzeitig mit jedem Schallsi
gnal 40 gibt die Wandlereinrichtung 2 ein Sendesignal 5 aus.
Das an der Oberfläche der Flüssigkeit reflektierte Schallsi
gnal 40 wandert zum Piezowandler am Boden des Behälters 1 zu
rück und wird von diesem in ein elektrisches Signal umgesetzt,
das die Wandlereinrichtung 2 zu einem impulsförmigen Empfangs
signal 6 weiter aufbereitet. Die Wandlereinrichtung 2 ist mit
einem Umsetzer 3 verbunden, der zyklisch das Auslösesignal 4 an
die Wandlereinrichtung 2 abgibt und von der Wandlereinrichtung
2 in Reihenfolge das Sendesignal 5 und das Empfangssignal 6
entgegennimmt. Der Umsetzer 3 gibt ein impulsförmiges Meßsignal
7 aus, dessen Dauer gleich dem Abstand zwischen dem Sendesignal
5 und dem Empfangssignal 6 und somit ein Maß für die Laufzeit T
des Schallsignales 40 ist.
Der Umsetzer 3 ist mit der Verknüpfungseinrichtung 8 verbunden,
die einen Schalttransistor 81 hat. Die Basis des Schalttransis
tors 81 ist mit den üblichen Widerständen 83, 84 versehen und
wird mit dem Meßsignal 7 vom Umsetzer 3 aus angesteuert. Der
Schalttransistor 81 liegt mit dem Emitter an einem Bezugspunkt
10 mit Bezugspotential und mit dem Kollektor über einen Schutz
widerstand 82 an einer Ausgangsklemme 85 der Verknüpfungsein
richtung 8.
Zwischen der Ausgangsklemme 85 und dem Bezugspunkt 10 ist als
Temperatursensor 9 ein Heißleiter 91 angeschlossen, dessen
elektrischer Widerstand sich mit der Temperatur der Flüssigkeit
im Behälter 1 ändert. Mit dem Widerstand variiert am Heißleiter
91 auch der Spannungsabfall, der dem Temperatursignal 11 ent
spricht.
Der Umsetzer 3, die Verknüpfungseinrichtung 8 und die Wandler
einrichtung 2 - bis auf den Piezowandler - können auf einer ge
meinsamen Leiterplatte aufgebaut sein, die in der Nähe des Be
hälters 1 oder direkt am Behälter 1 befestigt ist. Insbesondere
der Heißleiter 91 ist, um einen guten Wärmekontakt zur Flüssig
keit herstellen zu können, am Behälter 1 angebracht.
In Entfernung vom Behälter 1, z.B. hinter dem Armaturenbrett
eines Kraftfahrzeugs, ist eine Auswerteeinheit 15 befestigt,
der eine Trenneinrichtung 14 vorgeschaltet ist.
Die Trenneinrichtung 14 weist einen Vorwiderstand 142 auf, der
zwischen einer Referenzquelle 16 mit Referenzpotential und ei
ner Eingangsklemme 143 liegt. Zudem hat die Trenneinrichtung
14 einen Impulsformer 141, der aus einem Schmitt-Trigger be
steht und mit der Eingangsklemme 143 verbunden ist.
Die Auswerteeinheit 15 weist intern einen Mikroprozessor mit
Analog-Digital-Wandler auf, der über einen Analogeingang 151
mit der Eingangsklemme 143 der Trenneinrichtung 14 verbunden
ist. Ein Digitaleingang 152 des Mikroprozessors ist mit dem
Ausgang des Impulsformers 141 verbunden.
Der Mikroprozessor ermittelt aus den Daten, die ihm am Analog
eingang 151 und am Digitaleingang 152 zur Verfügung gestellt
sind, den Füllstand der Flüssigkeit im Behälter und bringt
diesen Füllstand z.B. auf einer LCD (Liquid Cristal Display)
zur Anzeige.
Immer wenn das digitale Meßsignal 7 (vgl. Fig. 2) an der Basis
des Schalttransistors 81 mit einem Impuls anliegt - d.h. an der
Basis liegt ein High-Pegel an - ist die Kollektor-Emitter-
Strecke des Schalttransistors 81 leitend; es fließt von der
Referenzklemme 16 über den Vorwiderstand 142 und über die Si
gnalleitung 12 ein Strom zur Ausgangsklemme 85, die in etwa
auf Bezugspotential 10 (entspricht Low-Pegel) liegt. Der
Schalttransistor 81 invertiert somit das Meßsignal 7. Dieser
Sachverhalt ist auch aus der Fig. 2 ersichtlich, die im oberen
Diagramm den zeitlichen Verlauf des Meßsignals 7 und im darun
ter stehenden Diagramm das Übertragungssignal 13 zeigt, das
invertiert zum Meßsignal 7 verläuft. Der Schalttransistor 81
bleibt gesperrt, solange das Meßsignal 7 Low-Pegel hat. Jetzt
fließt der Strom von der Referenzklemme 16 aus über den Vorwi
derstand 142, über die Signalleitung 12 und über die Ausgangs
klemme 85 durch den Heißleiter 91 zur Bezugsklemme 10. Der Vor
widerstand 142 bildet damit zusammen mit dem Heißleiter 91
(unter Vernachlässigung der Ohmschen Verluste der Signalleitung
12) einen Spannungsteiler. Entsprechend der temperaturbedingten
Widerstandsänderung des Heißleiters 91 ändert sich der Span
nungsabfall am Heißleiter 91. Das Übertragungssignal 13 nimmt
demnach während des Low-Pegels des Meßsignals 7 eine Amplitude
a an, die dem Spannungsabfall am Heißleiter 91 und damit der
Temperatur der Flüssigkeit entspricht. Dieser Sachverhalt ist
in Fig. 2 im unteren Zeitdiagramm dargestellt. Der zeitliche
Verlauf des Übertragungssignals 13 zeigt etwas übertrieben die
zunehmende Abnahme der Amplitude a. Dies entspricht dem Verhal
ten des Heißleiters 91, der bei ansteigender Temperatur der
Flüssigkeit einen immmer geringeren Widerstand hat. Mit abneh
menden Widerstand des Heißleiters 91 sinkt auch der Spannungs
abfall am Heißleiter 91 ab.
Die Amplitude des Übertragungssignals 13 variiert demnach durch
die Widerstandsänderung des Heißleiters 91 in einem relativ
großen Schwankungsbereich s, der in Fig. 2 schraffiert angegeben
ist.
Der Verlauf des in Fig. 2 dargestellten Übertragungssignals 13
gibt den Fall wider, daß mit zunehmender Entleerung des Behäl
ters 1, die einer Abnahme der Impulsdauer p entspricht, die
Temperatur der Flüssigkeit ansteigt, was aus dem Absinken der
Amplitude a der Impulse zu entnehmen ist.
Das Übertragungssignal 13 verzweigt an der Eingangsklemme 143
der Trenneinrichtung 14 zum Analogeingang 151 der Auswerteein
heit 15 und zum Impulsformer 141, der aus dem Übertragungssi
gnal 13 ein digitales Signal mit konstantem High-Pegel macht,
das dem Meßsignal 7 entspricht und dem Digitaleingang 152 der
Auswerteeinheit 15 zugeführt ist. Aus dem Signal am Digitalein
gang 152 ermittelt die Auswerteeinheit 15 die Laufzeit T. Zu
jeder Laufzeit T bestimmt die Auswerteeinheit 15 den zugeordne
ten Wert für die Temperatur aus der Amplitude a des Übertra
gungssignal 13 am Analogeingang 151. Aus der Lautzeit T und der
Temperatur bestimmt die Auswerteeinheit 15 anschließend die
Füllstandshöhe der Flüssigkeit im Behälter. Zuletzt entnimmt
die Auswerteeinheit 15 aus einer Tankkennlinie den Wert für den
Inhalt des Behälters (wenn Füllstandshöhe und Inhalt einander
nicht linear zugeordnet sind) und gibt diesen auf einem Display
aus.
Claims (7)
1. Einrichtung zur Ermittlung des Füllstandes einer Flüssig
keit in einem Behälter (1), insbesondere in Kraftfahrzeugen,
- - mit einer Wandlereinrichtung (2),
- - die durch ein Auslösesignal (4) angeregt ein Sendesignal (5) erzeugt,
- - die gleichzeitig mit dem Sendesignal (5) ein Schallsignal (40) in die Flüssigkeit abgibt, und
- - die das an der Flüssigkeitsoberfläche reflektierte Schallsignal (40) wieder detektiert und in ein Empfangssignal (6) umwandelt, und
- - mit einem Umsetzer (3),
- - der zyklisch das Auslösesignal (4) an die Wandlereinrichtung (2) abgibt und
- - der eine Laufzeit (T) zwischen dem Sendesignal (5) und dem Empfangssignal (6) ermittelt und in ein Meßsignal (7) umsetzt,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß ein Temperatursensor (9) vorgesehen ist, der ein der Temperatur der Flüssigkeit entsprechendes Tempe ratursignal (11) abgibt,
- - daß eine Auswerteeinheit (15) eingesetzt ist, die aus dem Meßsignal (7) und dem Temperatursignal (11) den Füllstand ermittelt und anzeigt, und
- - daß das Meßsignal (7) und das Temperatursignal (11) über dieselbe Signalleitung (12) der Auswerteeinheit (15) zugeführt sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Verknüpfungseinrichtung (8) vorgesehen
ist, die aus Meßsignal (7) und Temperatursignal (11) ein
Übertragungssignal (13) bildet, das die Verknüpfungseinrichtung
(8) in die Signalleitung (12) einspeist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Auswerteeinheit (15) eine Trenneinrichtung
(14) vorgeschaltet ist, die aus dem Übertragungssignal
(13) das Meßsignal (7) und das Temperatursignal (11) zurückge
winnt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Amplitude (a) des Übertragungssignals
(13) ein Maß für die Temperatur und die Impulsdauer (p) des
Übertragungssignals (13) ein Maß für die Laufzeit (T) ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet,
- - daß die Verknüpfungseinrichtung (8) einen Schalttransistor (81) hat, an dessen Basis das Meßsignal (7) anliegt, dessen Emitter mit einem Bezugspunkt (10) verbunden ist, und dessen Kollektor an einer Ausgangsklemme (85) liegt,
- - daß der Temperatursensor (9) zwischen Ausgangsklemme (85) und Bezugspunkt (10) verbunden ist,
- - daß die Trenneinrichtung (14) einen Vorwiderstand (142) und einen Impulsformer (141) hat,
- - daß der Vorwiderstand (141) zwischen einer Referenzklemme (16) und einer Eingangsklemme (143) liegt, die mit einem Ana logeingang (151) der Auswerteeinheit (15) verbunden ist,
- - daß der Impulsformer (141) zwischen der Eingangsklemme (143) und einem Digitaleingang (152) der Auswerteeinheit (15) liegt, und
- - daß die Signalleitung (12) die Ausgangsklemme (85) der Ver knüpfungseinrichtung (8) und die Eingangsklemme (143) der Trenneinrichtung (14) verbindet.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Temperatursensor (9) ein Heißleiter
(91) eingesetzt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873703658 DE3703658A1 (de) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | Einrichtung zur ermittlung des fuellstandes einer fluessigkeit in einem behaelter, insbesondere in einem kraftfahrzeug |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873703658 DE3703658A1 (de) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | Einrichtung zur ermittlung des fuellstandes einer fluessigkeit in einem behaelter, insbesondere in einem kraftfahrzeug |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3703658A1 true DE3703658A1 (de) | 1988-08-18 |
Family
ID=6320405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873703658 Withdrawn DE3703658A1 (de) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | Einrichtung zur ermittlung des fuellstandes einer fluessigkeit in einem behaelter, insbesondere in einem kraftfahrzeug |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3703658A1 (de) |
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