IT201800009136A1 - Sensore per la rilevazione del livello di un mezzo - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo:

“Sensore per la rilevazione del livello di un mezzo”,

di ELTEK S.p.A., nazionalità italiana, con sede in Strada Valenza 5A, 15033 Casale Monferrato (AL).

Inventori designati: Fulvio CERUTTI, Stefano ALLERA, Massimo ZANIN, Matteo RONDANO, Giorgio FAGNOLA, Mauro ZORZETTO, Marco PIZZI

Depositata il: 3 Ottobre 2018

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ai sensori per la rilevazione del livello di un generico mezzo, quale un liquido, una sostanza fluida, un materiale pulverulento o allo stato sfuso, eccetera. L’invenzione è stata sviluppata con particolare riferimento ai sensori destinati all’installazione o integrazione in serbatoi di veicoli, ad esempio serbatoi di carburante o serbatoi per additivi necessari al funzionamento di un motore di veicolo.

Tecnica anteriore

I sensori di livello sono utilizzati in vari ambiti per la rilevazione di una quantità residua di un liquido presente in un generico recipiente, quale un serbatoio. Alcuni di questi sensori sono basati sulla misura di grandezze elettriche, quali la capacità o l’impedenza. In sostanza, in tali sensori, elaborando il valore di una certa grandezza elettrica rilevata tra una pluralità di elettrodi di misura, il sensore individua una zona di transizione tra il liquido e l’aria nel serbatoio, considerata indicativa del livello del liquido.

Riferendosi ad esempio ai sensori di livello atti a rilevare una capacità e/o una impedenza elettrica, questi tipicamente prevedono almeno due elettrodi tra loro affacciati, tra i quali è destinato ad insinuarsi il liquido di cui si vuole rilevare l’altezza, con tali elettrodi che vengono eccitati tramite un circuito oscillatore, ovvero un circuito che genera un segnale elettrico alternato o modulato in frequenza.

Il circuito rileva almeno una variazione della capacità tra gli elettrodi affacciati che è proporzionale alla variazione del dielettrico interposto tra gli elettrodi, ovvero in proporzione al livello del liquido interposto, e quindi della capacità elettrica dell’elemento sensore. In tali sensori si ottiene quindi un segnale di uscita proporzionale alla suddetta variazione di capacità.

Sono stati proposti vari tipi di sensori capacitivi che, sebbene presentino un andamento lineare e ripetibile per un dato valore di costante dielettrica del liquido, possono presentare una forte variabilità nel caso in cui la composizione del liquido stesso vari, ad esempio un carburante come gasolio o benzina con percentuali variabili di altre sostanze, ad esempio acqua o etanolo. E’ inoltre possibile una stratificazione, sia causata da fluidi immiscibili come acqua e carburante, sia per gradienti di temperatura, sia ad esempio durante il rifornimento (ad esempio effettuando un riempimento con una benzina con elevata percentuale di etanolo su una base di benzina più pura): tutto ciò introduce delle difficoltà nella misura.

L’approccio ideale sarebbe quello di disporre di un sensore capacitivo completamente digitale, in cui ogni elettrodo misura una porzione di livello in modo discreto, in modalità on-off, sfruttando la differenza comunque elevata tra la permittività dell’aria e quella del fluido. Dovendo però misurare una profondità che spesso è dell’ordine del metro o superiore, con una precisione dell’ordine del millimetro, servirebbero moltissimi elettrodi, dell’ordine di 10<3>, da gestire in modo indipendente. Questo approccio non è chiaramente conveniente, sia in termini di costo che di ingombri.

I sensori noti basati sulla misura di una grandezza elettrica, ed in particolare della capacità, sono inoltre spesso affetti da errori di rilevazione dovuti a disturbi elettrici o capacità parassite.

Scopo e sintesi dell’invenzione

Nei suoi termini generali, la presente invenzione si propone di realizzare un sensore di livello di costruzione semplice ed economica, contraddistinto da una elevata flessibilità di impiego e le cui rilevazioni siano meno affette da rumore elettrico, quali disturbi elettrici, e/o anomalie di misura, anche dovuti a capacità parassite.

Questo ed altri scopi ancora, che risulteranno chiari in seguito, sono raggiunti secondo la presente invenzione da un sensore di livello avente le caratteristiche di cui alle rivendicazioni allegate. Le rivendicazioni costituiscono parte integrante dell’insegnamento tecnico qui fornito in relazione all’invenzione.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggia che segue, effettuata con riferimento di disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali:

- la figura 1 è una vista prospettica schematica di un sensore di livello secondo possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- le figure 2, 3 e 4 sono viste in elevazione, rispettivamente posteriore, laterale e frontale, del sensore di livello di figura 1;

- la figura 5 è una rappresentazione schematica di una porzione di un sensore di livello secondo possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 6 è una vista prospettica schematica, parzialmente sezionata, di una porzione di un sensore di livello secondo possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 7 è un dettaglio di figura 6;

- la figura 8 è una vista esplosa di una struttura di collegamento elettrico di un sensore di livello secondo possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- le figure 9-11 sono rappresentazioni schematiche volte ad esemplificare il funzionamento di un sensore di livello secondo possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 12 è una vista prospettica schematica, parzialmente sezionata, di un generico contenitore in cui è montato un sensore di livello secondo possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 13 è una vista in elevazione frontale del sensore di livello di figura 12; - le figure 14a, 14b e 14c sono rappresentazioni schematica di porzioni di un sensore di livello secondo possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 15 è una vista in elevazione frontale di un sensore di livello secondo possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 16 è una vista prospettica schematica, parzialmente sezionata, di un generico contenitore in cui è montato un sensore di livello del tipo mostrato in figura - la figura 17 è una vista prospettica schematica di un sensore di livello secondo possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- le figure 18-19 sono viste prospettiche schematiche, parzialmente sezionate, di un generico contenitore in cui è montato un sensore di livello del tipo mostrato in figura 17; e

- le figure 20-31 sono viste prospettiche, parziali e schematiche, volte ad esemplificare varie possibili realizzazioni di un elemento di posizionamento e/o fissaggio utilizzabile in un sensore di livello secondo possibili forme di attuazione dell’invenzione.

- le figure 32-33 sono viste prospettiche, parziali e schematiche, di un sensore di livello secondo possibili forme di attuazione dell’invenzione e di possibili realizzazioni di un elemento di posizionamento e/o fissaggio.

Definizioni

Nella presente descrizione e nelle allegate rivendicazioni:

- nei termini generici “materiale” e “liquido” debbono intendersi comprese miscele, composizioni o abbinamenti di più materiali, sostanze o liquidi differenti;

- il termine “efficace”, quando riferito ad una porzione di uno degli elettrodi in seguito descritti, intende significare che quella porzione di elettrodi è impiegata in modo attivo ai fini della misurazione di livello in corrispondenza di una certa sezione di rilevazione del sensore di livello. Per converso, il termine “inefficace”, quando riferito ad una porzione di uno dei suddetti elettrodi, intende significare che quella porzione di elettrodo non è impiegata in modo attivo ai fini della misurazione di livello in corrispondenza di una certa sezione di rilevazione del sensore di livello che comprende due porzioni efficaci;

- il termine generico “gradino” è inteso designare una piega o sagomatura intermedia di un elettrodo, tale per cui una porzione intermedia del medesimo elettrodo si estenda in direzione generalmente trasversale, preferibilmente sostanzialmente perpendicolare o angolata, rispetto ad una direzione di lunghezza del sensore o una direzione di rilevazione di livello;

- i termini generici “prevalente” o “in misura prevalente” debbono essere intesi nella loro comune accezione, ovverosia per qualificare in modo quantitativamente superiore una certa grandezza, quale una lunghezza, una distanza, una larghezza, eccetera. Così, ad esempio, se due porzioni di due suddetti elettrodi sono indicate estendersi “in misura prevalente” sostanzialmente parallele tra loro, si intende con ciò indicare che tali due porzioni di elettrodo si estendono parallelamente per la maggior parte della loro lunghezza (più della metà, preferibilmente più dei due terzi), senza con ciò escludere che brevi tratti di tali porzioni possano essere non paralleli tra loro. Similmente, se due porzioni di elettrodo sono indicate estendersi “in misura prevalente” ad una prima distanza, si intende con ciò indicare che tali due porzioni si estendono tra loro alla citata prima distanza per la maggior parte della loro lunghezza (più della metà, preferibilmente più dei due terzi), senza con ciò escludere che brevi tratti di tali porzioni possano estendersi ad una diversa distanza.

Descrizione di forme di attuazione preferite dell’invenzione

Il riferimento ad “una forma di attuazione” all’interno di questa descrizione sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura, o caratteristica descritta in relazione alla forma di attuazione è compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, frasi come “in una forma di attuazione” e simili, eventualmente presenti in diversi luoghi di questa descrizione, non sono necessariamente riferite alla stessa forma di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche definite all’interno di questa descrizione possono essere combinate in ogni modo adeguato in una o più forme di attuazione, anche differenti da quelle raffigurate. I riferimenti numerici e spaziali (quali “superiore”, “inferiore”, “alto”, “basso”, eccetera) qui utilizzati sono soltanto per comodità e non definiscono dunque l’ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.

Riferendosi inizialmente alle figure 1-4, con LS è indicato nel suo complesso un sensore di livello secondo possibili forme di attuazione, per la rilevazione del livello di un liquido. Il sensore LS comprende almeno una struttura di rilevazione di livello, indicata con 1, ed una struttura di collegamento elettrico, indicata con 2, che in varie forme di attuazione preferenziali integra anche un circuito elettronico di controllo.

La struttura di rilevazione 1 è la parte del sensore LS destinata ad essere almeno parzialmente immersa nel liquido soggetto a misurazione, ed a tale scopo essa si estende in una direzione di misurazione di lunghezza X. A seconda del tipo di installazione del sensore, la direzione di lunghezza X può corrispondente sostanzialmente alla direzione di misurazione del livello del liquido, ovvero sostanzialmente verticale. Tuttavia, il fatto che la struttura di supporto 2 si estenda generalmente in una direzione di lunghezza non implica necessariamente che tale struttura si estende completamente in verticale o diritta: come si vedrà, infatti, in varie forme di attuazione la struttura 2 può estendersi inclinata nel liquido, o comprendere più tratti di struttura diversamente inclinati tra loro.

La struttura di collegamento 2 realizza sostanzialmente una interfaccia per il collegamento del sensore LS ad un sistema esterno (ad esempio una centralina di bordo di un veicolo) e – come detto - può eventualmente integrare direttamente una circuiteria elettronica di controllo del sensore di livello. Come risulterà chiaro in seguito, il sensore LS può includere anche più strutture di rilevazione 1 elettricamente collegate ad una medesima struttura di collegamento 2.

La struttura di rilevazione 1 comprende una pluralità di elettrodi allungati, preferibilmente ma non necessariamente aventi forma filiforme, che in varie forme di attuazione sono realizzati da fili o aste di materiale elettricamente conduttivo, ad esempio un materiale metallico. In altre forme di attuazione non rappresentate, i suddetti elettrodi allungati possono essere costituiti da piste di materiale elettricamente conduttivo depositato o comunque disposto su di un supporto, ad esempio un supporto di circuito stampato o PCB.

Nel caso esemplificato nelle figure 1-4 la struttura di rilevazione 1 include sei elettrodi, indicati con i riferimenti da 31 a 36, ma, più in generale, la soluzione tecnica in accordo all’invenzione è applicabile nel caso di strutture di rilevazione 1 che includono almeno tre elettrodi di misura, ossia effettivamente impiegati ai fini della rilevazione di livello. Nel caso delle figure 1-4 tutti gli elettrodi 31-36.sono elettrodi di misura, ma in altre forme di attuazione la struttura 1 può includere una pluralità di elettrodi di misura ed almeno un ulteriore elettrodo di taratura o riferimento, come in seguito esemplificato.

I vari elettrodi 31-36 hanno preferibilmente differenti lunghezze e sono elettricamente collegati alla struttura di collegamento elettrico 2, ad esempio nel modo in seguito descritto.

Gli elettrodi 31-36 si estendono almeno parzialmente in posizioni generalmente affiancate nella direzione di lunghezza X, in modo da avere un’estremità prossimale ed un’estremità distale, relativamente alla struttura di collegamento 2; nelle figure sono indicate solo le estremità distali degli elettrodi 31-36, con E1-E6, rispettivamente.

In varie forme di attuazione le estremità prossimali degli elettrodi sono direttamente associate alla struttura 2, preferibilmente ad una medesima altezza. In varie forme di attuazione, quale quella esemplificata, le estremità distali di almeno alcuni degli elettrodi 31-36 si trovano invece a differenti altezze nella direzione di lunghezza X: riferendosi ad esempio al caso illustrato nelle figure 1-4, i due elettrodi indicati con 31 e 32 hanno le rispettive estremità distali E1 ed E2 sostanzialmente alla medesima altezza, mentre gli altri elettrodi 33-36 hanno le loro estremità distali E3-E6 ad altezze differenti lungo l’asse X. Ciò non costituisce caratteristica essenziale dell’invenzione, ma risulta comunque vantaggiosa per i motivi appresso spiegati.

La struttura 1 è suddivisa, nella direzione X, in una successione di differenti zone o sezioni di rilevazione, che nell’esempio delle figure 1-4 sono indicate con S1-S5. Nell’esempio le varie sezioni S1-S4 hanno sostanzialmente la medesima altezza (o lunghezza), ma ciò non costituisce caratteristica essenziale.

Conformemente ad un aspetto dell’invenzione, ciascuna sezione di rilevazione S1-S5 comprende due porzioni efficaci di due rispettivi elettrodi 31-36. Come in precedenza indicato, i termini “efficace” e “inefficace”, quando riferiti ad una porzione di un elettrodo di misura, intendono significare che quella porzione di elettrodo è impiegata in modo attivo, oppure non è impiegata, rispettivamente, ai fini della misurazione di livello in corrispondenza di una certa sezione di rilevazione S1-S5.

Le suddette porzioni efficaci degli elettrodi 31-36 sono indicate in figura 2 con i riferimenti da EP1 a EP6, rispettivamente. Come si nota da tale figura 2, in corrispondenza di ciascuna sezione di rilevazione S1-S5 si estendono due porzioni efficaci, rappresentate in particolare dalla coppia di porzioni EP1, EP2 in corrispondenza della sezione S1, dalla coppia di porzioni EP1, EP3 in corrispondenza della sezione S2, dalla coppia di porzioni EP2, EP4 in corrispondenza della sezione S3, dalla coppia di porzioni EP3, EP5 in corrispondenza della sezione S4, e dalla coppia di porzioni EP4, EP6 in corrispondenza della sezione S5.

In varie forme di attuazione, un medesimo elettrodo 31-36 può definire più di una porzione efficace, a differenti altezze, ciascuna appartenente ad una differente sezione di rilevazione: nel caso esemplificato, ad esempio, l’elettrodo 31 definisce rispettive porzioni efficaci EP1 in corrispondenza delle sezioni S1 e S2, l’elettrodo 32 definisce rispettive porzioni efficaci EP2 in corrispondenza delle sezioni S1 e S3, l’elettrodo 33 definisce rispettive porzioni efficaci EP3 in corrispondenza delle sezioni S2 e S4, l’elettrodo 34 definisce rispettive porzioni efficaci EP4 in corrispondenza delle sezioni S3 e S5, mentre gli elettrodi 35 e 36 definiscono ciascuno una sola porzione efficace EP5 e EP6 in corrispondenza delle porzioni S4 e S5, rispettivamente.

In generale, l’estremità distale E1-E6 di un elettrodo si troverà, a seconda dei casi, in corrispondenza dell’estremità della sua unica porzione efficace (elettrodi 35 e 36) o della sua ultima porzione efficace (elettrodi 31-34 sezione) opposta alla struttura di collegamento 2.

In una o più delle sezioni di rilevazione si estende anche almeno una porzione inefficace di almeno un ulteriore elettrodo, ovverosia di un elettrodo differente dai due elettrodi di misura a cui appartengono le due porzioni efficaci della corrispondente sezione di rilevazione. A seconda del tipo di realizzazione del sensore di livello, in una o più delle sezioni di rilevazione si possono estendere più porzioni inefficaci di più ulteriori elettrodi. Ad esempio, dalle figure 1-4 si apprezzerà che in corrispondenza della sezione S2 si estende una porzione inefficace (non indicata) dell’elettrodo 32, mentre in corrispondenza della sezione S3 si estendono due porzioni inefficaci (non indicate) appartenenti agli elettrodi 31 e 33. Similmente, in corrispondenza della sezione S4 si estendono tre porzioni inefficaci (non indicate) appartenenti agli elettrodi 31, 32, 34, ed in corrispondenza della sezione S5 si estendono quattro porzioni inefficaci (non indicate) appartenenti agli elettrodi 31, 32, 33 e 35.

Conformemente ad un aspetto dell’invenzione, gli elettrodi sono sagomati in modo tale per cui, in corrispondenza di una o più sezioni di rilevazione, le due porzioni efficaci di due corrispondenti elettrodi di misura sono più prossime tra loro rispetto alla porzione o alle porzioni inefficaci di uno più altri elettrodi che si estendono nella sezione di rilevazione considerata. In varie forme di attuazione preferenziali, questa particolare configurazione, consente anche di definire una struttura di rilevazione in cui il numero di porzioni di elettrodo in una sezione di rilevazione differisce dal numero delle porzioni di elettrodo di una adiacente sezione di rilevazione, con conseguenti vantaggi in seguito indicati.

Riferendosi all’esempio delle figure 1-4, le coppie di porzioni efficaci EP1 ed EP2, EP1 ed EP3 EP2 ed EP4, EP3 ed EP5, EP4 ed EP6 delle sezioni S1-S5, rispettivamente, si estendono in misura prevalente sostanzialmente parallele o equidistanti tra loro, nella direzione di lunghezza X, ad una prima distanza predeterminata l’una dall’altra. Per converso, in corrispondenza di ciascuna delle sezioni S2-S5, ciascuna porzione inefficace dell’ulteriore elettrodo o elettrodi che interessa/interessano la sezione considerata, si estende in misura prevalente ad una seconda distanza predeterminata dalle corrispondenti porzioni efficaci, con le seconde distanze predeterminate che sono maggiori rispetto alla prima distanza predeterminata. Le suddette prima distanza e seconda distanza sono preferibilmente intese come distanze o interassi avendo a riferimento il centro degli elettrodi considerati.

Il concetto è più chiaramente esemplificato in figura 5, che illustra parzialmente le sezioni S1-S3 del sensore LS delle figure 1-4. In tale figura, d1 indica la suddetta prima distanza, ad esempio tra le porzioni efficaci EP1 e EP2 degli elettrodi 31 e 32 nella sezione S1, o tra le porzioni efficaci EP1 e EP3 degli elettrodi 31 e 33 nella sezione S2, o tra le porzioni efficaci EP2 e EP4 degli elettrodi 32 e 34 nella sezione S3.

Con d2 sono invece indicate le seconde distanze, tra la porzione efficace EP1 dell’elettrodo 31 e la corrispondente porzione inefficace (indicata con NEP2) dell’elettrodo 32 nella sezione S2, oppure tra la porzione efficace EP2 dell’elettrodo 32 e le corrispondenti porzioni inefficaci (indicate con NEP1 e NEP3) degli elettrodi 31 e 33 in corrispondenza della sezione S3 (va da sé che anche la seconda distanza d2 tra la porzione efficace EP3 dell’elettrodo 33 e la corrispondente porzione inefficace NEP2 dell’elettrodo 32 nella sezione S2, oppure tra la porzione efficace EP4 dell’elettrodo 34 e le corrispondenti porzioni inefficaci NEP1 e NEP3 degli elettrodi 31 e 33 in corrispondenza della sezione S3 sono maggiori della distanza d1).

Si noti che, per quanto preferibile, la distanza d1 non è necessariamente sempre la stessa in corrispondenza di ciascuna sezione di rilevazione S1-S5, e lo stesso dicasi per le distanze d2. In termini generali, comunque, d2 è molto maggiore di d1, ad esempio da cinque a quaranta volte, preferibilmente da otto a venti volte.

In varie forme di attuazione, le suddette diverse distanze d1, d2 tra le porzioni efficaci e le porzioni inefficaci dei vari elettrodi sono ottenute prevedendo almeno un gradino intermedio negli elettrodi stessi. Nell’esempio sinora raffigurato, i gradini intermedi sono indicati con D2-D5 nelle figure 1 e 4. Si noti che, nell’esempio, l’elettrodo 31 è sostanzialmente diritto, ovvero privo di gradini, mentre ciascuno degli elettrodi 32-36 definisce lungo il suo sviluppo almeno un gradino intermedio D2-D5, rispettivamente.

In varie forme di attuazione, l’almeno un gradino intermedio è configurato in modo tale per cui due porzioni consecutive del corrispondente elettrodo 32-36 che si trovano a monte e a valle del gradino stesso si estendano sostanzialmente parallele o secondo assi paralleli tra loro nella direzione di lunghezza X.

A tale scopo, di preferenza, il gradino intermedio D2-D5 include un tratto del corrispondente elettrodo 32-36 che si estende sostanzialmente perpendicolarmente rispetto alle suddette porzioni consecutive (si vedano ad esempio i tratti orizzontali di elettrodo in corrispondenza dei quali terminano le linee (?) dei numeri di riferimento “D2” e “D3” in figura 5).

In generale, una delle due suddette porzioni consecutive sarà una porzione efficace dell’elettrodo considerato, mentre l’altra sarà una porzione inefficacie del medesimo elettrodo.

Come si intuisce, le entità delle distanze d1 e d2, in corrispondenza delle varie sezioni di rilevazione S1-S5, dipendono essenzialmente dalla conformazione dei gradini intermedi degli elettrodi interessati (in particolare dalla lunghezza dei loro tratti trasversali o perpendicolari alla direzione X, eventualmente comprensivi di tratti curvi di raccordo, visibili nelle figure esemplificative).

In varie forme di attuazione, onde assicurare il corretto posizionamento reciproco dei vari elettrodi in corrispondenza di ciascuna sezione di rilevazione, il sensore di livello LS comprende una pluralità di elementi di posizionamento, che sono distanziati tra loro nella direzione di lunghezza X, e che sono configurati per mantenere permanentemente i vari elettrodi alle rispettive distanze predeterminate, quali le distanze d1 e d2 in precedenza indicate, e che sono eventualmente utilizzabili per fissare gli elettrodi nelle condizioni operative, ad esempio all’interno in un contenitore.

In varie forma di attuazione, gli elementi di posizionamento sono atti a definire sia una distanza (d1) tra porzioni di elettrodi atti ad effettuare una rilevazione, sia una distanza (d2) tra porzioni di elettrodi che non contribuiscono ad effettuare una rilevazione. Di preferenza gli elementi di posizionamento sono atti a definire sia una distanza (d1) tra almeno due porzioni di elettrodi di una porzione efficace, sia una distanza (d2) tra almeno due porzioni di elettrodi di una porzione inefficace.

Nel caso delle figure 1-5, i suddetti elementi di posizionamento sono indicati con 4 e possono ad esempio comprendere due parti 4a e 4b (vedere figura 6) di materiale elettricamente isolante accoppiabili tra loro, ad esempio mediante organi filettati 4c o rivetti o agganci a scatto o ad interferenza meccanica, con interposti rispettivi tratti degli elettrodi. Nel seguito verranno esemplificate altre varie possibili realizzazioni degli elementi di posizionamento 4, che all’occorrenza possono essere anche configurati ai fini del fissaggio in posizione di una relativa sezione di rilevazione 1 del sensore LS all’interno di un generico contenitore, ad esempio un serbatoio.

In varie forme di attuazione preferenziali, nelle quali le estremità distali dei vari elettrodi sono a differenti altezze, almeno uno dei due elettrodi di misura che definiscono le due porzioni efficaci di una corrispondente sezione di rilevazione ha la rispettiva estremità distale in una posizione sostanzialmente corrispondente o prossima ad un elemento di posizionamento del tipo precedentemente citato, o poco oltre esso. Anche tale concetto preferenziale è rilevabile ad esempio dalle figure 1 e 4, dove si nota come le estremità distali E3-E6 di ciascuno degli elettrodi 33-36 sporgano leggermente oltre un relativo elemento di posizionamento 4. Ciò risulta preferibile per garantire il preciso posizionamento e/o un corretto fissaggio degli elettrodi anche nello loro zona terminale inferiore.

In varie forme di attuazione preferenziali, almeno uno degli elementi di posizionamento 4 è posizionato in prossimità o in corrispondenza di almeno uno dei gradini D2- D5, con tale elemento di posizionamento che è configurato per il fissaggio del sensore di livello in posizione. Un tale posizionamento di almeno un tale elemento 4 può consentire un fissaggio del sensore di livello in un relativo serbatoio in corrispondenza di zone di piega o variazione di direzione del sensore di livello, corrispondenti a zone di variazione di inclinazione del serbatoio.

La particolare conformazione di almeno alcuni degli elettrodi (quali gli elettrodi 32-36), come detto preferibilmente contraddistinta dalla presenza di almeno una gradino intermedio (quali i gradini D2-D5), ed il loro posizionamento relativo, unitamente alla disposizione delle estremità distali a differenti altezze (quali le estremità E3-E6), consente di ottenere una struttura di rilevazione 1 in cui il numero di porzioni di elettrodo in una data sezione di rilevazione differisce dal numero delle porzioni di elettrodo di una precedente e/o successiva sezione di rilevazione. In generale, a partire dalla sezione di rilevazione più prossima alla struttura di collegamento 2, ciascuna sezione di rilevazione successiva includerà un numero di porzioni di elettrodo inferiori di uno rispetto alla sezione precedente, ferma restando la presenza in tale sezione di due porzioni efficaci. Anche tale caratteristica è ben rilevabile dalle figure 1, 2 e 4, dove si nota come le sezioni S1, S2, S3, S4 e S5 includano ciascuna sei, cinque, quattro, tre e due porzioni di elettrodo, rispettivamente.

Nelle figure 6-8 è illustrata una possibile realizzazione di una struttura di collegamento 2, che include di preferenza un rispettivo involucro, ad esempio formato in due parti 2a e 2b, preferibilmente di materiale elettricamente isolante. In varie forme di attuazione, una parte dell’involucro, quale la parte superiore 2a, definisce un corpo di connettore 5 nell’ambito del quale si estendono parzialmente dei terminali elettrici di collegamento 6, per l’interfacciamento del sensore di livello LS ad un sistema esterno.

In varie forme di attuazione, il suddetto involucro è conformato per alloggiare al proprio interno un circuito di elaborazione e/o controllo, al quale sono elettricamente collegati gli elettrodi della struttura di rilevazione 1, preferibilmente alla loro estremità prossimale. Nel caso esemplificato, le due parti di involucro 2a e 2b sono conformate per definire tra loro una camera 7 per l’alloggiamento di un supporto di circuito 8, sul quale può essere montata la componentistica 8a di controllo del sensore di livello, preferibilmente includente un’unità di controllo elettronica, quale un microcontrollore con associati mezzi di memoria non volatile in cui risiede il programma di controllo del sensore.

L’unità elettronica o circuito di elaborazione e/o controllo 2 preferibilmente comprende almeno uno tra un circuito oscillatore o un circuito atto a generare un segnale in frequenza, un circuito atto a rilevare una impedenza e/o una capacità e/o una resistenza elettrica, un circuito amplificatore, un interruttore controllabile o un multiplexer o un circuito di commutazione degli ingressi e/o degli elettrodi, un circuito di campionamento di segnali o un circuito di “Sample and Hold”, un convertitore analogico-digitale, un circuito di elaborazione dati, un circuito di memoria, un circuito di trasmissione dati, preferibilmente per una trasmissione e/o ricezione in un formato seriale, molto preferibilmente per il tramite di un’interfaccia e/o un protocollo SENT (Single Edge Nibble Transmission).

Nel caso di utilizzo di un microcontrollore, questo comprende preferibilmente almeno un’unità logica di elaborazione e/o controllo, un circuito di memoria ed ingressi ed uscite, tra le quali ingressi di tipo analogico/digitale. In alternativa l’unità di controllo elettronico potrebbe comprendere un circuito integrato ASIC o FPGA ed un circuito integrato dedicato ad adempiere le funzioni di convertitore analogico-digitale.

Il supporto di circuito 8 è preferibilmente provvisto di una disposizione di collegamento 8b per gli elettrodi 31-36, collegata al circuito realizzato dalla suddetta componentistica 8a, ed a tale circuito sono inoltre collegati i terminali 6, ad esempio tramite contatti a molla 6a. Una delle due parti dell’involucro, qui la parte 2b, è preferibilmente provvista di un passaggio 9 per le porzioni di estremità prossimale degli elettrodi, ed a tale passaggio 9 possono essere associati idonei mezzi di tenuta, quale ad esempio una resinatura. Anche tra le due parti di involucro 2a, 2b sono di preferenza previsti mezzi di tenuta 10 (figura 8), quale ad esempio una guarnizione anulare. Le due parti di involucro 2a, 2b sono fissate tra loro, con interposti i mezzi di tenuta 10, ad esempio tramite organi filettati oppure con agganci a scatto o mezzi tecnicamente equivalenti; nell’esempio illustrato sono allo scopo previsti organi filettati ed un anello di fissaggio superiore, indicati con 11 e 12, rispettivamente, in figura 8. Di preferenza, almeno una delle parti dell’involucro, qui la parte 2b, è provvista di elementi 13 per il posizionamento e/o il fissaggio della struttura di collegamento 2 ad una differente struttura, ad esempio all’esterno di un serbatoio.

In varie forme di attuazione, il circuito di controllo del sensore di livello è configurato per applicare selettivamente una differenza di potenziale elettrico, preferibilmente modulato in frequenza, tra i due elettrodi di misura che definiscono le due porzioni di rilevazione di una corrispondente sezione di rilevazione, e per rilevare il valore di una determinata grandezza elettrica tra tali due porzioni di rilevazione, tale grandezza elettrica essendo rappresentativa del livello del liquido. Il circuito di controllo è preferibilmente configurato per collegare a massa gli elettrodi differenti dai due elettrodi di misura ai quali viene di volta in volta applicata la suddetta differenza di potenziale.

A seconda del tipo di configurazione di sensore e delle caratteristiche del liquido di cui deve essere rilevato il livello, la grandezza elettrica in questione può essere un’impedenza o una resistenza elettrica o una capacità elettrica ed il circuito di controllo sarà configurato di conseguenza. Ad esempio, nel caso in cui gli elettrodi del sensore siano direttamente a contatto con il liquido, la grandezza elettrica misurata tra gli elettrodi potrà essere la capacità, quando il liquido è relativamente elettricamente isolante o poco conduttivo (come ad esempio il gasolio o olio nuovo/non esausto), oppure l’impedenza nel caso di liquidi più conduttivi (come ad esempio Urea/Ad-Blue, acqua non deionizzata, liquidi lava-vetro, olio usato/esausto, eccetera).

La capacità potrebbe essere misurata anche nel caso di un sensore LS i cui elettrodi siano elettricamente isolati rispetto al liquido, ad esempio racchiusi in un rivestimento di materiale elettricamente isolante e sostanzialmente impermeabile al liquido, ed il liquido sia elettricamente conduttivo (ad esempio una soluzione acquaurea). Apparirà chiaro alla persona esperta del ramo che, almeno nei casi in cui gli elettrodi sono a contatto con il liquido, il risultato della misura di capacità dipenderà anche dalla costante dielettrica del liquido stesso, potendosi anche rilevare un valore di impedenza o un valore di resistenza o conducibilità del liquido.

La figura 9 illustra schematicamente un sensore LS del tipo precedentemente descritto, montato all’interno di un generico contenitore T, ad esempio un serbatoio di un veicolo. Nell’esempio, il sensore LS è disposto in modo che la sua sezione S1 sia quella più in basso, nella direzione di lunghezza X. Ovviamente, in altre forme di attuazione, il sensore LS potrebbe essere capovolto rispetto al caso illustrato (ovvero con la sezione S5 più in basso), eventualmente adattato a tale scopo, ed in tal caso la logica di controllo del sensore stesso potrebbe essere sostanzialmente invertita rispetto a quella qui di seguito esemplificata.

Nel caso di figura 9, all’interno del contenitore T è presente una quantità relativamente ridotta di liquido L, nella quale è solo parzialmente immersa la sezione di rilevazione S1.

Si assuma che il liquido in questione sia gasolio e che la grandezza elettrica misurata tra le porzioni efficaci degli elettrodi sia la capacità elettrica. Nell’esempio considerato gli elettrodi 31-36 realizzano degli elettrodi capacitivi: pertanto, quando le due porzioni efficaci di una certa sezione di rilevazione sono immerse almeno parzialmente in un liquido, il valore di capacità elettrica rilevabile tra i due corrispondenti elettrodi sarà differente da quello rilevabile in assenza di liquido (ovvero di non immersione), tale valore di capacità dipendendo dalla costante dielettrica del liquido in questione.

Nel corso di una fase di misurazione di livello, il circuito di controllo del sensore controllerà inizialmente l’applicazione della differenza di potenziale o segnale variabile in frequenza tra i soli elettrodi 31 e 32, le cui porzioni efficaci EP1 e EP2 realizzano la sezione di rilevazione S1. Come detto, i restanti elettrodi 33-36 potranno essere collegati a massa (o ad un differente potenziale elettrico o non collegati ad un potenziale). Più in generale, la fase di misurazione avrà inizio a partire dalla sezione di rilevazione che si trova più in basso all’interno di un contenitore di cui deve essere misurato il livello di liquido; tuttavia nulla esclude in linea di principio di avviare la rilevazione con una sequenza differente, ad esempio partendo dalla sezione più in alto (quale la sezione S5, nell’esempio sinora discusso).

In costanza di applicazione della differenza di potenziale, il circuito di controllo provvede a misurare un valore di capacità elettrica tra i due elettrodi 31 e 32, che sarà variabile in funzione del grado di immersione delle due porzioni efficaci EP1 e EP2 nel liquido L; il circuito provvede quindi a confrontare il valore rilevato con corrispondenti informazioni di riferimento contenute in idonei mezzi di memoria non volatili del circuito stesso, tali informazioni essendo rappresentative, per ciascun valore o campo di valori di capacità elettrica rilevato per la data sezione S1, del corrispondente livello di liquido L.

Le suddette informazioni di riferimento sono ovviamente ottenute in precedenza, nella fase di progetto, a seguito di prove sperimentali eseguite impiegando un sensore di livello LS su di un contenitore T, con vari livello del liquido L, e preferibilmente anche a seguito di tarature o calibrazioni in fase produttiva.

In sostanza, quindi, a seguito della misurazione e del confronto effettuati, il circuito di controllo è in grado di conoscere in quale misura le porzioni efficaci EP1 e EP2 della sezione S1 siano immerse nel liquido L o, per converso, in quale misura tali porzioni EP1 e EP2 siano non immerse o in aria (o altro gas) , e conoscere con ciò il corrispondente livello del liquido. Il circuito di controllo, preferibilmente implementato nella struttura di collegamento 2, provvederà quindi a trasmettere o generare segnali verso l’esterno, ad esempio tramite il connettore elettrico 5-6 in precedenza descritto, rappresentativi dell’informazione di livello.

Come detto, a seconda delle caratteristiche del liquido e del tipo configurazione del sensore (elettrodi isolati dal fluido o meno), il relativo circuito di controllo potrà essere configurato per rilevare un valore di impedenza tra gli elettrodi, anziché di capacità, ed effettuare le necessarie comparazioni con corrispondenti informazioni di riferimento.

Come in precedenza indicato, in varie forme di attuazione preferenziali, le varie sezioni S1-S5 presentano un numero decrescente di porzioni di elettrodo, a partire dalla sezione più prossima alla struttura 2. Tale caratteristica risulta vantaggiosa ai fini del miglioramento della qualità di rilevazione di livello.

A tale riguardo si consideri in generale che, quando degli elettrodi affiancati sono solo parzialmente immersi in un liquido, la capacità elettrica dei (sovrastanti) tratti di elettrodo in aria, ovvero non immersi nel liquido, dà luogo ad un rumore elettrico o ad una capacità parassita, che falsa in un certo modo la misura rispetto alla capacità dei suddetti tratti immersi. Questo rumore o capacità parassita incide in modo elevato quando il livello del liquido è ridotto, ovvero quando la capacità nel liquido è nettamente inferiore rispetto alla capacità in aria. Riferendosi ad esempio al caso di figura 9, con Cliquid è indicata schematicamente la capacità tra i tratti immersi degli elettrodi E1 e E2, mentre con Cair è indicata la capacità tra i loro tratti in aria.

Grazie alla particolare configurazione con numero decrescente delle porzioni di elettrodo tra le varie sezioni S1-S5, anche nel caso di un ridotto livello del liquido L, la capacità in aria Cair sarà determinata dai soli tratti non immersi delle porzioni di elettrodo della sezione S1 interessata dal liquido. Grazie al fatto che la sezione di rilevazione S1 consta unicamente di due sole porzioni di elettrodo adiacenti (ovvero le porzioni efficaci EP1 e EP2 degli elettrodi 31 e 32: si veda figura 5) gli altri elettrodi della struttura 1 non daranno sostanzialmente luogo ad alcun rumore o capacità parassita in corrispondenza di tale sezione S1, o comunque daranno luogo a rumore o capacità parassite molto ridotte, con ciò rendendo più precisa la rilevazione di livello.

Viceversa, se in ipotesi le estremità distali degli elettrodi 31-36 si trovassero tutte sostanzialmente in corrispondenza o in prossimità della parete di fondo Tb del contenitore T, la sezione S1 (o, più in generale, ciascuna sezione di rilevazione S1-S5), includerebbe – oltre alle rispettive due porzioni efficaci di elettrodo – anche altre quattro porzioni inefficaci degli altri elettrodi. In un tale ipotetico caso, in presenza di un livello di liquido L pari ad esempio a quello mostrato in figura 9, oltre ai tratti immersi e non immersi delle porzioni efficaci degli elettrodi 31 e 32, in corrispondenza della sezione S1 vi sarebbero anche altri quattro tratti immersi ed altrettanti tratti non immersi di corrispondenti porzioni inefficaci degli elettrodi 33- 36, con conseguente rumore e capacità parassite molto più elevate, a detrimento della qualità di misurazione di livello.

Si noti che, con una configurazione del tipo illustrato in figura 5, un tratto terminale dell’elettrodo 33, ovvero della sua porzione efficace EP3, risulta affiancato alla porzione efficace EP1 dell’elettrodo 31 anche in corrispondenza della sezione S1: tale tratto affiancato è comunque di lunghezza limitata, in modo che il disturbo da esso introdotto sia molto ridotto.

La figura 10 illustra invece il caso in cui la quantità di liquido L nel contenitore T è tale per cui il livello sia rilevabile dalla sezione S2. In una tale situazione, ad esempio, la fase di rilevazione di livello prevederà i passi già sopra spiegati in relazione alla sezione S1, ovvero l’applicazione della differenza di potenziale tra gli elettrodi 31 e 32, la successiva rilevazione della capacità tra i medesimi elettrodi, ed il confronto del valore rilevato con le informazioni di riferimento. Il circuito di controllo, oltre a riconoscere che la sezione S1 è completamente immersa nel liquido, procederà con la ripetizione dei medesimi passi in relazione alla sovrastante sezione S2, e quindi:

- applicazione della differenza di potenziale tra i soli elettrodi 31 e 33, le cui porzioni efficaci EP1 e EP3 realizzano la sezione di rilevazione S2, con eventuale collegamento a massa dei restanti elettrodi 32 e 34-36;

- misurazione, in costanza di applicazione della differenza di potenziale, del valore di capacità elettrica o impedenza tra i due elettrodi 31 e 33, variabile in funzione del grado di immersione delle due porzioni efficaci EP1 e EP3 nel liquido L;

- confronto tra il valore rilevato con le corrispondenti informazioni di riferimento, onde desumere il corrispondente livello di liquido L.

- trasmissione all’esterno del segnale rappresentativo del livello rilevato.

La medesima logica sarà eseguita in successione per tutte le altre sezioni più in alto, a seconda del livello del liquido L nel contenitore T. Peraltro, nulla vieta in linea di principio di avviare la fase di rilevazione partendo dalla sezione più alto all’interno del contenitore T.

Nella situazione di figura 10, in corrispondenza della sezione S2, nel liquido L sono parzialmente immerse sia le porzioni efficaci EP1 e EP3 degli elettrodi 31 e 33, sia la porzione inefficace NEP2 dell’elettrodo 32 (vedere a riferimento la figura 5). Come in precedenza spiegato, in conformità all’invenzione, la porzione inefficacie NEP2 si trova a distanze d2 maggiori rispetto alla distanza d1 tra le porzioni efficaci EP1 e EP3: in tal modo, l’effetto di disturbo elettrico o di capacità parassita generato dall’elettrodo 32 in corrispondenza della sezione S2 è trascurabile, o comunque molto limitato, a vantaggio della precisione di rilevazione di livello.

La figura 11 illustra il caso in cui la quantità di liquido L nel contenitore T è tale per cui il livello sia rilevabile dalla sezione S3. La logica di rilevazione rimane quella sopra descritta, con il circuito di controllo che, oltre a riconoscere che le sezioni S1 e S2 sono completamente immerse nel liquido, procederà con la ripetizione dei passi sopra citati in relazione alla sovrastante sezioneS2.

Nella situazione di figura 11, in corrispondenza della sezione S3, nel liquido L sono parzialmente immerse sia le porzioni efficaci EP2 e EP4 degli elettrodi 32 e 34, sia le porzioni inefficaci NEP1 e NEP3 degli elettrodi 31 e 33 (vedere a riferimento la figura 5). In conformità all’invenzione, tali porzione inefficaci NEP1 e NEP3 si trovano a distanze d2 maggiori rispetto alla distanza d1 tra le porzioni efficaci EP2 e EP4, minimizzando in tal modo l’effetto di disturbo elettrico o di capacità parassita generato dagli elettrodo 31 e 32 in corrispondenza della sezione S3, a vantaggio della precisione di rilevazione di livello.

In figura 12 è illustrato un sensore di livello LS in accordo a ulteriori possibili forme di attuazione dell’invenzione, montato all’interno di un generico contenitore T di un liquido, ad esempio un serbatoio. In figura 13 il medesimo sensore LS è mostrato isolatamente, in elevazione frontale.

Da tali figure 12-13 si nota come, a differenza di quanto illustrato nelle precedenti figure 1-11, i gradini D2-D5 degli elettrodi 32-35 possano essere definiti tutti in corrispondenza di un medesimo lato della struttura di rilevazione 1 (qui il lato destro, riferendosi alla figura 11).

Le figure 11 e 12 si prestano altresì a mostrare come, in varie forme di attuazione, la pluralità di elettrodi che realizzano una struttura di rilevazione 1 possa comprendere almeno un elettrodo di taratura o riferimento.

In varie forme di attuazione, il sensore oggetto dell’invenzione è configurato per rilevare il livello di liquidi che potrebbero essere non omogenei e stratificati, sia in termini di composizione che di temperatura. Per una misura più accurata è quindi possibile, in varie forme di attuazione preferenziali, predisporre un elemento di taratura in corrispondenza di più sezioni di rilevazione di una medesima struttura di rilevazione, in particolare almeno un elemento di taratura in corrispondenza di ciascuna coppia di porzioni efficaci di elettrodo.

Vantaggiosamente, i vari elementi di taratura possono essere definiti da un singolo elettrodo di taratura o riferimento. Di preferenza, tale singolo elettrodo di taratura è conformato per definire una pluralità di porzioni di taratura, ciascuna delle quali è affiancata localmente, preferibilmente sostanzialmente parallela, ad una delle porzioni efficaci di una corrispondente sezione di rilevazione. Le porzioni di taratura sono di preferenza posizionate nella parte più bassa della corrispondente sezione di rilevazione, in modo da poter essere utilizzata anche quando il liquido lambisce una anche una piccola porzione delle porzioni efficaci dei corrispondenti elettrodi di misura.

Nel caso particolare esemplificato nelle figure 12 e 13, sono previsti cinque elettrodi di misura, indicati con 31-35 ed un singolo elettrodo di taratura indicato con 3r. Gli elettrodi di misura, ovvero le rispettive porzioni attive EP1-EP5, definiscono in questo caso quattro sezioni di rilevazione S1-S4.

L’elettrodo di taratura 3r è sagomato, in particolare tramite una pluralità di rispettivi gradini Dr, in modo da definire una pluralità di porzioni di taratura, ciascuna delle quali - come detto - si estende sostanzialmente parallela alle due porzioni efficaci dei due elettrodi di misura di una corrispondente sezione di rilevazione S1-S4. I gradini Dr sono preferibilmente configurati in modo che la porzione di taratura dell’elettrodo 3r sia parallela alle porzioni efficaci dei due elettrodi di misura solo per un tratto limitato.

Si noti che, grazie alla conformazione citata, con i gradini D2-D5 e Dr degli elettrodi di misura e dell’elettrodo di taratura, rispettivamente, definiti tutti in corrispondenza di un medesimo lato della struttura di rilevazione 1, ciascun elettrodo di misura 31-35 definisce una sola rispettiva porzione efficace EP1-EP5. In varie forme di attuazione, quale quella esemplificata, i gradini Dr sono in posizione sfalsata rispetto ai gradini D1-D5.

Riferendosi alla parte (a) figura 14, con EPr sono indicate due delle citate porzioni di taratura dell’elettrodo 3r, che si estendono nella direzione di lunghezza sostanzialmente parallele alle porzioni efficaci EP1 e EP3 della sezione S1, ed alle porzioni efficaci EP2 e EP3 della sezione S2, rispettivamente. Le porzioni di taratura EPr si estendono a rispettivi terzi interassi o distanze predeterminate d3 rispetto alle due porzioni efficaci della di una corrispondente sezione di rilevazione, tali terze distanze d3 essendo inferiori alle precedentemente indicate seconde distanze predeterminata d2.

Sempre nella parte (a) di figura 14, con NEPr sono indicate delle porzioni dell’elettrodo di taratura 3r che si estendono tra una suddetta porzione di taratura EPr ed un relativo gradino Dr. Come si nota, per ciascuna sezione di rilevazione, queste porzioni NEPr si estendono ad una distanza d2r che è maggiore rispetto alle corrispondenti distanze d1, e preferibilmente anche maggiore rispetto alle distanze d3. Nella parte (a) di figura 14 con d2r è indicata la distanza tra una porzione NEPr ed una sola (EP2 e EP3) delle due porzioni efficaci delle sezioni S1 e S2: si apprezzerà tuttavia che anche la distanza d2r tra ciascuna porzione NEPr e l’altra (EP1 e EP2) delle due delle porzioni efficaci delle sezioni S1 e S2 è maggiore rispetto alle corrispondenti distanze d1.

Si apprezzerà che le entità delle distanze d1, d2, d3 e d2r, in corrispondenza delle varie sezioni di rilevazione dipendono dalla conformazione assegnata ai gradini intermedi degli elettrodi interessati.

Di preferenza, in corrispondenza di ciascuna sezione di rilevazione, la porzione di taratura EPr dell’elettrodo di taratura 3r ha una lunghezza che è inferiore alla lunghezza delle due corrispondenti porzioni efficaci dei due elettrodi di misura. Anche tale caratteristica è ben rilevabile nella parte (a) di figura 14, dove con L1 è indicata la lunghezza - nella direzione di lunghezza - delle porzioni efficaci degli elettrodi di misura, mentre con L2 è indicata la lunghezza - nella stessa direzione – delle porzioni di taratura dell’elettrodo di taratura. La lunghezza delle porzioni di taratura definite dall’elettrodo di taratura è in generale ridotta rispetto alla lunghezza delle corrispondenti porzioni efficaci degli elettrodi di misura: in generale, per porzioni efficaci aventi lunghezza compresa tra 10 e 150 cm, preferibilmente compreso tra 5 e 40 cm, le corrispondenti porzioni di taratura dell’elettrodo di taratura avranno una lunghezza compresa tra 0,2 e 10 cm, preferibilmente tra 0,5 e 4 cm.

In base quanto già sopra descritto, in virtù delle distanze d2r, l’effetto di disturbo elettrico o di capacità parassita generato dalle porzioni NEPr dall’elettrodo di taratura 3r in corrispondenza delle varie sezioni di rilevazione sarà trascurabile, o comunque molto limitato, a vantaggio della precisione di rilevazione di livello. Per contro, in considerazione della loro ridotta lunghezza L2 in rapporto alla lunghezza L1, il rumore elettrico generato dalle porzioni di taratura EPr sarà molto ridotto.

Si apprezzerà che il contributo alla capacità (o altre grandezza elettrica) rilevata tra una coppia di elettrodi di misura è dovuto pressoché interamente alle rispettive porzioni efficaci di lunghezza L1 (si veda ancora la parte (a) figura 14): in seguito, la distanza tra i due elettrodi di misura diventa molto maggiore ed il contributo alla capacità diventa trascurabile.

Il processo di taratura è preferibilmente effettuato al termine della linea di produzione, ovvero dopo che il sensore LS è stato realizzato, onde ottenere uno o più coefficienti di correzione o compensazione della grandezza elettrica rappresentativa del livello del liquido (capacità o impedenza o resistenza).

Ad esempio, supponendo che il funzionamento del sensore sia basato sulla rilevazione di una capacità elettrica tra le porzioni efficaci degli elettrodi di misura 31-35, si potrà operare misurando la capacità in aria, ovvero a elettrodi non immersi, ad almeno due temperature T1 e T2 diverse, tra l’elettrodo di taratura 3r (ovvero le sue porzioni EPr) ed i vari elettrodi di misura 31-35 (ovvero le loro porzioni EP1-EP5), nonché tra i vari elettrodi di misura 31-35 (ovvero tra le loro porzioni EP1-EP5). Ai fini di queste rilevazioni di riferimento, il sensore potrà essere messo in una camera climatica prima alla temperatura T1 e poi alla temperatura T2. Eventualmente, simili sequenze di rilevazioni potranno essere effettuata anche con il sensore TS immerso in un liquido di caratteristiche fisiche note.

Pertanto, facendo ad esempio riferimento alla parte inferiore di figura 14 (a), alla temperatura T1, in corrispondenza delle sezione S1 si rileverà la capacità C air Ref S1 tra la porzione di taratura EPr dell’elettrodo di riferimento 3r e la corrispondente frazione affiancata della porzione efficace EP2 dell’elettrodo di misura E2, e si rileverà una capacità C air Eff S1 tra le porzioni efficaci EP1 ed EP2 degli elettrodi di misura E1 ed E2. I valori di capacità C air Ref S1 e C air Eff S1 rilevati per la sezione S1 verranno quindi scritti in una nella memoria del circuito di controllo del sensore.

In seguito, riferendosi alla parte superiore di figura 14 (a), sempre alla temperatura T1, alla sezione S2 si rileverà la capacità C air Ref S2 tra la porzione di taratura EPr dell’elettrodo di riferimento 3r e la corrispondente frazione affiancata della porzione efficace EP3 dell’elettrodo di misura E3, e si rileverà una capacità C air Eff S2 tra le porzioni efficaci EP2 ed EP3 degli elettrodi di misura E2 ed E3. Anche i valori di capacità C air Ref S2 e C air Eff S2 rilevati per la sezione S2 verranno quindi scritti in una nella memoria del circuito di controllo del sensore.

Le rilevazioni delle capacità C air Ref S(n) e C air Eff S(n) e le relative memorizzazioni vengono di seguito effettuate per le restanti sezioni sovrastanti S3 e S4, sempre alla temperatura T1. Il medesimo processo verrà ripetuto ad una seconda temperatura ambiente T2 per tutte le sezioni.

Come detto, è anche possibile eseguire una sequenza di rilevazioni e di memorizzazioni anche con il sensore immerso i, un liquido noto, onde ottenere corrispondenti valori di capacità C liquid Ref S(n) e C liquid Eff S(n).

La rilevazione delle capacità C air Ref S(n) e C air Eff S(n) (ed eventualmente delle capacità C liquid Ref S(n) e C liquid Eff S(n), quando previste) consente al circuito di controllo, all’uopo predisposto, di determinare dei coefficienti di compensazione o correzione a(n) e b(n) da impiegare nel corso dell’impiego reale del dispositivo.

La correzione o compensazione nel corso dell’impiego effettivo del sensore LS, viene effettuata sulla base dei suddetti coefficienti a(n) e b(n), ad esempio nel modo che segue (sempre assumendo che la grandezza rilevata sia la capacità elettrica).

Riferendosi ad esempio alla parte (b) di figura 14, quando il contenitore T è riempito con il liquido fino ad un livello h, sono a contatto con il liquido stesso solo gli elettrodi di misura 31 e 32, oltre che l’elettrodo di taratura 3r. La lunghezza del tratto delle porzioni efficaci EP1 e EP2 degli elettrodi di misura 31 e 32 immersi in aria è pari a L1-h, mentre quella immerso nel liquido è h.

Il circuito di controllo del sensore LS è predisposto per misurare una capacità C

m S1 tra le porzioni efficaci EP1 e EP2 di tali elettrodi di misura, e una capacità C Ref S1 tra la corrispondente porzione efficace EPr dell’elettrodo di taratura 3r, di altezza L2, ed il corrispondente tratto della porzione efficace EP2 dell’elettrodo di misura 32 in corrispondenza della sezione S1.

Posto che le porzioni efficaci EP1 e EP2 degli elettrodi di misura considerati sono i parte immerse nel liquido ed in parte in aria, la capacità C m S1 ha un contributo dovuto alla parte in aria e uno dovuto al liquido:

C m S1 =C air Ref S1 * (L1 - h)/L1 * a1 C Ref S1 * h/L2 * b1

I parametri a1 e b1 sono i coefficienti correttivi per la sezione S1 precedentemente citati, determinati in fase di calibrazione, così come il valore di C air

Ref S1.

Dall’equazione precedente è quindi possibile quindi ottenere il valore di interesse h, ovvero di livello:

h = (C m S1 – C air Ref S1 * a1) * (b1/L2 * C Ref S1 – a1/L1 * C air Ref S1)<-1 >L’espressione di C m S(n) è ricavabile ipotizzando due contributi alla capacità: uno dovuto al liquido (C Ref S1 * h/L2 ) e uno dovuto all’aria (C Ref S1 * h/L2 * b1).

Questi due termini si ottengono prendendo la capacità per unità di lunghezza e moltiplicandola per la lunghezza del tratto delle porzioni efficaci degli elettrodi di interessate dal mezzo corrispondente: per l’aria si ha che la capacità per unità di lunghezza è data da C air Ref S1/L1 (valori noti dalla calibrazione del sensore); per il liquido si ha C Ref S1/L2, che invece viene misurato durante il funzionamento.

Quando si ha un riempimento del contenitore T maggiore, e quindi un altro livello h, il sensore di livello misura la capacità tra le porzioni efficaci dei due elettrodi di misura maggiormente distanti dal fondo del contenitore stesso bagnate dal liquido, e rispetto alla corrispondente porzione di taratura dell’elettrodo di taratura (si noti che il circuito di controllo è perfettamente in grado di identificare tale coppia di porzioni efficaci, atteso che in ogni caso la capacità rilevata tra di esse è chiaramente diversa dalla capacità che si rileverebbe qualora tali porzioni efficaci fossero completamente i aria).

A tale scopo può essere fatto riferimento alla parte (c) di figura 14, in cui è esemplificato il caso di un livello h di liquido L che raggiunge la sezione S4 della struttura di rilevazione del sensore, i tale liquido essendo parzialmente immerse le porzioni efficaci EP4 e EP5 degli elettrodi di misura 34 e 35.

Similmente a quanto descritto con riferimento alla parte (b) di figura 14, alla sezione S4 si avrà quindi che

C m S4 = C air Ref S4 * (L1 - h)/L1�a4 + C Ref S4 * h/L2 * b4

I parametri a4 e b4 sono i coefficienti correttivi per la sezione S4 precedentemente citati, determinati in fase di calibrazione, così come il valore di C air

Ref S4.

C <Ref S4>, misurato tra la porzione di taratura EPr dell’elettrodo 3r ed il corrispondente tratto della porzione efficace EP5 dell’elettrodo di misura 35, permette di avere un valore di riferimento per una zona diversa del contenitore T (rispetto al caso della parte (b) di figura 14), rendendo così possibile tenere conto della presenza di gradienti e di disomogeneità sia di temperatura che di composizione all’interno del liquido L. Il riempimento del contenitore T è quindi dato da L3 h, dove L3 corrisponde all’altezza - nota all’elettronica di controllo - delle sezioni S1, S2 e S3, che sono evidentemente immerse nel liquido L,, e dove h sarà uguale a:

(C m S4 – C air Ref S4 * a3) * (b3/L2 * C Ref S4 – a3/L1 * C air Ref S4)<-1>

Ai fini dell’individuazione della sezione in cui calcolare il valore di h, il circuito di controllo può misurare il valore C Ref S(n) e confrontare tale valore misurato con il valore memorizzato di calibrazione in aria C air Ref S(n), ottenuto in fase di calibrazione iniziale come in precedenza spiegato: tale passo di rilevazione e confronto viene effettuato per ogni sezione di rilevazione a partire dal basso, ovvero dalla sezione S1. In tal modo il circuito di controllo può individuare la sezione di rilevazione in cui il valore rilevato di C Ref S(n) è uguale o prossimo a C air Ref S(n), ovverosia la sezione di rilevazione in cui la porzione di taratura dell’elettrodo 3r è in aria, ovvero non è immersa nel liquido L: a questo punto l’elettronica può individuare il valore di h, come sopra spiegato, per la sottostante sezione di rilevazione, e calcolare il livello di riempimento come h L3. Nel caso in cui l’elettronica di controllo non individui alcuna sezione in cui C Ref S(n) è uguale o prossimo a C air Ref S(n) , significa che anche l’ultima sezione, ovvero quella più in alto, è immersa nel liquido.

In varie forme di attuazione, il sensore di livello in accordo all’invenzione comprende più strutture di rilevazione di livello, preferibilmente collegate ad una medesima struttura di collegamento elettrico 2 . Ad esempio, in figura 15 è illustrato il caso di un sensore LS che comprende una prima detta struttura di rilevazione di livello 1’, ed una seconda struttura di rilevazione di livello 1”, che si estendono in posizioni generalmente affiancate nella direzione di lunghezza X e che sono entrambe collegate alla struttura 2. Nel caso esemplificato, le due strutture 1’ e 1” sono provviste ciascuna di elettrodo di taratura 3r del tipo in precedenza indicato, ma ciò non costituisce caratteristica strettamente essenziale.

Le due o più strutture di rilevazione possono comprende un diverso numero di sezioni di rilevazioni. Sempre con riferimento al caso di figura 15, la struttura 1’ include quattro sezioni di rilevazione S1-S4, mentre l’altra struttura 1” include due sole sezioni S1 e S2. Configurazioni di questo tipo risultano ad esempio utili nei casi in cui il contenitore o serbatoio del liquido soggetto a rilevazione di livello include più scomparti distinti oppure più zone di accumulo distinte, ad esempio i cosiddetti serbatoi “a sella” (saddle tanks), in particolare i serbatoi a sella per carburante di veicoli (fuel saddle tanks).

La figura 16 esemplifica a tale scopo il caso di un contenitore o serbatoio con più scomparti o più zone di accumulo tra loro distinte, quale un serbatoio per veicoli, ad esempio del tipo definibile “a sella”, il cui fondo Tb è conformato in modo da definire due distinte zone di accumulo inferiori indicate con T1 e T2, generalmente parallele tra loro, che sono sovrastate da una zona di accumulo comune T3 (naturalmente ciascuna delle zone T1 e T2 ha una rispettiva uscita per il liquido, non rappresentata).

Ciascuna delle due strutture 1’ e 1” si estende, nella direzione di lunghezza, in parte in una rispettiva zona di accumulo inferiore T1 e T2, ed in parte attraverso la zona di accumulo comune T3. Si apprezzerà quindi che, tramite la sezione o le sezioni di rilevazione più basse di ciascuna struttura 1’ e 1” (ad esempio le sezioni S1 e S2 di ciascuna struttura di figura 15) sarà possibile rilevare in modo indipendente la presenza ed il livello del liquido in ciascuna delle due zone di accumulo inferiore T1 e T2,, mentre le restanti sezioni di rilevazione della struttura 1’ (ad esempio le sezioni S3 e S4 della struttura 1’ di figura 15) potranno essere impiegate per rilevare la presenza ed il livello del liquido presente nella zona di accumulo comune T3.

In generale, quindi, nel caso di un sensore di livello comprendente più strutture di rilevazione di livello collegate ad una medesima struttura di collegamento elettrico 2 (come nell’esempio delle figure 15 e 16) anche una sola delle strutture di rilevazione potrebbe comprendere delle sezioni (quali le sezioni S3 e S4), dedicate alla rilevazione della presenza e del livello di liquido presente in una zona di accumulo comune (quale la zona T3).

Nell’esempio di figura 16 sono raffigurati dei supporti P, integrati o fissati ad almeno una parete laterale Ts del contenitore o serbatoio T o, più in generale, una parete che sostanzialmente si estende affiancata al sensore di livello 1 o ai relativi elettrodi, dove tali supporti P sono accoppiati ad elementi di posizionamento del sensore di livello.

In varie forme di attuazione, la struttura o le strutture di rilevazione del sensore di livello ha una pluralità di zone consecutive che si estendono secondo rispettivi piani generalmente angolati tra loro, con i vari elettrodi che hanno rispettive pieghe in corrispondenza di ciascuna regione di transizione tra zone consecutive.

Un esempio di questo tipo è mostrato in figura 17, in cui il sensore di livello LS è di realizzazione simile a quella mostrata in figura 15 e comprende due strutture di rilevazione 1’ e 1” affiancate nella direzione di lunghezza X. Ciascuna struttura 1’ e 1” include sostanzialmente tre diverse zone diversamente inclinate tra loro nella direzione X, indicate con A1, A2 e A3. A tale scopo, in corrispondenza delle regioni di transizione tra le sezioni A1-A2 e A2-A3, gli elettrodi delle due sezioni 1’ e 1” presentano rispettive pieghe; le citate regioni di transizione sono indicate con B1 e B2 in figura 17. Nell’esempio, le zone A1 delle due strutture 1’ e 1” includono sostanzialmente delle porzioni dei vari elettrodi aventi essenzialmente fini di raccordo alla struttura 2, ovvero delle porzioni inefficaci ai fini della rilevazione di livello; similmente, anche la zona A2 della struttura 1” non include sezioni di rilevazione di livello, mentre la zona A2 della struttura 1’ include la sola sezione di rilevazione S4; la zona A3 della struttura 1’ include infine le rispettive sezioni di rilevazione S3, S2 e S1, mentre la zona A3 della struttura 1” include le rispettive sezioni di rilevazione S2 e S1. Configurazioni di questo possono risultare utili nel caso di contenitori di liquido, ad esempio serbatoi di veicolo, aventi configurazioni geometriche complesse, ad esempio contraddistinte dalla presenza di pareti con profilo irregolare che non consentono l’impiego di una struttura di rilevazione rettilinea.

Ad esempio, le figure 18 e 19 esemplificano il caso di un contenitore 7 con due scomparti o a sella, ad esempio un serbatoio di veicolo, che presenta una zona intermedia sagomata Th, sostanzialmente a volta concava, che definisce nell’ambito del contenitore T due zone di accumulo di liquido T1 e T2, similmente a quanto già visto in relazione alla figura 16. In questo caso almeno la parete di fondo è inoltre contraddistinta, almeno in corrispondenza di ciascuna zona T1 e T2, e preferibilmente anche in corrispondenza della zona T3, da porzioni di parete che sono angolate tra loro.

In figura 18, tali porzioni di parete sono indicate con Tb1, Tb2 e Tb3, di cui almeno le porzioni di parete Tb2 e Tb3 corrispondono alla zona di accumulo T2: per semplicità, si assuma che la parete di fondo Tb sia conformata in modo analogo in corrispondenza della zona T1, (anche se in tale zona T1 la parete di fondo potrebbe essere diversamente angolata, o anche sostanzialmente piana). Il sensore di livello LS è in questo caso assicurato alla parete superiore Tu del contenitore T, grazie a supporti P di differente altezza, che si estendono sostanzialmente verso la parete di fondo Tb.

Riferendosi anche alla figura 19 (in cui la parete di fondo Tb non è rappresentata), la disposizione è tale per cui le estremità inferiori delle sezioni di rilevazione più basse del sensore LS, ovvero le sezioni S1 delle due strutture 1’ e 1” si trovino ciascuna in prossimità della parete di fondo Tb, mentre l’estremità superiore della sezione di rilevazione S4 della struttura 1’ si trovi in prossimità della parete superiore Tu. In questo modo, tramite le sezioni S1 e S2 di ciascuna struttura 1’ e 1” sarà possibile rilevare il livello di liquido all’interno di ciascuna zona di accumulo T1 e T2, in modo indipendente l’una dall’altra, e tramite le sezioni S3 e S4 della struttura 1’ sarà possibile rilevare il livello di liquido nella zona di accumulo comune T3 del contenitore T, similmente a quanto già descritto con riferimento alle forme di attuazione delle figure 15-16.

Naturalmente la soluzione di prevedere zone di una struttura di rilevazione diversamente angolate è utilizzabile anche nel caso di sensori di livello che includono una sola tale struttura, come quelli di qui alle figure 1-15.

Nelle figure 20-33 sono esemplificate varie possibili forme di attuazione di elementi di posizionamento e/o fissaggio, utilizzabili per assicurare in posizioni relative gli elettrodi in corrispondenza di ciascuna sezione di rilevazione del sensore di livello LS, ovvero utilizzabili per fissare un sensore LS o i relativi elettrodi in corrispondenza di almeno una parete Tu, Tb, Ts del contenitore o serbatoio T.

Le figure 20-21 illustrano il caso di un elemento di posizionamento 4 il cui corpo è destinato ad estendersi trasversalmente rispetto agli elettrodi di una sezione struttura di rilevazione e che include due porzioni chiudibili a scatto tra loro, con interposti rispettivi tratti degli elettrodi. Il corpo suddetto può essere convenientemente formato con un idoneo materiale plastico, ad esempio tramite stampaggio. Nell’esempio sono quindi previste due porzioni allungate 20a e 20b, unite tra loro da una porzione a cerniera 20c, dove all’estremità della porzione 20b opposta alla porzione a cerniera 20c può essere previsto un aggancio 20d, ad esempio in forma di dente elastico, per assicurare in modo fermo le due parti 20a e 20b l’una sull’altra. La porzione inferiore dell’elemento 4, qui la porzione 20a, è provvista di una parte 20e per il fissaggio, ad esempio a scatto, o filettato, o con interferenza, ad un corrispondente supporto P definito in una parete del contenitore in si trova il liquido soggetto a rilevazione di livello, ad esempio una parete laterale Ts.

Di preferenza, in almeno una delle superfici affacciate delle porzioni 20a e 20b sono definite sedi di posizionamento trasversali 20f per corrispondenti elettrodi di una struttura di rilevazione 1.

Le figure 22-24 sono relative ad un elemento di posizionamento 4 il cui corpo è sovrastampato trasversalmente a corrispondenti tratti degli elettrodi di una struttura 1 e che definisce, alle due estremità, sedi passanti (non indicate) per corrispondenti organi di fissaggio a due supporti P. Nell’esempio delle figure 22-23 i suddetti organi di fissaggio, indicati con 22, sono del tipo con aggancio a scatto o con interferenza, mentre le caso di figura 24 sono previsti organi filettati o rivetti 22’.

Le figure 25-26 sono relative ad una versione di elemento di posizionamento simile a quella delle figure 20-21, ma nelle quali le due porzioni di corpo 20a e 20b sono configurate come parti distinte. In questo caso, una delle due porzioni – qui la porzione 20b – ha alle sue due estremità opposte rispettivi agganci 20d, ad esempio in forma di denti elastici, per il bloccaggio della porzione 20b sulla porzione 20a, con interposti rispettivi tratti degli elettrodi. Anche in questo caso la porzione 20a è provvista di una parte 20e per il fissaggio, ad esempio a scatto, o filettato, o con interferenza, ad un corrispondente supporto P, ed in almeno una delle superfici affacciate delle porzioni 20a e 20b sono definite sedi di posizionamento trasversali 20f per gli elettrodi.

La figura 27 illustra una soluzione di elemento di posizionamento strutturalmente simile a quella delle figure 25-26, ma nella quale gli agganci 20d sono provvisti di alette 20g volte ad agevolare, in caso di necessità, la divaricazione degli agganci stessi, e quindi la separazione tra le porzioni 20a e 20b.

Le figure 28 e 29 esemplificano un elemento di posizionamento 4 in cui sono previste sedi di aggancio elastico per corrispondenti elettrodi di una struttura di rilevazione 1. Nell’esempio, il corpo dell’elemento 4 consta di una porzione trasversale 20a, provvista inferiormente di una parte di fissaggio 20e ad un supporto P, e dotata superiormente di agganci elastici 20h per corrispondenti elettrodi. Gli agganci 20h possono ad esempio comprende due alette elasticamente flessibili, che si elevano sostanzialmente parallele dalla porzione 20a e che hanno rispettive superfici interne affacciate tra loro. Sulla superficie interna di una prima delle suddette alette è definito un rilievo, ad esempio in forma di dente, che risulta elasticamente affacciato o premuto sulla superficie interna della seconda aletta opposta, ad esempio in corrispondenza di un omologo dente di tale seconda aletta.

Convenientemente il rilievo, o i rilievi possono definire un piano inclinato superiore, in modo da favorire l’inserimento di un elettrodo tra le due alette. In pratica, l’elettrodo viene premuto tra le due alette, in direzione della porzione 20a dell’elemento 4, onde causare la divaricazione elastica delle alette stesse e consentire con ciò all’elettrodo di superare il rilievo o i rilievi in precedenza citati. Al superamento del rilievo o dei due rilievi contrapposti, le alette tornano ad assumere elasticamente la loro configurazione generalmente parallela, di modo che il rilievo o i rilievi trattengano in posizione l’elettrodo. Sulla superficie superiore della porzione 20a, in corrispondenza di una zona compresa tra le due alette, può essere definita una sede trasversale per l’alloggiamento almeno parziale di un corrispondente tratto dell’elettrodo.

Le figure 30 e 31 sono relative ad un elemento di posizionamento che è definito integralmente, in un pezzo unico, con una parete Ts del contenitore del liquido soggetto a misurazione di livello, ovvero un elemento di posizionamento 4 che integra anche la funzione di supporto degli elementi in precedenza indicati con P. In una tale realizzazione la parete Ts in questione, preferibilmente formata con un materiale plastico, viene stampata in modo che sue rispettive porzioni, che realizzano gli elementi 4, circondino gli elettrodi: in sostanza, quindi, la parete Ts viene localmente sovrastampata a rispettivi tratti degli elettrodi.

Le figure 32-33 esemplificano il caso in cui l’elemento di posizionamento 4 include un corpo longitudinalmente esteso che viene sovrastampato su almeno una corrispondente porzione longitudinalmente estesa di una struttura di rilevazione, ovvero su due o più suoi elettrodi.

Nell’ambito del suddetto corpo sovrastampato possono essere definite una o più aperture passanti H, ad esempio in forma di fori o asole, in corrispondenza di zone non attraversate dagli elettrodi, dove sono previsti organi 22 per l’accoppiamento a corrispondenti supporti P, ad esempio organi con aggancio a scatto o con interferenza o filettati. Ad esempio, riferendosi alla figura 33, un’apertura passante H in forma di asola è definita nel corpo sovrastampato in corrispondenza di una zona compresa tra la porzione efficace EP2 dell’elettrodo 32 ed una porzione NEPr dell’elettrodo di taratura 3r; un'altra apertura passante (non indicata), in forma di foro, è invece prevista nel corpo sovrastampato in posizione corrispondente all’organo di fissaggio indicato con 22’.

Naturalmente gli organi di posizionamento della struttura di rilevazione di un sensore di livello in accordo all’invenzione non debbono essere necessariamente tutti uguali tra loro, potendosi prevedere, ad esempio l’uso combinato di differenti elementi 4 secondo le figure 20-32.

Come in precedenza accennato, gli elettrodi del sensore di livello in accordo all’invenzione non debbono essere necessariamente a contatto con il liquido, potendo i medesimi essere isolati rispetto ad esso. In varie forme di attuazione di questo tipo, almeno la struttura di rilevazione 1 del sensore, o ciascuna sua struttura di rilevazione 1’, 1”, può essere dotata di un rivestimento o involucro elettricamente isolante. Un tale involucro può essere almeno in parte formato da una sovrastampatura di materiale elettricamente isolante, oppure in almeno due parti fissate a tenuta tra loro, ad esempio saldate o incollate, con interposti gli elettrodi.

La figura 34 illustra ad esempio una versione di sensore LS con elettrodi isolati dal liquido, ovvero provvisti di un involucro o rivestimento indicato complessivamente con 30. Come si nota nei dettagli delle figure 35 e 36, l’involucro 30 può includere due parti 30a e 30b associate l’una all’altra con interposti gli elettrodi, ad esempio saldate tra loro. Nell’esempio illustrato una parte 30a è sostanzialmente piana, mentre la parte 30b ha un profilo almeno in parte complementare a quello degli elettrodi, tale sagomatura essendo ad esempio ottenibile in fase di assemblaggio, particolarmente quando la parte 30b è sufficientemente sottile (ad esempio in forma di film) e viene saldata a caldo sulla parte 30a. In applicazioni di questo tipo, la parte 30a può anche essere relativamente più spessa rispetto alla parte 30b, onde realizzare una sorta di struttura di supporto per gli elettrodi, sebbene ciò non sia strettamente necessario. Vantaggiosamente l’involucro 30 può essere anche sfruttato ai fini del fissaggio della parte di rilevazione del sensore all’interno di un contenitore T, come esemplificato nelle figure 34-35, particolarmente sfruttando supporti P integrati nel contenitore stesso, come in precedenza indicato. Le due parti dell’involucro 30 potrebbero comunque essere uguali o simmetriche tra loro, ovvero ciascuna avente un profilo almeno in parte complementare ad una rispettiva parte degli elettrodi, ad esempio in forma di films.

Si apprezzerà che in realizzazioni di questo tipo l’involucro può adempiere completamente o parzialmente alla funzione di assicurare il corretto posizionamento relativo degli elettrodi, ad esempi alle distanze d1, d2 ed eventualmente d3 in precedenza menzionate.

Il rivestimento 30 potrebbe anche essere di tipo sovrastampato, oppure in forma di uno strato di isolante o coating applicato sigli elettrodi, quale ad esempio uno strato in teflon o altro materiale elettricamente isolante. Il rivestimento è preferibilmente concepito nel complesso per racchiudere tutti gli elettrodi del sensore, come nel caso esemplificato, ma non è escluso il caso di un rivestimento formato da più parti che racchiudono ciascuna un singolo elettrodo: si pensi ad esempio ad esempio ad un elettrodo racchiuso in una rispettiva guaina, come un filo elettrico isolato, nel qual caso sarà però preferibile prevedere comunque una pluralità di elementi di posizionamento, ad esempio dei tipi in precedenza indicati con 4. Dei gusci isolanti potrebbero inoltre essere realizzati partendo da fogli piani, sagomati mediante termoformatura e saldati tra di loro mediante qualsivoglia tecnica nota come vibrazione, lama calda, laser, eccetera.

Anche gli elementi conduttivi del sensore, rappresentati negli esempi da barrette a sezione circolare, potrebbero essere ricavati da lamine metalliche (in acciaio, alluminio, rame o altro conduttore idoneo) e sagomati in guisa di elettrodi mediante tecniche di attacco chimico selettivo (ad esempio la tecnica conosciuta anche normalmente con il termine inglese di “etched foil”). Lo spessore delle lamine potrà essere compreso tra 1 e 500 micrometri, preferibilmente compreso tra 30 e 150 micrometri. Nel caso di tecnologia etched foil gli strati protettivi potranno essere ad esempio costituiti da film polimerici dello spessore compreso tra 10 e 600 micrometri, preferibilmente compresi tra 40 e 150 micrometri. I fogli o film di copertura potranno essere scelti in base al tipo di agenti chimici in cui il sensore deve operare, ad esempio polietilene alta densità (HDPE), polipropilene, film multistrato polimerici ad elevato effetto barriera.

Le figure 37 e 38 esemplificano una ulteriore possibile variante di realizzazione, nella quale i supporti P integrati nel contenitore T destinato a ricevere il sensore di livello definiscono rispettive sedi nelle quali è inseribile localmente una sezione di rilevazione del sensore. I supporti P possono in questo caso comprendere ad esempio pareti contrapposte che definiscono tra loro una fessura o interstizio, in cui è inseribile trasversalmente la sezione di rilevazione del sensore. Forme di applicazione di questo tipo sono particolarmente vantaggiose nel caso in cui la struttura di rilevazione 1 del sensore, o ciascuna sua struttura di rilevazione 1’, 1”, comprenda un involucro isolante avente nel complesso una struttura prevalentemente piana e/o sottile, come ad esempio un involucro del tipo in precedenza indicato con 30.

Nell’esempio delle figure 37 e 38 l’involucro 30 è sufficiente rigido per assicurare il mantenimento della corretta posizione relativa tra gli elettrodi, senza necessità di elementi di posizionamento del tipo in precedenza indicato con 4. Come si nota, anche in questo caso all’interno del contenitore T sono previsti una serie di supporti P, distanziati tra loro nella direzione di lunghezza, ai quali è localmente vincolata la struttura di rilevazione 1, ovvero il suo involucro 30.

Nell’esempio ciascun supporto P definisce una sede, una delle quali indicata con Ps in figura 38, in cui è idonea ad essere inserita trasversalmente (ovvero “di piatto”) la struttura di rilevazione 1, ovvero il suo involucro 30. Nell’esempio i supporti P comprendono ciascuno due piccole pareti Pa e Pb che sporgono l’una verso l’altra. Le estremità di testa delle due piccole pareti contrapposte Pa e Pb definiscono tra loro una fessura, che realizza la sede Ps, tra le quali è inseribile - eventualmente con leggera interferenza – una corrispondente parte dell’involucro 30 del sensore LS. Le piccole pareti Pa e Pb possono essere ad esempio definite ciascuna da una rispettiva parete laterale Ts del contenitore T, oppure definite, e sporgere da, una stessa parete laterale Ts. Naturalmente una o entrambe le piccole pareti Pa e Pb di ciascun supporto P saranno dimensionato o conformate in modo da non ostruire l’afflusso ed il deflusso del liquido soggetto a misurazione di livello nel contenitore T.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche della presente invenzione, così come chiari risultano i suoi vantaggi.

E’ chiaro che numerose varianti sono possibili per la persona esperta del ramo al sensore di livello descritto come esempio, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione così come definita nelle rivendicazioni che seguono.

L’invenzione è stata descritta con particolare riferimento alla rilevazione del livello di un mezzo liquido, ma come indicato il sensore descritto è suscettibile di impiego in abbinamento a sostanze e materiali diversi, anche potenzialmente soggetti a solidificazione, ad esempio a causa di congelamento.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un sensore di livello (LS) per la rilevazione del livello di un mezzo (L), particolarmente un mezzo liquido, comprendente una struttura di collegamento elettrico (2) ed almeno una struttura di rilevazione di livello (1; 1’, 1”), in cui l’almeno una struttura di rilevazione di livello (1;1’, 1”) comprende una pluralità di elettrodi allungati (31-36; 31-35, 3r), che includono almeno tre elettrodi di misura (31-36; 31-35) ed eventualmente anche un elettrodo di taratura o riferimento (3r), gli elettrodi allungati (31-36; 31-35, 3r) essendo elettricamente collegati alla struttura di collegamento elettrico (2), in cui gli elettrodi allungati (31-36; 31-35, 3r) si estendono almeno parzialmente in posizioni generalmente affiancate in una direzione di lunghezza (X) dell’almeno una struttura di rilevazione di livello (1; 1’, 1”), e hanno ciascuno un’estremità prossimale ed un’estremità distale (E1-E6) relativamente alla struttura di collegamento elettrico (2), in cui l’almeno una struttura di rilevazione di livello (1; 1’, 1”) è suddivisa, nella direzione di lunghezza (X), in una successione di sezioni di rilevazione (S1-S5; S1-S4) ciascuna delle quali include due porzioni efficaci (EP1-EP6; EP1-EP5) di due rispettivi detti elettrodi di misura (31-36; 31-35), le due porzioni efficaci (EP1-EP6; EP1-EP5) estendendosi in misura prevalente sostanzialmente parallele o equidistanti tra loro ad una prima distanza predeterminata (d1) l’una dall’altra, in cui in una o più prime sezioni di rilevazione (S2-S5; S1-S4) si estende anche una porzione inefficace (NEP1, NEP2, NEP3) di almeno un ulteriore elettrodo allungato che è differente dai due elettrodi di misura definenti le due porzioni efficaci (EP1-EP6; EP1-EP5) della corrispondente prima sezione di rilevazione (S2-S5; S1-S4), l’almeno un ulteriore elettrodo allungato essendo un detto elettrodo di misura (31-36; 31-35) oppure un detto elettrodi di taratura o riferimento (3r), ed in cui gli elettrodi allungati (31-36; 31-35, 3r) sono sagomati in modo tale per cui, in corrispondenza di una o più dette prime sezioni di rilevazione (S2-S5; S1-S4), la porzione inefficace (NEP1, NEP2, NEP3) dell’almeno un ulteriore elettrodo allungato (31-36; 31-35, 3r) si estenda in misura prevalente a rispettive seconde distanze predeterminate (d2; d2, d2r) rispetto alle corrispondenti dette due porzioni efficaci (EP1EP6; EP1-EP5), le seconde distanze predeterminate (d2) essendo maggiori della prima distanza predeterminata (d1).
2. 2. Il sensore secondo la rivendicazione 1, in cui almeno alcuni degli elettrodi allungati (32-36; 32-35, 3r) definiscono almeno un gradino intermedio (D2-D6; D2-D5, Dr), comprendente in particolare almeno una porzione di elettrodo che è trasversale o inclinata o arcuata rispetto alla direzione di lunghezza (X).
3. 3. Il sensore secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui le estremità distali (E1-E6; E1-E5, Er) di almeno alcuni degli elettrodi allungati (31-36; 31-35, 3r) sono a differenti altezze lungo la direzione di lunghezza (X).
4. 4. Il sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, comprendente un circuito di controllo (5, 5a) configurato per: - applicare selettivamente una differenza di potenziale elettrico tra i due elettrodi di misura (31-36; 31-35) che definiscono le due porzioni efficaci (EP1-EP6; EP1-EP5) di una corrispondente prima sezione di rilevazione (S1-S5; S1-S4), - rilevare selettivamente tra detti due elettrodi di misura (31-36; 31-35) un valore di una determinata grandezza elettrica selezionata tra impedenza, capacità e resistenza elettrica; e - determinare sulla base di tale valore il livello del mezzo, dove preferibilmente il circuito di controllo (5, 5a) è configurato per collegare a massa gli elettrodi allungati differenti da detti due elettrodi di misura (31-36; 31-35).
5. 5. Il sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, comprendente una pluralità di elementi di posizionamento (4) che sono distanziati tra loro nella direzione di lunghezza (X), e che sono configurati per mantenere gli elettrodi allungati (31-36; 31-35,3r) a rispettive distanze predeterminate (d1, d2; d1, d2, d3, d2r) e/o per fissare gli elettrodi allungati (31-36; 31-35,3r) ad almeno una parete di un contenitore o serbatoio (T).
6. 6. Il sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2-5, in cui l’almeno un gradino intermedio (D2-D6; D2-D5, Dr) è configurato in modo tale per cui due porzioni consecutive del corrispondente elettrodo allungato (31-36; 31-35, 3r) che si trovano a monte e a valle dell’almeno un gradino intermedio (D2-D6; D2-D5, Dr) si estendano sostanzialmente parallele tra loro, l’almeno un gradino intermedio (D2-D6; D2-D5, Dr) includendo preferibilmente un tratto del corrispondente elettrodo allungato (31-36; 31-35, 3r) che si estende sostanzialmente perpendicolarmente rispetto a dette porzioni consecutive.
7. 7. Il sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6, in cui la pluralità di elettrodi allungati (31-36; 31-35, 3r) comprende un elettrodo di taratura o riferimento (3r), che è sagomato in modo da definire una o più porzioni di taratura o riferimento (EPr).
8. 8. Il sensore secondo la rivendicazione 7, in cui la porzione di taratura o riferimento (EPr), o ciascuna porzione di taratura o riferimento (EPr), si estende sostanzialmente parallela alle due porzioni efficaci (EP1-EP6; EP1-EP5) dei due elettrodi di misura (31-36; 31-35) di una corrispondente prima sezione di rilevazione (S1-S4), a rispettive terze distanze predeterminate (d3) rispetto a dette due porzioni efficaci (EP1-EP6; EP1-EP5), le terze distanze predeterminate (d3) essendo inferiori alle seconde distanze predeterminate (d2; d2, d2r), la porzione di taratura o riferimento (EPr) o ciascuna porzione di taratura o riferimento (EPr) dell’elettrodo di taratura o riferimento (3r) avendo una lunghezza (L2) che è inferiore alla lunghezza (L1) delle dette due porzioni efficaci (EP1-EP6; EP1-EP5) dei due elettrodi di misura (31-36; 31-35) della corrispondente prima sezione di rilevazione (S1-S4).
9. 9. Il sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-8, in cui l’almeno una struttura di rilevazione di livello (1; 1’, 1”) ha una pluralità di zone consecutive (A1, A2, A3) che si estendono secondo rispettivi piani generalmente angolati tra loro, gli elettrodi allungati (31-36; 31-35, 3r) avendo rispettive pieghe in corrispondenza di ciascuna regione di transizione (B1, B2) tra due dette zone consecutive.
10. 10. Il sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-9, comprendente almeno una prima detta struttura di rilevazione di livello (1’) ed una seconda detta struttura di rilevazione di livello (1”) che si estendono preferibilmente in posizioni generalmente affiancate.
11. 11. Il sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-10, in cui gli elettrodi allungati (31-36; 31-35, 3r) sono almeno in parte racchiusi in un rivestimento di materiale elettricamente isolante (4; 30) e sostanzialmente impermeabile al mezzo (L).
12. 12. Il sensore secondo la rivendicazione 4, in cui il circuito di controllo (5, 5a) è alloggiato in un involucro (2a-2b) appartenente alla struttura di collegamento elettrico (2), al circuito di controllo (5, 5a) essendo elettricamente collegate le estremità prossimali degli elettrodi allungati (31-36; 31-35, 3r), l’involucro (2a-2b) includendo preferibilmente un connettore elettrico (6, 7) per il collegamento esterno del sensore di livello (LS).
13. 13. Un contenitore o serbatoio per una sostanza liquida, particolarmente un serbatoio di veicolo, comprendente un sensore di livello (LS) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-12.
14. 14. Il contenitore o serbatoio secondo la rivendicazione 13, definente almeno due zone di accumulo del mezzo (T1, T2) in posizioni generalmente affiancate, in cui il sensore di livello (LS) comprende due dette strutture di rilevazione di livello (1’, 1”) che si estendono ciascuna almeno in parte in una rispettiva detta zona di accumulo del mezzo (T1, T2), il contenitore o serbatoio essendo in particolare un serbatoio a sella.
15. 15. Il contenitore o serbatoio secondo la rivendicazione 13 o 14, avente al proprio interno una pluralità di elementi di supporto (P) per il fissaggio in posizione di almeno una detta struttura di rilevazione di livello (1; 1’, 1”), gli elementi di supporto essendo distanziati tra loro in una direzione di lunghezza ed essendo preferibilmente configurati per l’accoppiamento con rispettivi elementi di posizionamento (4) appartenenti all’almeno una detta struttura di rilevazione di livello (1; 1’, 1”).
16. 16. Un sensore di livello (LS) per la rilevazione del livello di un mezzo (L), particolarmente un mezzo liquido, comprendente una struttura di controllo e/o collegamento elettrico (2) ed almeno una struttura di rilevazione di livello (1; 1’, 1”), in cui l’almeno una struttura di rilevazione di livello (1;1’, 1”) comprende una pluralità di elettrodi allungati o a forma di fili (31-36; 31-35, 3r), che includono almeno tre elettrodi di misura (31-36; 31-35) ed eventualmente anche un elettrodo di taratura o riferimento (3r), gli elettrodi allungati (31-36; 31-35, 3r) essendo elettricamente collegati alla struttura di controllo e/o collegamento elettrico (2), in cui gli elettrodi (31-36; 31-35, 3r) si estendono almeno parzialmente in posizioni affiancate in una direzione di lunghezza (X), e comprendono almeno due elettrodi di misura (31-36) almeno in parte affiancati ad una prima distanza (d1) l’uno dall’altro, ed almeno un terzo elettrodo sagomato per estendersi affiancato almeno in parte rispetto agli almeno due elettrodi di misura (31-36) ad una seconda distanza (d2) maggiore della prima distanza (d1), particolarmente tramite almeno un gradino o una porzione trasversale di elettrodo (D2-D6; D2-D5, Dr), preferibilmente una porzione in parte ortogonale o inclinata o arcuata rispetto ad almeno una porzione di un elettrodo di misura (31-36).