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DE29613141U1 - Level sensor - Google Patents

Level sensor

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DE29613141U1
DE29613141U1 DE29613141U DE29613141U DE29613141U1 DE 29613141 U1 DE29613141 U1 DE 29613141U1 DE 29613141 U DE29613141 U DE 29613141U DE 29613141 U DE29613141 U DE 29613141U DE 29613141 U1 DE29613141 U1 DE 29613141U1
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DE
Germany
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level sensor
stage
sensor according
capacitor
measuring circuit
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DE29613141U
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German (de)
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GATTRINGER MICHAEL
NEIL SLOAN
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GATTRINGER MICHAEL
NEIL SLOAN
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    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
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Description

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* · · EUROPEAN PATENT ATTORNEY* · · EUROPEAN PATENT ATTORNEY

FüllstandsgeberLevel sensor

Die Erfindung betrifft einen Füllstandsgeber, beispielsweise für eine Flüssigkeit in einem Tank, mit einem im Tank montierbaren Kondensator und einer Meßschaltung.The invention relates to a level sensor, for example for a liquid in a tank, with a capacitor that can be mounted in the tank and a measuring circuit.

Derartige Füllstandsgeber sind bekannt. So beschreibt z.B. die DE 31 33 017 Al eine Kraftstoffmeßvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Behälter, der Kraftstoff enthält, einem ersten und einem zweiten leitenden Element, die einen Kondensator bilden, wobei das erste und das zweite leitende Element so angeordnet sind, daß sie dazwischen einen Zwischenraum bilden, so daß sie gegeneinander isoliert sind, und der Kondensator im Kraftstoffbehälter so angeordnet ist, daß der Kraftsotff in den Zwischenraum eintreten kann, so daß sich die Kapazität des Kondensators mit der Lage der Oberfläche des Kraftstoffes ändert. Des weiteren enthält die Kraftstoffmeßvorrichtung eine Meßeinrichtung, die elektrisch mit dem Kondensator verbunden ist, um die zeitlich gemittelte Kapazität des Kondensators zu bestimmen.Such level sensors are known. For example, DE 31 33 017 A1 describes a fuel measuring device for a motor vehicle, with a container that contains fuel, a first and a second conductive element that form a capacitor, wherein the first and the second conductive element are arranged so that they form a gap between them so that they are insulated from each other, and the capacitor in the fuel container is arranged so that the fuel can enter the gap, so that the capacitance of the capacitor changes with the position of the surface of the fuel. Furthermore, the fuel measuring device contains a measuring device that is electrically connected to the capacitor in order to determine the time-averaged capacitance of the capacitor.

Diese bekannte Füllstandsmeßvorrichtung ist allerdings nicht dazu geeignet, für eine Vielzahl unterschiedlicher Flüssigkeiten angewandt zu werden. Des weiteren ist diese Vorrichtung sehr aufwendig und somit kostspielig und aufgrund der Komplexität auch recht störanfällig.However, this well-known level measuring device is not suitable for use with a large number of different liquids. Furthermore, this device is very complex and therefore expensive and, due to its complexity, also quite susceptible to failure.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Füllstandsgeber der eingangs genannten Art anzugeben, der mit technisch einfachen Mitteln stets mit hoher Zuverlässigkeit den Füllstand eines Mediums ermitteln kann und gleichzeitig kostengünstig herstellbar ist.The invention is therefore based on the object of specifying a level sensor of the type mentioned at the beginning, which can always determine the level of a medium with high reliability using technically simple means and at the same time can be produced cost-effectively.

Diese Aufgabe wird für einen Füllstandsgeber der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßschaltung aus einer ersten Stufe zur Konvertierung des KapazitätswertesThis object is achieved according to the invention for a level sensor of the type mentioned at the outset in that the measuring circuit consists of a first stage for converting the capacitance value

MAXIMILIANSTR. 58 D-80538 MÜNCHEN GERMANY TEL 089/21 23 50 FAX 089/22 02 87 TELEX 529 380 MONA DMAXIMILIANSTR. 58 D-80538 MUNICH GERMANY TEL 089/21 23 50 FAX 089/22 02 87 TELEX 529 380 MONA D

des Kondensators in eine Frequenz, einer zweiten Stufe zur Konvertierung dieser Frequenz in eine pulsbreitenmodulierte Spannung und aus einer dritten Stufe zur Konvertierung dieser Spannung in einen Strom besteht.of the capacitor into a frequency, a second stage for converting this frequency into a pulse width modulated voltage and a third stage for converting this voltage into a current.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Spannung geglättet ist zur Erzeugung einer dem Füllstand proportionalen Spannung.It is advantageous if the voltage is smoothed to generate a voltage proportional to the fill level.

Obwohl das Meßsignal mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Möglichkeiten verarbeitet werden kann, ist es bevorzugt, daß mit dem Ausgangsstrom der dritten Stufe eine Anzeige antreibbar ist.Although the measurement signal can be processed in a variety of different ways, it is preferred that a display can be driven with the output current of the third stage.

Bevorzugt besteht die erste Stufe aus einem Kippgenerator, die zweite Stufe aus einer monostabilen Kippstufe, und die dritte Stufe aus einem Operationsverstärker mit Stromausgang, wobei jede dieser drei Stufen einen identisch ausgebildeten Operationsverstärker enthält.Preferably, the first stage consists of a flip-flop generator, the second stage of a monostable flip-flop, and the third stage of an operational amplifier with current output, each of these three stages containing an identically designed operational amplifier.

Aufgrund dieser Identität der Operationsverstärker ist es möglich, diese Operationsverstärker in einem einzigen Halbleiterbauelement zu integrieren, wodurch die Herstellungskosten erheblich reduziert werden.Due to this identity of the operational amplifiers, it is possible to integrate these operational amplifiers into a single semiconductor device, thereby significantly reducing the manufacturing costs.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Kondensator aus leitenden organischen Kunststofften, metallisierten Kunststoffen oder aus oberflächenbeschichteten Kunststoffen bestehen.According to a further embodiment of the invention, the capacitor can consist of conductive organic plastics, metallized plastics or surface-coated plastics.

Der Sensor bzw. Kondensator kann die unterschiedlichsten Formen aufweisen. Aus Platzgründen ist es aber bevorzugt, daß der Kondensator aus einem äußeren Zylinder mit einem ersten Durchmesser (b) und einer Länge (£) und aus einem konzentrisch zum äußeren Zylinder angeordneten inneren Zylinder mit einem zweiten Durchmesser (a) und der Länge (£) besteht.The sensor or capacitor can have a wide variety of shapes. For reasons of space, however, it is preferred that the capacitor consists of an outer cylinder with a first diameter (b) and a length (£) and an inner cylinder arranged concentrically to the outer cylinder with a second diameter (a) and the length (£) .

J ! IY ! I

Die Kapazität des Kondensators ist dabei gemäß folgender Gleichung bestimmt:The capacitance of the capacitor is determined according to the following equation:

1
zitätskonstante) und K = Füllstandsfaktor.
1
ity constant) and K = level factor.

mit ^0- -, 1&Lgr;9 , e„ = Flüssigkeitsparameter (rel. Dielektriwith ^ 0 - -, 1�Lgr; 9 , e„ = fluid parameter (rel. dielectric

&Ogr;&Oacgr;7&Ggr; · IU &Ogr;&Oacgr;7&Ggr; · IU

Da bei der Versorgung eines an die Meßschaltung angeschlossenen Verbrauchers, beispielsweise eine Anzeige, eine Speisespannungsschwankung auftreten kann, ist es vorteilhaft, eine Anpassungsschaltung in der Meßschaltung zu realisieren, um diese Schwankung zu kompensieren.Since a supply voltage fluctuation can occur when supplying a consumer connected to the measuring circuit, for example a display, it is advantageous to implement an adaptation circuit in the measuring circuit in order to compensate for this fluctuation.

Aufgrund der Einfachheit des Füllstandsgebers, insbesondere der Meßschaltung, ist es möglich, für alle Teile der Meßschaltung handelsübliche Komponenten zu verwenden.Due to the simplicity of the level sensor, especially the measuring circuit, it is possible to use commercially available components for all parts of the measuring circuit.

Da bevorzugt handelsübliche Teile verwendet werden können, ist die sogenannte "second source" Problematik weitestgehend vermieden, d.h. es gibt für alle verwendeten Bausteine Zweitlieferanten, so daß keine Engpässe auftreten und vor allen Dingen Preisvorteile genutzt werden können.Since commercially available parts can be used, the so-called "second source" problem is largely avoided, i.e. there are secondary suppliers for all components used, so that no bottlenecks occur and, above all, price advantages can be exploited.

Ferner ist es möglich, den Füllstandsgeber mit einem Tankentnahme- und/oder einem Rückführungssystem für das Medium bzw. eine Flüssigkeit integral auszubilden, wodurch die Montage dieses Füllstandsgebers in einen Tank stark vereinfacht ist. Zum Beispiel ist für den Tank eine höhere Stabilität erreichbar, da anstatt zwei nur eine Tanköffnung notwendig ist.It is also possible to design the level sensor integrally with a tank extraction and/or return system for the medium or liquid, which makes the installation of this level sensor in a tank much easier. For example, greater stability can be achieved for the tank because only one tank opening is required instead of two.

Dieser erfindungsgemäße Füllstandgeber ist aufgrund seiner Auslegung und der Möglichkeit, die unterschiedlichsten MaterialienThis level sensor according to the invention is due to its design and the possibility of using a wide variety of materials

zu verwenden, zur Füllstandsmessung von einer Vielzahl von Medien geeignet. So können z.B. die Füllstände von Kraftstoff in Kraftfahrzeugen oder aber auch von Harnstofftanks angegeben werden.to use, suitable for level measurement of a variety of media. For example, the fill levels of fuel in motor vehicles or urea tanks can be indicated.

Das Meßprinzip des erfindungsgemäßen Füllstandsgebers ist anwendbar für den Einsatz neuer Technologien, wie z.B. für Geber der oben angegebenen Art aus verschiedenen Kunststoffen.The measuring principle of the level sensor according to the invention is applicable for the use of new technologies, such as for sensors of the type specified above made of various plastics.

Aufgrund der Rückführung normalerweise komplexer und multifunktionaler Bausteine auf ein einfaches Prinzip ist es möglich, die Herstellungskosten auf ein Minimum zu reduzieren unter gleichzeitiger Einhaltung einer hohen Betriebssicherheit für den Einsatz im Automobilbereich. Des weiteren zeichnet sich der erfindungsgemäße Füllstandsgeber durch eine hohe Zuverlässigkeit aus.By reducing normally complex and multifunctional components to a simple principle, it is possible to reduce manufacturing costs to a minimum while at the same time maintaining a high level of operational reliability for use in the automotive sector. Furthermore, the level sensor according to the invention is characterized by a high level of reliability.

Da die erfindungsgemäße Meßschaltung nach einem linearen Meßverfahren arbeitet, ist eine maximale Ausbeutung der Meßgenauigkeit möglich. Ferner entfallen zusätzliche Linearisierungsund Kalibrierungsmaßnahmen zwischen dem Geber bzw. Sensor und der Anzeige.Since the measuring circuit according to the invention operates according to a linear measuring method, maximum exploitation of the measuring accuracy is possible. Furthermore, additional linearization and calibration measures between the transmitter or sensor and the display are not necessary.

Der erfindungsgemäße Füllstandsgeber zeichnet sich des weiteren durch eine einfache Anpassung an unterschiedliche Formen der Füllstandsbehälter aus.The level sensor according to the invention is further characterized by easy adaptation to different shapes of the level containers.

Da die Anzahl beweglicher Teile auf ein Minimum reduziert ist, diese meist sogar überhaupt nicht vorhanden sind, und auch nur wenig mechanische Komponenten verwendet werden, hat der erfindungsgemäße Füllstandsgeber nur einen sehr geringen Platzbedarf. Since the number of moving parts is reduced to a minimum, they are usually not present at all, and only a few mechanical components are used, the level sensor according to the invention only requires a very small amount of space.

Im folgenden wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllstandsgebers anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, an embodiment of the level sensor according to the invention is explained in more detail with reference to the drawings. They show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zylinderkondensators; undFig. 1 is a schematic representation of a cylindrical capacitor; and

Fig. 2a eine Meßschaltung (a) mit einer Grundschaltung eines bis 2c Operationsverstärkers (b) sowie das Schaltbild eines Spannungsstabilisators (c).Fig. 2a shows a measuring circuit (a) with a basic circuit of an operational amplifier (b) and the circuit diagram of a voltage stabilizer (c).

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Fülstandsgeber 10 besteht im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Kondensator 12 und einer Meßschaltung 18.The level sensor 10 shown in Figures 1 and 2 essentially consists of a cylindrical capacitor 12 and a measuring circuit 18.

Der Zylinderkondensator 12 weist einen äußeren Zylinder 14 mit einem ersten Durchmesser b sowie eine konzentrisch zu diesem angeordneten inneren Zylinder 16 mit einem zweiten DurchmesserThe cylinder capacitor 12 has an outer cylinder 14 with a first diameter b and an inner cylinder 16 arranged concentrically thereto with a second diameter

a auf. Beide Zylinder 14 und 16 haben eine Länge t. a. Both cylinders 14 and 16 have a length t.

Wenn dieser Kondensator 12 in einen Flüssigkeitstank eingesetzt ist, ändert sich die Kapazität des Kondensators 12 mit dem Füllstandsspiegel. Die Kapazität des Kondensators 12 kann dabei mit Hilfe folgender Gleichung bestimmt werden:If this capacitor 12 is inserted into a liquid tank, the capacitance of the capacitor 12 changes with the fill level. The capacitance of the capacitor 12 can be determined using the following equation:

mit eo= , &egr; &xgr; Flüssigkeitsparameter (rel. Dielektrizi-with e o = , ε &xgr; fluid parameter (rel. dielectric

tätskonstante) und K = Füllstandsfaktor.ity constant) and K = level factor.

In der dargestellten Ausführungsform hat der Kondensator eine Kapazität von z.B. 40 pF, wenn der Flüssigkeitstank leer ist, und eine Kapazität von 80 pF, wenn der Flüssigkeitstank gefüllt ist.In the embodiment shown, the capacitor has a capacitance of, for example, 40 pF when the liquid tank is empty, and a capacitance of 80 pF when the liquid tank is full.

Die in der Fig. 2 dargestellte Meßschaltung 18 besteht im wesentlichen aus einer ersten Stufe mit einem Kippgenerator 20,The measuring circuit 18 shown in Fig. 2 consists essentially of a first stage with a relaxation generator 20,

einer zweiten Stufe mit einer monostabilen Kippstufe 22, und aus einer dritten Stufe mit einem Operationsverstärker 24 mit Stromausgang. Dabei ist jede Stufe, wie in Fig. 2a gezeigt, mit einem identischen Operationsverstärker LM 3 39 ausgestattet, der in Fig. 2b dargestellt ist.a second stage with a monostable multivibrator 22, and a third stage with an operational amplifier 24 with current output. Each stage, as shown in Fig. 2a, is equipped with an identical operational amplifier LM 3 39, which is shown in Fig. 2b.

In der Fig. 2c ist eine Schaltung eines Spannungsstabilisators dargestellt, deren positiver Ausgang (+5 V) mit allen Pluspolen der in Fig. 2a gezeigten Meßschaltung verbunden ist. Über die beiden Eingänge kann eine Batteriespannung von beispielsweise 24 V angelegt werden. Dabei ist in üblicher Weise ein IC (LM 7805) sowohl an der Batteriespannung als auch an Masse angeschlossen. Der beispielsweise +5 V liefernde Ausgang ist außerdem noch über einen Kondensator mit 10 nF an Masse gelegt.Fig. 2c shows a circuit of a voltage stabilizer whose positive output (+5 V) is connected to all positive poles of the measuring circuit shown in Fig. 2a. A battery voltage of, for example, 24 V can be applied via the two inputs. In the usual way, an IC (LM 7805) is connected to both the battery voltage and to ground. The output, which supplies, for example, +5 V, is also connected to ground via a 10 nF capacitor.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Meßschaltung besteht die erste Stufe 20 aus dem in Fig. 2b gezeigten Operationsverstärker, dessen positiver Eingang mit zwei Widerständen mit jeweils 220 kH sowohl an Masse als auch an einen Pluspol der Speisespannung angelegt ist. Parallel zum positiven Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers ist ein Widerstand mit 350 kH angeordnet, während parallel zum positiven Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers ein Widerstand mit 1 &Mgr;&OHgr; angeschlossen ist. Des weiteren ist der Ausgang dieses Operationsverstärkers der ersten Stufe 20 über einen Widerstand mit 3,3 kH an den Pluspol der Speisespannung angelegt. In the embodiment of the measuring circuit shown in Fig. 2, the first stage 20 consists of the operational amplifier shown in Fig. 2b, the positive input of which is connected to both ground and a positive pole of the supply voltage via two resistors of 220 kH each. A resistor of 350 kH is arranged in parallel with the positive input and the output of the operational amplifier, while a resistor of 1 μΩ is connected in parallel with the positive input and the output of the operational amplifier. Furthermore, the output of this operational amplifier of the first stage 20 is connected to the positive pole of the supply voltage via a resistor of 3.3 kH.

In dieser ersten Stufe 2 0 wird der abgetastete Kapazitätswert in eine Frequenz konvertiert.In this first stage 2 0 the sampled capacitance value is converted into a frequency.

An einem Kondensator mit 47 pF wird die Frequenz der ersten Stufe 20 der zweiten Stufe 22 übergeben, und zwar dem negativen Eingang des Operationsverstärkers der zweiten Stufe 22. Dieser negative Eingang des Operationsverstärkers ist über zwei Widerstände mit jeweils 100 kQ an dem Pluspol der SpeisespannungThe frequency of the first stage 20 is transferred to the second stage 22 via a 47 pF capacitor, namely the negative input of the operational amplifier of the second stage 22. This negative input of the operational amplifier is connected to the positive terminal of the supply voltage via two resistors, each with 100 kQ.

bzw. an Masse gelegt, wobei parallel zum Widerstand auch noch eine Diode IN 4148 an Masse gelegt ist.or to ground, whereby a diode IN 4148 is also connected to ground in parallel to the resistor.

In gleicher Weise ist der positive Eingang des Operationsverstärkers der zweiten Stufe 2 2 über einen Widerstand mitIn the same way, the positive input of the operational amplifier of the second stage 2 2 is connected via a resistor with

100 k.Q und einer parallel zum Widerstand geschalteten Diode IN 4148 an Masse gelegt. Parallel zum positiven Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers der zweiten Stufe 22 ist ein Kondensator mit 400 pF geschaltet. Des weiteren ist der Ausgang des Operationsverstärkers der zweiten Stufe 22 auch noch über einen Widerstand mit 3,3 kH an diesen Pluspol angelegt. Das Ausgangssignal, in diesem Fall eine pulsbreitenmodulierte Spannung, wird über einen Regelwiderstand mit 100 kH und ein darauf folgenden Widerstand mit 150 kQ an den negativen Eingang des Operationsverstärkers der dritten Stufe 24 übertragen. Zwischen dem Regelwiderstand und dem darauf folgenden Widerstand ist ein Kondensator mit 10 nF an Masse angelegt. Dieser Regelwiderstand ist allerdings nur in der Erprobungsphase vorhanden und wird für die Serie durch einen an das zu messende Medium entsprechend angepaßten Festwertwiderstand ersetzt.100 kQ and a diode IN 4148 connected in parallel to the resistor to ground. A capacitor with 400 pF is connected in parallel to the positive input and the output of the operational amplifier of the second stage 22. Furthermore, the output of the operational amplifier of the second stage 22 is also connected to this positive pole via a resistor with 3.3 kH. The output signal, in this case a pulse width modulated voltage, is transmitted via a control resistor with 100 kH and a subsequent resistor with 150 kQ to the negative input of the operational amplifier of the third stage 24. Between the control resistor and the subsequent resistor, a capacitor with 10 nF is connected to ground. This control resistor is only present in the test phase, however, and will be replaced in series by a fixed value resistor adapted to the medium to be measured.

In der zweiten Stufe 22 wird die von der ersten Stufe 20 übergebene Frequenz in eine pulsbreitenmodulierte Spannung konvertiert. In the second stage 22, the frequency transmitted from the first stage 20 is converted into a pulse width modulated voltage.

Der positive Eingang des Operationsverstärkers der dritten Stufe 24 ist sowohl über einen Widerstand mit 350 kQ als auch parallel dazu über einen Widerstand mit 100 kH und ein daran sich anschließenden Regelwiderstand mit 10 kQ jeweils an den Pluspol der Speisespannung angeschlossen, wobei der Regelwiderstand auch noch an Masse anliegt. Auch dieser Regelwiderstand ist nur in der Erprobungsphase verwirklicht und wird für die Serie durch einen an das zu messendes Medium angepaßten Spannungsteiler ersetzt. An diesem mit dem Pluspol der Speisespannung verbunden Regelwiderstand mit 10 kH kann der Füllstandsgeber justiert werden.The positive input of the operational amplifier of the third stage 24 is connected to the positive pole of the supply voltage via a 350 kQ resistor and in parallel via a 100 kH resistor and a 10 kQ control resistor connected to it, whereby the control resistor is also connected to ground. This control resistor is also only implemented in the test phase and will be replaced for series production by a voltage divider adapted to the medium to be measured. The level sensor can be adjusted using this 10 kH control resistor connected to the positive pole of the supply voltage.

Am Ausgang des Operationsverstärkers der dritten Stufe 24 ist ein npn-Transistor mit seiner Basis angeschlossen, dessen Emitter über einen Widerstand mit 13 kQ an den negativen Eingang des Operationsverstärkers der dritten Stufe 24 rückgeführt ist. Des weiteren ist der Ausgang des Operationsverstärkers der dritten Stufe 24 über einen Widerstand an den Pluspol der Speisespannung angeschlossen. Der Kollektor des npn-Transistors ist mit der Basis eines pnp-Transistors verbunden, wobei der Emitter des pnp-Transistors über einen Widerstand mit 3,3 kQ ebenfalls mit dem Emitter des npn-Transistors verbunden ist. Des weiteren ist der Kollektor des npn-Transistors auch an den Kollektor des pnp-Transistors angelegt, wobei diese Verbindung über einen Widerstand mit 2&OHgr; an Masse gelegt ist. Der Strom des Emitters des pnp-Transistors wird für eine Anzeige verwendet, wobei dieser Strom auch noch über einen gepolten Elektrolyt-Kondensator mit 2,2uF an Masse gelegt ist.An npn transistor is connected to the output of the operational amplifier of the third stage 24 with its base, the emitter of which is fed back to the negative input of the operational amplifier of the third stage 24 via a 13 kQ resistor. Furthermore, the output of the operational amplifier of the third stage 24 is connected to the positive pole of the supply voltage via a resistor. The collector of the npn transistor is connected to the base of a pnp transistor, with the emitter of the pnp transistor also being connected to the emitter of the npn transistor via a 3.3 kQ resistor. Furthermore, the collector of the npn transistor is also connected to the collector of the pnp transistor, with this connection being connected to ground via a 2Ω resistor. The current of the emitter of the pnp transistor is used for a display, whereby this current is also connected to ground via a polarized electrolytic capacitor with 2.2uF.

Es kann bei einigen Anwendungsmöglichkeiten, z.B. in einem Kraftfahrzeug mit Lichtmaschine, notwendig sein, in der Meßschaltung eine Anpassungsschaltung anzuordnen, um eine Schwankung der Speisespannung eines an die Meßschaltung angeschlossenen Verbrauchers, z.B. Anzeigegerät, zu kompensieren.In some applications, e.g. in a motor vehicle with an alternator, it may be necessary to arrange an adaptation circuit in the measuring circuit in order to compensate for a fluctuation in the supply voltage of a consumer connected to the measuring circuit, e.g. a display device.

Obwohl die Ausführungsform einen Füllstandsgeber für einen Kraftstofftank beschreibt, ist Bestimmung der Füllstandshöhe anderer Medien ebenfalls möglich. So kann z.B. auch pulverförmiges Material verwendet werden, wobei allerdings die Meßschaltung ebenfalls an dieses Material, beispielsweise durch Einstellen der Regelwiderstände in der Erprobungsphase, angepaßt werden muß.Although the embodiment describes a level sensor for a fuel tank, it is also possible to determine the level of other media. For example, powdered material can also be used, although the measuring circuit must also be adapted to this material, for example by adjusting the control resistors in the test phase.

Claims (13)

Schutzansprüche:Protection claims: 1. Füllstandsgeber (10), beispielsweise für eine Flüssigkeit in einem Tank, mit einem im Flüssigkeitstank montierbaren Kondensator (12) und einer Meßschaltung (18), dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung (18) aus einer ersten Stufe (20) zur Konvertierung des Kapazitätswertes des Kondensators (12) in eine Frequenz, einer zweiten Stufe (22) zur Konvertierung dieser Frequenz in eine pulsbreitenmodulierte Spannung und aus einer dritten Stufe (24) zur Konvertierung dieser Spannung in einen Strom besteht.1. Level sensor (10), for example for a liquid in a tank, with a capacitor (12) mountable in the liquid tank and a measuring circuit (18), characterized in that the measuring circuit (18) consists of a first stage (20) for converting the capacitance value of the capacitor (12) into a frequency, a second stage (22) for converting this frequency into a pulse-width modulated voltage and a third stage (24) for converting this voltage into a current. 2. Füllstandsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung glättbar ist zur Erzeugung einer dem Füllstand proportionalen Spannung.2. Level sensor according to claim 1, characterized in that the voltage can be smoothed to produce a voltage proportional to the level. 3. Füllstandsgeber nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausgangsstrom der dritten Stufe (24) eine Anzeige antreibbar ist.3. Level sensor according to claim 1 or 2, characterized in that a display can be driven with the output current of the third stage (24). 4. Füllstandsgeber nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe aus einem Kippgenerator (20), die zweite Stufe aus einer monostabilen Kippstufe (22), und die dritte Stufe aus einem Operationsverstärker (24) mit Stromausgang besteht, und daß jede Stufe einen identisch ausgebildeten Operationsverstärker aufweist. 4. Level sensor according to at least one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the first stage consists of a flip-flop generator (20), the second stage of a monostable flip-flop (22), and the third stage of an operational amplifier (24) with current output, and that each stage has an identically designed operational amplifier. 5. Füllstandsgeber nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationsverstärker der ersten bis dritten Stufe (20,22,24) in einem Halbleiterbauelement integriert sind.5. Level sensor according to at least one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the operational amplifiers of the first to third stages (20, 22, 24) are integrated in a semiconductor component. 6. Füllstandsgeber nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (12) aus leitenden organischen Kunststoffen, metallisierten Kunststoffen oder aus oberflächenbeschichteten Kunststoffen besteht. 6. Level sensor according to at least one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the capacitor (12) consists of conductive organic plastics, metallized plastics or surface-coated plastics. 7. Füllstandsgeber nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (12) aus einem äußeren Zylinder (14) mit einem ersten Durchmesser (b) und einer Länge (C) und aus einem konzentrisch zum äußeren Zylinder (14) angeordneten inneren Zylinder (16) mit einem zweiten Durchmesser (a) und der Länge (C) besteht.7. Level sensor according to at least one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the capacitor (12) consists of an outer cylinder (14) with a first diameter (b) and a length (C) and of an inner cylinder (16) arranged concentrically to the outer cylinder (14) with a second diameter (a) and the length (C) . 8. Füllstandsgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Kondensators (12) nach folgender Gleichung bestimmbar ist:8. Level sensor according to claim 7, characterized in that the capacitance of the capacitor (12) can be determined according to the following equation: 2·&pgr;>&egr;&Lgr;&idiagr;+&Kgr;-&egr;.)-&iacgr;2·π>ελλε+κ-ε.)-ν mit &egr;&ogr; = -&sfgr;, 8r = Flüssigkeitsparameter (rel. Dielektrizi-with ε ϳ = -σ, 8 r = fluid parameter (rel. dielectric 36^- · 1036^ - · 10 tätskonstante) und K = Füllstandsfaktor.ity constant) and K = level factor. 9. Füllstandsgeber nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anpassungsschaltung in der Meßschaltung angeordnet ist zur Kompensation einer in einem an der Meßschaltung angeschlossenen Verbraucher auftretenden Speisespannungsschwankung.9. Level sensor according to at least one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that an adaptation circuit is arranged in the measuring circuit for compensating a supply voltage fluctuation occurring in a consumer connected to the measuring circuit. 10. Füllstandsgeber nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung (18) aus handelsüblichen Komponenten besteht.10. Level sensor according to at least one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that the measuring circuit (18) consists of commercially available components. 11. Füllstandsgeber nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung (18) nach einem linearen Meßverfahren arbeitet.11. Level sensor according to at least one of the preceding claims 1 to 10, characterized in that the measuring circuit (18) operates according to a linear measuring method. 12. Füllstandsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstandsgeber (10) mit einem Tankentnahme- und/oder einem Rückführungssystem für die Flüssigkeit
integral ausbildbar ist.
12. Level sensor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the level sensor (10) is provided with a tank removal and/or a return system for the liquid
can be formed integrally.
13. Füllstandsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstandsgeber (10) für die Füllstandsangabe
von Kraftstoff für Kraftfahrzeuge oder von Harnstoff
ausgelegt ist.
13. Level sensor according to one of claims 1 to 12, characterized in that the level sensor (10) for indicating the level
of motor vehicle fuel or urea
is designed.
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