DE3148383A1 - Device for measuring the filling level - Google Patents
Device for measuring the filling levelInfo
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Abstract
Description
Vorrichtuniq zur Messung~des FüllstandesDevice for measuring the level
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Füllstandes in einem eine Flüssigkeit enthaltenden Behälter, insbesondere einem Kraftstofftank in Kraftfahrzeugen, bei der innerhalb des Behälters eine Kaltleiter (PTC)-Sonde angeordnet ist, die mit einer außerhalb des Behälters angeordneten Anzeigevorrichtung verbunden ist.The invention relates to a device for measuring the fill level in a container containing a liquid, in particular a fuel tank in motor vehicles with a PTC thermistor inside the container is arranged, which is arranged with a display device arranged outside the container connected is.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-A1-2549258 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung ist als meßelement ein stabformiger Kaltleiter vorgesehen, der senkrecht in den Brennstoffbehälter eingebaut ist.Such a device is known from DE-A1-2549258. at the known device is provided as a measuring element, a rod-shaped PTC thermistor, which is installed vertically in the fuel tank.
Derartige Kaltleiter, die auch als PTC-Widerstände bezeichnet werden, bestehen-aus keramischen Massen, welche hauptsächlich Erdalkalititanate enthalten, die durch geeignete Dotierung haibleitend gemacht sind. Die Widerstands-Temperatur-Kennlinie dieser Kaltleiter verläuft bekanntlich derart, daß der Widerstand oberhalb der Curietemperatur innerhalb eines engen Temperaturbereichs um einige Zehner-Potenzen zunimmt. Durch Abänderungen der stofflichen Zusammensetzung des Kaltleitermaterials läßt sich der Beginn des Widerstandanstiegs innerhalb eines Bereiches von (bei den gebräuchlichen Kaltleiterformen) - 30 bis + 160 0C frei wählen.Such PTC thermistors, which are also referred to as PTC resistors, consist of ceramic masses, which mainly contain alkaline earth titanates, which are made semi-conductive by suitable doping. The resistance-temperature curve this PTC thermistor is known to run in such a way that the resistance is above the Curie temperature increases by a few powers of ten within a narrow temperature range. By Changes to the material composition of the PTC thermistor material can be Beginning of the increase in resistance within a range of (for the common PTC thermistor shapes) - 30 to + 160 0C can be freely selected.
Bei der Anwendung als Flüssigkeitsstandsfühler wird der.When used as a liquid level sensor, the.
Kaltleiter durch die angelegte Meßspannung bis in den Temperaturbereich des steilen Widerstandsanstiegs aufgeheizt. Im Strom-Spannungs-Diagramm liegt dieser Betriebszustand im Gebiet fallender Strom-Spannungs-Kennlinie. Dabei ist bei konstant gehaltener Spannung der Strom durch den Kaltleiter in der Flüssigkeit ungefähr doppelt so groß wie der Strom, der durch ihn in Luft fließt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Kaltleiter in Flüssigkeit mehr Wärme abgeben kann, d. h.PTC thermistors through the applied measuring voltage up to the temperature range of the steep rise in resistance. In the current-voltage diagram this operating state lies in the area of falling current-voltage characteristic. Included is the current through the PTC thermistor in the liquid when the voltage is kept constant about twice the size of the current flowing through it in air. This is upon it due to the fact that the PTC thermistor can give off more heat in liquid, d. H.
stärker abgekühlt wird als in Luft; stärkerer Abkühlung und damit kleinerer Temperatur entspricht aber kleinerer Widerstand und damit höherer Strom.is cooled more than in air; stronger cooling and thus However, a lower temperature corresponds to a lower resistance and thus a higher current.
Die Fiillstandsanzeigevorrichtung der eingangs angegebenen Art hat den Vorteil, daß sie nicht - wie bei den herkömmlichen Füllstandanzeigevorrichtungen - einen Schwimmer im Tank benötigt, der in irgendeiner Weise einen elektrischen Widerstandsdraht mehr oder weniger überbrückt.The level indicator of the type specified has the advantage that they do not - as with conventional level indicators - needs a float in the tank that is in some way an electric Resistance wire bridged more or less.
Es sind somit keine mechanisch beweglichen Teile im Tank notwendig. Auch andere bekannte Systeme, die beispielsweise die kapazitiven Anderungen entlang einer Sonde ausnützen, die von einer Tankflüssigkeit mehr oder weniger umspült ist, sind problematisch, wenn mit Flüssigkeiten gerechnet werden muß, die unterschiedliche dielektrische Eigenschaften aufweisen. Außerdem liefern derartige Systeme nur geringe Ausgangssignale.No mechanically moving parts are therefore necessary in the tank. Also other known systems, for example the capacitive changes along take advantage of a probe that is more or less bathed in a tank liquid, are problematic if you have to reckon with liquids that are different have dielectric properties. In addition, systems of this type only deliver small amounts Output signals.
Obgleich somit die Füllstandsanzeigevorrichtung der eingangs genannten Art Vorteile gegenüber den herkömmlichen Anzeigevorrichtungen aufweist, können sich jedoch Probleme ergeben, die in der Natur des Kaltleitermaterials begründet sind. Wie bereits erwähnt, bestehen derartige Kaltleiter aus keramischen Massen, wobei bei einem langen Kaltleiterstab, der in der bekannten Vorrichtung eingesetzt wird, auf besonders sorgfältige Herstellungsverfahren geachtet werden muß. Sind nämlich aus irgendeinem Grunde Inhomogenitäten im Kaltleiterstab vorhanden, so besteht die Gefahr, daß im Stab durch die mechanischen Spannungen, welche durch die unterschiedliche Temperatur verteilung im Kaltleitermaterial hervorgerufen werden, im Laufe der Zeit Risse entstehen, wodurch die Messvorrichtung schlimmstenfalls unbrauchbar wird, aber auf Jeden Fall eine änderung der bei der Herstellung geeichten Anzeige hervorgerufen wird.Although thus the level indicator of the aforementioned Kind of advantages over the conventional display devices can be however, problems arise which are due to the nature of the PTC thermistor material. As already mentioned, such PTC thermistors consist of ceramic masses, with with a long PTC rod that is used in the known device, attention must be paid to particularly careful manufacturing processes. Are namely for any Basic inhomogeneities in the PTC thermistor rod, so there is a risk that the rod by the mechanical stresses, which by the different temperature distributions are caused in the PTC thermistor material, Cracks appear over time, which in the worst case causes the measuring device becomes unusable, but in any case a change to the calibrated during manufacture Display is evoked.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Messung des Füllstandes anzugeben, welche kostengunstig herzustellen ist, und die die genannten Schwierigkeiten nicht aufweist.The object of the invention is therefore to provide a device for measuring the Specify the filling level, which is inexpensive to manufacture, and those mentioned Does not have difficulties.
Diese Aufgabe wird bei einer Füllstandsvorrictung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sonde aus einer Kaltleiterkette besteht.In the case of a filling level device, this task becomes the one specified at the beginning Type solved according to the invention in that the probe consists of a PTC thermistor chain.
Damit wird der Vorteil erzielt, daß bei der erfindungsgemäßen Kaltleiterkette, die aus einer Anzahl von Kaltleitertabletten besteht, der einzelne Kaltleiter entweder ganz in die Flüssigkeit ein- bzw. austaucht. Es besteht somit nicht die Gefahr von mechanischen Spannungen im Kaltleitermaterial, zumal auch die Einzelelemente verhältnismäßig klein sind.This has the advantage that with the PTC thermistor chain according to the invention, which consists of a number of PTC thermistor tablets, the single PTC thermistor either immersed completely in the liquid. There is therefore no risk of mechanical stresses in the PTC thermistor material, especially as the individual elements are proportionate are small.
Es sind zwar bereits Schaltungen zur Niveaukontrolle von Flüssigkeiten bekannt geworden, die mit diskreten Kaltleitern für ein oberes bzw. unteres Niveau arbeiten, jedoch eignen sich derartige Schaltungen nicht zur Füllstandsanzeige, da bei ihnen lediglich die Zustände "voller Tank" bzw. "leerer Tank" angegeben werden.There are already circuits for level control of liquids became known that with discrete PTC thermistors for an upper or lower level work, but such circuits are not suitable for level indicators, because only the states "full tank" or "empty tank" are specified for them.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.Advantageous embodiments of the subject matter of the invention are shown in FIG cited the subclaims.
Die Wirkungsweise des Gegenstandes der Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.The operation of the object of the invention will be based on the following Embodiments explained in more detail.
In der dazugehörenden Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Kaltleiterkette mit Vielfachkabel und Anzeigelämpchen, Fig. 2 eine Kaltleiterkette mit parallel geschalteten Kaltleitern und Referenzkaltleitern, Fig. 5 eine Kaltleiterkette mit unterschiedlichen Meßelement-Abständen, Fig. 4 die Flüssigkeitsstandmessung bei geometrisch komplizierter Tankausfuhrung, Fig. 5 die Prinzipschaltung einer Auswerte-Elektronik bei parallel geschalteten Kaltleitern, Fig. 6 die Kennlinie der Ausgangsspannung bei parallel geschalteten Kaltleitern in Abhängigkeit vom Füllstand und Fig. 7 eine Vorrichtung mit Reserve-Anzeige.The accompanying drawings show: FIG. 1 a PTC thermistor chain with multiple cables and indicator lights, Fig. 2 shows a PTC thermistor chain with parallel switched PTC thermistors and reference PTC thermistors, FIG. 5 with a PTC thermistor chain different measuring element distances, Fig. 4 the liquid level measurement geometrically complicated tank design, FIG. 5 shows the basic circuit of evaluation electronics with PTC thermistors connected in parallel, FIG. 6 shows the characteristic curve of the output voltage in the case of PTC thermistors connected in parallel, depending on the level and FIG. 7 a Device with reserve indicator.
In der Figur 1 ist die FUllstandsmessung in einem Tank 1 dargestellt, der mit einer Flüssigkeit 2 teilweise gefüllt ist. Zur Messung des Füllstandes wird eine Kaltleiterkette 3 verwendet, die aus vier Einzelkaltleitern 4, 5, 6, 7 besteht. Der eine Anschluß der Kaltleiter 4 bis 7 ist über die gemeinsame Leitung 8 an Masse gelegt. Der andere Anschluß der Kaltleiter 4 bis 7 ist über das Vielfachkabel 9 und die Anzeigelämpchen 10, 11, 12, 13 mit dem Pluspol einer Stromversorgung i , beispielsweise der Kraftfahrzeugbatterie, verbunden.The level measurement in a tank 1 is shown in FIG. which is partially filled with a liquid 2. To measure the level is a PTC thermistor chain 3 is used, which consists of four individual PTC thermistors 4, 5, 6, 7. One connection of the PTC thermistors 4 to 7 is via the common line 8 to ground placed. The other connection of the PTC thermistors 4 to 7 is via the multiple cable 9 and the indicator lights 10, 11, 12, 13 with the positive pole of a power supply i, for example the motor vehicle battery connected.
Die elektrischen Nenndaten der Kaltleiter 4 bis 7 und der Glübfadenwiderstand der Anzeigelämpchen 10 bis 13 sind dabei derart aufeinander abgestimmt, daß sich die Kaltleiter 4 bis 7 bei der angelegten Spannung auf eine Temperatur aufheizen, welche dem Bereich des steilen Widerstandsanstieges entspricht.The nominal electrical data of PTC thermistors 4 to 7 and the glow filament resistance the indicator lights 10 to 13 are coordinated in such a way that the PTC thermistors 4 to 7 at the applied voltage to a temperature heat up, which corresponds to the area of the steep increase in resistance.
Durch die bereits erwähnten physikalischen Zusammenhänge wird bei entsprechender Dimensionierung erreicht, daß die den in die Flüssigkeit 2 eingetauchten Kaltleitern 6, 7 zugeordneten Anzeigelämpchen 12, 13 aufleuchten, da den Kaltleitern 6, 7 durch die Flüssigkeit 2 soviel Wärme entzogen wird, daß sie sich im Bereich niedriger Widerstandswerte befinden.Due to the physical relationships already mentioned, corresponding dimensioning achieved that the immersed in the liquid 2 PTC thermistors 6, 7 associated indicator lamps 12, 13 light up because the PTC thermistors 6, 7 so much heat is withdrawn by the liquid 2 that it is in the area lower resistance values.
Den Kaltleitern 4, 5, die aus der Flüssigkeit 2 ausgetaucht sind, wird diese Wärme nicht entzogen, wodurch sie sich derart aufheizen, daß ihr Widerstand so hoch wird, daß der durch sie fließende Reststrom nicht ausreicht, die ihnen zugeordneten Anzeigelämpchen 10, 11 zum Aufleuchten zu bringen. Bei der in der Figur 1 dargestellten Ausfüurungsform wird eine Kaltleiterkette 3 mit vier Einzelkaltleitern 4 bis 7 verwendet, die entsprechend ihrer Anordnung beispielsweise die FUllzustande des Tanks 1 "voll", t73/4-voll", "1/2-volln und "1/4 voll" signalisieren können. Die Anzahl der Einzelkaltleiter kann jedoch auch, je nach gewünschter Auflösung der Anzeige, beliebig anders sein und wird durch wirtschaftliche Uberlebungen bestimmt. Anstelle der in der Figur 1 dargestellten Anzeigelämpchen 10 bts 13 können beispielsweise auch Lumineszenzdioden verwendet werden.The PTC thermistors 4, 5, which are immersed from the liquid 2, this heat is not withdrawn, which causes them to heat up in such a way that their resistance becomes so high that the residual current flowing through them is not sufficient for those assigned to them To bring the indicator lights 10, 11 to light up. In the case of the one shown in FIG In the embodiment, a PTC thermistor chain 3 with four individual PTC thermistors 4 to 7 is used, which according to their arrangement, for example, the filling states of the tank 1 "full", t73 / 4-full "," 1/2-full and "1/4 full". The number of single PTC thermistors however, it can also be any different, depending on the desired resolution of the display and is determined by economic survival. Instead of the one in the figure 1 shown display lamps 10 bts 13 can, for example, also luminescent diodes be used.
Die Kaltleiterkette 3 wird im Tank 1 festgehend befestigt, was beispielsweise bei einem Kraftstofftank vorzugsweise am Kraftstoffsaugrohr geschieht.The PTC thermistor chain 3 is firmly fixed in the tank 1, which for example in the case of a fuel tank, this is preferably done on the fuel suction pipe.
Wenn die erfindungsgemäße Meßvorrichtung für die Anzeige des Kraftstoffvorrates in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, besteht die Gefahr, daß durch die Fahrbedingungen die Oberfläche der Flüssigkeit 2 kurzfristigen Schwankungen unterworfen wird. Hierdurch kann ein Flackern in der Anzeige der Glühlämpchen bewirkt-werden, wodurch unter Umständen eine genaue Zuordnung des tatsächlichen Flüssigkeitsstandes erschwert wird. Um dies zu verhindern wird vorzugsweise ein Kunststoffrohr über die Kaltleiterkette 3 gestülpt, wodurch Schwankungen der Flüssigkeitsoberfläche gedämpft werden und die Anzeigegenauigkeit damit erhöht wird.If the measuring device according to the invention for the display of the fuel level is used in a motor vehicle, there is a risk that the driving conditions the surface of the liquid 2 is subjected to short-term fluctuations. Through this can cause a flickering in the display of the light bulbs, whereby under Accurate assignment of the actual liquid level is difficult under certain circumstances will. To prevent this, a plastic pipe is preferably placed over the PTC thermistor chain 3 upside down, whereby fluctuations in the liquid surface are dampened and the display accuracy is thus increased.
Die erfindungsgemäße Neßvorrichtung hat den Vorteil, daß sie keine beweglichen Teile aufweist, eine hohe Anzeigegenauigkeit hat, kostenglnstig herzustellen ist, sowie eine geringe Störanfälligkeit aufweist, wobei die Betriebsspannung keinen Einfluß auf die Anzeige ausübt.The Neßvorrichtung invention has the advantage that they do not Has moving parts, has a high display accuracy, inexpensive to manufacture is, and has a low susceptibility to failure, with the operating voltage none Exerts influence on the display.
In der Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der eine Kaltleiterkette 14 in einem Tank 15 mit Flüssigkeit 16 angeordnet ist. Die Kaltleiterkette 14 ist aus acht parallel geschalteten Einzelkaltleitern 17 aufgebaut. Außerhalb des Tanks 15, also an einer Stelle an der die Flüssigkeit 16 nicht hingelangen kann, ist ein Referenzkaltleiter 18 angeordnet.In the figure 2, a further embodiment is shown in which a PTC thermistor chain 14 is arranged in a tank 15 with liquid 16. the PTC thermistor chain 14 is made up of eight individual PTC thermistors 17 connected in parallel. Outside the tank 15, that is to say at a point where the liquid 16 cannot reach can, a reference PTC thermistor 18 is arranged.
Drei Anschlüsse 19, 20, 21 der Kaltleiterkette 14 sind nach außen gefUhrt,-wobei beispielsweise der Anschluß 19 ein gemeinsamer Anschluß für alle Kaltleiter der Kaltleiterkette 14, der Anschluß 20 der andere Anschluß für die parallel geschalteten Kaltleiter 17 und der Anschluß 21 den anderen Anschluß für den Referenzkaltleiter 18 darstellt. Die Anschlüsse 19 bis 21 sind beispielsweise mit einer Auswerte-Elektronik verbunden, deren Wirkungsweise anhand eines anderen Ausführungsbeispiels beschrieben wird.Three connections 19, 20, 21 of the PTC thermistor chain 14 are to the outside guided, -which, for example, the connection 19 is a common connection for all PTC thermistor of the PTC chain 14, the connection 20 the other connection for the parallel switched PTC thermistor 17 and the connection 21 the other connection for the reference PTC thermistor 18 represents. Ports 19 to 21 are for example with an evaluation electronics connected, their mode of operation based on another embodiment is described.
In der Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kaltleiterkette nach der Erfindung dargestellt, die in einem Tank 23 mit unterschiedlichen Tank-Querschnitten eingesetzt ist. Um eine lineare Anzeige des Füllstandes der im Tank 23 enthaltenen Flüssigkeit 24 zu erhalten sind die Abstände der einzelnen Kaltleiter 25 der Kaltleiterkette 22 untereinander nicht gleich. Vorteilhafterweise werden dabei die Abstände d der einzelnen Kaltleiter 25 untereinander derart gewählt, daß sie umgekehrt proportional zum vorhandenen Tank-Querschnitt q an der betreffenden Stelle sind: d'v 1/q.In the figure 3 is another embodiment of a PTC thermistor chain shown according to the invention, which in a tank 23 with different tank cross-sections is used. To get a linear display of the level in the tank 23 Liquid 24 are the distances between the individual PTC thermistors 25 of the PTC thermistor chain 22 are not the same as each other. The distances d are advantageously the individual PTC thermistors 25 chosen among one another in such a way that they are inversely proportional for the existing tank cross-section q at the relevant point are: d'v 1 / q.
Am oberen Ende der Kaltleiterkette 22 ist außerhalb des Tanks 23 wieder ein Referenz-Kaltleiter 26 angeordnet.At the upper end of the PTC thermistor chain 22 is outside the tank 23 again a reference PTC thermistor 26 is arranged.
Die Anschlüsse 27, 28, 29 der Kaltleiterkette 22 sind in gleicher Weise wie bei der Figur 2 beschrieben mit den Kaltleitern 25 bzw. 26 verbunden und werden beispielsweise an eine Auswertelektronik angeschlossen.The connections 27, 28, 29 of the PTC thermistor chain 22 are identical Way as described in Figure 2 with the PTC thermistors 25 and 26 and connected are connected to evaluation electronics, for example.
In der Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, wie der Füllstand einer Flüssigkeit 32 bei einer geometrisch komplizierten Ausführung des Tanks 31 vorgenommen werden kann. Die Kaltleiterkette 30 mit den Meßkaltleitern 33 und dem Referenzkaltleiter 34 ist flexibel ausgebildet, was sich vorzugsweise dadurch erreichen läßt, daß die Kaltleiterkette 30 mit einem Schrumpfschlauch 35 umhüllt ist. Dadurch läßt sich die Kaltleiterkette 30 beliebigen Tankausführungen anpassen. Die Umhüllung mit dem Schrumpfschlauch hat noch den Vorteil, daß die Meßkaltleiter 33 mit den Kontaktstellen und den Zuleitungsdrähten nicht direkt mit der Flüssigkeit 32 im Tank 31 in Berührung kommen können, aber trotzdem ein guter Wärmekontakt zwischen Flüssigkeit 32 und Meßkaltleitern 33 erhalten bleibt. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Abstände d der einzelnen Kaltleiter 33 umgekehrt proportional zum Querschnitt q an der betreffenden Stelle des Tanks 31, wobei d senkrecht zu der durch q gebildeten Ebene gemessen wird.In FIG. 4, an exemplary embodiment is shown, such as the filling level a liquid 32 in the case of a geometrically complex design of the tank 31 can be made. The PTC thermistor chain 30 with the measuring PTC thermistors 33 and the Reference PTC thermistor 34 is designed to be flexible, which is preferably achieved in this way lets the PTC thermistor chain 30 be wrapped in a shrink tube 35. Through this the PTC thermistor chain can be adapted to any tank design. The wrapping with the shrink tubing also has the advantage that the measuring PTC 33 with the contact points and the lead wires not directly with the liquid 32 in the tank 31 can come into contact, but still a good thermal contact between Liquid 32 and measuring thermistors 33 is retained. Also in this embodiment the distances d of the individual PTC thermistors 33 are inversely proportional to the cross section q at the relevant location of the tank 31, where d is perpendicular to that formed by q Level is measured.
In der Figur 5 ist die Prinzipschaltung einer Auswerte-Elektronik für eine Kaltleiterkette 36 mit acht parallel geschalteten Kaltleitern 37 a bis 37 g sowie einem Referenzkaltleiter 38 dargestellt. Der Anschluß 39 dient als gemeinsamer Anschluß für alle Kaltleiter und ist mit dem Pluspol einer Spannungsquelle Ug verbunden. Um eine reproduzierbare Anzeige zu erhalten ist es erforderlich, daß die Spannungsquelle U3 stabilisiert ist. Der gemeinsame Anschluß 40 der parallel geschalteten Meßkaltleiter 37 a bis 37 g ist über den Lastwiderstand R, der gegen Masse liegt, verbunden. Der Anschluß 41 des Referenz= Kaltleiters 38 liegt ebenfalls über einen Lastwiderstand, der aus dem Festwiderstand R1 und dem veränderlichen Widerstand R2 besteht, an Masse. Die an den Punkten 40 und 41 entstehenden Spannungen werden über die Widerstände Rf bzw, R4 den beiden Eingängen des Operationsverstärkers OP 1 zugeführt. Die Widerstände , R1o, R11 und R12 sind die zum Betrieb des Operationsverstärkers in bekannter Weise erforderlichen äußeren Beschaltungselemente.FIG. 5 shows the basic circuit of evaluation electronics for a PTC thermistor chain 36 with eight PTC thermistors 37 a bis connected in parallel 37 g and a reference PTC thermistor 38 are shown. The terminal 39 serves as a common Connection for all PTC thermistors and is connected to the positive pole of a voltage source Ug. In order to obtain a reproducible display it is necessary that the voltage source U3 is stabilized. The common connection 40 of the measuring PTC thermistors connected in parallel 37 a to 37 g is connected via the load resistor R, which is connected to ground. Of the Terminal 41 of the reference = PTC thermistor 38 is also connected to a load resistor, which consists of the fixed resistor R1 and the variable resistor R2, to ground. The voltages arising at points 40 and 41 are applied via the resistors Rf or R4 are fed to the two inputs of the operational amplifier OP 1. The resistances , R1o, R11 and R12 are those used to operate the operational amplifier in a known manner required external wiring elements.
Mit Hilfe des Widerstandes R2 wird die Schaltung derart abgeglichen, daß das Meßinstrument I auf Nullstellung ist, wenn sämtliche Meßkaltleiter 37 a bis 37 g in Luft sind, d. h. wenn der Tank leer ist. Der Maximalausschlag des Meßinstruments I wird erreicht, wenn sämtliche Meßkaltleiter 37 a bis 37 g in die Tankflüssigkeit eingetaucht sind.With the help of the resistor R2 the circuit is balanced in such a way that that the measuring instrument I is at zero position, if all measuring PTCs 37 a to 37 g are in air, d. H. when the tank is empty. The maximum deflection of the Measuring instrument I is achieved when all measuring PTC thermistors 37 a to 37 g in the Tank liquid are immersed.
Der Operationsverstärker OP 2, dessen Ausgang mit einem Eingang des Operationsverstärkers OP 1 verbunden ist, wirkt als Schalter und hat die Aufgabe, daß nach dem Einschalten der Anordnung während der Aufheizphase der Kaltleiter vom Meßinstrument 1 kein undefinierter Zustand angezeigt wird. Der Operationsverstärker OP 2 ist so geschaltet, daß die Anzeige erst freigegeben ist, wenn der Kondensator C bis zu einer gewissen Spannung a aufgeladen ist. Die Ladezeitkonstante des Kondensators C ist dabei derart gewählt, daß sie größer als die Zeitkonstante für das Aufheizen der Kaltleiter ist. Mit Hilfe des Potentiometers R6 kann eine evtl. erforderliche Anpassung vorgenommen werden. Die Operationsverstärker OP 1 und OP 2 sind vorzugsweise als Doppeloperationsverstärker ausgebildet und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.The operational amplifier OP 2, the output of which is connected to an input of the Operational amplifier OP 1 is connected, acts as a switch and has the task of that after switching on the arrangement during the heating phase of the PTC thermistor from Measuring instrument 1 no undefined state is displayed. The operational amplifier OP 2 is switched so that the display is only enabled when the capacitor C is charged up to a certain voltage a. The charging time constant of the capacitor C is chosen so that it is greater than the time constant for heating the PTC thermistor is. With the help of the potentiometer R6, a possibly required Adjustment can be made. The operational amplifiers OP 1 and OP 2 are preferred designed as a double operational amplifier and housed in a common housing.
In der Figur 6 ist die Kennlinie dargestellt, die sich bei einer Kaltleiterkette mit acht parallel geschalteten Meßkaltleitern ergibt, die im Abstand von Jeweils 2 cm angeordnet sind. Die Ausgangsspannung u am Ausgang des Transistors C in Figur 5 wurde dabei mit 100 % &ngesetzt, wenn alle Meßkaltleiter in die Tankflssigkeit eingetaucht sind, daß heißt, wenn der Tank voll ist. Der Figur 6 ist zu entnehmen, daß immer, wenn die Flüssigkeit bei einer Erhöhung oder Erniedrigung des FUllstandes die Stelle eines Meßkaltleiters erreicht, eine Stufe entsteht, die aber in Folge der Wärmeleitung durch die Verbindungsdrähte und die Schutzumhiillung so stark verschliffen ist, daß der Beobachter die StufenfGrmigkeit der Kennlinie kaum wahrnimmt. Infolge der Wärmeträgheit des Sensors wird ein kurzzeitiges Schwabbeln so stark gedämpft, daß es auch bei einem schnell reagierenden Instrument in der Anzeige nicht wahrnehmbar ist.In the figure 6 the characteristic curve is shown, which is in a PTC thermistor chain with eight measuring PTC thermistors connected in parallel, which are spaced apart by 2 cm are arranged. The output voltage u at the output of the transistor C in FIG 5 was set to 100% when all measuring PTC thermistors are in the tank liquid are immersed, that is, when the tank is full. From Figure 6 it can be seen that that whenever the liquid increases or decreases in level reaches the point of a measuring PTC thermistor, a step is created, but this is a result the heat conduction through the connecting wires and the protective cover is so sharply polished that the observer can see the gradual shape of the characteristic hardly notices. Due to the thermal inertia of the sensor, there will be a brief buffeting so much attenuated that even a quickly reacting instrument in the Display is imperceptible.
Die Anzahl der Meßkaltleiter in der Raltleiterkette richtet sich nach den Anforderungen, die an die Anzeige gestellt werden. In den Ausführungsbeispielen sind Kaltleiterketten dargestellt, welche 8 parallel geschaltete Meßkaltleiter enthalten. Bei einer höheren Anzahl ist zu berücksichtigen, daß neben einer Verteuerung des Sensors auch ein entsprechend erhöhter Strombedarf entsteht.The number of measuring PTCs in the RTC chain depends on the requirements that are placed on the advertisement. In the working examples PTC thermistor chains are shown, which contain 8 measuring PTC thermistors connected in parallel. In the case of a higher number, it must be taken into account that in addition to an increase in the cost of the Sensor, there is also a correspondingly increased power requirement.
Bei einer niedrigeren Anzahl besteht die Gefahr, daß die Auflösung leidet, da die Kennlinie zu große Stufen aufweist.If the number is lower, there is a risk that the resolution suffers because the characteristic has too large steps.
In der Figur 7 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die erfindungsgemäße Kaltleiterkette neben den parallel geschalteten Meßkaltleitern 42 und dem Referenzkaltleiter 43 einen weiteren Kaltleiter 44 enthält. Der Anschluß 45 dient dabei als gemeinsamer Anschluß für alle Kaltleiter, während der Anschluß 48 des Kaltleiters 44 ebenso gesondert herausgeführt ist wie der Anschluß 47 des Referenzkaltleiters 43. Die Meßkaltleiter 42 weisen, da sie parallel geschaltet sind, einen gemeinsamen Anschluß 46 auf.In the figure 7 a further embodiment is shown in which the PTC thermistor chain according to the invention in addition to the measuring PTC thermistors connected in parallel 42 and the reference PTC thermistor 43 contains a further PTC thermistor 44. The connection 45 serves as a common connection for all PTC thermistors, while the connection 48 of the PTC thermistor 44 is also led out separately as the terminal 47 of the Reference PTC thermistor 43. The measuring PTC thermistors 42, since they are connected in parallel are, a common terminal 46 on.
In der Auswerteelektronik s werden die Ausgangssignale der Kaltleiter in einer Weise verarbeitet, wie es beispielsweise anhand der Figur 5 beschrieben wurde. Das Instrument I zeigt damit Vollausschlag, wenn sämtliche Meßkaltleiter 42 in die Flüssigkeit eingetaucht sind.The output signals of the PTC thermistors are in the evaluation electronics processed in a manner as described, for example, with reference to FIG became. That Instrument I shows full deflection if all Measuring thermistor 42 are immersed in the liquid.
Der Kaltleiter 44 dient als Geber für einer Reserveanzeige mittels des Lämpchens L, daß dann aufleucntet, wenn nur noch der Kaltleiter 44 mit Flüssigkeit bedeckt ist. Das analoge Anzeigeinstrument ist.dann auf der Stellung Null bzw. "leer" da sich die Meßkaltleiter 42 alle außerhalb der Flüssigkeit befinden.The PTC thermistor 44 serves as a transmitter for a reserve indicator by means of of the lamp L that then lights up when only the PTC thermistor 44 with liquid is covered. The analog display instrument is then on the zero or "empty" position since the measuring thermistors 42 are all outside of the liquid.
10 Patentansprüche 7 Figuren10 claims 7 figures
Claims (10)
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Legal Events
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| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ADAM OPEL AG, 6090 RUESSELSHEIM, DE |
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