DE102004045873A1

DE102004045873A1 - Measuring arrangement for container level measurement

Info

Publication number: DE102004045873A1
Application number: DE200410045873
Authority: DE
Inventors: Carsten Hartmann; Kai Rothmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2004-09-20
Filing date: 2004-09-20
Publication date: 2006-03-30
Also published as: WO2006032602A1; EP1792146A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) und ein Verfahren zum Messen eines Füllstandes in einem Behälter mittels eines Sensor (S) und einer die Messung steuernden Betriebs- und Auswerteeinheit (2), welche den Sensor (S) mittels Leitungen (L1, L2, LG) bestromt. Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Anordnung zu schaffen, welche eine präzise Messung des Füllstandes gewährleistet. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass mindestens eine Leitung mittels eines Schalters (S1) unterbrechbar und/oder auf ein Referenzpotential (UR) legbar ist und ein erster Schritt Messungen von elektrischen Potentialdifferenzen (UR) zwischen den drei nicht unterbrochenen Leitungen (L1, L2, LG) umfasst, in einem zweiten Schritt mindestens eine der drei Leitungen (L1, L2, LG) unterbrochen und/oder auf ein Referenzpotential (UR) gelegt ist, die Potentialdifferenz (ADC12, ADC23) der beiden anderen Leitungen gemessen wird und in einem dritten Schritt die Betriebs- und Auswerteeinheit (2) aus den Ergebnissen der Messungen der beiden vorangegangenen Schritte den Füllstand ermittelt.The invention relates to an arrangement (1) and a method for measuring a filling level in a container by means of a sensor (S) and an operation and evaluation unit (2) controlling the measurement, which sensor (S) by means of lines (L1, L2, LG) energized. The invention has set itself the task of creating an arrangement which ensures a precise measurement of the level. According to the invention, it is proposed that at least one line can be interrupted by means of a switch (S1) and / or laid down to a reference potential (UR) and a first step measurements of electrical potential differences (UR) between the three uninterrupted lines (L1, L2, LG) comprises, in a second step, at least one of the three lines (L1, L2, LG) is interrupted and / or set to a reference potential (UR), the potential difference (ADC12, ADC23) of the other two lines is measured and in a third step the Operating and evaluation unit (2) determines the level from the results of the measurements of the two previous steps.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen eines Füllstandes in einem Behälter, insbesondere eines Kraftstofffüllstandes in einem Kraftstofftank, mit einem Sensor und einer die Messung steuernden Betriebs- und Auswerteeinheit, welche mit dem Sensor mittels dreier Leitungen, einer ersten Leitung, einer zweiten Leitung und einer dritten Leitung zumindest zeitweise in jeweils elektrisch leitender Verbindung steht und mittels derer Leitungen der Sensor von der Betriebs- und Auswerteeinheit bestromt wird. Daneben ist ein Verfahren zur Messung eines Füllstandes, insbesondere eines Kraftstofffüllstandes in einem Kraftstofftank, mit einem Sensor, der mittels dreier Leitungen mit einer Betriebs- und Auswerteeinheit zumindest zeitweise in elektrisch leitender Verbindung steht und von der Betriebs- und Auswerteeinheit elektrisch bestromt wird.The The invention relates to an arrangement for measuring a level in a container, in particular a fuel level in a fuel tank, with a sensor and a meter controlling the measurement Operating and evaluation unit, which with the sensor by means of three Lines, a first line, a second line and a third line at least temporarily in each case electrically conductive Connection stands and by means of which lines the sensor of the Operating and evaluation unit is energized. Next to it is a procedure for measuring a level, in particular a fuel level in a fuel tank, with a sensor using three wires with an operating and evaluation at least temporarily in electrical conductive connection and electrically powered by the operating and evaluation unit becomes.

Messanordnungen zur Bestimmung des Füllstandes, insbesondere in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges sehen üblicherweise einen Widerstandssensor vor, dessen Spannungsteilungseigenschaft mittels eines Schleifkontaktes variabel ausgebildet ist. Ursprünglich sieht eine derartige Anordnung zwei Leitungen von einem Kombinationsinstrument zu dem Sensor vor, von denen eine an dem Schleifkontakt des in der Regel als Dickschichtwiderstand ausgebildeten Sensors angeschlossen ist und die andere an einem nicht in der Position variierbaren endseitigen Anschluss des ohmschen Widerstandes des Sensors. Die Position des Schleifkontaktes an dem Dickschichtwiderstand ändert sich mit dem Füllstand, da der Schleifkontakt mit einem Schwimmer versehen ist, so dass der Durchgangswi derstand der aus den beiden Leitungen und dem dazwischen befindlichen, vom Füllstand abhängigen Widerstand ergebende Anordnung bei Bestromung eine gute Auskunft über den Füllstand mittels einer Spannungsmessung gibt. Infolge der Entschwefelung des Kraftstoffs und teilweise hierfür als Substitut eingesetzten Additive bilden sich jedoch im Laufe der Betriebszeit unerwünschte parasitäre zusätzliche Widerstände, insbesondere im Bereich der Anlage des Schleifkontaktes an dem Dickschichtwiderstand, so dass der ursprüngliche Ansatz eines dauerhaft konstanten Zusammenhanges zwischen dem Füllstand und dem gemessenen Widerstand bzw. der gemessenen Spannung nach einiger Betriebsdauer nicht mehr den tatsächlichen Verhältnissen entspricht. Zweckmäßig ist die Messanordnung so gestaltet, dass mit Zunahme der parasitären Widerstände die Tankanzeige bzw. das Messergebnis der Füllstandsmessung stets zu einem niedrigeren Füllstand als dem tatsächlichen tendierte, so dass allenfalls eine Neubetankung des Kraftfahrzeuges zu früh statt zu spät erfolgen würde.measuring arrangements for determining the filling level, especially in a fuel tank of a motor vehicle usually see a resistance sensor whose voltage dividing property is designed to be variable by means of a sliding contact. Original looks such an arrangement two lines of a combination instrument to the sensor, one of which at the sliding contact of the in Usually connected as a thick-film resistor sensor connected and the other at an end position not variable in position Connection of the ohmic resistance of the sensor. The position of the Sliding contact on the thick-film resistor changes with the fill level, because the sliding contact is provided with a float, so that the passage SWITER resistance from the two lines and in between located, from the level dependent Resistance resulting arrangement with energizing a good information about the level by means of a voltage measurement. As a result of desulfurization of the fuel and partly used as a substitute additives However, unwanted parasitic additional energy will form during the operating time Resistors, in particular in the area of the contact of the sliding contact on the thick-film resistor, so that the original one Approach of a permanently constant relationship between the level and the measured resistance or the measured voltage after some operating time is no longer the actual conditions equivalent. Is appropriate the measuring arrangement designed so that with increasing parasitic resistances the Fuel gauge or the measurement result of the level measurement always to one lower level as the actual tended, so that at best a refueling of the motor vehicle too early instead of being late would.

Um dem Nachteil der mangelnden Präzision Abhilfe zu schaffen, schlägt hierzu die Europäische Patentschrift EP 1 316 782 A1 vor, statt der herkömmlichen zwei Leitungen zu dem Füllstandssensor drei Leitungen vorzusehen, von denen eine an dem Schleifkontakt angeschlossen ist und die beiden anderen unter Zwischenanordnung des gesamten ohmschen Widerstandes des Füllstandssensors miteinander elektrisch verbunden sind. Die so genannte Drei-Leiter-Messung hat im Gegensatz der Zwei-Leiter-Messung den Vorteil, dass nicht mehr nur von einem Widerstandswert bzw. einem Spannungsabfall ausgehend Rückschlüsse auf den Füllstand in dem Behälter gemacht werden, sondern die Messergebnisse der Messung zweier Widerstände bzw. Spannungsabfälle zwischen den drei Leitungen zueinander ins Verhältnis gesetzt werden können, so dass der unbekannte parasitäre Widerstand in Form der Ablagerungen zwischen dem Dickschichtwiderstand und dem Schleifkontakt herausfällt.In order to remedy the disadvantage of lack of precision, proposes the European patent specification EP 1 316 782 A1 instead of the conventional two lines to the level sensor to provide three lines, one of which is connected to the sliding contact and the other two are electrically connected to each other with interposition of the entire ohmic resistance of the level sensor. The so-called three-wire measurement has in contrast to the two-wire measurement has the advantage that no longer based on a resistance or a voltage drop conclusions on the level in the container are made, but the measurement results of the measurement of two resistors or Voltage drops between the three lines can be related to each other, so that the unknown parasitic resistance in the form of deposits between the thick-film resistor and the sliding contact falls out.

Ein bisher unbeachteter, jedoch gravierender Nachteil der Drei-Leiter-Messung besteht darin, dass auch an der zusätzlichen Leitung zum Füllstandssensor parasitäre Widerstände entstehen können, insbesondere an den Steckverbindungen. Dadurch werden bei der Drei-Leiter-Messung falsche Füllstände ermittelt. Es kann auch zur Ermittlung eines Füllstandes kommen, der höher ist als der tatsächliche. Dieses Risiko ist unbedingt zu vermeiden, weil hiermit ein weitaus höheres Schadenspotential verbunden ist als mit der Zwei-Leiter-Messung.One previously unobserved, but serious disadvantage of the three-wire measurement is that also on the additional line to the level sensor parasitic resistors can arise especially at the connectors. This will be in the three-conductor measurement determined wrong levels. It may also come to the determination of a level that is higher as the actual. This risk is to be avoided at all costs, because it means a lot more higher Damage potential is connected than with the two-wire measurement.

Ausgehend von den Problemen und Nachteilen des Standes der Technik hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, eine Anordnung eingangs genannter Art zu schaffen, welche eine präzise Messung des Füllstandes gewährleistet. Daneben ist ein Verfahren zur Messung eines Füllstandes Gegenstand der Erfindung.outgoing it has the problems and disadvantages of the prior art the invention has set itself the task, an arrangement at the beginning called type to create which a precise measurement of the level guaranteed. In addition, a method for measuring a level is the subject of the invention.

Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Daneben wird ein Verfahren gemäß Anspruch 14 vorgeschlagen. Die jeweils abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.to solution the task strikes the invention an arrangement with the features of claim 1 before. In addition, a method according to claim 14 proposed. The respective dependent claims contain advantageous developments of the invention.

Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens ist begründet in der Kombination der Zwei-Leiter-Messung mit der Drei-Leiter-Messung und der anschließend zusammenführenden Auswertung der Ergebnisse aus den beiden Messungen, bei welcher die unbekannten ohmschen Widerstände ermittelt werden können und eine Bereinigung der Messergebnisse von den verfälschenden parasitären Widerstände im Leitungsverlauf möglich wird.The decisive advantage of the arrangement according to the invention or of the method according to the invention is due to the combination of the two-conductor measurement with the three-conductor measurement and the subsequently merging evaluation of the results from the two measurements, in which the unknown ohmic resistances can be determined and a cleanup of the mes results of the falsifying parasitic resistances in the line course is possible.

Die Verschaltung des Sensors der erfindungsgemäßen Anordnung und auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist hierbei mit Vorteil derart, dass der Sensor als ohmscher Widerstand zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung ausgebildet ist und mit einem entlang des Widerstandes verschieblich ausgebildeten elektrisch leitend mit dem Widerstand in Kontakt stehenden Schleifkontakt ausgebildet ist, der seine Position entlang des Widerstandes ändert in Abhängigkeit von dem Füllstand in dem Behälter, wobei der Schleifkontakt mit der dritten Leitung elektrisch leitend verbunden ist, so dass die drei Leitungen in der Art eines variablen Spannungsteilers mit dem Sensor verschaltet sind.The Interconnection of the sensor of the arrangement according to the invention and also at the method according to the invention This is advantageous in such a way that the sensor as an ohmic resistance formed between the first line and the second line is and with a displaceable trained along the resistance electrically conductive formed with the resistor in contact sliding contact is that changes its position along the resistance in dependence from the level in the container, wherein the sliding contact with the third line is electrically conductive connected so that the three lines in the manner of a variable Voltage divider are connected to the sensor.

Da insbesondere der Anfall parasitärer Widerstände an Steckverbindungen gravierenden Einfluss auf das Messergebnis haben kann, entfaltet die Erfindung die größten Vorteile, wenn mindestens eine der Leitungen eine Steckverbindung aufweist, mittels derer die Leitung trennbar ist. Derartige Steckverbindungen sind schon aus Montagegründen zweckmäßig. In gleicher Weise kommen die Vorteile der Erfindung in vollem Umfang zur Entfaltung, wenn der Sensor als Dickschichtwiderstand ausgebildet ist, da dieser für Ablagerungen empfänglich ist, was den Bedarf nach der erfindungsgemäßen Neuerung erhöht.There in particular the attack of parasitic resistors on connectors serious impact on the measurement result can have, the invention develops the greatest advantages, if at least one the lines has a plug connection, by means of which the line is separable. Such connectors are already useful for mounting reasons. In Likewise, the advantages of the invention come in full for deployment, when the sensor is formed as a thick-film resistor is because of this for Deposits susceptible is what increases the need for the invention innovation.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Betriebs- und Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, dass in dem zweiten Schritt die zweite und die dritte Leitung unterbrochen und der mit dem Sensor in Verbindung stehende Teil der zweiten Leitung auf ein Referenzpotential gelegt ist, und die Betriebs- und Auswerteeinheit unter Bestromung der ersten Leitung die Potentialdifferenz zwischen der ersten Leitung und einer Referenz misst. Auf diese Weise wird der Gesamtwiderstand des Sensors in Reihenschaltung mit etwaigen unbekannten Widerständen der ersten und der zweiten Leitung bis zu der Stelle, wo die zweite Leitung auf das Referenzpotential gelegt ist, im zweiten Schritt gemessen. Eine gemeinschaftliche Auswertung dieser direkten Messung des Gesamtwiderstandes des Sensors, der vorteilhaft als Dickschichtwiderstand ausgebildet ist, und den unbekannten Widerständen mit der Messungen des ersten Schrittes ergibt die bis dahin unbekannte Größe der zusätzlichen Widerstände der ersten Leitung und der dritten Leitung, die auf Grund von Ablagerungen zeitlich veränderlich sind. Im Zuge des ersten Schritts, also der Drei-Leiter-Messung, werden stets zwei Potentialdifferenzen bzw. Spannungen messend aufgenommen und während des zweiten Schritts nur eine, so dass die Ermittlung der unbekannten Widerstände und des Füllstandes auf die Zusammenhänge dreier Spannungsumläufe der Verschaltung aus Leitungen, Sensor und Widerstände sowie Bestromung stützt.A advantageous development of the inventive arrangement or the method according to the invention provides that the operating and evaluation unit is designed in this way is that in the second step, the second and the third line interrupted and related to the sensor part the second line is set to a reference potential, and the Operating and evaluation unit under energization of the first line the potential difference between the first line and a reference measures. In this way, the total resistance of the sensor in Series connection with any unknown resistors of the first and the second Line up to the point where the second line to the reference potential is measured, measured in the second step. A communal Evaluation of this direct measurement of the total resistance of the sensor, which is advantageously designed as a thick-film resistor, and the unknown resistances with the measurements of the first step gives the hitherto unknown Size of the additional resistors the first pipe and the third pipe, due to deposits temporally changeable are. In the course of the first step, ie the three-wire measurement, are always recorded two potential differences or voltages measuring and while the second step only one, so the determination of the unknown resistors and the level on the connections three voltage circulations the interconnection of lines, sensor and resistors as well Energizing supports.

Mit Vorteil kann die Betriebs- und Auswerteeinheit bei Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes der zusätzlichen bzw. zeitlich veränderlichen parasitären Widerstände eine Aufforderung zur Wartung der erfindungsgemäßen Anordnung ausgeben. Dies ist von besonderem Vorteil, da ein zu arges Missverhältnis zwischen den zusätzlichen Widerständen und den von der Konstruktion zur Messung planmäßig vorgesehenen Widerständen die Messgenauigkeit der Anordnung beeinträchtigt.With Advantage can the operating and evaluation unit when exceeded a certain limit of the additional or time-varying parasitic resistors a Issue request for maintenance of the arrangement according to the invention. This is of particular advantage because too much disproportion between the additional resistors and provided by the design for measurement scheduled resistors Measuring accuracy of the arrangement affected.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit der Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. einer Messung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, dass die Betriebs- und Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, dass in dem zweiten Schritt die zweite Leitung unterbrochen und/oder auf ein Referenzpotential gelegt ist, und die Betriebs- und Auswerteeinheit unter Bestromung der ersten Leitung die Potentialdifferenz zwischen der ersten Leitung und der dritten Leitung misst. Die Messung der Potentialdifferenz kann hier auch indirekt unter Bezugnahme auf ein weiteres Referenzpotential erfolgen. Diese Möglichkeit ist deshalb besonders vorteilhaft, weil insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik wenigstens eine der drei Leitungen, vorzugsweise die dritte Leitung, mit einer gesonderten Massepotentialleitung in Verbindung steht, die noch an weitere Sensoranordnungen angeschlossen sein kann, beispielsweise einem Sensor zur Messung der Außentemperatur oder einem zweiten Tankgeber. Diese weiteren elektrischen Bauelemente beeinflussen auf Grund ihrer eigenen Bestromung das Potential dieser gesonderten Massepotentialleitung, so dass die Bestromung der weiteren elektrischen Bauelemente an der Massepotentialleitung für das Zeitintervall der Messung des zweiten Schrittes zu unterbrechen ist, um Verfälschungen des Ergebnisses zu vermeiden.A other advantageous option the formation of the inventive arrangement or a measurement according to the method according to the invention is the operating and evaluation unit is designed in such a way that in the second step, the second line is interrupted and / or is set to a reference potential, and the operating and evaluation unit energizing the first line, the potential difference between the first line and the third line. The measurement of Potential difference can also be indirectly referred to here another reference potential. This possibility is therefore special advantageous because in particular in the field of automotive technology at least one of the three lines, preferably the third line, communicates with a separate ground potential line, which may still be connected to other sensor arrangements, for example a sensor for measuring the outside temperature or a second fuel gauge. These other electrical components influence their potential due to their own current supply Separate ground potential line, so that the energization of the other electrical components on the ground potential line for the time interval to interrupt the measurement of the second step is to distortions to avoid the result.

Ähnlich gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn in dem zweiten Schritt statt der zweiten Leitung die erste Leitung unterbrochen oder auf ein Referenzpotential gelegt ist und die Betriebs- und Auswerteeinheit unter Bestromung der zweiten Leitung die Potentialdifferenz zwischen der zweiten Leitung und der dritten Leitung misst.Similarly good Results can be achieved if held in the second step the second line, the first line interrupted or on Reference potential is set and the operating and evaluation unit energizing the second line, the potential difference between the second line and the third line.

Für alle vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Ausbildungsformen ist es sinnvoll, wenn die Betriebs- und Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, dass die Unterbrechung der unterbrechbar ausgebildeten Leitungen mittels mindestens eines Schalters erfolgt, welcher vorzugsweise integrierter Bestandteil der Betriebs- und Auswerteeinheit ist. Insbesondere bei einem modularen Aufbau, wie er bei einem Kraftfahrzeug üblich ist, bei welchem meist das Kombinationsinstrument als Betriebs- und Auswerteeinheit nahezu alleiniger Träger intelligenter Funktionen ist, ist die Integration der die Leitungen unterbrechenden und gegebenenfalls auf Referenzpotentiale legenden Schalter in erfindungsgemäßer Weise in die Betriebs- und Auswerteeinheit bzw. das Kombinationsinstrument sehr zweckmäßig. Hierbei sind die Schalter vorzugsweise als Halbleiterbauelemente bzw. als Transistoren kostengünstig und funktionell ausgeführt.For all proposed forms of embodiment according to the invention, it makes sense if the operating and evaluation unit is designed such that the interruption of the interruptible lines by means of at least one switch, which is preferably an integral part of the operating and evaluation unit. In particular, in a modular structure, as in a force Vehicle is common, in which usually the combination instrument as the operating and evaluation unit is almost sole carrier intelligent functions, the integration of the lines interrupting and possibly laying reference potential switch in accordance with the invention in the operating and evaluation unit or the combination instrument is very useful. In this case, the switches are preferably designed to be inexpensive and functional as semiconductor components or as transistors.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet vorzugsweise mit einer Betriebs- und Auswerteeinheit, die derart ausgebildet ist, dass der zeitliche Abstand zwischen den Messungen des ersten und zweiten Schrittes kleiner als 50 ms ist. Eine derartige obere zeitliche Schranke für den Abstand zwischen zwei Messzyklen ist insbesondere im Automotivebereich zweckmäßig, da die in dem Kraftstoffbehälter während des Betriebes auftretenden lokalen Füllstandsschwankungen bei längerer Zeitspanne zwischen den Messungen die Messgenauigkeit zu stark beeinträchtigen könnten. Abgestimmt auf weitere Messzyklen der automobilen Sensorik ist eine Integration des Messzyklusses der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem zeitlichen Abstand von 25 ms zwischen den beiden Messungen besonders zweckmäßig ist.The inventive method or the arrangement according to the invention preferably works with an operating and evaluation unit, the is formed such that the time interval between the Measurements of the first and second steps is less than 50 ms. Such an upper time limit for the distance between two Measuring cycles is particularly useful in the automotive sector, since in the fuel tank while the operation occurring local level fluctuations over a longer period of time between the measurements could affect the measurement accuracy too much. Voted on further measuring cycles of the automotive sensors is an integration the measuring cycle of the inventive arrangement or the method according to the invention especially with a time interval of 25 ms between the two measurements is appropriate.

Für den Fall, dass eine der Leitungen mit einer gesonderten Massepotentialleitung in Verbindung steht, welche Massepotentialleitung noch Verbindungen zu weiteren bestromten elektrischen Bauelementen aufweist, ist es sinnvoll, wenn die Betriebs- und Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, dass wäh rend des zweiten Schrittes die Bestromung der weiteren elektrischen Bauelemente abgeschaltet ist.In the case, that one of the lines with a separate ground potential line which ground potential line still has connections it has to other energized electrical components, it is useful if the operating and evaluation designed in such a way is that while the second step, the energization of the other electrical components is switched off.

Neben der Integration der Schalter zur Verschaltung der Leitungen in die Betriebs- und Auswerteeinheit ist auch die Integration der Bauelemente zweckmäßig, welche die Potentialdifferenzen bzw. Spannungen zwischen den Leitungen direkt oder indirekt messen. Bei einer derartigen Ausbildung der Erfindung eignet sich die erfindungsgemäße Anordnung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch als Nachrüstlösung für in herkömmlicher Weise mit einer Drei-Leiter-Messung ausgestattete Füllstandsmessungen besonders gut.Next the integration of the switches to interconnect the lines in the Operating and evaluation unit is also the integration of the components appropriate, which the potential differences or voltages between the lines measure directly or indirectly. In such an embodiment of the invention the arrangement according to the invention is suitable or the inventive method especially as a retrofit solution for in conventional Way with a three-wire measurement equipped level measurements especially good.

Der Messgenauigkeit der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens förderlich ist der Anschluss der ersten Leitung und der zweiten Leitung unter Zwischenschaltung jeweils eines ohmschen Widerstandes an eine Bestromung der Betriebs- und Auswerteeinheit derart, dass die Potentialdifferenzen auf der von der Betriebs- und Auswerteeinheit abgewandten Seite der Widerstände mittels der erfindungsgemäßen Anordnung gemessen werden.Of the Measuring accuracy of the inventive arrangement or the method according to the invention conducive is the connection of the first line and the second line below Interposition of a respective ohmic resistance to a current supply the operating and evaluation unit such that the potential differences on the side facing away from the operating and evaluation unit the resistances by means of the arrangement according to the invention be measured.

In der Folge ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen zur Verdeutlichung näher beschrieben. Es zeigen:In the consequence of the invention with reference to embodiments with reference on drawings for clarity described in more detail. Show it:

1 und 2 jeweils eine schematische Übersicht über eine erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. 1 and 2 in each case a schematic overview of an inventive arrangement for carrying out the method according to the invention.

Die Darstellungen der 1 und 2 zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Anordnung 1, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet.The representations of the 1 and 2 each show an inventive arrangement 1 , which works by the method according to the invention.

Eine Betriebs- und Auswerteeinheit 2 ist als Kombinationsinstrument 3 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges ausgebildet. Das Kombinationsinstrument 3 umfasst ein Anzeigefeld 4 mit verschiedenen Instrumenten 5, wobei eine Füllstandsanzeige 6 im Anzeigefeld 4 angeordnet ist. Das Kombinationsinstrument 3 umfasst neben dem Anzeigefeld 4 noch weitere Bauelemente, was mit einer symbolhaften Systemgrenze 7 dargestellt ist. Integrale Bestandteile des Kombinationsinstrumentes 3 sind bei der Ausführungsform nach 1 noch ein Schalter S1, zwei Messwiderstände R3 und R4 sowie zwei Bauelemente zur Spannungsmessung ADC12, ADC23.An operating and evaluation unit 2 is as a combination instrument 3 a motor vehicle, not shown formed. The combination instrument 3 includes a display panel 4 with different instruments 5 , wherein a level indicator 6 in the display field 4 is arranged. The combination instrument 3 includes next to the display panel 4 even more components, what with a symbolic system boundary 7 is shown. Integral components of the combination instrument 3 are in the embodiment according to 1 one more switch S1, two measuring resistors R3 and R4 as well as two components for voltage measurement ADC12, ADC23.

Von dem Kombinationsinstrument 3 gehen drei Leitungen, eine erste Leitung L1, eine zweite Leitung L2 und eine dritte Leitung LG aus, wobei die erste Leitung L1 unter Zwischenschaltung des Messwiderstandes R3 und die zweite Leitung L2 unter Zwischenschaltung des Messwiderstandes R4 an das Kombinationsinstrument 3 angeschlossen sind. Die drei Leitungen L1, L2, LG werden zum Betrieb der Anordnung 1 von dem Kombinationsinstrument 3 bestromt, so dass die Bauelemente zur Spannungsmessung XADC12, XADC23 auf Grund der Messungen der Spannungen ADC12, ADC23 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf die ohmschen Widerstände außerhalb des Kombinationsinstrumentes 3 schließen können. Beim Austritt aus dem Kombinationsinstrument 3 im Bereich der Systemgrenze 7 weisen die Leitungen L1, L2, LG jeweils eine Steckverbindung I1, IG, I2 zur Trennung auf. Im Bereich des Kombinationsinstrumentes 3 ist die zweite Leitung L2 mit dem Schalter S1 versehen, der als Transistor ausgebildet ist und gesteuert nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die zweite Leitung L2 unterbricht oder verbindet.From the combination instrument 3 go three lines, a first line L1, a second line L2 and a third line LG, wherein the first line L1 with the interposition of the measuring resistor R3 and the second line L2 with the interposition of the measuring resistor R4 to the combination instrument 3 are connected. The three lines L1, L2, LG become the operation of the arrangement 1 from the combination instrument 3 energized, so that the components for voltage measurement XADC12, XADC23 on the basis of the measurements of the voltages ADC12, ADC23 according to the inventive method to the ohmic resistances outside of the combination instrument 3 can close. When exiting the combination instrument 3 in the area of the system boundary 7 the lines L1, L2, LG each have a connector I1, IG, I2 for separation. In the area of the combination instrument 3 the second line L2 is provided with the switch S1, which is designed as a transistor and controlled by the inventive method, the second line L2 interrupts or connects.

Jenseitig des Kombinationsinstrumentes 3 ist zur Vereinfachung direkt der Bereich eines Kraftstofftanks T dargestellt, in dem ein Sensor S an die Leitungen L1, L2, LG angeschlossen ist. In den Darstellungen der 1, 2 ist der Sensor mittels eines Ersatzschaltbildes symbolisiert, welches aus dem Schleifkontakt 12 (an dem sich während des Betriebes ein Belagswiderstand R5 bilden kann), einem ersten ohmschen Geberwert R11 und zweiten ohmschen Geberwert R12 besteht, die in der Summe den Gesamtwiderstand des Sensors bilden. Der Sensor S ist als ohmscher hier aufgespalten dargestellter Dickschichtwiderstand zwischen der ersten Leitung L1 und der zweiten Leitung L2 angeordnet und mit einem entlang seines Widerstandes verschieblich ausgebildeten elektrisch leitend mit dem Widerstand in Kontakt stehenden Schleifkontakt 12 ausgebildet. Der Schleifkontakt 12 ändert seine Position entlang des Widerstandes in Abhängigkeit von dem Füllstand in dem Kraftstofftank T auf Grund eines nicht dargestellten Schwimmers, wobei der Schleifkontakt 12 mit der dritten Leitung LG elektrisch leitend verbunden ist, so dass die drei Leitungen L1, L2, LG in der Art eines variablen Spannungsteilers mit dem Sensor verschaltet sind. Der Übergangswiderstand zwischen dem Schleifkontakt 12 und dem Dickschichtwiderstand des Sensors S sowie die Durchgangswiderstände der Leitung LG beeinträchtigen die elektrische Leitfähigkeit, was in der Darstellung als parasitärer Widerstand R5 symbolisiert ist. Die leitungseigenen Widerstände der ersten Leitung L1 und der zweiten Leitung L2 im Bereich des Kraftstofftanks T sind in der Darstellung nicht näher bezeichnet. Es ergibt sich auf Grund von Ablagerungen insbesondere an Steckverbindungen der zweiten Leitung L2 noch ein sich mit fortschreitender Zeit verändernder unbekannter Belagswiderstand RF, der bei einer Messung mittels einer herkömmlichen Anordnung die Ergebnisse verfälscht. Die erfindungsgemäße Lösung beseitigt den unge wollten Effekt auf das Ergebnis mittels folgender Messmethode.Beyond the combination instrument 3 is shown for simplicity directly the area of a fuel tank T, in which a sensor S to the Lines L1, L2, LG is connected. In the representations of the 1 . 2 the sensor is symbolized by means of an equivalent circuit diagram, which results from the sliding contact 12 (at which a pad resistance R5 can form during operation), a first ohmic encoder value R11 and second ohmic encoder value R12, which together form the total resistance of the sensor. The sensor S is arranged as an ohmic split-thickness resistor shown here split between the first line L1 and the second line L2 and arranged with a sliding contact electrically displaceable along its resistance and in contact with the resistor 12 educated. The sliding contact 12 changes its position along the resistance in dependence on the level in the fuel tank T due to a float, not shown, wherein the sliding contact 12 is electrically connected to the third line LG, so that the three lines L1, L2, LG are connected in the manner of a variable voltage divider to the sensor. The contact resistance between the sliding contact 12 and the thick-film resistance of the sensor S and the volume resistances of the line LG affect the electrical conductivity, which is symbolized in the illustration as a parasitic resistance R5. The line-specific resistances of the first line L1 and the second line L2 in the region of the fuel tank T are not designated in more detail in the illustration. Due to deposits, in particular at plug-in connections of the second line L2, there is still a progressively changing unknown covering resistance RF, which falsifies the results when measured by means of a conventional arrangement. The solution according to the invention eliminates the unwanted effect on the result by means of the following measuring method.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine erste Messung durchgeführt, bei welcher der Schalter S1 geschlossen ist und die drei Leitungen L1, L2, LG unter Anlegen einer Spannung zwischen der ersten Leitung L1 und der zweiten Leitung L2 definiert bestromt werden, wobei die dritte Leitung LG auf ein gesondertes Massepotential, ausgehend von dem Kombinationsinstrument 3, gelegt ist. Die mittels der spannungsmessenden Bauelemente XADC12, XADC23 gemessenen Potentialdifferenzen ADC12 und ACD23 ergeben eine Abhängigkeit des Geberwertes R11 von dem Belagswiderstand R5. Während eines zweiten Messzyklusses nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der als Transistor ausgebildete Schalter S1 geöffnet, so dass nur noch eine Messung mit zwei Leitungen L1 und LG vorliegt. Der sich hieraus ergebende Zusammenhang zwischen dem Geberwert R11 und dem Belagswiderstand R5 ermöglicht unter Zusammenfassung der Ergebnisse aus der ersten Messung mit denen aus der zweiten Messung die Ermittlung sowohl des Belagswiderstandes R5 als auch des Geberwertes R11.According to the method of the invention, a first measurement is first carried out, in which the switch S1 is closed and the three lines L1, L2, LG are energized while applying a voltage between the first line L1 and the second line L2, the third line LG to a separate ground potential, starting from the combination instrument 3 , is laid. The potential differences ADC12 and ACD23 measured by means of the voltage-measuring components XADC12, XADC23 result in a dependence of the encoder value R11 on the pad resistance R5. During a second measuring cycle according to the method of the invention, the switch S1 designed as a transistor is opened so that only one measurement with two lines L1 and LG is present. The resulting relationship between the donor value R11 and the pad resistance R5 allows the determination of both the pad resistance R5 and the donor value R11, summarizing the results from the first measurement with those from the second measurement.

Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist sowohl die Leitung L2 im Bereich des Kombinationsinstrumentes 3 mittels eines als Transistor ausgebildeten Schalters S1a trennbar als auch die dritte Leitung LG mittels eines als Transistor ausgebildeten Schalters S2. Der Schalter S1a ist derart ausgebildet, dass die zweite Leitung L2 getrennt wird und der verbleibende mit dem Sensor S in Verbindung stehende Teil der zweiten Leitung L2 unter Zwischenschaltung eines Widerstandes RR mit einem Referenzpotential UR verbunden wird. Während des erfindungsgemäß zweiten Schrittes des Verfahrens ist die dritte Leitung LG getrennt und die zweite Leitung L2 in beschriebener Weise auf das Referenzpotential UR gelegt, so dass unter Bestromung mittels des Kombinationsinstrumentes 3 der Dickschichtwiderstand des Sensors S direkt gemessen werden kann unter Ermittlung der Potentialdifferenz ADC12, also der Potentialdifferenz zwischen der ersten Leitung L1 und dem Teil der dritten Leitung LG, der mit dem Kombinationsinstrument 3 in Verbindung steht und auf das Referenzpotential UR gelegt ist. Während dieser Messung des zweiten Schrittes wird die Bestromung weiterer elektrischer Bauelemente unter Trennung einer Leitung LX ebenfalls aufgetrennt, damit das Massepotential der dritten Leitung LG auf Grund der ebenfalls mit dem Massepotential des Kombinationsinstrumentes 3 verbundenen weiteren elektrischen Bauelemente SX nicht verfälscht wird. Die Messung des ersten Schrittes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und der in der 2 dargestellten Ausführungsform findet in der bereits zu der 1 beschriebenen Drei-Leiter-Konfiguration statt, so dass mittels Zusammenfassung der Messergebnisse unbekannte parasitäre Widerstände ermittelt werden können, und ein bereinigter Geberwert R11 Auskunft über den Kraftstofffüllstand gibt.At the in 2 illustrated embodiment of the invention is both the line L2 in the range of the combination instrument 3 can be separated by means of a switch S1a embodied as a transistor and also the third line LG by means of a switch S2 designed as a transistor. The switch S1a is designed such that the second line L2 is disconnected and the remaining part of the second line L2 connected to the sensor S is connected to a reference potential UR with the interposition of a resistor RR. During the second step of the method according to the invention, the third line LG is disconnected and the second line L2 is connected to the reference potential UR in the manner described, so that under current supply by means of the combination instrument 3 the thick-film resistor of the sensor S can be measured directly by determining the potential difference ADC12, that is, the potential difference between the first line L1 and the part of the third line LG connected to the combination instrument 3 is connected and is set to the reference potential UR. During this measurement of the second step, the energization of further electrical components with separation of a line LX is also separated so that the ground potential of the third line LG due to the also with the ground potential of the combination instrument 3 connected further electrical components SX is not distorted. The measurement of the first step according to the inventive method and in the 2 embodiment shown in the already to the 1 described three-wire configuration instead, so that by combining the measurement results unknown parasitic resistances can be determined, and an adjusted transmitter value R11 provides information about the fuel level.

11: Anordnungarrangement
22: Betriebs- und Auswerteeinheitoperating and evaluation unit
33: Kombinationsinstrumentcombined instrument
44: Anzeigefelddisplay
55: Instrumenteinstruments
66: Füllstandsanzeigelevel indicator
77: Systemgrenzesystem boundary
1212: Schleifkontaktsliding contact
L1L1: erste Leitungfirst management
L2L2: zweite Leitungsecond management
LGLG: dritte Leitungthird management
S1, S2, S1aS1, S2, S1a: Schalterswitch
TT: KraftstofftankFuel tank
I1, IG, I2, IXI1, IG, I2, IX: Steckverbindungconnector
ADC12, ADC23ADC12, ADC23: Potentialdifferenzpotential difference
XADC12, XADC23XADC12, XADC23: spannungsmessendes Bauelementvoltage measuring module
R3, R4, RRR3, R4, RR: MesswiderständeSense resistors
SS: Sensorsensor
R5R5: BelagswiderstandSurface resistance
SXSX: elektrische Bauelementeelectrical components
RFRF: zusätzlicher Widerstandadditional resistance
R11, R12R11, R12: Geberwertencoder value
URUR: Referenzpotentialreference potential
LXLX: Leitungen zu SXcables to SX

Claims

Arrangement ( 1 ) for measuring a fill level in a container, in particular a fuel level in a fuel tank (T), with a sensor (S) and an operation and evaluation unit controlling the measurement ( 2 ), Which is at least temporarily in electrically conductive connection with the sensor (S) by means of three lines (L1, L2, LG), a first line (L1), a second line (L2) and a third line (LG) of the lines (L1, L2, LG) of the sensor (S) of the operating and evaluation unit ( 2 Is energized), as by in that at least one line can be placed interrupted by means of a switch (S1) and / or to a reference potential (UR) and the operating and evaluation unit ( 2 ) is designed such that a first step comprises measurements of electrical potential differences (UR) between the three uninterrupted lines (L1, L2, LG), in a second step at least one of the three lines (L1, L2, LG) is interrupted and / or to a reference potential (UR), the potential difference (ADC12, ADC23) of the two other lines is measured and in a third step the operating and evaluation unit ( 2 ) determines the level from the results of the measurements of the two previous steps.

Arrangement ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the sensor (S) as an ohmic resistor (R11, R12) between the first line (L1) and the second line (L2) is formed and with a along the resistor (encoder values R11, R12) slidably formed sliding contact in electrical contact with the resistor ( 12 ), which changes its position along the resistor (transmitter values R11, R12) as a function of the level in the container, wherein the sliding contact ( 12 ) Is electrically connected to the third line (LG), so that the three lines (L1, L2, LG) are connected in the manner of a variable voltage divider to the sensor (S).

Arrangement ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one of the lines (L1, L2, LG) has a plug connection (I1, IG, I2), by means of which the line (L1, L2, LG) is separable.

Arrangement ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor (S) is designed as a thick-film resistor.

Arrangement ( 1 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the operating and evaluation unit ( 2 ) is formed such that in the second step, the second (L2) and the third line (LG) interrupted and the sensor (S) associated with the part of the second line (L2) is set to a reference potential (UR) and the operating and evaluation unit ( 2 ) under the energization of the first line (L1) measures the potential difference (ADC12, ADC23) between the first line (L1) and a reference.

Arrangement ( 1 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the operating and evaluation unit ( 2 ) is formed such that in the second step, the second line (L2) is interrupted or placed on a reference potential (UR) and the operating and evaluation unit ( 2 ), energizing the first line (L1) measures the potential difference (ADC12, ADC23) between the first line (L1) and the third line (LG).

Arrangement ( 1 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the operating and evaluation unit ( 2 ) is designed such that in the second step, the first line (L1) is interrupted or placed on a reference potential (UR) and the operating and evaluation unit ( 2 ) under current supply of the second line (L2) measures the potential difference (ADC12, ADC23) between the second line (L2) and the third line (LG).

Arrangement ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the operating and evaluation unit ( 2 ) is formed such that the interruption of the interruptible lines by means of at least one switch (S1, S2) takes place, which is an integral part of the operating and evaluation unit ( 2 ).

Arrangement ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the operating and evaluation unit ( 2 ) Is designed such that the time interval between the Mes ments of the first and second steps is less than 50 ms.

Arrangement ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that one of the lines (L1, L2, LG) is in communication with a separate ground potential line, which ground potential line is still connecting gene to other energized electrical components (SX) and that the operating and evaluation unit ( 2 ) is designed such that during the second step, the energization of the further electrical components (SX) is turned off.

Arrangement ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the operating and evaluation unit ( 2 ) is configured such that during the measurements of the second step the second line (L2) is grounded and the third line (LG) is interrupted and the potential difference (ADC12, ADC23) between the first line (L1) and ground is measured.

Arrangement ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the components (XADC12, XADC23) for voltage measurement (ADC12, ADC23) are part of the combination instrument ( 3 ) are.

Arrangement ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first line (L1) and the second line (L2) with interposition of an ohmic cons object (R3, R4) to an energization of the operating and evaluation unit ( 2 ) and the operating and evaluation unit ( 2 ) is designed such that the potential differences (ADC12, ADC23) on the of the operating and evaluation unit ( 2 ) facing away from the resistors (R3, R4) are measured.

Method for measuring a fill level, in particular a fuel level in a fuel tank (T), with a sensor (S) which is connected by means of three lines (L1, L2, LG) to an operating and evaluation unit ( 2 ) is at least temporarily in electrically conductive connection and by the operating and evaluation unit ( 2 ) is electrically energized, characterized in that a cycle for determining the level in a first step comprises measurements of electrical potential differences (ADC12, ADC23) between the three uninterrupted lines (L1, L2, LG), in a second step at least one of three lines (L1, L2, LG) is interrupted and / or set to a reference potential (UR), the potential difference (ADC12, ADC23) of the other two lines is measured and in a third step the operating and evaluation unit ( 2 ) determines the level from the results of the measurements of the two previous steps.

A method according to claim 14, characterized in that the sensor (S) as an ohmic resistor (R11, R12) between the first line (L1) and the second line (L2) is formed and with a along the resistor (encoder values R11, R12) slidably formed electrically conductive with the Wi resistance (encoder values R11, R12) in contact sliding contact ( 12 ) which changes its position along the resistance (transmitter values R11, R12) as a function of the level in the container, wherein the sliding contact ( 12 ) is electrically connected to the third line (LG), so that the three lines (L1, L2, LG) are connected in the manner of a variable voltage divider to the terminals.

Method according to claim 14 or 15, characterized the sensor (S) is designed as a thick-film resistor.

The method of claim 14, 15 or 16, characterized characterized in that in the second step the first (L1) or the second line (L2) is interrupted and / or to a reference potential (UR) is placed.

Method according to one of claims 14 to 17, characterized in that the interruption of the interruptible lines (L1, L2, LG) by means of at least one switch (S1, S2) takes place, which is an integral part of the operating and evaluation unit ( 2 ).

Method according to one of claims 14 to 18, characterized that the time interval between the measurements of the first and second step is less than 50 ms.

Method according to one of claims 14 to 19, characterized that one of the lines (L1, L2, LG) tialleitung with a separate Massepoten which ground potential line still has connections to other energized electrical components (SX) and has while the second step, the energization of the other electrical components (SX) is switched off.

Method according to one of claims 14 to 20, characterized that while the measurements of the second step, the second line (L2) grounded and the third line (LG) is broken and the potential difference (ADC12, ADC23) measured between the first line (L1) and ground becomes.

Method according to one of claims 14 to 21, characterized in that the components (XADC12, XADC23) for voltage measurement part of the operation and evaluation unit ( 2 ) are.