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WO2000026619A1 - Verfahren zur füllstandsmessung eines flüssigen mediums in einem behältnis - Google Patents

Verfahren zur füllstandsmessung eines flüssigen mediums in einem behältnis Download PDF

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WO2000026619A1
WO2000026619A1 PCT/EP1999/007284 EP9907284W WO0026619A1 WO 2000026619 A1 WO2000026619 A1 WO 2000026619A1 EP 9907284 W EP9907284 W EP 9907284W WO 0026619 A1 WO0026619 A1 WO 0026619A1
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fill level
capacitor arrangement
level
medium
dielectric
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Eckhard Irion
Gerhard SCHÖRG
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Mercedes Benz Group AG
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DaimlerChrysler AG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method for measuring the full level of a liquid medium acting as a dielectric for a capacitor arrangement in a container according to the preamble of claim 1 and to the use for a capacitive full level measuring arrangement with at least two capacitor arrangements arranged one above the other
  • a significant disadvantage of the prior art is that when the level falls below a known level, usually the specified minimum level, the level measurement becomes extremely imprecise and fails, since the second capacitor arrangement, which serves as a reference value for determining the current dielectric level, now also depends on the level
  • the object of the invention is to provide a method for level measurement by which a measurement below the level is quite possible with simple means. This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
  • Claim 2 teaches an advantageous use of this method for a capacitive level measurement arrangement at least two capacitor arrangements arranged one above the other
  • the level below the fullness mark can be recognized and that the dielectric level is used to determine the current fill level below this fullness mark, which was last determined at a fill level above this full level the fullness mark of this fullness mark will change undetected, however this change is negligible compared to the errors that have arisen up to now due to the incomplete filling of the second capacitor arrangement.
  • Significant changes in the dielectric capacity occur in particular through the refilling of the container, in which a medium that is possibly very different in the dielectric capacity is filled different dielectric quotas on the refill, however, the fill level is usually exceeded again and the determination of the current value of the dielectric quotas possible
  • the method is extremely simple to implement, since, for example, an additional register for the value of the dielectric mark is only required, in which the current value of the dielectric mark is preferably stored permanently before the level falls below the mark, or at least immediately before or when the mark falls below the mark
  • the first capacitor arrangement preferably extends over the entire, but at least over a part of the full height of the medium 1 in the container 2 and is partially filled with the medium 1 according to the current fill level.
  • the second capacitor arrangement C2 serves as Reference value for determining the current dielectric constant of the medium 1 and is therefore completely filled with the medium 1 up to the fullness mark ho. If the current fill level falls below this fullness mark ho, for example sketched as hook 2 in FIG.
  • C2 is also only partially removed from the medium 1 filled the
  • the capacitance of the second capacitor arrangement is thus also dependent on the current fill level Reason is used to determine a current fill level hook 1 of the medium 1 which has dropped below the known fill level mark ho.
  • the value of the dielectric quotient that was last used at a fill level above this fill level mark ho, for example hook 2 or exactly at ho, could thus be deactivated 02 until the current level rises above the level ho
  • the first capacitor arrangement no longer detects the medium 1 below the full level mark ho and therefore a full level measurement at 01 is no longer possible.
  • the second capacitor arrangement 02 below this full level mark ho is hooked at a current fill level i Below this level ho, however, is only partially filled by the medium 1.
  • the fill level can now be derived from the capacitance of the second capacitor arrangement 02. If the current fill level rises again above this fill level mark ho, for example to hook 2, then the first capacitor arrangement 01 again detect the fill level of the medium 1 and the second capacitor arrangement 02 again correctly supply the reference value
  • FIG. 3 now additionally shows a possible fullness monitoring circuit 7, which in normal operation shows the two signals above the fullness mark
  • This level monitoring 7 in FIG. 3 is designed for the capacitor arrangement in FIG. 1, but could easily be adapted for the capacitor arrangement in FIG. 2, for example by an additional switch of the first input of the comparator 6 from 01 to 02, which is synchronous with the switch 5 works from 02 to 00.

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Abstract

Verfahren zur Füllstandsmessung eines als Dielektrikum für eine Kondensatoranordnung wirkenden flüssigen Mediums in einem Behältnis. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Füllstandsmessung anzugeben, durch welches mit einfachen Mitteln eine Messung unterhalb der Füllstandsmarke recht genau möglich wird. Kerngedanke dabei ist es, daß das Unterschreiten der Füllstandsmarke über die Füllstandsmessung erkennbar ist und zur Bestimmung des aktuellen Füllstandes auch unterhalb dieser Füllstandsmarke derjenige Wert der Dielektrizität verwendet wird, der zuletzt bei einem über oder bei dieser Füllstandsmarke liegenden Füllstand bestimmt wurde. Verwendung für eine kapazitive Füllstandsmeßanordnung, bei der zumindest eine erste Kondensatoranordnung oberhalb der bekannten Füllstandsmarke und zumindest eine zweite Kondensatoranordnung unterhalb der ersten Kondensatoranordnung und somit unterhalb der bekannten Füllstandsmarke angeordnet ist.

Description

VERFAHREN ZUR FÜLLSTANDSMESSUNG EINES FLÜSSIGEN MEDIUMS IN EINEM BEHÄLTNIS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fullstandsmessung eines als Dielektrikum für eine Kondensatoranordnung wirkenden flussigen Mediums in einem Behältnis gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie die Verwendung für eine kapazitive Fullstandsmeßanordnung mit wenigstens zwei übereinander angeordneten Kondensatoranordnungen
Ein Verfahren zur Fullstandsmessung eines als Dielektrikum für eine Kondensatoranordnung wirkenden flussigen Mediums in einem Behältnis sowie eine Fullstandsmeßanordnung mit mehreren übereinander angeordneten Kondensator- anordnungen ist beispielsweise der US 5,1 38,880 zu entnehmen
Wesentlicher Nachteil des Standes der Technik ist, daß beim Unterschreiten einer bekannten Fullstandsmarke, üblicherweise der vorgegebenen Mindestfullhohe, die Fullstandsmessung äußerst ungenau wird und ausfallt, da nunmehr auch die zweite, zur Bestimmung der aktuellen Dielektnzitat als Referenzwert dienenden Konden- satoranordnung vom Füllstand abhangig wird
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Fullstandsmessung anzugeben, durch welches mit einfachen Mitteln eine Messung unterhalb der Fullstandsmarke recht genau möglich wird Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelost Anspruch 2 lehrt eine vorteilhafte Verwendung dieses Verfahrens für eine kapazitive Fullstandsmeßanordnung mit wenigstens zwei übereinander angeordneten Kondensatoranordnungen
Kerngedanke dabei ist es, daß das Unterschreiten der Fullstandsmarke über die Fullstandsmessung erkennbar ist und zur Bestimmung des aktuellen Füllstandes auch unterhalb dieser Fullstandsmarke derjenige Wert der Dielektnzitat verwendet wird, der zuletzt bei einem über dieser Fullstandsmarke liegenden Füllstand bestimmt wurde Zwar kann bei einer längeren Messung unterhalb dieser Fullstandsmarke sich dabei unerkannt die Dielektnzitat verändern, jedoch ist diese Änderung vernachlassigbar im Vergleich zu den Fehlern, die bisher aufgrund der unvoll- standigen Ausfüllung der zweiten Kondensatoranordnung entstanden Deutliche Änderungen der Dielektnzitat treten insbesondere durch das Nachfüllen des Behältnisses auf, bei dem ein in der Dielektnzitat eventuell stark abweichendes Medium eingefüllt wird So weisen beispielsweise Verbrennungskraftstoffe untereinander merklich unterschiedliche Dielektnzitat auf Beim Nachfüllen wird jedoch üblicherweise dann auch die Fullstandsmarke wieder überschritten und die Bestimmung des aktuellen Wertes der Dielektnzitat möglich
Das Verfahren ist äußerst einfach realisierbar, da einzig beispielsweise ein zusätzliches Register für den Wert der Dielektnzitat benotigt wird, in dem vorzugsweise vor dem Unterschreiten der Fullstandsmarke permanent, zumindest aber unmittelbar vor bzw bei dem Unterschreiten der Fullstandsmarke der aktuelle Wert der Dielektnzitat abgelegt wird
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfuhrungsbeispielen und Figuren naher erläutert
Kurze Beschreibung der Figuren
Figur 1 Fullstandsmessung mit zwei bis zum Behaltnisboden reichenden
Kondensatoranordnungen
Figur 2 Fullstandsmessung mit zwei übereinander angeordneten Konden- satoranordnungen
Figur 3 Fullstandsuberwachungsschaltung
Die Figur 1 zeigt eine Fullstandsmessung eines flussigen Mediums 1 in einem Behältnis 2 mittels zweier bis zum Behaltnisboden reichenden Kondensatoranordnungen C1 und C2 Die erste Kondensatoranordnung erstreckt sich vorzugs- weise über die gesamte, zumindest aber über einen Teil der Fullhohe des Mediums 1 im Behältnis 2 und ist entsprechend dem aktuellen Füllstand hakt teilweise mit dem Medium 1 gefüllt Oberhalb des Mediums 1 befindet sich ein anderes Medium, üblicherweise Luft, mit einer deutlich abweichenden Dielektnzitat, so daß die Kapazität der Kondensatoranordnung C1 mit dem Füllstand hakt schwankt Die zweite Kondensatoranordnung C2 dient dabei als Referenzwert zur Bestimmung der aktuellen Dielektrizitätskonstante des Mediums 1 und ist dazu bis zur Fullstandsmarke ho vollständig mit dem Medium 1 gefüllt Sinkt der aktuelle Füllstand, beispielsweise als hakt 2 in Figur 1 skizziert, unter diese Fullstandsmarke ho , so wird auch C2 nur zum Teil vom Medium 1 gefüllt Die Kapazität der zweiten Kondensator- anordnung wird somit ebenfalls abhangig vom aktuellen Füllstand hakt Aus diesem Grund wird zur Bestimmung eines unter die bekannte Fullstandsmarke ho gesunkenen aktuellen Füllstands hakt 1 des Mediums 1 der zuletzt bei einem über dieser Fullstandsmarke ho liegenden Füllstand, beispielsweise hakt 2 oder genau bei ho, bestimmte Wert der Dielektnzitat verwendet 02 konnte somit deaktiviert werden, bis der aktuelle Füllstand wieder über die Fullstandsmarke ho steigt
Selbstverständlich kann anstelle von 01 auch nunmehr 02 zur Messung der Fullstandshohe eingesetzt werden, was sich beispielsweise aufgrund der dort größeren relativen Abhängigkeit der Kapazität vom Füllstand in diesem Meßbereich unterhalb der Fullstandsmarke ho als vorteilhaft erweisen kann Von besonderer Bedeutung ist dies jedoch für Fullstandsmeßanordnungen mit übereinander angeordneten Kondensatoranordnungen, wie eine solche in Figur 2 dargestellt ist Häufig werden eine große Anzahl von Kondensatoranordnungen übereinander angeordnet, wobei zumindest eine zweite Kondensatoranordnung 02 unterhalb einer Fullstandsmarke ho angeordnet ist und den Referenzwert für die Dielektnzitat des Mediums 1 liefert Diese übereinander angeordneten Kondensatoranordnungen werden besonders häufig eingesetzt, da sie auf gemeinsamen Tragern angeordnet werden können und somit einfacher und preiswerter herstellbar sind als zwei nebeneinander angeordnete Kondensatoranordnungen Die Kondensatoranordnung gemäß Figur 2 weist jedoch den entscheidenden Nachteil auf, daß unterhalb der Fullstandsmarke ho die erste Kondensatoranordnung das Medium 1 nicht mehr erfaßt und somit eine Fullstandsmessung an 01 nicht mehr möglich ist Die unterhalb dieser Fullstandsmarke ho liegende zweite Kondensatoranordnung 02 wird bei einem aktuellen Füllstand hakt i unterhalb dieser Fullstandsmarke ho jedoch auch nur noch teilweise vom Medium 1 gefüllt Unter Verwendung des bereits eingangs beschriebenen Verfahrens ist es dennoch möglich, auch in diesem Bereich unterhalb der Fullstandsmarke ho den Füllstand zu messen, indem dann derjenige Wert der Dielektnzitat Co verwendet wird, der zuletzt bei einem über oder bei dieser Fullstandsmarke ho liegenden Füllstand bestimmt wurde Ausgehend davon kann aus der Kapazität der zweiten Kondensator- anordnung 02 nun der Füllstand abgeleitet werden Steigt der aktuelle Füllstand wieder über diese Fullstandsmarke ho, beispielsweise auf hakt 2, so kann die erste Kondensatoranordnung 01 den Füllstand des Mediums 1 wieder erfassen und die zweite Kondensatoranordnung 02 wieder den Referenzwert korrekt liefern
Figur 3 zeigt nun ergänzend noch eine mögliche Fullstandsuberwachungsschaltung 7, die im Normalbetrieb oberhalb der Fullstandsmarke die beiden Signale der
Kondensatoranordnungen 01 und 02 miteinander in einem Vergleicher 6 vergleicht und aus der Abweichung den Füllstand hakt ableitet. Erkennt die Auswertung 3, daß der Füllstand die Füllstandsmarke erreicht, so wird der aktuelle Wert der Dielektrizität im Register 4 abgelegt. Selbstverständlich kann das Register 4 auch permanent aktualisiert werden, bis die Füllstandsmarke unterschritten wird. Dann wird in 5 umgeschaltet und vom Vergleicher 6 anstelle des Signals von 02 nunmehr der Wert 00 im Register 4 als Referenzwert verwendet. Diese Füllstandsüberwachung 7 in Figur 3 ist für die Kondensatoranordnung in Figur 1 ausgelegt, könnte aber ohne weiteres auch für die Kondensatoranordnung in Figur 2 angepaßt werden, beispielsweise durch einen zusätzlichen Umschalter des ersten Eingangs des Vergleichers 6 von 01 auf 02, der synchron zum Umschalter 5 von 02 auf 00 arbeitet.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Füllstandsmessung eines als Dielektrikum für eine Konden- satoranordnung (01 , 02) wirkenden flüssigen Mediums (1 ) in einem Behältnis
(2), wobei eine erste Kondensatoranordnung (01 ) sich zumindest über einen Teil der Füllhöhe des Behältnisses (2) erstreckt und entsprechend dem zu messenden aktuellen Füllstand (hakt) teilweise mit dem Medium (1 ) gefüllt ist und eine zweite Kondensatoranordnung (02) zur Referenzwertbestimmung vorgesehen ist, die bis zu einer bekannten Füllstandsmarke (ho) vollständig mit dem Medium (1 ) gefüllt ist, und über die Kapazität der ersten Kondensatoranordnung (01 ) der aktuelle Füllstand (hakt) des Mediums (1 ) bestimmt wird, wobei dabei der aktuelle Wert der
Dielektrizität (Co) des Mediums (1 ) mittels der zweiten Kondensatoranordnung
(02) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung eines unter die bekannte Füllstandsmarke (ho) gesunkenen aktuellen Füllstands (hakt) des Mediums (1 ) der zuletzt bei einem über oder bei dieser Füllstandsmarke (ho) liegenden Füllstand bestimmte Wert der
Dielektrizität (Co) verwendet wird.
2. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 für eine kapazitive Fullstandsmeßanordnung (Fig. 2), bei der zumindest eine erste Kondensatoranordnung (01 ) oberhalb einer bekannten Füllstandsmarke (ho) und zumindest eine zweite
Kondensatoranordnung (02) unterhalb der ersten Kondensatoranordnung (01 ) und somit unterhalb der bekannten Füllstandsmarke (ho) angeordnet ist, wobei mittels zumindest einer der ersten Kondensatoranordnungen (01 ) festgestellt wird, daß der aktuelle Füllstand (hakt) des Mediums (1 ) unter die bekannte Füllstandsmarke (ho) sinkt, der aktuelle Füllstand (hakt) aus der Kapazität der zweiten Kondensatoranordnung (02) unter Berücksichtigung des Wertes der Dielektrizität (Co) ermittelt wird, der zuletzt bei einem über oder bei dieser Füllstandsmarke (ho) liegenden Füllstand bestimmt wurde.
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