[go: up one dir, main page]

DE102014003270A1 - Capacitive measuring device for determining the filling level - Google Patents

Capacitive measuring device for determining the filling level Download PDF

Info

Publication number
DE102014003270A1
DE102014003270A1 DE102014003270.1A DE102014003270A DE102014003270A1 DE 102014003270 A1 DE102014003270 A1 DE 102014003270A1 DE 102014003270 A DE102014003270 A DE 102014003270A DE 102014003270 A1 DE102014003270 A1 DE 102014003270A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring device
electrode elements
electrode
level
dielectric layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102014003270.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Georg Kodl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEDIA MOTORENTECHNIK & CO KG GmbH
Original Assignee
BEDIA MOTORENTECHNIK & CO KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEDIA MOTORENTECHNIK & CO KG GmbH filed Critical BEDIA MOTORENTECHNIK & CO KG GmbH
Priority to DE102014003270.1A priority Critical patent/DE102014003270A1/en
Publication of DE102014003270A1 publication Critical patent/DE102014003270A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • G01F23/268Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors mounting arrangements of probes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • G01F23/266Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors measuring circuits therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kapazitive Messeinrichtung 1 zur Feststellung des Füllstandes eines Füllstoffes 6 in einem Behälter 5, mit einem kapazitiven Messsensor 2 mit Elektrodenelementen 3, 3-1, 3-2, 4, wobei die Elektrodenelemente 3, 3-1, 3-2, 4 bei unterschiedlichem Füllstand in unterschiedlichem Umfang vom Füllstoff 6 bedeckt werden, wodurch sich unterschiedliche Kapazitäten am Messsensor 2 ergeben, wobei mindestens zwei Elektrodenelemente 3, 3-1, 3-2, 4 vorgesehen sind, die sich in vertikaler Richtung zumindest über einen wesentlichen Teil der Füllstandshöhe erstrecken, wobei mindestens ein eine Kapazität bildendes Elektrodenelement 4 wenigstens im Bereich der zu messenden Füllstandshöhe mit einer dielektrischen Schicht 15, 22, 24-1, 24-2 versehen, insbesondere beschichtet, ist.The invention relates to a capacitive measuring device 1 for determining the filling level of a filler 6 in a container 5, with a capacitive measuring sensor 2 with electrode elements 3, 3-1, 3-2, 4, wherein the electrode elements 3, 3-1, 3-2 , 4 are covered at different levels to varying degrees by the filler 6, resulting in different capacitances on the measuring sensor 2, wherein at least two electrode elements 3, 3-1, 3-2, 4 are provided, which in the vertical direction at least over a substantial Part of the filling level extend, wherein at least one electrode element forming a capacitance 4 at least in the region of the level to be measured with a dielectric layer 15, 22, 24-1, 24-2 provided, in particular coated, is.

Description

Die Erfindung betrifft eine kapazitive Messeinrichtung zur Feststellung des Füllstandes eines Füllstoffes in einem Behälter, mit einem kapazitiven Messsensor mit Elektrodenelementen, wobei die Elektrodenelemente bei unterschiedlichem Füllstand in unterschiedlichem Umfang vom Füllstoff bedeckt werden, wodurch sich unterschiedliche Kapazitäten am Messsensor ergeben, wobei mindestens zwei Elektrodenelemente vorgesehen sind, die sich in vertikaler Richtung zumindest über einen wesentlichen Teil der Füllstandshöhe erstrecken.The invention relates to a capacitive measuring device for determining the filling level of a filler in a container, with a capacitive measuring sensor with electrode elements, wherein the electrode elements are covered at different levels to varying degrees by the filler, resulting in different capacitances on the measuring sensor, wherein at least two electrode elements provided are that extend in the vertical direction at least over a substantial part of the level height.

Es ist bekannt, Füllstände mit Kapazitäten aufweisenden Elektronikbauteilen zu messen. Dabei wird ausgenutzt, dass der Füllstoff, dessen Füllstand zu messen ist, eine andere Dielektrizitätskonstante besitzt als Luft, die den Füllstoff ersetzt.It is known to measure levels with capacitive electronic components. It is exploited that the filler whose level is to be measured, a different dielectric constant than air, which replaces the filler.

Die DE 10 2005 053 330 A1 zeigt eine kapazitive Messeinrichtung, bei der eine Elektrode als Stab und die andere als Behälterwand ausgebildet ist. Die Elektrode ist mit einer Kohlenstoffschicht isoliert.The DE 10 2005 053 330 A1 shows a capacitive measuring device, in which one electrode is designed as a rod and the other as a container wall. The electrode is insulated with a carbon layer.

Aus der DE 197 54 093 C2 geht eine kapazitive Messeinrichtung hervor, die Elektrodenelemente mit einer Dreiecksgrundform umfasst. Je nach Füllstand sind die Elektrodenelemente unterschiedlich vom Füllstoff bedeckt. Um aus den von den Elektroden erhaltenen Messsignalen eine Füllhöhe bzw. einen Füllstand berechnen zu können muss die Messeinrichtung kalibriert werden, wozu aufgrund nicht berechenbarer Randeffekte Füllstoff in das Behältnis eingefüllt werden muss.From the DE 197 54 093 C2 shows a capacitive measuring device, which includes electrode elements with a triangular basic shape. Depending on the level, the electrode elements are covered differently from the filler. In order to be able to calculate a fill level or a fill level from the measurement signals obtained from the electrodes, the measuring device has to be calibrated, for which purpose filler has to be filled into the container due to unpredictable edge effects.

Es besteht daher Bedarf an einer kapazitiven Messeinrichtung, die auch ohne Füllstoff im Behältnis kalibriert werden kann.There is therefore a need for a capacitive measuring device that can be calibrated without filler in the container.

Diese Aufgabe wird durch eine Messeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a measuring device with the features of claim 1. Advantageous developments emerge from the subclaims.

Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass wenigstens zwei oder mehr eine Kapazität bildende Elektrodenelemente im Behältnis angeordnet sind, von denen wenigstens eines mit einer dielektrischen Schicht versehen ist. Abhängig von der Querschnittsform kann die Art der Beschichtung unterschiedlich ausgebildet sein. Das beschichtete Elektrodenelement umfasst demnach einen Leiterteil und einen Schichtteil. Bei einer rechteckigen Grundform können zum Beispiel das Leiterteil und das Schichtteil ebenfalls eine rechteckige Grundform besitzen. Bei einer kreisförmigen Grundform können das Leiterteil und das Schichtteil kreisförmig ausgebildet sein.As the core of the invention is considered that at least two or more capacitive electrode elements are arranged in the container, at least one of which is provided with a dielectric layer. Depending on the cross-sectional shape, the type of coating can be designed differently. The coated electrode element accordingly comprises a conductor part and a layer part. In a rectangular basic shape, for example, the conductor part and the layer part may also have a rectangular basic shape. In a circular basic shape, the conductor part and the layer part may be circular.

Wenn im Rahmen der Erfindung von einem Elektrodenelement gesprochen wird, dann umfasst ein solches Elektrodenelement eine metallische Elektrode, eine Gegenelektrode (z. B. eine Masse) und ein dazwischenliegendes Dielektrikum. Eines der Elektrodenelemente muss eine Beschichtung aufweisen, deren Beschichtungsdicke ungleich 0 ist. In der Regel werden die beiden Elektrodenelemente jeweils mit einer Beschichtung versehen, wobei dann die Beschichtungsstärken der beiden Elektrodenelemente unterschiedlich sind. Eine Messeinrichtung mit zwei Elektrodenelementen, von denen ein Elektrodenelement ohne eine Beschichtung ausgeführt wird, fällt aber auch in den Rahmen der Erfindung.If an electrode element is used in the context of the invention, then such an electrode element comprises a metallic electrode, a counter electrode (eg a ground) and an intervening dielectric. One of the electrode elements must have a coating whose coating thickness is not equal to zero. In general, the two electrode elements are each provided with a coating, in which case the coating thicknesses of the two electrode elements are different. A measuring device with two electrode elements, of which an electrode element is carried out without a coating, but falls within the scope of the invention.

Die Elektrodenelemente müssen sich mit konstanten Querschnitten über den Bereich der zu messenden Füllstandshöhe erstrecken, um konstante Messverhältnisse zu gewährleisten.The electrode elements must extend with constant cross sections over the range of the level to be measured in order to ensure constant measuring conditions.

Dabei schränkt das Wort „Beschichtung” die Lage der dielektrischen Schicht nicht ein, insbesondere muss sie nicht außen am Elektrodenelement angeordnet sein.In this case, the word "coating" does not restrict the position of the dielectric layer, in particular it does not have to be arranged on the outside of the electrode element.

Durch die dielektrische Schicht kann die Kalibrierung der Messeinrichtung dahingehend vereinfacht werden, dass diese an Luft und ohne Befüllung des Behälters statt findet. Dies wird möglich aufgrund der wegen der dielektrischen Schicht veränderten Elektrodenanordnung und -geometrie.Through the dielectric layer, the calibration of the measuring device can be simplified so that it takes place in air and without filling the container. This becomes possible due to the electrode arrangement and geometry changed due to the dielectric layer.

Der Füllstoff, dessen Füllstand gemessen wird, kann sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Schüttgut sein. Dies hängt vom Einsatzort der kapazitiven Messeinrichtung ab. Bevorzugt handelt es sich bei der kapazitiven Messeinrichtung um eine Messeinrichtung zur Erfassung des Füllstands von Kraftfahrzeugkraftstoff oder eines Ölstandes eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Behälter kann es sich demnach um einen Tank oder eine Ölwanne handeln. Bei Schüttgut ist der Behälter ein Schüttgutbehälter.The filler whose level is measured can be both a liquid and a bulk material. This depends on the location of the capacitive measuring device. The capacitive measuring device is preferably a measuring device for detecting the fill level of motor vehicle fuel or an oil level of a motor vehicle. The container may thus be a tank or an oil pan. For bulk material, the container is a bulk material container.

Die Elektrodenelemente erstrecken sich in vertikaler Richtung zumindest zwischen zwei Grenzfüllständen. Dabei kann es sich um den minimalen Füllstand und den maximalen Füllstand handeln. Gerade bei Kraftfahrzeugen wird der Tank normalerweise weder bis zum letzten Tropfen leer gefahren noch gefüllt bis zum Überlaufen. Dann sind die Grenzfüllstände Füllstände oberhalb des minimalen und unterhalb des maximalen Füllstandes. Eine exakte Füllstandsangabe außerhalb der Grenzfüllstände ist dann nicht möglich, lediglich qualitative Aussagen lassen sich treffen, nämlich dass der untere Grenzfüllstand unterschritten oder der obere Grenzfüllstand überschritten ist. Die Grenzfüllstände weichen immer dann vom minimalen und/oder maximalen Füllstand ab wenn dadurch ein Betriebszustand erreicht wird, der in irgendeiner Weise außerhalb des Üblichen ist oder bei dem schon Betriebsstörungen vorliegen. The electrode elements extend in the vertical direction at least between two boundary levels. This can be the minimum level and the maximum level. Especially in motor vehicles, the tank is usually not driven to the last drop empty or filled to overflow. Then the limit levels are levels above the minimum and below the maximum level. An exact level indication outside the limit levels is then not possible, only qualitative statements can be made, namely that the lower limit level falls below or the upper limit level is exceeded. The limit levels always deviate from the minimum and / or maximum level if this is an operating condition is reached, which is out of the ordinary in any way or in which there are already malfunctions.

Vorzugsweise sind die Elektrodenelemente langgestreckt ausgebildet und in Längsrichtung im Wesentlichen parallel ausgerichtet. Durch die parallele Ausrichtung vereinfacht sich die Auswerteformel zur Berechnung des Füllstandes, da der Füllstoff die Elektrodenelemente gleichmäßig, d. h. im gleichen Maß beaufschlagt. Eine Änderung des Füllstands um die Höhe ☐h beaufschlagt zwar zumindest bei Flüssigkeiten immer alle Elektrodenelemente mit der gleichen Höhenänderung, bei nicht parallelen Leitern verursacht dies aber unterschiedliche Änderungen der beaufschlagten Länge. Dann müsste auch die genaue Lage der Elektrodenelemente zueinander bekannt sein. Daher ist eine parallele Ausrichtung der Längsachsen der Elektrodenelemente vorteilhaft.Preferably, the electrode elements are elongated and aligned substantially parallel in the longitudinal direction. Due to the parallel orientation, the evaluation formula simplifies the calculation of the filling level, since the filler uniformly distributes the electrode elements, i. H. applied to the same extent. Although a change in the filling level by the height ☐h always applies at least to all the electrode elements with the same change in height, in the case of non-parallel conductors, this causes different changes in the applied length. Then, the exact position of the electrode elements would have to be known to each other. Therefore, a parallel alignment of the longitudinal axes of the electrode elements is advantageous.

Vorteilhafterweise kann mindestens ein Elektrodenelement ohne dielektrische Schicht sein. Dadurch vereinfacht sich die Herstellung der Elektrodenelemente. Bevorzugt ist lediglich, dass die Elektrodenelemente unterschiedlich beschichtet sind. Dies schließt ein, dass ein Elektrodenelement überhaupt nicht beschichtet ist. Die Unterschiede können in einer differierenden Höhe der dielektrischen Schicht und/oder einer unterschiedlichen Dielektrizitätskonstante liegen. Am kostengünstigsten ist die Herstellung jedoch, wenn eines der Elektrodenelemente einfach aus einem Leiterteil besteht und keinen Schichtteil aufweist.Advantageously, at least one electrode element may be without a dielectric layer. This simplifies the manufacture of the electrode elements. It is only preferred that the electrode elements are coated differently. This implies that an electrode element is not coated at all. The differences may be in a different height of the dielectric layer and / or a different dielectric constant. However, the most cost-effective production is when one of the electrode elements simply consists of a conductor part and has no layer part.

Besonders bevorzugt können die Elektrodenelemente als Kondensatorplatten ausgebildet sein. Die Formgebung als Platten ist einfach herstellbar und lagerbar. Vorteilhafterweise können die Elektrodenelemente aus rechteckigen und aneinander angrenzenden Kondensatorplatten bestehen.Particularly preferably, the electrode elements may be formed as capacitor plates. The shape as plates is easy to prepare and storable. Advantageously, the electrode elements may consist of rectangular and adjacent capacitor plates.

Mit besonderem Vorteil können die Elektrodenelemente gleich lang und/oder gleich breit und/oder gleich hoch sein. Die Länge wird dabei in Längsrichtung gemessen, die Breite und Höhe sind an einer Frontseite ermittelbar. Statt einer gleich Breite und Höhe kann auch ein im Wesentlichen identischer Querschnitt gefordert werden, da eine Breite und Höhe nur bei rechteckigen Querschnitten definiert ist und bei kreisförmigen oder elliptischen Querschnitten nicht mehr. Statt dessen sind äquivalente Bedingungen zu erfüllen: gleiche Radien, etc. Lediglich gleich lang müssen die Elektrodenelemente sein.With particular advantage, the electrode elements can be the same length and / or the same width and / or the same height. The length is measured in the longitudinal direction, the width and height can be determined on a front page. Instead of a same width and height, a substantially identical cross section may be required, since a width and height is only defined for rectangular cross sections and no longer for circular or elliptical cross sections. Instead, equivalent conditions have to be fulfilled: equal radii, etc. Only the same length must be the electrode elements.

Umgekehrt ist es bei der beschriebenen Ausgestaltung der Elektrodenelemente gerade sehr einfach, diese gleich lang auszubilden, da sie keiner bestimmten Längenverhältnisse bedürfen. Dies ermöglicht insbesondere die Herstellung der Elektroden als Meterware. Dadurch kann die Anpassung an unterschiedliche Behältergeometrien extrem vereinfacht werden, da die Elektroden einfach ablängbar sind und keine aufwendigen Kalibrierungsmessungen folgen müssen.Conversely, in the described embodiment of the electrode elements, it is very easy to make them of the same length, since they require no specific length ratios. This makes it possible, in particular, to produce the electrodes by the meter. As a result, the adaptation to different container geometries can be extremely simplified, since the electrodes are easily cut to length and do not have to follow elaborate calibration measurements.

Vorzugsweise kann die dielektrische Schicht des Elektrodenelementes wenigstens ein Drittel der Querschnittsfläche des Elektrodenelementes belegen.The dielectric layer of the electrode element can preferably occupy at least one third of the cross-sectional area of the electrode element.

Weiterhin kann das mindestens eine beschichtete Elektrodenelement auf wenigstens Hälfte der Querschnittsfläche beschichtet sein. Dementsprechend wird ein Drittel oder die Hälfte des Materials des beschichteten Elektrodenelementes vom Dielektrikum bzw. der dielektrischen Schicht gebildet.Furthermore, the at least one coated electrode element may be coated on at least half of the cross-sectional area. Accordingly, a third or half of the material of the coated electrode element is formed by the dielectric or the dielectric layer.

Mit besonderem Vorteil können die Elektrodenelemente in Kammern eines Gehäuses angeordnet sein. Dadurch sind die Elektrodenelemente einfach herstellbar, transportierbar und montierbar. Bspw. können zwei Leiterteile je in eine Kammer eingesetzt werden und der Rest mit einem Dielektrikum oder unterschiedlichen Dielektrika aufgefüllt werden. Die Leiterteile können dabei beliebige Querschnitte besitzen, der Querschnitt eines Elektrodenelementes wird durch die Querschnittsform der Kammern vorgegeben und ist bevorzugt rechteckig. Auch ein Ablängen ist dann sehr einfach durchzuführen. Hierzu kann das Gehäuse auch Markierungen z. B. in Form von Einkerbungen aufweisen. Ein wesentlicher Vorteil liegt darin, dass wie eingangs beschrieben weiterhin eine Kalibrierung lediglich mit Luft erforderlich ist, was die Kalibrierung erheblich vereinfacht.With particular advantage, the electrode elements can be arranged in chambers of a housing. As a result, the electrode elements are easy to manufacture, transportable and mountable. For example. For example, two conductor parts can each be inserted into one chamber and the remainder filled with a dielectric or different dielectrics. The conductor parts may have any cross-sections, the cross-section of an electrode element is determined by the cross-sectional shape of the chambers and is preferably rectangular. Also a cutting is then very easy to perform. For this purpose, the housing also marks z. B. in the form of notches. A significant advantage is that, as described above, a calibration is only required with air, which greatly simplifies the calibration.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dabei zeigen: In the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments in drawing figures. Showing:

1 eine kapazitive Messeinrichtung, 1 a capacitive measuring device,

2 eine stark schematisierte Darstellung einer Hälfte eines kapazitiven Flüssigkeitssensors mit zwei Elektrodenelementen, geeignet für die mathematische Ableitung der Formel; 2 a highly schematic representation of one half of a capacitive liquid sensor with two electrode elements, suitable for the mathematical derivation of the formula;

3 zwei Elektrodenelemente in einer ersten Ausführungsform, 3 two electrode elements in a first embodiment,

3a, b zwei Elektrodenelemente gemäß 3 mit modifizierten Querschnitten, 3a , b two electrode elements according to 3 with modified cross-sections,

4 einen Schaltplan der Messanordnung. 4 a circuit diagram of the measuring arrangement.

1 zeigt eine kapazitive Messeinrichtung 1 mit einem kapazitiven Messsensor 2 umfassend zwei Elektrodenelemente 3 und 4. Die Elektrodenelemente 3 und 4 sind in einem Behälter 5 angeordnet. Der Behälter kann ein Tank oder ein sonstiger Behälter zur Aufnahme einer Flüssigkeit oder eines Schüttguts sein. Allgemein ausgedrückt befindet sich ein Füllstoff 6 mit einem Füllstand innerhalb des Behälters 5. Der Füllstand kann auch als Füllhöhe bezeichnet werden. Der Messsensor 2 kann an einem Deckel 7 des Behälters 5 befestigt sein. Die Ausgestaltung der Elektrodenelemente 3 und 4 ist in den 2 bis 4 näher dargestellt. Aus 1 kann aber bereits ersehen werden, dass die Elektrodenelemente 3 und 4 langgestreckt sind und in das Innere des Behälters reichen. Die Längsachsen der Elektrodenelemente 3 und 4 sind parallel zueinander angeordnet. Bevorzugt sind sie weiterhin auch parallel zur Behälterwandung bzw. der Längsachse des Behälters 5 angeordnet. Dies gilt für alle Ausgestaltungen der Elektrodenelemente 3 und 4. 1 shows a capacitive measuring device 1 with a capacitive measuring sensor 2 comprising two electrode elements 3 and 4 , The electrode elements 3 and 4 are in a container 5 arranged. The container may be a tank or other container for holding a liquid or a bulk material. Generally speaking, there is a filler 6 with a level inside the container 5 , The fill level can also be referred to as fill level. The measuring sensor 2 can on a lid 7 of the container 5 be attached. The embodiment of the electrode elements 3 and 4 is in the 2 to 4 shown in more detail. Out 1 but can already be seen that the electrode elements 3 and 4 are elongated and reach into the interior of the container. The longitudinal axes of the electrode elements 3 and 4 are arranged parallel to each other. Furthermore, they are preferably also parallel to the container wall or the longitudinal axis of the container 5 arranged. This applies to all configurations of the electrode elements 3 and 4 ,

Die Elektrodenelemente reichen von einem unteren Grenzfüllstand 8 zu einem oberen Grenzfüllstand 9, die in diesem Fall nicht der minimale bzw. maximale Füllstand sind. Ist der Behälter 5 der Tank oder die Ölwanne eines Kraftfahrzeugs, so sind Füllstände unterhalb des unteren Grenzfüllstandes 8 oder oberhalb des oberen Grenzfüllstandes 9 kritisch für den Betrieb des Kraftfahrzeugs. Im einen Fall bleibt das Kraftfahrzeug stehen, im anderen Fall läuft der Tank über oder es kann bei hohen Außentemperaturen zu einer Ausdehnung des Kraftstoffs kommen, der dann der Füllstoff 6 ist. Um dem Raum zu lassen darf der Tank nie bis zum Rand gefüllt sein.The electrode elements range from a lower limit level 8th to an upper limit level 9 , which in this case are not the minimum or maximum level. Is the container 5 the tank or the oil pan of a motor vehicle, so levels are below the lower limit level 8th or above the upper limit level 9 critical for the operation of the motor vehicle. In one case, the motor vehicle stops, in the other case, the tank overflows or it can come at high outside temperatures to an expansion of the fuel, then the filler 6 is. To leave the room, the tank must never be filled to the brim.

Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Hälfte eines Sensors mit Elektrodenelementen 3, 4 in einer perspektivischen Teilansicht. Die Elektrodenelemente 3, 4 umfassen jeweils zwei Kammern 10, 11, die in einem Gehäuse 12 mit rechteckigem Querschnitt angeordnet sind.This in 2 illustrated embodiment shows half of a sensor with electrode elements 3 . 4 in a perspective partial view. The electrode elements 3 . 4 each comprise two chambers 10 . 11 in a housing 12 are arranged with rectangular cross-section.

Das Elektrodenelement 3 weist ein unbeschichtetes Leiterteil 13 auf, das Elektrodenelement 4 hingegen ein Leiterteil 14 und eine Beschichtung (Schichtteil 15). Die beiden Elektrodenelemente 3, 4 bilden damit zwei unterschiedliche Kapazitäten.The electrode element 3 has an uncoated ladder part 13 on, the electrode element 4 whereas a ladder part 14 and a coating (layer part 15 ). The two electrode elements 3 . 4 thus form two different capacities.

Die Querschnitte, d. h. die Höhen und Breiten der beiden Kammern 10, 11 der beiden Elektrodenelemente 3, 4 sind im Wesentlichen gleich, wobei allerdings die Kammer 11 des Elektrodenelementes 4 beim Ausführungsbeispiel etwa hälftig mit dem ein Substrat bildenden Schichtteil 15 ausgefüllt ist.The cross sections, ie the heights and widths of the two chambers 10 . 11 the two electrode elements 3 . 4 are essentially the same, but the chamber 11 of the electrode element 4 in the embodiment about halfway with the substrate forming a layer part 15 is filled.

Das Gehäuse 12 und insbesondere die den Leiterteilen 13, 14 gegenüberliegenden Gehäuseabschnitte sind mit Masse verbunden.The housing 12 and in particular the ladder parts 13 . 14 opposite housing sections are connected to ground.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, die Leiterteile 13, 14 der beiden Elektrodenelemente 3, 4 sind in der Mitte der Kammern angeordnet, d. h. gegenüber den Masse bildenden Außenseiten isoliert, beim Elektrodenelement 3 sind wiederum Beschichtungen 15 vorgesehen, so dass sich wiederum unterschiedliche Kapazitäten C1 und C2 ausbilden. 3 shows a further embodiment, the ladder parts 13 . 14 the two electrode elements 3 . 4 are arranged in the middle of the chambers, ie insulated from the outer sides forming the mass, in the case of the electrode element 3 are in turn coatings 15 provided, so that in turn different capacities C1 and C2 form.

Wie in den 3a, 3b zu sehen ist, können die Kammern 10, 11 unterschiedliche Querschnitte haben, z. B. in 3a elliptisch ausgebildet sein und in 3b kreisförmig. Die Leiterteile 13, 14 gemäß 3 sind flächig, die Leiterteile 13, 14 in 3b hingegen haben einen runden Querschnitt, d. h. sie sind stab- oder drahtartig ausgebildet.As in the 3a . 3b can be seen, the chambers 10 . 11 have different cross sections, z. In 3a be elliptical and in 3b circular. The ladder parts 13 . 14 according to 3 are flat, the ladder parts 13 . 14 in 3b however, they have a round cross-section, ie they are rod-shaped or wire-shaped.

Es sei darauf hingewiesen, dass natürlich auch weitere Querschnitte, die geeignet sind, unterschiedliche Kapazitäten mit unterschiedlichen Dielektrika zu bilden, im Rahmen der Erfindung liegen. Es ist grundsätzlich auch im Rahmen der Erfindung möglich, dass die Leiterteile 13 und 14 verschiedene Querschnitte, aber Beschichtungen mit gleicher Dicke aufweisen.It should be noted that, of course, other cross sections which are suitable for forming different capacitances with different dielectrics are within the scope of the invention. It is basically also possible within the scope of the invention that the ladder parts 13 and 14 different cross sections, but have coatings with the same thickness.

4 zeigt eine schematische Darstellung der Messanordnung. Das Elektrodenelement 3 wird dabei über die Kapazität 25 und das Elektrodenelement 4 über die Kapazität 26 dargestellt. Die Kapazität 27 ist eine Koppelkapazität, die entweder weggerechnet oder durch eine Schaltanordnung unwirksam gemacht wird. Die von den Elektrodenelementen 3 und 4 abgenommenen Signale werden in der Steuerungseinrichtung 28 prozessiert. 4 shows a schematic representation of the measuring arrangement. The electrode element 3 is about the capacity 25 and the electrode element 4 about the capacity 26 shown. The capacity 27 is a coupling capacity that is either offset or disabled by a switching arrangement. The of the electrode elements 3 and 4 removed signals are in the controller 28 processed.

Die Steuerungseinrichtung 28 kann am Behälter 5 angeordnet sein, sie kann aber auch entfernt in einer zentralen Steuerungsanlage vorgehalten werden.The control device 28 can on the container 5 arranged, but it can also be kept away in a central control system.

Nachfolgend wird ein Berechnungsbeispiel angegeben, das allerdings nicht abschließend ist, sondern ebenfalls modifiziert werden kann. Dabei wird ein linearer Sensor im Sinne der Erfindung zugrundegelegt, wobei für die Berechnung folgendes gilt:

bx
– effektive Breite der Elektrode
a
– Sensor-Länge
le
– Eintauchtiefe; Flüssigkeitspegel
vx
– Distanz Elektrode – Profil (Masse)
dx
– Substratdicke
εrs
– rel. Permitivität des Substrats
εr
– rel. Permitivität der Flüssigkeit
ε0
– Permititvität des Vakuums (8,85 pF/m)
Figure DE102014003270A1_0002
Figure DE102014003270A1_0003
dabei gilt folgende Randbedingung: C1 > C10 C2 > C20 für C1 = 0;
C2 = 0 ist
Fuel (C1, C2) = 0;
Sonderfall für X11 = 0
d ≔ dx v ≔ vxThe following is a calculation example given, which is not exhaustive, but can also be modified. In this case, a linear sensor is used in the sense of the invention, the following being valid for the calculation:
bx
- effective width of the electrode
a
- Sensor length
le
- immersion depth; liquid level
vx
- Distance electrode - profile (mass)
dx
- Substrate thickness
εrs
- rel. Permittivity of the substrate
.epsilon..sub.R
- rel. Permittivity of the liquid
ε0
Permitivity of the vacuum (8.85 pF / m)
Figure DE102014003270A1_0002
Figure DE102014003270A1_0003
the following boundary conditions apply: C1> C10 C2> C20 for C1 = 0;
C2 = 0
Fuel (C1, C2) = 0;
Special case for X11 = 0
d ≔ dx v ≔ vx

C10 und C20 sind Kapazitäten der beiden Elektroden für le = 0, d. h. ausgetaucht und ohne FlüssigkeitC10 and C20 are capacitances of the two electrodes for le = 0, d. H. immersed and without liquid

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Messeinrichtungmeasuring device
22
Messsensormeasuring sensor
33
Elektrodenelementelectrode element
44
Elektrodenelementelectrode element
55
Behältercontainer
66
Füllstofffiller
1010
Kammerchamber
11 11
Kammerchamber
1212
Gehäusecasing
1515
dielektrische Schichtdielectric layer
1919
Breitewidth
2020
Breitewidth
2121
Längelength
2222
dielektrische Schichtdielectric layer
2424
dielektrische Schichtdielectric layer
2929
Breitewidth

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102005053330 A1 [0003] DE 102005053330 A1 [0003]
  • DE 19754093 C2 [0004] DE 19754093 C2 [0004]

Claims (13)

Kapazitive Messeinrichtung (1) zur Feststellung des Füllstandes eines Füllstoffes (6) in einem Behälter (5), mit einem kapazitiven Messsensor (2) mit Elektrodenelementen (3, 3-1, 3-2, 4), wobei die Elektrodenelemente (3, 3-1, 3-2, 4) bei unterschiedlichem Füllstand in unterschiedlichem Umfang vom Füllstoff (6) bedeckt werden, wodurch sich unterschiedliche Kapazitäten am Messsensor (2) ergeben, wobei mindestens zwei Elektrodenelemente (3, 3-1, 3-2, 4) vorgesehen sind, die sich in vertikaler Richtung zumindest über einen wesentlichen Teil der Füllstandshöhe erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein eine Kapazität bildendes Elektrodenelement (4) wenigstens im Bereich der zu messenden Füllstandshöhe mit einer dielektrischen Schicht (15, 22, 24-1, 24-2) versehen, insbesondere beschichtet, ist.Capacitive measuring device ( 1 ) for determining the fill level of a filler ( 6 ) in a container ( 5 ), with a capacitive measuring sensor ( 2 ) with electrode elements ( 3 . 3-1 . 3-2 . 4 ), wherein the electrode elements ( 3 . 3-1 . 3-2 . 4 ) at different levels to varying degrees of filler ( 6 ), whereby different capacities at the measuring sensor ( 2 ), wherein at least two electrode elements ( 3 . 3-1 . 3-2 . 4 ) are provided, which extend in the vertical direction at least over a substantial part of the level height, characterized in that at least one capacitive electrode element ( 4 ) at least in the region of the level to be measured with a dielectric layer ( 15 . 22 . 24-1 . 24-2 ), in particular coated, is. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenelemente (3, 3-1, 3-2, 4) langgestreckt ausgebildet und in Längsrichtung im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind.Measuring device according to claim 1, characterized in that the electrode elements ( 3 . 3-1 . 3-2 . 4 ) are elongated and aligned in the longitudinal direction substantially parallel. Messeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Elektrodenelement (3, 3-1, 3-2) keine dielektrische Schicht aufweist.Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that at least one electrode element ( 3 . 3-1 . 3-2 ) has no dielectric layer. Messeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenelemente (3, 3-1, 3-2, 4) als Kondensatorplatten ausgebildet sind.Measuring device according to claim 3, characterized in that the electrode elements ( 3 . 3-1 . 3-2 . 4 ) are formed as capacitor plates. Messeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenelemente (3, 3-1, 3-2, 4) aus rechteckigen und aneinander liegenden Kondensatorplatten bestehen.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode elements ( 3 . 3-1 . 3-2 . 4 ) consist of rectangular and contiguous capacitor plates. Messeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenelemente (3, 3-1, 3-2, 4) die gleiche Länge (21) aufweisen.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode elements ( 3 . 3-1 . 3-2 . 4 ) have the same length (21). Messeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenelemente (3, 3-1, 3-2, 4) die gleiche Breite (19, 20, 29) aufweisen.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode elements ( 3 . 3-1 . 3-2 . 4 ) the same width ( 19 . 20 . 29 ) exhibit. Messeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenelemente (3, 3-1, 3-2, 4) über die gesamte zu messende Füllstandshöhe einen konstanten Querschnitt haben.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode elements ( 3 . 3-1 . 3-2 . 4 ) have a constant cross-section over the entire level to be measured. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Schicht (15, 22, 24-1, 24-2) des Elektrodenelementes (3, 4) wenigstens ein Drittel der Querschnittsfläche des Elektrodenelementes (3, 4) belegt.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the dielectric layer ( 15 . 22 . 24-1 . 24-2 ) of the electrode element ( 3 . 4 ) at least one third of the cross-sectional area of the electrode element ( 3 . 4 ). Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Schicht (15, 22, 24-1, 24-2) des Elektrodenelementes (3, 4) wenigstens die Hälfte der Querschnittsfläche des Elektrodenelementes (3, 4) belegt.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the dielectric layer ( 15 . 22 . 24-1 . 24-2 ) of the electrode element ( 3 . 4 ) at least half of the cross-sectional area of the electrode element ( 3 . 4 ). Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenelemente (3, 3-1, 3-2, 4) in Kammern (10, 11) eines Gehäuses (12) angeordnet sind.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode elements ( 3 . 3-1 . 3-2 . 4 ) in chambers ( 10 . 11 ) of a housing ( 12 ) are arranged. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenelemente (3, 3-1, 3-2, 4) entlang zweier Längskanten nebeneinander angeordnet sind.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode elements ( 3 . 3-1 . 3-2 . 4 ) are arranged side by side along two longitudinal edges. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse der dielektrischen Schicht (15, 22, 24-1, 24-2) im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Elektrodenelemente (3, 3-1, 3-2, 4) angeordnet ist.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal axis of the dielectric layer ( 15 . 22 . 24-1 . 24-2 ) substantially parallel to the longitudinal axis of the electrode elements ( 3 . 3-1 . 3-2 . 4 ) is arranged.
DE102014003270.1A 2014-03-12 2014-03-12 Capacitive measuring device for determining the filling level Ceased DE102014003270A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014003270.1A DE102014003270A1 (en) 2014-03-12 2014-03-12 Capacitive measuring device for determining the filling level

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014003270.1A DE102014003270A1 (en) 2014-03-12 2014-03-12 Capacitive measuring device for determining the filling level

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014003270A1 true DE102014003270A1 (en) 2015-09-17

Family

ID=54009863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014003270.1A Ceased DE102014003270A1 (en) 2014-03-12 2014-03-12 Capacitive measuring device for determining the filling level

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014003270A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3303340A1 (en) * 1982-02-03 1983-09-29 Tward 2001 Ltd., 90025 Los Angeles, Calif. METHOD AND DEVICE FOR MEASURING AND DISPLAYING FLUID MIRRORS IN A RESERVOIR
US4417473A (en) * 1982-02-03 1983-11-29 Tward 2001 Limited Multi-capacitor fluid level sensor
GB2218812A (en) * 1988-05-18 1989-11-22 Ormed Limited A capacitive apparatus for measuring liquid volume and flow rate
DD294783A5 (en) * 1990-05-29 1991-10-10 Ingenieurbetrieb F. Automatisierung,De METHOD FOR MEASURING THE STAGES OF MULTIPLE, ESPECIALLY MORE THAN TWO-SHOWN LIQUIDS
DE4128793A1 (en) * 1991-08-27 1993-03-04 Elbau Elektronik Bauelemente G Cheap, compact capacitive liq.-level measuring system for e.g. food industry - has electrodes covered with non-conductive layer on aluminium oxide support
DE19754093C2 (en) 1997-12-08 1999-10-14 Bedia Motorentechnik Gmbh Capacitive measuring device for determining the fill level of a container
DE102005053330A1 (en) 2005-11-07 2007-05-10 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Device for capacitive level determination
US20120240675A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-27 Rochester Gauges, Inc. Self-Calibrating Capacitive Liquid Level Sensor Assembly and Method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3303340A1 (en) * 1982-02-03 1983-09-29 Tward 2001 Ltd., 90025 Los Angeles, Calif. METHOD AND DEVICE FOR MEASURING AND DISPLAYING FLUID MIRRORS IN A RESERVOIR
US4417473A (en) * 1982-02-03 1983-11-29 Tward 2001 Limited Multi-capacitor fluid level sensor
GB2218812A (en) * 1988-05-18 1989-11-22 Ormed Limited A capacitive apparatus for measuring liquid volume and flow rate
DD294783A5 (en) * 1990-05-29 1991-10-10 Ingenieurbetrieb F. Automatisierung,De METHOD FOR MEASURING THE STAGES OF MULTIPLE, ESPECIALLY MORE THAN TWO-SHOWN LIQUIDS
DE4128793A1 (en) * 1991-08-27 1993-03-04 Elbau Elektronik Bauelemente G Cheap, compact capacitive liq.-level measuring system for e.g. food industry - has electrodes covered with non-conductive layer on aluminium oxide support
DE19754093C2 (en) 1997-12-08 1999-10-14 Bedia Motorentechnik Gmbh Capacitive measuring device for determining the fill level of a container
DE102005053330A1 (en) 2005-11-07 2007-05-10 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Device for capacitive level determination
US20120240675A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-27 Rochester Gauges, Inc. Self-Calibrating Capacitive Liquid Level Sensor Assembly and Method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1573280B1 (en) Device and method for measuring capacitance and device for determining the level of a liquid using one such device
DE2242723C2 (en) Device for level measurement
DE2908449C2 (en) Device for capacitive level measurement, especially in a motor vehicle tank
DE102007040940B4 (en) Method and device for non-contact capacitive thickness measurement
DE8007385U1 (en) TELECOMMUNICATION LINE
DE2449097C3 (en) Transmitter for capacitive level measurement of liquid fillings
DE1916584B2 (en) Capacitive probe
DE102014006695A1 (en) Level sensor for level measurement and method for determining the level of a liquid
DE202010017455U1 (en) Device for the capacitive determination of a level of a liquid in a container
DE19713267A1 (en) Method for determining the dielectric constant and / or the conductivity of at least one medium and device for carrying out the method
DE102012003948A1 (en) Microwave windows and radar-based level measurement system
EP2759812A1 (en) Method and apparatus for capacitative fill level measurement of liquids or bulk materials
EP4134637B1 (en) Capacitive level sensor without dead zone
DE3124875A1 (en) "MEASURING PROBE"
DE4025400C1 (en)
DE2526867C2 (en) Level probe
DE102014003270A1 (en) Capacitive measuring device for determining the filling level
DE102008064019A1 (en) Capacitive filling level sensor for detecting filling level of e.g. petrol, in container in motor vehicle, has evaluation circuit determining filling level of fluid, and inductor-capacitor element formed from capacitor and inductance
DE3406174C2 (en) Inclinometer
DE2555817C2 (en) Arrangement for capacitive measurement of the level of a conductive liquid
DE102004038253B4 (en) Sensor element for capacitance measurement and device for determining the level of a medium with such a sensor element
EP1339978B1 (en) Device and method for measuring the injection quantity of injection nozzles, especially for motor vehicles
DE102022106455B4 (en) Sensor device and method for detecting properties of a medium
EP3163263B1 (en) Level meter and fluid container assembly
DE3902107A1 (en) Capacitive filling level and level measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final