DE2631061A1

DE2631061A1 - Anordnung zur feststellung eines fluessigkeitspegels

Info

Publication number: DE2631061A1
Application number: DE19762631061
Authority: DE
Inventors: Lyle Edward Shoot; Louis Pierre Sweany
Original assignee: PR Mallory and Co Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Priority date: 1975-07-11
Filing date: 1976-07-09
Publication date: 1977-01-27
Also published as: JPS5211062A

Description

Anordnung zur Feststellung eines Flüssigkeitspegels Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Feststellung eines Flüssigkeitspegels, insbesondere des Ölpegeis in einem Motor.
Beispielsweise in Lastwagen, Schulomnibussen und Krankenwagen ist es oft unzweckmäßig und, wenn überhaupt, sehr schwierig, den Ölstand mittels eines konventionellen Peilstabes festzustellen. Speziell wegen der Anordnung des Motors muß dabei die Länge des Peilstabes oft bis zu 1,65 m betragen. Derartig lange Peilstäbe sind schwierig zu handhaben, abzulesen und erneut in den Ölkreislauf einzusetzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher generell die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Feststellung eines Flüssigkeitspegels, speziell des Ölstandes in solchen Fahrzeugen anzugeben, in denen eine konventionelle Messung mit einem Peilstab schwer durchzuführen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gekennzeichnet: einen einen piezoelektrischen Resonator enthaltenden Oszillatorkreis, eine Eindringung wenigstens des piezoelektrischen Resonators in einen Flüssigkeitsbehälter, eine Ankopplung des Oszillatorkreises an eine Anzeigeeinrichtung und eine derartige Auslegung des den piezoelektrischen Resonator enthaltenden Oszillatorkreises, daß der Oszillatorkreis schwingt und die Anzeigeeinrichtung erregt, wenn der piezoelektrische Resonator nicht in die Flüssigkeit eingetaucht ist.
In Weiterbildung der Erfindung besitzt die Anordnung eine Plus- und eine Minusseite sowie eine erste und eine zweite Klemme, welche die Plus- und die Minusseite mit einer Gleichspannungsquelle verbinden. Darüber hinaus ist eine dritte elektrischen Klemme mit der Anzeigeeinrichtung verbunden.
Der piezoelektrische Resonator des Oszillatorkreises ist mit der Plus- und der Minus seite der Gleichspannungsquelle gekoppelt. Weiterhin ist ein Spannungsgleichrichter-und Filterkreis mit dem OszillatorkreSs und der Minusseite gekoppelt. Mit der Minusseite und der dritten elektrischen klemme ist ein Treiberverstärker gekoppelt. Die Anzeigeeinrichtung ist mit der dritten elektrischen Klemme und einer Klemme der Gleichspannungsquelle auf der Plus seit verbunden.
Mn weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Träger für en elektrischen Schaltungsteil9 eine flexible Verbindungseinrichtung zur Verbindung des piezoelektrischen Resonators mit dem Träger sowie eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Schaltungsteil und dem piezoelektrischen Resonator vorgesehen.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden im piezoelektrischen Resonaw induzierte Vibrationen gedämpft wene der Resonator in den Flüssigkeitsbehälter, insbesondere in einen Ölbehälter eingetaucht ist. Ist der Resonator nicht mehr in die Flüssigkeit, beispielsweise das Öl eingetaucht, so kann der piezoelektrische Resonator mechanisch schwingen, Durch die induzierten Vibrationen wird die Anzeigeeinrichtung erregt, wodurch angezeigt wird, daß der Fldssigkeitspegel, beispielsweise der Ölstand gering ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Vorderansicht in teilweise weggebrochener Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit äußerer Beschaltung; Fig. 2 und 3 eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht des Sensorteils einer erfindungsgemäßen Anordnung; und Fig. 4 ein Schaltbild des elektrischen Teils einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Gemäß den Fig. 3 enthält eine Anordnung 10 zur Feststellung eines Flüssigkeitspegels gemäß der Erfindung generell einen Pegelsensor 12, einen die elektrische Schaltung tragenden Träger 14, eine den Pegelsensor mit dem Träger verbindende flexible Verbindungseinrichtung 16 sowie eine den Sensor mit der elektrischen Schaltung verbindende elektrische Verbindungseinrichtung 18. Der Träger umfaßt bei der dargestellten Ausführungsform ein kappenförmiges Gehäuse 20 sowie eine dieses Gehäuse abschließende Klemmenplatte 22.
Die flexible Verbindungseinrichtung 16 umfaßt ein flexibles Kabel 24. An eine mit dem Gehäuse 20 verbundene hohle Kappe 28 ist das Kabel 24 angebracht. Das Kabel ist in ein Tauchstabrohr 30 eingesetzt 9 wobei dieses Rohr ein Standardelement eines Automotors bildet. Der schematisch dargestellte Teil eines solchen Motors ist mit 31 bezeichnet.
Die elektrische Verbindungseinrichtung 18 enthält zwei elektrische Kabel 32 und 34, welche den Sensor mit der im Gehäuse 20 befindlichen elektrischen Schaltung verbinden. Diese Kabel sitzen in Isolationen 328 und 34X. Im Gehäuse muß natürlich wenigstens eine Öffnung vorhanden sein, damit die Kabel 32 und 34 zur elektrischen Schaltung laufen können. Eine solche Öffnung ist jedoch nicht eigens dargestellt.
Der Sensor 12 enthält einen piezoelektrischen Resonator 36, welcher von einem Paar von Federkabeln 38 und 40 getragen wird. Diese Kabel 38 und 40 werden ihrerseits von einem Halter getragen, der durch ein isolierendes Element, beispielsweise eine Glasepoxyplatte 42 gebildet ist. Diese Platte 42 ist mit einem Gewinde 42' versehen und in das flexible Kabel 24 eingeschraubt. Der piezoelektrische Resonator wird durch ein keramisches Kristallelement 43, beispielsweise ein Bleizirkontitanat-Element, gebildet, das auf sich gegenüberliegenden Oberflächen zur Bildung eines Elektrodenpaares jeweils eine Silberbelegung 44 besitzt, wobei diese Elektroden mit den Kabeln 38 und 40 verbunden sind. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Kristallelement 43 im Bereich seines Zentrums durch die Kabel gehaltert, um eine symmetrische mechanische Montage und eine minimale Dämpfung aufgrund der Montage zu gewährleisten. Der Resonator arbeitet als Dehnungsresonator, wodurch gewährleistet ist, daß er durch Oberflächenfilme und Tröpfchen weniger zu falschen Anzeigen oder Ablesungen neigt. Der Resonator ist von einer Hülse 39 mit einem Fenster 39' eingeschlossen. Diese Hülse schützt den Resonator beim Einsetzen in das Peilstabrohr und in den Ö1-behälter 41 gegen Beschädigung. Die Tiefe, bis zu der der piezoelektrische Resonator in das Öl eingetaucht wird, kann so gewählt werden, daß der Fall angezeigt wird, bei dem der Ölstand beispielsweise um ein Viertel abgesunken ist. Der Fahrer kann dann den Öl stand um ein Viertel auffüllen, ohne eine tiberfüllung befürchten zu müssen.
Gemäß Fig. 1 sind an der Anordnung drei elektrische Klemmen 1 bis 3 vorgesehen, welche zur Verbindung einer Gleichspannungsquelle 45 und einer Warnanzeigeeinrichtung 46, beispielsweise einer Lampe, mit der im Gehäuse 20 befindlichen elektrischen Schaltung dienen. Die Lampe kann beispielsweise auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet werden, während die Gleichspannungsquelle durch die Batterie des Fahrzeugs gebildet wird.
Im folgenden wird anhand von Fig. 4 die im Gehäuse 20 befindliche elektrische Schaltung beschrieben. Eine solche elektrische Schaltung 50 umfaßt neben den drei Klemmen 1 bis 3 einen Oszillatorkreis 52, einen Spannungsgleichrichter- und Filterkreis 54 sowie einen Treiberverstärker 56.
Die Klemmen 1 und 2 bilden die elektrischen Verbindungen für eine Plus- und eine Minus seite der Schaltung mit der Gleichspannungsquelle 56. Die Klemme 3 bildet eine Verbindung zur Warnanzeigeeinrichtung 46, welche weiterhin mit der Plus seit der Gleichspannungsquelle 45 verbunden ist.
Der Oszillatorkreis 52 enthält einen mit der Plus- und der Minusseite der Schaltung verbundenen Spannungsteiler 58. Der piezoelektrische Resonator 36 ist mit der Minusseite und einem Abgriff 60 des Spannungsteilers verbunden.
Ein NPN-Transistor 61 liegt mit seiner Basis am Abgriff 60, mit seinem Emitter über einen Spannungsteiler 62 an der Plus seit der Schaltung und mit seinem Kollektor an der Minusseite. Eine Kapazität 64 ist an den Abgriff 60 sowie einen Abgriff 66 des Spannungsteilers 62-angeschaltet.
Eine Kapazität 68 verbindet den Abgriff 66 mit der Minusseite. Im Basiszweig des Transistors 61 liegt ein Vorspannungswiderstand 7O. Der Spannungsteiler 58 enthält Widerstande 72 und 74, während der Spannungsteiler 62 Widerstände 76 und 78 enthält.
Der Spannungsgleichrichter- und Filterkreis 54 enthält die Serienschaltung einer Kapazität 80 und einer Diode 82, wobei die Kapazität am Abgriff 66 des Oszillatorkreises 52 und die Diode über einen Widerstand 94 an der Basis eines NPN-Transistors 84 des Treiberverstärkerkreises 56 liegt. Eine am Verbindungspunkt zwischen der Kapazität 80 und der Diode 82 liegende Diode 86 liegt mit ihrer anderen Seite an der Minusseite der Schaltung. Weiterhin liegt zwischen der Diode 82 und der Minusseite der Schaltung eine Kapazität 88.
Der Treiberverstärkerkreis 569- welcher das Signal vom Spannungsgleichrichter- und Filterkreis verstärkt und auf die Warnanzeigeeinrichtung 46 gibt, enthält den mit seiner Basis an die Diode 82 gekoppelten NPN-Transistor 84, dessen Emitter an der Minusseite der Schaltung und dessen Kollektor an der Basis eines PNP-Transistors 90 liegt. Dieser Transistor 90 liegt mit seinem Kollektor an der Minus seite und mit seinem Emitter über einen Strombegrenzungswiderstand 92 an der Klemme 3.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 4 ist weiterhin ein Druckknopfschalter 96 vorgesehen, durch den die Plusseite der Gleichspannungsquelle 45 mit der Warnanzeigeeinrichtung 46 verbunden werden kann. Dieser Druckknopfschalter 96 befindet sich ebenfalls auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs und ermöglicht dem Fahrer, den Ölstand zu jeder Zeit, beispielsweise auch bei stehendem Motor zu prüfen. Mit die sem Schalter 96 kann also der Öl stand bei stehendem Motor überprüft werden.
Wird die Batteriespannung durch den Schalter 96 an die elektrische Schaltung angelegt und liegt der Resonator 36 über dem Ölpegel, so daß er nicht gedämpft wird, so schwingt der Transistor 61 auf der Resonanzfrequenz des Resonators 36.
Da der Resonator beim Betrieb als Dehnungeresonator typischerweise auf einer Frequenz von etwa 150 kHz schwingt, sind die Werte der Vorspannungswiderstände sowie der Kapazitäten 64 und 68 entsprechend gewählt. Im Dehnungsbetrieb ist der Resonator für Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise ÖItröpfchenoder Oberflächenfilme weniger anfällig.
Im Oszillatorbetrieb steht am Abgriff 66 eine sich periodisch ändernde Gleichspannung. Diese Spannung wird über die eine Gleichspannungstrennung darstellende Kapazität 80 vom Ausgang des Oszillatorkreises auf die Dioden 86 und 82 sowie die Filterkapazität 88 gekoppelt. In der Basis des Transistors 84 fließt daher ein kleiner Gleichstrom. Dieser Strom wird verstärkt und bildet einen höheren Basisstrom für den Transistor 90, welcher seinerseits die.Anzeigeeinrichtung 46 in Form einer Lampe einschaltet.
Wird die Batteriespannung an die Schaltung angeschaltet und ist der Resonator 36 wenigstens teilweise in das Motoröl eingetaucht, wodurch er gedämpft wird, so schwingt er nicht, was wiederum zur Fslge hat, daß auch der Oszillatorkreis nicht schwingt. Daher wird durch die Kapazität 80 keine Wechsel spannung übertragen, so daß auch in der Basis des Transistors 84 kein Gleichstrom fließt. Daher wird auch der Transistor 90 nicht durchgeschaltet, so daß die Lampe 46 dunkel bleibt.

Claims

Patentansprüche

Anordnung zur Feststellung eines Flüssigkeitspegels, insbesondere des Ölstandes in einem Motor, gekennzeichnet durch einen einen piezoelektrischen Resonator (36) enthaltenden Oszillatorkreis (52), eine Einbringung wenigstens des piezoelektrischen Resonators (36) in einen Flüssigkeitsbehälter, eine Ankopplung des Oszillatorkreises (52) an eine Anzeigeeinrichtung (46) und durch eine derartige Auslegung des den piezoelektrischen Resonator (36) enthaltenden Oszillatorkreises (52), daß der Oszillatorkreis (52) schwingt und die Anzeigeeinrichtung (46) erregt, wenn der piezoelektrische Resonator (36) nicht in die E'lüssigkeit eingetaucht ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (46) eine Lampe ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellung des Ölstandes bei stehendem Motor erfolgt.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Resonator (36) im Bereich seines Zentrums gehaltert ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine erste und zweite elektrische Klemme (1, 2) zur Verbindung mit der Plus- und Minus seite einer Gleichspannungsquelle (45) und eine dritte elektrische Klemme (3) zur Verbindung mit der Anzeigeeinrichtung (46), eine Ankopplung des piezoelektrischen Resonators (36) des Oszillatorkreises (52) an die Plus- und Minusseite, einen an den Oszillatorkreis (52) und die Minus seite angekoppelten Spannungsgleichrichter- und Filterkreis (54) und durch einen an die Minusseite und die dritte elektrische Klemme (3) angekoppelten Treiberverstärkerkreis (56).
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillatorkreis (52) folgende Elemente enthält: einen zwischen die Plus- und Minus seite gekoppelten Spannungsteiler (58), einen Transistor (61), der mit seinem Emitter an den Spannungsgleichrichter- und Filterkreis (54), mit seinem Kollektor an die Minusseite und mit seiner Basis an den Spannungsteiler (58) angekoppelt ist, Widerstandsvorspannungszweige (62 bzw. 70) für den Emitter bzw. Basiszweig des Transistors (61) sowie eine zwischen die Basis und den Emitter des Transistors (61) gekoppelte Kapazität (64).
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsgleichrichter- und Filterkreis (54) folgende Elemente umfaßt: eine Reihenschaltung einer Kapazität und einer Diode (80, 82), welche zwischen den Oszillatorkreis (52) und den Treiberverstärkerkreis (56) gekoppelt ist, sowie eine zwischen dem Verbindungspunkt der Kapazität (80) und der Diode (82) der Reihenschaltung und der Minusseite liegende Diode (86).
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Treiberverstärkerkreis (56) folgende Elemente aufweist: einen ersten Transistor (84), dessen Basis an den Spannungsgleichrichter- und Filterkreis (54), dessen Emitter an die Minus seite und dessen Kollektor an einen weiteren Transistor (90) angekoppelt ist, sowie eine Ankopplung des Emitters des weiteren Transistors (90) an die dritte Klemme (3) und des Kollektors an die Minusseite.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (46) an die Plusseite der Gleichspannungsquelle (45) ankoppelbar ist e
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Druckknopfschalter (96), durch den die Anzeigeeinrichtung (46) an die Plusseite der Gleichspannungsquelle (45) ankoppelbar ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Träger (14) für die elektrische Schaltung (52, 54, 56), eine den piezoelektrischen Resonator (36) mit dem Träger (14) verbindende flexible Verbindungseinrichtung (16) und durch eine die elektrische Schaltung (52, 54, 56) mit dem piezoelektrischen Resonator (36) verbindende elektrische Verbindungseinrichtung (18).
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (14) ein Gehäuse (20) aufweist, das eine Öffnung zur Durchführung der elektrischen Verbindungseinrichtung (18) aufweist, und daß die Klemmen (1 bis 3) für die elektrische Schaltung (52,. 54, 56) von dem Gehäuse (20) getragen sind.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Verbindungseinrichtung (16) als Kabel (24) ausgebildet ist und daß die elektrische Verbindungseinrichtung (16) Kabel (32, 34) aufweist, welche im flexiblen Kabel (24) geführt sind.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch einen mit dem flexiblen Kabel (24) verbundenen Halter für den piezoelektrischen Resonator (36) folgender Ausbildung: ein mit dem flexiblen Kabel (24) in Eingriff stehendes isolierendes Element (42) und ein Paar von durch das isolierende Element (42) gehaltenen Federkabeln (38, 40), welche mit dem piezoelektrischen Resonator (36) halternd in Eingriff stehen.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkabel (38, 40) am piezoelektrischen Resonator (36) im Bereich von dessen Zentrum angreifen.