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DE2902471C2 - Arrangement for determining a liquid level - Google Patents

Arrangement for determining a liquid level

Info

Publication number
DE2902471C2
DE2902471C2 DE19792902471 DE2902471A DE2902471C2 DE 2902471 C2 DE2902471 C2 DE 2902471C2 DE 19792902471 DE19792902471 DE 19792902471 DE 2902471 A DE2902471 A DE 2902471A DE 2902471 C2 DE2902471 C2 DE 2902471C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tank
liquid
current
arrangement
electrode plates
Prior art date
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Expired
Application number
DE19792902471
Other languages
German (de)
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DE2902471A1 (en
Inventor
Roger Gale Fullerton Calif. Larson
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
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Publication of DE2902471A1 publication Critical patent/DE2902471A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2902471C2 publication Critical patent/DE2902471C2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • 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

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Description

gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:characterized by the union of the following Characteristics:

e) Verwendung einer Wechselspannungsquelle (14), die eine Wechselspannung erzeugt, deren Frequenz so bemessen ist daß der kapazitive Anteil des Stromes zwischen der einen Elektrodenplatte (12) und der anderen Elektrodenplatte (13) im Vergleich zu dem ohmschen Anteil dieses Stromes groß ist,e) using an alternating voltage source (14) which generates an alternating voltage, whose Frequency is dimensioned so that the capacitive component of the current between the one electrode plate (12) and the other electrode plate (13) is large compared to the ohmic component of this current,

f) die ändert Elektrodenplatte (13) ist über einen Verstärker (16) mit der Amigeeinrichtung (19, 20) verbunden, undf) the changing electrode plate (13) is connected to the Amigeeinrichtung (19, 20) connected, and

g) die Elektrodenplatten (Ί2,13- sind an der Wandung des Tanks (11) parallel und mit Abstand zueinander in senkrechter Lage ausgerichtet.g) the electrode plates (Ί2,13- are on the wall of the tank (11) aligned parallel and at a distance from one another in a vertical position.

2. Anordnung zur Bestimmung des Flüssigkeitspegels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Elektrode (12, 13) proportional zum jeweiligen Volumen des Tanks (11) dimensioniert sind.2. Arrangement for determining the liquid level according to claim 1, characterized in that the areas of the electrode (12, 13) are dimensioned proportionally to the respective volume of the tank (11) are.

3. Anordnung zur Bestimmung des Flüssigkeitspegels nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einzelelektrode (12,13) aus mindestens zwei an gegenüberliegenden Flächen des Tanks (11) angeordneten Teilelektroden besteht.3. Arrangement for determining the liquid level according to claim 1 or 2, characterized in that that each individual electrode (12, 13) consists of at least two on opposite surfaces of the tank (11) arranged partial electrodes consists.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung eine hochfrequente Sinuswelle ist.4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the alternating voltage is a high frequency sine wave.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung ein Impulssignal ist.5. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the alternating voltage is a pulse signal.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung eine Viereckwelle ist.6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the alternating voltage is a square wave is.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung eine Rechteckwelle ist.7. Arrangement according to claim 5, characterized in that the alternating voltage is a square wave is.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung des Flüssigkeitspegels in einem aus einem nichtmetallischem Material bestehenden Tank nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to an arrangement for determining the liquid level in one of one non-metallic material existing tank according to the preamble of claim 1.

Derartige Anordnungen sind bekannt. Beispielsweise sind aus der DL-PS 41 579 und aus »Grave Elektrische Messung nicht-elektischer Größen« (1962), S. 260 bis 266, insbesondere Abbildung 216, Anordnungen bekannt, bei denen die Flüssigkeit berührende Meßfühler im Inneren eines Tanks angeordnet sind. Ein Nachteil derartiger Anordnungen besteht darin, daß die in der Flüssigkeit angeordneten Meßfühler stark korrodierenden Einflüssen unterliegen und im Falle eines Abwassertanks Auffänger für feste oder halbfeste MaterialienSuch arrangements are known. For example, from DL-PS 41 579 and from »Grave Electric Measurement of non-electrical quantities "(1962), pp. 260 to 266, in particular Figure 216, arrangements known, in which the liquid-contacting measuring sensors are arranged inside a tank. A disadvantage Such arrangements consists in the fact that the measuring sensors arranged in the liquid are highly corrosive Subject to influences and, in the case of a waste water tank, a catcher for solid or semi-solid materials

ίο bilden, was zu einer Betriebsstörung der Meßfühler führen kann. Bei der Ablagerung von festen oder halbfesten Materialien an den in Tanks zur Abwasserspeicherung angeordneten Meßfühlern können sich außerdem hygienische Probleme und Geruchsbelästigungen erge-ίο form, which lead to a malfunction of the sensor can. When depositing solid or semi-solid materials on the in tanks for waste water storage arranged measuring sensors can also result in hygienic problems and unpleasant odors.

•i5 be.;. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es zur Anordnung derartiger Meßfühler in Tanks erforderlich ist. Löcher in den Tankwänden vorzusehen.• i5 be.;. Another disadvantage is that it is used for Arrangement of such sensors in tanks is required. To provide holes in the tank walls.

Aus der DE-PS 8 91 459 und der DE-AS 2i 51 078 sind kapazitive Meßumformer für Pegelstandsmessungen von flüssigen, festen und hochviskosen Medien in elektrisch isolierenden Behältern bekannt. Bei der ir, der DE-PS 8 91 459 beschriebenen Anordnung sind Elektrodenbeläge an der Außenwandung des Tanks vorgesehen. Dagegen sind bei dem aus der DE-AS 21 51 078 bekannten kapazitiven Füllstandsmeßgerät die Meßelektroden des Meßkondensators an der innenwand einer offenen Rinne vorsehen. Bei den beiden zuletzt genannten bekannten Anordnungen wird die Kapazitätsänderung zwischen den jeweiligen Elektrodenan-Ordnungen zur Anzeige des Flüssigkeitspegels verwendet. Die Anzeige des Flüssigkeitspegels kann bei derartigen Anordnungen jedoch dadurch beeinträchtigt werden, daß sich beispielsweise bei Abwassertanks im Abwasser enthaltene menschliche Abfallstoffe und andere feste oder halbfeste Materialien an den Wänden des Tanks ablagern. Dies hat zur Folge, daß infolge der hohen Leitfähigkeit dieser Abfallstoffe bzw. Materialien die Stärke des zwischen den jeweiligen Elektroden fließenden Signalstromes über den Wert ansteigt, der sich nur aus dem reinen Flüssigkeitspegel im Tank ergeben würde. Insbesondere ergeben sich derartige Ablagerungen an den Tankwänden dann, wenn der Tank bewegt oder aufgefüllt und dann entleert wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Anordnung zur Bestimmung des Flüssigkeitspegels in einem Tank ar/.ugeben, durch die durch Verschmutzungseffekte gestörte Messungen infolge beispielsweise Kriechströme vermeidbar sind.
Diese Aufgabe wird durch eine wie eingangs bereits
From DE-PS 8 91 459 and DE-AS 2i 51 078 capacitive transducers for level measurements of liquid, solid and highly viscous media in electrically insulating containers are known. In the arrangement described in DE-PS 8 91 459, electrode pads are provided on the outer wall of the tank. In contrast, in the capacitive level measuring device known from DE-AS 21 51 078, the measuring electrodes of the measuring capacitor are provided on the inner wall of an open channel. In the case of the two last-mentioned known arrangements, the change in capacitance between the respective electrode arrangements is used to display the liquid level. The display of the liquid level can, however, be impaired in such arrangements in that, for example, in the case of waste water tanks, human waste and other solid or semi-solid materials contained in the waste water are deposited on the walls of the tank. As a result of the high conductivity of these waste substances or materials, the strength of the signal current flowing between the respective electrodes increases above the value that would only result from the pure liquid level in the tank. In particular, such deposits arise on the tank walls when the tank is moved or filled and then emptied.
The object of the present invention is therefore to provide an arrangement for determining the liquid level in a tank, by means of which measurements which are disturbed by the effects of pollution, for example as a result of leakage currents, can be avoided.
This task is carried out by one as mentioned at the beginning

so genannte Anordnung gelöst, die durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gekennzeichnet ist.so-called arrangement solved by the in the characterizing Part of claim 1 listed features is characterized.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß infolge der speziellen Anordnung der beiden Elektroden im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen eine genaue und lineare Pegelanzeige erfolgt. A major advantage of the present invention is that due to the special arrangement of the Both electrodes, in contrast to the known arrangements, provide an accurate and linear level display.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß keine Meßfühler in das Innere eines Tanks eingeführt werden müssen, Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Anordnung daher insbesondere für Abwassertanks geeignet, wie sie beispielsweise in Campingfahrzeugen verwendet werden.Another advantage of the invention is that no sensors are inserted into the interior of a tank The arrangement according to the invention is therefore advantageous in particular for waste water tanks suitable as they are used, for example, in camping vehicles.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Meßeinrichtung zur Pegelanzeige an einer zentralen Stelle angeordnet werden kann, und daß an die Meßeinrichtung mehrere Tanks angeschlossen werden können. Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausge-Another advantage of the invention is that the measuring device for level display at a central Place can be arranged, and that several tanks can be connected to the measuring device. In the following the invention and its aspect are

staltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert Es zeigtEvents explained in more detail in connection with the figures It shows

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;F i g. 1 is a block diagram of a preferred embodiment of the invention;

F i g. 2A zum Zwecke der Erläuterung der Betriebsweise ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Teiles der Anordnung der F i g. 1;F i g. 2A is a simplified block diagram of part of FIG Arrangement of the F i g. 1;

Fig.2B ein Ersatzschaltbild der Anordnung der Fig. 2A; undFIG. 2B shows an equivalent circuit diagram of the arrangement of FIG. 2A; and

F i g. 3 verschiedene Wellenformen zur Erläuterung der Funktionsweise der Erfindung.F i g. 3 different waveforms to explain the operation of the invention.

F i g. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung 10 zur Bestimmung des Flüssigkeitspegels in einem aus einem nichtmetallischen Material bestehenden Tank ti. Der Tank 11 ist mit zwei parallelen, im Abstand voneinander angebrachten Metall- bzw. Elektrodenplatten 12, 13 versehen, die an einer Wandung in senkrechter Lage angebracht sind. Beim Anstieg der Flüssigkeit im Tank 11 befinden sich immer größere Abschnitte der Elektrodenplatten 12, 13 neben der Flüssigkeit. Die Eiektrodenpiatten i2, i3 können an irgendeiner vertikalen Wandung des Tanks 11, sogar an verschiedenen Wandungen desselben angebracht werden. Wie im folgenden noch im einzelnen beschrieben werden wird, nimmt die an den Elektroden platten 12, 13 definierte Kapazität bei einem linearen Anstieg des Flüssigkeitspegels linear zu. Dieser Effekt läßt sich dazu verwenden, ein den Flüssigkeitspegel im Tank kennzeichnendes Ausgangssignal zu erzeugen.F i g. 1 shows an arrangement 10 according to the invention for determining the liquid level in one of one non-metallic material existing tank ti. The tank 11 is provided with two parallel, spaced apart attached metal or electrode plates 12, 13 provided on a wall in a vertical Location are appropriate. When the liquid in the tank 11 rises, there are ever larger sections of the Electrode plates 12, 13 next to the liquid. The electrode plates i2, i3 can be at any vertical Wall of the tank 11, even be attached to the same on different walls. As in the following Will be described in detail, takes the plates on the electrode 12, 13 defined Capacity increases linearly with a linear increase in the liquid level. This effect can be used to to generate an output signal characterizing the liquid level in the tank.

Zur Anordnung 10 gehört ein Oszillator bzw. eine Wechselspannungsquelle 14, die eine auf einem konstanten Wert gehaltene Wechselspannung erzeugt. Der Ausgang der Wechselspannungsquelle 14 ist mit einer der Elektrodenplatten 12 oder 13, beispielsweise mit der Elektrodenplatte 12, verbunden. Die andere der Elektrodenplatten, nämlich die Elektrodenplatte 13, ist über ein abgeschirmtes Kabel 15 an einen der Eingänge entgegengesetzter Polarität eines Verstärkers 16 angeschlossen, der Teil einer Anzeigeeinrichtung der Pegelanzeige ist. Der andere Eingang des Verstärkers 16 ist zusammen mit der Abschirmung 17 des Kabels 15 an den Erdungsanschluß 18 angeschlossen.The arrangement 10 includes an oscillator or an alternating voltage source 14, which is on a constant Value held alternating voltage generated. The output of the AC voltage source 14 is with a of the electrode plates 12 or 13, for example with the Electrode plate 12 connected. The other of the electrode plates, namely the electrode plate 13, is over a shielded cable 15 connected to one of the inputs of opposite polarity of an amplifier 16, which is part of a display device of the level display. The other input of amplifier 16 is connected together with the shield 17 of the cable 15 to the earth connection 18.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 16 ist ein Wechselstromsignal, das den Flüssigkeitspegel im Tank angibt. Das Signal wird an den Eingang eines Wechselstrom-Gleichstrom-Umwandlers 19 angelegt, der das Wechselstromsignal in ein Gleichstromsignal umwandelt, mit dem dann ein bekanntes Anzeigeinstruinent 20 betrieben wird. Das Anzeigeinstrument 20 und der Umwandler 19 sind ebenfalls Bestandteile der Anzeigeeinrichtung. The output signal of the amplifier 16 is an alternating current signal, which indicates the liquid level in the tank. The signal is fed to the input of an AC-DC converter 19 is applied, which converts the alternating current signal into a direct current signal, with which a known display instrument 20 is operated. The gauge 20 and the transducer 19 are also part of the display device.

Das Arbeitsprinzip der Anordnung 10 beruht darauf, das Wasser und andere Flüssigkeiten eine viel größere Dielektrizitätskonstante als Luft aufweisen. Wasser hat beispielsweise eine Dielektrizitätskonstante, die etwa das 70fache der Dielektrizitätskonstanten von Luft ausmacht. Die Wechselspannungsquelle 14 liefert ein Wechselspannungssignal, das im folgenden noch näher beschrieben werden wird. Dieses Signal wird der Elektrodenpiatte 12 zugeführt, die an einer der Randungen des Tanks 11 befestigt ist. Falls sich eine Flüssigkeit im Tank 11 befindet, ist die von den Elektrodenplatten 12, 13 definierte Kapazität verhältnismäßig klein und der Wechselstromwiderstand dementsprechend hoch, wodurch der zwischen den Elektrodenplatten 12, 13 fließende Strom begrenzt wird. Beim Anstieg des Flüssigkeitspegels nimmt die kapazität zwischen den ElektrodenDlattcn 12. 13 zu. da die Dielektrizitätskonstante des Zwischenraumes zwischen den Elektroden platten 12,13 zunimmt Es verringert sich damit der Wechselstromwiderstand zwischen den Elektrodenplatten 12,13 und es kann ein größerer Strom zwischen den Elektrodenplatten 12,13 fließen.The working principle of the arrangement 10 is based on the fact that the water and other liquids are much larger Have dielectric constant than air. For example, water has a dielectric constant that is approximately 70 times the dielectric constant of air. The AC voltage source 14 supplies a AC voltage signal, which will be described in more detail below. This signal becomes the electrode plate 12, which is attached to one of the edges of the tank 11. If there is liquid in the Tank 11 is located, is that of the electrode plates 12, 13 defined capacitance is relatively small and the AC resistance is correspondingly high, whereby the current flowing between the electrode plates 12, 13 is limited. When the liquid level rises the capacitance between the electrode sheets 12. 13 increases. since the dielectric constant of the The gap between the electrode plates 12, 13 increases, so the AC resistance is reduced between the electrode plates 12,13 and es a larger current can flow between the electrode plates 12, 13.

Dieser Strom wird über das abgeschirmte Kabel 15 dem Verstärker 16 zugeführt, dessen Ausgangsspannungsamplitude den zwischen den Elektrodenplatten 12, 13 fließenden Strom kennzeichnet Das Wechselspannungsausgangssignal wird durch den Umwandler 19 in ein Gleichspannungssignal umgewandelt, das dann an das Anzeigeinstrument 20 angelegt wird. Das Anzeigeinstrument 20 liefert eine lineare Anzeige des Flüssigkeitspegels im Tank 11.This current is fed via the shielded cable 15 to the amplifier 16, the output voltage amplitude of which the current flowing between the electrode plates 12, 13 characterizes the AC voltage output signal is converted by the converter 19 into a DC voltage signal, which then is applied to the display instrument 20. The gauge 20 provides a linear indication of the liquid level in the tank 11.

Bei der Messung des Flüssigkeitspegels im Abwassertank eines Camping-Fahrzeuges oder irgendeines anderen, menschlichen Abfallstoffe enthaltenden Tanks, ergeben sich gewisse Schwierigkeiten. Im Abwassertank enthaltene Flüssigkeit ist stark leitend und enthält ferner feste und halbfeste Substanz? ;, die an den Tankwandungcn haften. Wenn der Tar.k be'vegt oder aufgefüllt und anschließend entleert wird, überziehen sich die Tankwände mit einem Film dieser starkleitenden Substanzen. Der Signalstrom, der zwischen den Elekirodenplatten 12,13 fließen kann, ist deshalb stärker als in dem Fall, in dem sich nur Flüssigkeit ohne Substanzen im Tank 11 befindet. Es wird daher ein zu hoher Wert angezeigt. Das an den Tankwandungen anhaftende Material ist häufig erst nach Stunden odsr Tagen getrocknet, worauf die Anzeige auf den richtigen Wert zurückkehrt When measuring the liquid level in the waste water tank of a camping vehicle or any other, In tanks containing human waste, there are certain difficulties. In the waste water tank The liquid contained is highly conductive and also contains solid and semi-solid substances? ;, which are attached to the tank walls be liable. If the Tar.k is moved or filled and then emptied, the Tank walls with a film of these highly conductive substances. The signal current between the electrode plates 12.13 can flow is therefore stronger than in the case in which there is only liquid without substances in the Tank 11 is located. A value that is too high is therefore displayed. The material adhering to the tank walls is often only dried after hours or days, whereupon the display returns to the correct value

Der Widerstand des an der Tankwandung anhaftenden Materials ist ohmisch und damit weitgehend von der Frequenz unabhängig. Die Leitfähigkeit der im Tank 11 enthaltenen Flüssigkeit ist dagegen sowohl ohmisch als auch kapazitiv.The resistance of the material adhering to the tank wall is ohmic and therefore largely from independent of frequency. The conductivity of the liquid contained in the tank 11, on the other hand, is both ohmic as well as capacitive.

Die kapazitive Leitfähigkeit ist eine Funktion der Frequenz der Wechselspannungsquelle 14. Wenn erfindungsgemäß der kapazitive Anteil des Stromes groß gegenüber dem ohmschen Anteil gemacht wird, kann ei:. Wert erhalten werden, der dem tatsächlichen Flüssigkeitspegel im Tank 11 entspricht.The capacitive conductivity is a function of the frequency of the AC voltage source 14. If according to the invention the capacitive component of the current is made large compared to the ohmic component egg:. Value can be obtained which corresponds to the actual liquid level in the tank 11.

F i g. 2A und 2B zeigen eine vereinfachte Darstellung der Anordnung 10 bzw. ihr Ersatzschaltbild 30. In Fig.2B ist mit Cw die Kapazität der Wandungen des Tanks 11 bezeichnet. Cl bezeichnet die Kapazität der Flüssigkeit 31. Rl bezeichnet den Widerstand der Flüssigkeit 31. Ro bedeutet einen kleinen Widerstand, der zur Strommessung dient.F i g. 2A and 2B show a simplified representation of the arrangement 10 or its equivalent circuit diagram 30. In FIG. 2B, the capacity of the walls of the tank 11 is denoted by Cw. Cl denotes the capacity of the liquid 31. Rl denotes the resistance of the liquid 31. Ro denotes a small resistance which is used to measure the current.

Da der Strom durch einen Kondensator gegeben ist durchAs the current is given through a capacitor

'< c "ir· '< c "ir ·

während der Strom durch einen Widerstand durchwhile the current passes through a resistor

h = -=rh = - = r

gegeben ist, kann man den Strom durch den Kondensator durch Vergrößerung von dvlat erhöhen, d. h. durch Erhöhung der Frequenz. Dies kann durch das Anlegen einer sehr hochfrequenten Sinuswelle an die Elektrodenplatte 12 erreicht weraen. Ferner ist es möglich, dies durch das Anlegen eines Pulses, vorzugsweise einer Viereck- oder Rechteckwellen, an die Elektrodenplatte 12 zu erreichen, da von einer derartigen Wellenformis given, the current through the capacitor can be increased by increasing dvlat , ie by increasing the frequency. This can be achieved by applying a very high frequency sine wave to the electrode plate 12. Furthermore, it is possible to achieve this by applying a pulse, preferably a square or square wave, to the electrode plate 12 because of such a waveform

leicht eine Ableitung erzielt werden kann. Durch sehr kurze Anstiegs- und Abfallzeiten erreicht man sehr hohe dv/df-Werte. so daß sich ein hoher Impulsstrom durch TL ergibt. Andererseits ist der Strom durch den Widerstand Ri. anfänglich gleich Null und steigt nur so schnell an, wie die an der Kapazität Cl anliegende Spannung ansteigt. Zunächst fließt also nur Strom durch den Kondensator. Etwas später beginnt auch Strom durch den Widerstand Rl zu fließen. Nach Erreichen eines gewissen Spitzenwertes des Stromes nimmt der Strom beim Aufbau der Spannung an Cw wieder ab. Die an dem Widerstand Ro auftretende Spannung ist damit die Summe dieser beiden Ströme.a derivative can easily be obtained. Very high dv / df values are achieved through very short rise and fall times. so that there is a high momentum current through T L. On the other hand, the current through the resistor Ri. Is initially equal to zero and only increases as quickly as the voltage applied to the capacitance Cl increases. So initially only current flows through the capacitor. A little later, current also begins to flow through the resistor Rl . After reaching a certain peak value of the current, the current decreases again when the voltage builds up at Cw. The voltage appearing at the resistor Ro is therefore the sum of these two currents.

Die Vorgänge werden an der in F i g. 3 dargestellten Wellenform erläutert. Eine als Eingangssignal angenommene Viereckwelle 32 hat endliche Anstiegs- und Abfallzeiten. Der Strom durch Ci. ist als Wellenform 33 dargestellt, während der Strom durch Ri. als Wellenform 34 dargesieüi ist. Der Strom durch Ro, der ais wellenform 35 dargestellt ist, entspricht der Summe dieser beiden letzteren Ströme.The processes are carried out on the in F i g. 3 explained waveform shown. A square wave 32 assumed as an input signal has finite rise and fall times. The current through Ci. is shown as waveform 33, while the current through Ri. is shown as waveform 34. The current through Ro, shown as waveform 35, corresponds to the sum of these latter two currents.

Wenn man dv/dt groß machen kann, ist der Spitzenwert Ip des Stromes durch R0 ausschließlich durch die Kapazitäten CL und Cw gegeben. Der Strom //> ist damit nur eine Funktion des Weges der Flüssigkeit 31 im Tank 11. Die kapazitive Komponente der an den Wandlungen des Tanks 11 anhaftende Flüssigkeit ist im Vergleich zur Kapazität der Gesamtmenge der Flüssigkeit 11 sehr klein und führt zu einem unbedeutenden Fehler. In ähnlicher Weise ergibt der von RL herrührende Anteil des Stromes einen unbedeutenden Fehler.If dv / dt can be made large, the peak value Ip of the current through R 0 is given exclusively by the capacitances C L and Cw . The current //> is thus only a function of the path of the liquid 31 in the tank 11. The capacitive component of the liquid adhering to the walls of the tank 11 is very small compared to the capacity of the total amount of the liquid 11 and leads to an insignificant error. Similarly, the portion of the current resulting from R L gives a negligible error.

Diese Betrachtungen sind nur richtig, falls R0 klein gegenüber dem kapazitiven Kondensators Cw und des in Reihe geschalteten Kondensators Cl ist. Die an A0 auftretende Spannung entspricht somit der Summe der Ströme, die durch das in F i g. 2A dargestellte NetzwerkThese considerations are only correct if R 0 is small compared to the capacitive capacitor Cw and the series-connected capacitor Cl . The voltage occurring at A 0 thus corresponds to the sum of the currents that flow through the circuit shown in FIG. 2A network shown

pi»IUn F?11' D *«ι>· ~-~n :-. .-:.. j:. c: 11- ο pi »IUn F? 11 ' D * «ι> · ~ - ~ n: -. .-: .. j :. c: 11- ο

auf und die Schaltung funktioniert nicht. Mit anderen Worten muß die an Ro auftretende Spannung proportional zu dv/df sein, was bedeutet, daß die Schaltung eine Differenzierstufe sein muß.on and the circuit does not work. In other words, the voltage appearing at Ro must be proportional to dv / df, which means that the circuit must be a differentiating stage.

Es wurde empirisch festgestellt, daß bei hinreichend kleinem R0, d. h. bei R0-Werten von 20 bis 30 Ohm im Falle von Tanks in Camping-Fahrzeugen, die Anzeige praktisch unverzögert stattfindet. Bei wesentlich größeren Äo-Werten ergeben sich lange, zeitliche Verzögerungen. It has been empirically established that if R 0 is sufficiently small, ie R 0 values of 20 to 30 ohms in the case of tanks in camping vehicles, the display takes place practically without delay. With much larger Ao values, there are long, time delays.

Dem Fachmann ist bekannt, daß es zahlreiche Schaltungen gibt, die die Ableitung eines Eingangssignales erzeugen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können alle diese Schaltungen verwendet werden, da es wesentlich ist. daß die kapazitive Komponente des Signalstromes gemessen wird, wobei die Widerstandskomponente eliminiert wird. In diesem Fall wird dann eine sofortige Anzeige des Flüssigkeitspegels in einem Tank aus einem nichtmetallischem Material, der menschliche Abfallstoffe enthält, erhalten, wozu außen am Tank befestigte leitende Elektrodenplatten verwendet werden.It is known to those skilled in the art that there are numerous circuits that can derive an input signal produce. In the present invention, all of these circuits can be used as there are is essential. that the capacitive component of the signal current is measured, the resistance component is eliminated. In this case there is then an instant indication of the liquid level in one Tank made of a non-metallic material containing human waste, including the outside Conductive electrode plates attached to the tank can be used.

Durch die Anordnung eines Paares von parallelen Elektrodenplatten 12,13 an der Außenfläche des Tanks mit im wesentlichen vertikaler Orientierung kann vorteilhafterweise eine genaue, lineare Ausgangsanzeige, die den Pegel der Flüssigkeit 31 im Tank angibt, erhalten werden, wobei de·- Anstieg der Flüssigkeit ins Tank die neben der Flüssigkeit befindliche Fläche der Elektrodenplatten 12,13 zunimmt Da das von den Elektrodenplatten 12, 13 erhaltene Signal proportional den Flächen ist, die von der Flüssigkeit 31 bedeckt sind, sind auch Messungen bei Tanks mit unregelmäßigen Formen möglich. Die Elektrodenplatten 12, 13 werden dann so geformt, daß die beim Anstieg von der Flüssigkeit abgedeckten Flächen dem zunehmenden Flüssigkeitsvolumen entsprechen. Dies läßt sich sehr leicht erreichen, da die Elektrodenplatten 12, 13 aus Aluminiumfolie mit einem scharfen Messer oder einer Schere ausgeschnitten werden können.By arranging a pair of parallel electrode plates 12, 13 on the outer surface of the tank with an essentially vertical orientation, an accurate, linear output display, which indicates the level of the liquid 31 in the tank, where de · - increase in the liquid ins Tank the area of the electrode plates 12, 13 located next to the liquid increases As that of the electrode plates 12, 13 is proportional to the areas covered by the liquid 31 are Measurements are also possible on tanks with irregular shapes. The electrode plates 12, 13 then become so shaped so that the surfaces covered by the liquid during the rise correspond to the increasing volume of liquid correspond. This can be achieved very easily because the electrode plates 12, 13 made of aluminum foil with a sharp knife or scissors.

Es kann ferner erreicht werden, daß der Betrieb mit den Elektrodenplatten 12, 13 nicht von der ebenen Stellung des Tanks Il abhängt. Wenn die Platten an einem Ende des Tanks oder in einer Ecke desselben angebracht werden, ändert sich die Anzeige des Anzeigeinstrumentes 20 stark, wenn der Tank 11 gekippt wird. Wenn dagegen Elektrodenplatten an allen vier Ecken des Tanks 11 angebracht werden, und jeweils zwei Elektrodenplatten an die Wechselspannungsquelle 14 und die beiden anderen Eiektrodenpiatten an den Verstärker 16 angeschlossen werden, ergibt sich automatisch eine Korrektur beim Verkippen des Tanks, da die auf einer Elektrodenplatte beim Verkippen nicht mehr abgedeckte Fläche automatisch durch eine entsprechende Vergrößerung der Abdeckung der anderen Elektrodenplatte kompensiert wird. Es können auch Elektrodenplatten zu beiden Seiten der Mitte des Tanks 11 angebracht werden. Wenn der Tank 11 in der einen Richtung verkippt wird, wird eine größere Fläche der einen Elektrodenplatte freigegeben, während eine größere Fläche der anderen Platte von der Flüssigkeit im Tank abgedeckt wird. In der anderen Richtung bleibt der Pegel hierbei unverändert.It can also be achieved that the operation with the electrode plates 12, 13 does not start from the flat position of the tank Il depends. When the plates are attached to one end of the tank or in a corner of the same the display of the display instrument 20 changes greatly when the tank 11 is tilted. On the other hand, if electrode plates are attached to all four corners of the tank 11, and two electrode plates at a time to the AC voltage source 14 and the other two electrode plates to the amplifier 16 are connected, there is an automatic correction when tilting the tank, since the If an electrode plate is tilted, an area that is no longer covered is automatically replaced by a corresponding one Enlargement of the cover of the other electrode plate is compensated. Electrode plates can also be attached to either side of the center of the tank 11 will. If the tank 11 is tilted in one direction, the area of one electrode plate becomes larger released, while a larger area of the other plate is covered by the liquid in the tank will. In the other direction, the level remains unchanged.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anordnung zur Bestimmung des Flüssigkeitspegels 1. Arrangement for determining the liquid level a) in einem aus einem nichtmetallischen Material bestehenden Tank (t l)r a) in a tank (tl) r made of a non-metallic material b) mit zwei Elektrodenplatten (12, 13), die an der Außenfläche der Wandung des Tanks (11) angeordnet sind, wobei beim Ansteigen der Flüssigkeit im Tank die neben der Flüssigkeit gelegenen Flächen der Platten und die Kapazität zwischen den Platten zunehmen,b) with two electrode plates (12, 13) attached to the Outer surface of the wall of the tank (11) are arranged, wherein when the liquid rises in the tank the areas of the plates next to the liquid and the capacity between to increase the plates, c) mit einer mit einer der beiden Elektrodenplatten (12) verbundenen Wechselspannungsquelle (14), undc) with an alternating voltage source connected to one of the two electrode plates (12) (14), and d) mit einer Anzeigeeinrichtung (16, 19, 20) zur Pegelanzeige,d) with a display device (16, 19, 20) for level display,
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