16.09.2020

Kapazitiver Füllstandssensor mit induktiver Parameternachführung

Spaltmaß-unabhängig

Füllstandsmessung an Wechseltanksystemen steht oft vor der Herausforderung mit schwankenden Spaltmaßen umgehen zu müssen. EBE Sensors+Motion hat dafür eine Lösung geschaffen, um die Fertigungs- und Montagetoleranzen der verbauten Kunststoffteile auszugleichen.


Der kapazitive Füllstandssensor ist mit einem induktiven Näherungssensor versehen. Der Füllstand wird von außen kapazitiv gemessen, unabhängig vom jeweiligen Spaltmaß der Tankwand. Durch den Näherungssensor wird der tatsächliche Abstand zwischen Sensoroberfläche und Tankoberfläche bestimmt.
Bild: EBE Elektro-Bau-Elemente GmbH

Bei der Fertigung von Kunststofftanks und Geräte-Kunststoffrahmen entstehen Fertigungstoleranzen, die schwankende Spaltmaße zwischen Tankwand und dem Geräterahmen zur Folge haben. Auch variable Wandstärken, thermische Verformungen der Kunststoffteile über die Lebensdauer oder nicht korrekt eingesetzte Tanks können die Messabstände beeinflussen. Übersteigen die Schwankungen dabei 2mm oder mehr ist die Füllstandsmessung für handelsübliche kapazitive Sensoren häufig ein Problem. Mit dem Kombisensor wird dieser Effekt kompensiert. Der eingesetzte kapazitive Füllstandssensor mit Elektrodenstruktur und Microcontroller ist zusätzlich mit einem induktiven Näherungssensor versehen. Der Füllstand wird von außen kapazitiv durch die Tankwand, die Tankhöhle sowie den Geräterahmen gemessen. Durch den Näherungssensor wird der tatsächliche Abstand zwischen Sensoroberfläche und Tankoberfläche gemessen. Ein kleines Stück Aluminium ist dabei als Gegenstück für den InduTec-Sensor völlig ausreichend. So werden die Parameter für den kapazitiven Sensor, abhängig vom individuell vorhandenen Luftspalt, in Echtzeit nachgeführt. Dabei sind die Sensoren sowohl als Füllstands- oder Grenzwertschalter sowie als kontinuierlich messender Sensor erhältlich. Im Rahmen der kundenspezifischen Sensor-Entwicklung werden die individuellen Parametersätze einmalig ermittelt und im Flashspeicher des Sensors abgelegt. Somit ist keinerlei Kalibrierung des Kombisensors notwendig. Zudem entsteht keinerlei elektronischer Zusatzaufwand, da die für den Näherungssensor notwendige Spulenstruktur auf der Leiterplatte des CapaTec-Sensors integriert ist. Eine elektronische Auswertung übernimmt der Microcontroller einfach mit. Die Form und Fläche des Kombisensors können an die jeweilige individuelle Anwendung bzw. Tank angepasst werden. Bereits ab einer Sensorfläche von 25x30mm können Materialstärken und Luftspalte von in Summe 7mm oder mehr überwunden werden. Dabei spielen auch Beläge und Verschmutzungen im Bereich des Tanks keine Rolle. Die durch die Beläge entstehenden parasitären Effekte werden durch die CapaTec-Algorithmen kompensiert.

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