阅读说明：本技术 介质检测装置 (Medium detection device ) 是由 A.博贾斯基 R.阿德纳 L.乌勒曼 W.费希特 于 2018-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于检测介质的装置。这些更具体地特征在于,可以简单地检测到介质和/或可以确定或监视介质的性质。为此,包括加热装置和在正向上操作的至少一个pn结的加热传感器、以及包括在正向上操作的至少一个pn结的参考传感器彼此隔开距离地布置。所述加热装置和所述pn结连接到控制装置,所述控制装置根据介质的热性质,来确定介质的存在和/或至少一种性质。(The present invention relates to a device for detecting a medium. These are more particularly characterized in that the medium can be simply detected and/or properties of the medium can be determined or monitored. To this end, a heating sensor comprising a heating device and at least one pn-junction operating in a forward direction, and a reference sensor comprising at least one pn-junction operating in a forward direction are arranged at a distance from each other. The heating means and the pn-junction are connected to a control means which determines the presence and/or at least one property of the medium on the basis of a thermal property of the medium.)

介质检测装置

技术领域

本发明涉及一种用于检测介质的装置。

背景技术

尤其根据公开DE 10 2007 003 860 A1，一种用于检测介质的装置已知为用于检测液态的传感器。所述传感器包括作为陶瓷层之间的电阻器的传感器元件，其是加热元件，并且还根据传感器元件的温度以及因此传感器元件上的介质的温度来改变其电阻。

公开DE 197 41 892 A1描述了一种用于确定液体的数量和质量的方法和装置。利用取决于温度的电阻器元件来查明填充水平。电阻器元件经由电流的供给而被加热，并且同时测量电阻器元件两端的电压，其中利用至少两个电压值以便查明填充水平。

公开DE 44 36 395 C1描述了一种填充水平传感器，其包括多个分压器，它们分布在要测量的填充水平的区域上。如果填充水平超过或低于分压器，每个分压器均包括负温度系数热敏电阻器和正温度系数热敏电阻器，则发生输出信号的明显跳变。热敏电阻器耦合到特定的介质，在这种情况下，即燃料和空气。

这些方案的灵敏度尤其受到电阻器的特定材料的限制。

公开DE 10 2008 012 503 A1公开了一种包括电磁阀的水传感器。这涉及一种用于监视燃料过滤器(特别是柴油燃料过滤器)中的水位的组件。其基础是与柴油燃料过滤器的集水容器有关的填充水平管。在至少一个给定的高度处提供测量杆，如果水位达到所述测量杆，所述测量杆会传递信号。因此，只能检测到导电物质。

公开GB 2 222 705 A公开了一种用于确定来自具有减压的装置的空气流量的减压外壳，所述减压外壳包括用于检测空气的流速的传感器，其连接至控制装置。为此目的，可以利用包括两个相邻布置的电子组件的风速计设备，其中这些组件之一安装在加热装置上。这两个组件连接到用于检测组件的温度差并因此检测空气速度的电路。没有提供介质的确定。

公开DE 29 50 762 A1公开了一种用于借助于第一温度相关半导体器件来检测自由流动介质的存在的装置，其实行将所述装置加热到高于环境温度，并且其被浸入自由流动介质中，其中它的温度下降。此外，提供了第二温度相关半导体器件，其温度低于第一器件的温度。通过检测差的变化，可以推断出存在自由流动的物质。为此目的利用反向操作的齐纳二极管。

公开US 4 677 850 A描述了一种用于检测介质的流动的半导体组件。在这种情况下，第一半导体芯片包括第一温度检测器，并且第二半导体芯片包括加热元件和第二温度检测器，其中所述第二半导体芯片布置在所述第一半导体芯片附近。所述半导体芯片在介质流动的方向上一个接一个地布置。提供半导体元件用于检测尤其是内燃机的进气口空气的空气流量。

公开CN 1986 107 738 A公开了一种用于执行检测的元件，作为包括至少一个p-n结的传感器，其中，利用大电流用于自加热，并利用小电流用于检测。利用p-n结用于加热以及用于检测温度，使得在元件自身中存在热耦合。这影响检测，并因此元件的灵敏度和由此的测量精度受到限制。

公开EP 2 037 233 A1描述了一种用于确定流体的存在的检测器。所述检测器包括探针，所述探针包括热敏电阻器、和用于测量热敏电阻器的温度的温度传感器。基于将电流供应到热敏电阻器以便将热敏电阻器基本上保持在预定温度的时间组件，来确定围绕所述探针的流体的存在或身份。热敏电阻器及其温度测量的使用限制了灵敏度和测量精度。

发明内容

本发明解决的问题是容易检测介质的问题。

所述问题通过权利要求1中提到的特征解决。在从属权利要求中描述了有利的实施例。

用于检测介质的装置尤其通过以下事实来区别，即，可以简单地检测到介质和/或可以确定或监视介质的性质。

为此目的，包括加热装置和在正向上操作的至少一个p-n结的加热传感器、和包括在正向上操作的至少一个p-n结的参考传感器彼此间隔开。所述加热装置和所述p-n结连接到控制装置，所述控制装置是根据所述介质的热性质查明所述介质的存在和/或至少一种性质的控制装置。

所述用于检测介质的装置基于热测量原理，其中利用了所述介质的热性质。这借助于查明加热的加热传感器和未加热的参考传感器之间的温差，而静态地或按时间顺序进行。

所述p-n结在正向操作，并测量正向电压，从而测量导通状态电压。这可以经由借助于恒定电流源的恒定电流的供应来进行。正向电压是取决于温度的，因此在温度变化发生时并且取决于对应介质，不同的电压值开始。借助于所述控制装置，所述电压值能够分配给所述特定介质或所述介质的性质。在这种情况下，借助于彼此相关的所述加热传感器和所述参考传感器，测量有利地发生，从而环境温度(尤其是围绕所述装置的所述介质的合成温度)不会被并入所述测量结果中。

在本发明的实施例中，所述控制装置是查明由所述加热传感器加热的所述介质、与在所述参考传感器处的所述未加热介质之间的所述p-n结的正向电压之差的控制装置。

在本发明的实施例中，加热装置在每种情况下是至少一个电阻器和/或p-n结。在这两种情况下，来自施加的电压和来自流动电流的电能被转换成热能。有利地，可以为此目的利用所谓的已知的SMD组件。

在本发明的实施例中，所述p-n结有利地是二极管或晶体管的基极-发射极路径。

在本发明的实施例中，所述p-n结中的每一个连接到差分放大器的输入，并且所述差分放大器的输出连接到所述控制装置。为此目的，所述控制装置可以有利地是数据处理系统，尤其是微控制器。

在本发明的实施例中，所述加热传感器和所述参考传感器包括串联连接并且彼此间隔开的多个p-n结。串联连接的p-n结处的压降是累积的，因此可以经由所述p-n结的位置分配不同的填充水平。

在本发明的实施例中，所述p-n结经由DC-DC转换器连接到电网，其中所述DC-DC转换器是或包括至少一个恒定电流源。

在本发明的实施例中，所述加热传感器和所述参考传感器有利地设计为手指状。

在本发明的实施例中，至少在一些区域中，包括所述p-n结和所述加热装置的组件作为加热传感器位于以U形设计的组件载体的第一支路上，并且包括所述p-n结的组件作为参考传感器位于以U形设计的组件载体的第二支路上。所述支路以手指状的方式间隔开，并且彼此平行地布置，并且在使用所述装置期间，简单地延伸到所述介质中。为此目的，所述指状件可以有利地是电路板的组件，所述装置的组件布置在所述电路板上，并且经由带状导体彼此连接。

在本发明的实施例中，至少以U形设计的所述组件载体的所述支路(包括特定组件)被嵌入塑料中或位于壳体中。

在本发明的实施例中，所述用于检测介质的装置包括与数据处理系统(特别是作为所述控制装置的微控制器)有关的DC-DC转换器、差分放大器、所述加热装置、和所述p-n结，作为用于检测所述介质的传感器。

在本发明的实施例中，所述用于检测介质的装置是用于检测容器中所述介质的填充水平的装置。

在本发明的实施例中，所述用于检测介质的装置是用于检测所述介质的流动的装置。

在本发明的实施例中，所述用于检测介质的装置是用于检测所述介质的聚集状态的装置。

在本发明的实施例中，所述用于检测介质的装置是用于检测二元系统中的作为介质的物质的浓度的装置。

在本发明的实施例中，所述用于检测介质的装置是用于检测变速器中的油位的装置。

本发明的主题还在于用于检测介质的根据本发明的装置的使用。

为了实现本发明，将根据本发明的上述设计、实施例和权利要求的特征以任何布置彼此组合也是有利的。

本发明的示例性实施例基本上在每个附图中示出，并且在下面更详细地描述。

附图说明

在附图中：

图1示出了用于检测介质的装置的框图，

图2显示了作为用于检测介质的装置的电路板的组件载体，以及

图3示出了与连接器壳体有关的、用于检测介质的装置。

具体实施方式

用于检测介质的装置主要由加热传感器1、参考传感器2、和控制装置组成。

图1示出了用于检测介质的装置的基本框图。

加热传感器1至少包括作为加热装置的第一电阻器R1、和沿正向操作的p-n结。p-n结是在串联电路中彼此隔开的二极管D1至D4。

参考传感器2包括在正向上操作的p-n结，其中p-n结被设计为彼此间隔开并且串联连接的二极管D5至D8。

二极管D1至D4的阳极以及二极管D5至D8的阳极经由作为第二电阻器R2和第三电阻器R3的电阻器分别连接至DC-DC转换器4，所述DC-DC转换器4同时是用于以正向操作的二极管D1至D8的恒定电流源。

第二电阻器R2到加热传感器1的第一二极管D1的阳极的连接被连接到差分放大器5的反相输入端。第三电阻器R3到参考传感器2的第一二极管D5的连接被连接到差分放大器5的同相输入端。第二电阻器R2和第三电阻器R3的值按照这样的方式标出尺寸，使得差分放大器5的同相输入端的电压值大于差分放大器5的反相输入端的电压值。

差分放大器5的输出端连接到作为控制装置的数据处理系统，其中这特别是微控制器3。它转而连接到作为加热电阻器的电阻器R1。

借助于微控制器3，根据从介质的热性质产生的温度相关正向电压来查明介质和/或介质的至少一种性质。

装置的电压供应可以经由DC-DC转换器4进行，所述DC-DC转换器4可以转换电源网络的电压。

图2示出了作为用于检测介质的装置的电路板的组件载体6的基本图示。

作为电路板的组件载体6的至少一个区域按照U形设计，其中用于加热传感器1和参考传感器2的支路是指状的。二极管D1至D4和作为用于加热传感器1的加热电阻器的第一串联的第一电阻器R1在U形的一个支路上间隔开，而用于参考传感器2的二极管D5至D8布置在另一支路上。其每一个作为组件的微控制器3、差分放大器5、和DC-DC转换器4布置在中心部分的区域上。另外，可以提供保护电路，并将保护电路布置在用于检测介质的装置的上游。

图3示出了与连接器壳体有关的用于检测介质的装置的基本图示。

以U形设计的组件载体6的支路(包括特定的组件)位于壳体7中，所述壳体7可以是例如连接器壳体。插头8位于组件载体6上。此外，包括开口的盖9可以在壳体7上滑动。

因此，实现了用于检测介质的紧凑装置。

在实施例中，用于检测介质的装置可以是

-用于检测容器中介质的填充水平的装置，

-用于检测介质的流动的装置，

-用于检测介质的聚集状态的装置，

-用于检测在二元系统中作为介质的物质的浓度的装置，或

-用于检测变速器中油位的装置。

可以针对另一种介质来检测介质的填充水平。例如，这是在另外包含气体介质的容器中的液体介质的填充水平。

流动介质的热性质根据流速而变化，并因此易于监视流动介质的流动。

因此，用于检测聚集状态的装置可以是例如用于检测水中的或作为水的冰的装置。众所周知，水和冰具有不同的热性质，其可以用于执行借助于所述装置的检测。

根据可以借助于用于检测介质的装置来查明的物质的热性质，当浓度改变时，二元系统的热性质可以改变。因此，可以监视二元系统的物质的浓度。

参考符号

1 加热传感器

2 参考传感器

3 微控制器

4 DC-DC转换器

5 差分放大器

6 组件载体

7 壳体

8 插头

9 盖

R 电阻器

D 二极管