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Vorrichtung zur Feststellung und Anzeige des Vorhandenseins von Eis,
Schnee, Reif und Vereisungsbedingungen auf einer Oberfläche
Die Erfindung schafft eine neue und verbesserte Vorrichtung zur Feststellung und Anzeige des Vorhandenseins von Eis, Schnee, Reif und Vereisungsbedingungen auf einer Oberfläche, beispielsweise einer Brükke oder Strasse, in Abhängigkeit von den Feuchtigkeits- und Temperaturbedingungen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Feuchtigkeitsmesswandler und einen Temperaturmesswandler, die in der genannten Fläche angeordnet sind, eine Brückenschaltung, die normalerweise bei Nichtvorhandensein der festzustellenden Bedingungen im Gleichgewicht ist und mehrere Impedanzzweige sowie zwei Eingangsanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse aufweist, wobei diese Anschlüsse an den Verbindungsstellen zwischen den Impedanzzweigen angeordnet sind, ferner an je einen der Ausgangsanschlüsse der Brückenschaltung angeschlossene Verstärker, an je einen der Verstärker angeschlossene Relais, eine Anzeigeeinrichtung, eine Stromquelle für die Brückenschaltung, ein Anzeigergan und Stromkreiselemente, die von den Relais gesteuert werden und die Anzeigeeinrichtung einschalten, wenn beide Relais stromdurchflossen sind,
wobei der Feuchtigkeitsmesswandler zwischen den einen Eingangs- und den einen Ausgangsanschluss der Brücke geschaltet ist und einen Teil eines Impedanzzweiges der Brücke bildet, und der Temperaturmesswandler zwischen den andern Eingangs- und den andern Ausgangsanschluss der Brücke geschaltet ist und einen Teil eines andern Impedanzzweiges der Brücke bildet und wobei jeder dieser Wandler durch Veränderung der Impedanz den ihm zugeordneten Impedanzzweig der Brücke verstimmt, wenn der von diesem Wandler zu erfassende Zustand vorhanden ist, so dass an einem der Ausgangsanschlüsse ein diesen Zustand anzeigendes Ausgangssignal auftritt, das in dem angeschlossenen Verstärker verstärkt wird und das an diesen angeschlossene Relais speist,
so dass bei gleichzeitigem Auftreten der entsprechenden Temperatur-und Feuchtigkeitsbedingungen auf der genannten Fläche beide Relais stromdurchflossen sind und eine Betätigung der Anzeigeeinrichtung bewirken und diese das Vorhandensein der genannten Bedingungen anzeigt.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein Schaltschema des Erfindungsgegenstandes, Fig. 2 teilweise geschnitten die erfindungsgemässen Wandler, die in einer Oberfläche, beispeilsweise einer Strasse, eingebettet sind und Fig. 3 ein Schaltschema einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Gemäss Fig. 1 weist die erfindungsgemässe Vorrichtung einen ersten Wandler 12 zur Feststellung der Feuchtigkeitundeinenzweiten Wandler 14 zur Feststellung der Temperatur auf. Diese Wandler sind in den. Zweigen 16 und 18 einer Impedanzbrücke 20 angeordnet. Auf die Schwankungen der Ausgangs- grossendeserstenundzweitenWandlers 10,12 spricht je ein Ausgangsverstärker 22,24 an. Die Ausgänge dieser Verstärker sind an die Arbeitsspulen der Relais 26 und 28 angeschlossen.
Die Brücke 20 isteine übliche Vierzweigschaltung mitzwei einander gegenüberliegend angeordne- ten Widerstandszweigen 16,18 und zwei weiteren einander gegenüberliegend angeordneten Widerstandszweigen 30,32. In jedem der Zweige 30,32 liegt ein Regelwiderstand. Die Stromzuführung zu der Brücke erfolgt über zwei einander diagonal gegenüberliegende Anschlüsse 34,36, an welche die inder Mitte geerdete Sekundärwicklung 38 eines Transformators angeschlossen ist, die einen Teil einer nicht gezeigten Wechselstromquelle bildet, welche der Einrichtung den für ihren Betrieb notwendigen Strom zuführt. Als Signalausgang der Brückenschaltung 20 sind zwei einander diagonal gegenüberlie- gende Anschlüsse 40,42 vorgesehen, welche an die Verstärker 22 bzw. 24 angeschlossen sind.
Jedes Relais 26 bzw. 28 besteht aus einer Arbeitsspule 44 bzw. 46, die an den Verstärker 22 bzw. 24 angeschlossen istund je einem Schaltanker 48 bzw. 50, welcher einen einpoligen Umschal-
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ter betätigt. Jeder dieser Schaltanker ist dabei um einen der Anschlussteile 53,54 zwischen zwei Kon takten 56,58 bzw. 60,62 verschwenkbar. Die Relaiskontakte 52,54 sind an eine Signaleinrich tung 64 und eine Stromquelle 65 angeschlossen. Wenn beide Relais 26,28 stromdurchflossensim werden die Anker 48,50 zur Anlage an die Relaiskontakte 58, 62 gebracht, die an die Leitung 6' angeschlossen sind. Dadurch wird der die Signaleinrichtung 64 und die Stromquelle 65 enthaltende Stromkreis geschlossen, so dass die Signaleinrichtung betätigt wird.
Gemäss Fig. 2 besitzt der Feuchtigkeitsmesswandler 12 zwei konzentrisch angeordnete, freiliegend ! kreisförmige Kontakte 66,68, die durch einen geformten bzw. gepressten Isolator 70 zusammen gehalten und voneinander getrennt werden. Diese drei Teile sind in Form eines Zylinders 64 miteinan- der verbunden, der in einer Strassenoberfläche 72 ode dgl. eingebettet ist, wobei die freiliegende Flächen der Kontakte 66,68 und des Isolators 70 mit der Strassenoberfläche bündig sind. Auf de Strassenoberfläche 72 vorhandeneFeuchtigkeitüberbrücktdaherden durch den Isolator 70 gebildete ! Spalt zwischen den kreisförmigen Kontakten 66, 68, so dass zwischen diesen ein Stromkreis geschlos sen wird.
Der Aussenkontakt 68 wird durch ein Metallrohr gebildet und der Innenkontakt 66 durcl einen Metallzylinder, in dem zwei in Längsrichtung verlaufende, in Richtung des Durchmessers mit Abstand voneinander angeordnete Bohrungen oder Kammern 74,76 ausgebildet sind. Damit der Feuchtig keitsanzeiger 64 das Vorhandensein von Feuchtigkeit auf der Strassenoberfläche 72 richtig erfasser kann, sind in den Bohrungen 74,76 ein elektrischer Heizkörper 78 und ein mit ihm in Reihe geschalteter thermostatischer Steuerschalter 80 angeordnet.
Der Thermostat ist so eingestellt, dass dei Messwandler 64 auf einer Temperatur gehalten wird, die knapp über dem Gefrierpunkt des Wasser liegt, beispielsweise einer Temperatur von +30 C, so dass auf der Strassenoberfläche 72 und dem Anzeigegerät 64 befindlicher Schnee oder Eis zu Wasser geschmolzen wird. Zur Stromzufuhrung zu den Heizkörper 78 und dem thermostatischen Schalter 80 sind zwei Leitungen 82,84 vorgesehen. Die Kontakte 66 und 68 sind ebenfalls über je eine Leitung 86 bzw. 88 mit den Anschlüssen 34 und 4C der Brückenschaltung 20 verbunden.
Gemäss Fig. 2 weist der Temperaturmesswandler 14 einen Heissleiter 90 auf, der in einem zylindrischen Mantel 92 eingeschlossen ist, der aus einem Metall mit guten Wärmeübertragungseigenschaf- tenbestehtundin der Strassenoberfläche 72 eingebettet ist. Der Metallmantel 92 ist mit einem Isoliermaterial 94 gefüllt, in dem der Heissleiter 90 eingebettet ist und das ebenfalls gute Wärme über- tragungseigenschaften hat und VO'1 zwei metallischen Endkappen 96 und 98 in dem Mantel 92 festgehalten wird. Die Endkappe 98 ist mit einer isolierten Bohrung 100 versehen, die von zwei Zuleitungen 102,104 durchsetztist, welche den Heissleiter 90 mitden Anschlüssen 42 bzw. 36 der Brukkenschaltung 20 verbinden.
Bei sinkender Temperatur steigt der Widerstand des Heissleiters 90, so dass die Impedanz des Zweiges 18 der Brückenschaltung 20 verändert wird und an dem Anschluss 42 der Brücke 20 ein der Impedanzveränderung proportionales Ausgangssignal auftritt.
Fig. 3 zeigt ein Schaltschema einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Danach weist jeder der Verstärker 22und24 zwei in Kaskade geschaltete pnp-Transistoren 106,108 bzw. 110,112 auf Die Ausgangs. Anschlüsse 40 und 42 der Brücke nschaltung 20 sind mit den Basiselektroden 114 bzw.
116 der Transistoren 106,110 in den Verstärkern 22 und 24 verbunden, so dass die den Bedingungen auf der Oberfläche 72 entsprechenden Signale der Wandler 12 und 14 an die Verstärkereingänge gelangen. Die Spule 44 des Relais 26 ist als Ausgangsbelastung in den Kollektorkreis des Transistors 108 des ersten Verstärkers 22 eingeschaltet. Die Spule 46 des. zweiten Relais 28 ist als Ausgangsbelastung in den Kollektorkreis des Transistors 112 des zweiten Verstärkers 24 eingeschaltet.
Der Strom für den Betrieb der beiden Verstärker 22,24 wird der Sekundärwicklung 118 eines Transformators 120 entnommen. Dieinder Mitte angezapfte Sekundärwicklung 38, welche die Brukkenschaltung 20 speist, ist ebenfalls ein Teil dieses Transformators. Die Wicklung 118 ist uber Gleichrichter 122 bzw. 124 an die Kollektorelektroden der Transistoren in den Verstärkern 22,24 eingeschlossen. Zwischen den Kollektorelektroden und den genannten Gleichrichtern sind geeignete Impedanzelemente vorgesehen, beispielsweise in dem ersten Verstärker 22 der Widerstand 126 und der Kondensator 128 und indem zweiten Verstärker 24 der Widerstand 130 und der Kondensator 132.
DerAnker 48 des Relais 26 istdurchdie Leitung 140 mit einem Signalgeber 144 und der elek- trischenStromquelle 146 verbundenund uber den Leiter 142 mit dem Kontakt 138 des Relais 28.
Der Anker 50 des Relais 28 ist durch die Leitung 134 mit dem Kontakt 136 des Relais 26 verbunden.
Im Betrieb der beschriebenen Vorrichtung wird der Wandler 12 durch die Wirkung des Heizkörpers 78 auf etwa +30C gehalten. Der Heizkörper 78 wird durch den thermostatischen Steuerschalter 80
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automatisch fortlaufend ein-und ausgeschaltet. Dadurch wird gewährleistet, dass auf der Strassenoberfläche 72 und damit auf dem mit ihr bündig angeordneten Wandler 12 vorhandenes Eis, Schnee oder Reif geschmolzenwirdund Feuchtigkeit bildet, welche den durch das Dielektrikum 70 gebildeten Spalt zwischen den Elektroden 66,68 überbrückt. Bei dieser Temperatur erfolgt zwar ein Schmelzen, aber noch kein Verdampfen der auf dem Feuchtigkeitsmesswandler 12 vorhandenen Feuchtigkeit.
Der Temperaturmesswandler 14 ist so gewählt, dass bei geeigneter Einstellung der Regelwiderstände 30,32 der Brückenschaltung 20 diese genügend im Gleichgewicht ist, und an ihrem Ausgangsanschluss 42 andie Basiselektrode 116 des ersten Transistors 110 des zweiten Verstärkers 24 kein Signal von einer solchen Stärke abgibt, dass der zweite Verstärker und das ihm zugeordnete zweite Relais 28 wirksam werden, solange nicht der Widerstand des Heissleiters 90 in dem Zweig 18 der Brücke 20 einer Oberflächentemperatur entspricht, die gleich der GefriertemperaturdesWassers ist oder darun- ter liegt.
Wenn nun auf der Strassenoberfläche 72 Schnee, Eis, Reif oder Regen vorhanden sind und die Ober- flächentemperatur auf dem Nullpunkt oder darunter liegt, werden die Elektroden 66,68 des Feuchtigkeitsmesswandlers 12 durch Feuchtigkeit überbrückt, so dass dieser Messwandler eine Veränderung des Widerstandes in dem Zweig 16 der Brücke 20 zwischen deren Anschlüssen 34,40 bewirkt, während der Temperaturmesswandler 14 in dem Zweig 18 der Brücke 20 zwischen deren Anschlüssen 36 und 42 einen Widerstand bildet, so dass die Brücke verstimmt wird und an den Anschlüssen 40 und 42 Ausgangssignale auftreten.
Das Ausgangssignal an dem Anschluss 40 wird der Basiselektrode 114 des ersten Transistors 106 des ersten Verstärkers 22 zugeführt, so dass dieser Transistor 106 leitend wird und an den zweiten Transistor 108 eine solche Vorspannung anlegt, dass auch dieser leitend wird. Infolgedessen wird die Spule 44 des Relais 26 gespeist, so dass dessen Anker 48 den Ausgangsleiter 140 über den Kontakt 136 mit dem Leiter 134 verbindet.
Das Ausgangssignal an dem Anschluss 42 der Brücke 20 wird an die Basiselektrode 116 des ersten Transistors 110 des Verstärkers 24 angelegt. Jetzt wird der Transistor 110 leitend und legt an den zweiten Transistor 112 eine Vorspannung an, die ihn ebenfalls leitfähig macht. Dadurch wird die Spule 46 des zweiten Relais 28 gespeist und dessen Anker 50 zur Anlage an den Relaiskontakt
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144, die Stromquelle 146, den Leiter 142, den Relaiskontakt 138, den Anker 50 unddenLeiter 134 geschlossen, so dass der Signalgeber 144 betätigt wird.
Wennentwederdie vorstehendbeschriebene Feuchtigkeitsbedingung oder die vorstehend beschriebene
EMI3.2
nicht erfüllt ist, bewirkt nur der eine oder der andere der Wandler 12 und 14wird der Stromkreis zwischen den Leitern 140 und 142 über den Leiter 134 nicht geschlossen und der Signalgeber 144 nicht eingeschaltet.
Vorstehend wurde eine mögliche Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Für den Fachmann ist es jedoch verständlich, dass auch andere Ausführungsformen sowie Abänderungen der beschriebenen Ausführungsform im Rahmen des Erfindungsgedankens. möglich sind, der in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist.
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