Regenmeldeeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Regenmeldeeinrichtung. Dieselbe zeichnet sich aus durch einen von elektrischen Leitern gebildeten Kontaktrost, der bei Benetzung durch Regentropfen leitend wird, und durch Mittel, um mittels des in diesem Falle durch den Kontaktrost fliessenden Stromes ein Relais zu betätigen. Die Betätigung des Relais meldet somit die Tatsache, dass es regnet, und kann in einem Auswertegerät zu Signalisierungs- oder Steuerzwecken verwendet werden, z. B. zur Steuerung der Lüftungsklappen eines Gewächshauses.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es ist:
Fig. 1 ein schematischer Längsschnitt durch einen Regenfühler,
Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1 und
Fig. 3 das elektrische Schaltungsschema der Einrichtung mit einem Auswertestromkreis.
Die dargestellte Regenmeldeeinrichtung weist einen Regenfühler 1 auf, der im Freien aufzustellen ist. Der Regenfühler 1 weist ein kastenförmiges Blechgehäuse 2 auf, dessen Deckteil 3 mit einer rechteckigen, zentralen Öffnung 4 versehen ist, deren Randzone 5 abwärts geneigt ist. Unter der Öffnung 4 befindet sich ein Rost 6, der aus zwei Scharen von in parallelen Vertikalebenen liegenden, in der Mitte V-förmig nach unten gebogenen elektrischen Leitern 7 und 8 besteht. Die Leiter 7 liegen oberhalb der Leiter 8 und sind parallel an einen Leiter 9 angeschlossen, der über einen Leiter 10 mit dem Gehäuse 2 verbunden und somit geerdet ist (siehe auch Fig. 3).
Die Leiter 8 sind parallel an einen gegenüber dem Gehäuse 2 isolierten Leiter 11 angeschlossen. Die Leiter 7 und 8 wechseln in der Draufsicht miteinander ab, wobei benachbarte Leiter nur einen geringen Abstand voneinander haben, z. B. je etwa 1 mm in horizontaler und in vertikaler Richtung.
Es ist ersichtlich, dass ein Regentropfen, der auf den Rost 6 fällt und nicht aussergewöhnlich klein ist, eine leitende Kontaktbrücke zwischen einem der Leiter 7 und einem der Leiter 8 bilden wird, weshalb der Rost 6 als Kontaktrost bezeichnet werden soll.
Der Strom, der dann durch diese Leiter 7 und 8 fliesst, wird dann auf später näher erläuterte Art dazu benützt, um die Tatsache zu melden, dass es regnet.
Unter der zentralen, untersten Zone des Kontaktrostes 6 erstreckt sich quer zu den Leitern 7 und 8 ein Heizwiderstand 12, während unter den beiden seitlichen, höheren Zonen des Kontaktrostes 6 sich zwei weitere, in Serie miteinander geschaltete Widerstände 13 und 14 erstrecken. Die zur Abstützung der Leiter 7 bis 11 und der Widerstände 12 bis 14 im Gehäuse 2 dienenden Teile sind in Fig. 1 nicht mit dargestellt.
Der Boden 15 des Gehäuses 2 ist dachartig ausgebildet und mit zwei seitlichen, symmetrischen Austrittsöffnungen 16 versehen, durch die das durch die Öffnung 4 in das Gehäuse 2 eintretende Regenwasser aus demselben abläuft. Der Boden 15 ist am oberen Ende eines Standrohres 17 befestigt, das unten mit einem Flansch 18 versehen ist, der zur Befestigung des ganzen Regenfühlers 1 auf einer beliebigen Unterlage dient, z. B. auf einem am Ende eines Rohres 19 vorgesehenen Gegenflansch 20. Durch das Standrohr 17 und Löcher 21 des Bodens 15 werden die in Fig. 1 nicht dargestellten Leitungen für den Anschluss des Kontaktrostes 6 und der Widerstände 12 bis 14 hindurchgeführt.
Der die Rostleiter 8 miteinander verbindende Leiter 11 ist über Leiter 22 und 23 mit einer Netzklemme 24 verbunden. Die andere Netzklemme 25 ist über einen Leiter 26, die Primärwicklung 27 eines Transformators 28, den Widerstand 12 und die Leiter 10 und 9 mit den Rostleitern 7 verbunden. Die Wider stände 13 und 14 stehen einerseits über den Leiter 23 mit der Netzklemme 24 in Verbindung und sind anderseits an einen normalerweise offenen Schalter 29 angeschlossen, der über den Leiter 26 mit der Netzklemme 25 verbunden ist.
Ein Ende der Sekundärwicklung 30 des Transformators 28 ist über einen Gleichrichter 31 und zwei Widerständen 32 und 33 mit einem Kondensator 34 verbunden, der anderseits an das andere Ende der Sekundärwicklung 30 angeschlossen ist. Zwischen dem letztgenannten Wicklungsende und dem Verbindungspunkt der Widerstände 32 und 33 ist eine als Spannungsbegrenzer dienende Glimmröhre 35 angeordnet. Der Kondensator 34, der vorzugsweise ein Elektrolytkondensator von relativ grosser Kapazität, z. B. 100 a F ist, ist einerseits über einen hohen Widerstand 36, von z. B. 2 bis 5 M Q, an die Steuerelektrode 37 einer Kaltkathodenröhre 38 und anderseits mit deren Kathode 39 verbunden.
Die Anode 40 der Röhre 38 steht über eine Relaiswicklung 41, welcher der normalerweise offene Relaiskontakt 42 zugeordnet ist, eine Leitung 43 und die Leitung 23 mit der Netzklemme 24 in Verbindung.
Die Kathode 39 der Röhre 38 ist über Leitungen 44 und 45 und die Leitung 26 mit der Netzklemme 25 verbunden.
Ein den Relaiskontakt 42 enthaltender Auswertestromkreis 46 enthält eine Signallampe 47 und ein Steuergerät 48.
Die beschriebene Regenmeldeeinrichtung arbeitet wie folgt:
Auf den Kontaktrost 6 fallende Regentropfen schliessen den Stromkreis 24, 23, 22, 11, 8, 7, 9, 10,
12, 27, 26, 25. Wenn das Netz eine Wechselspannung von 220 V liefert, und nur ein einziger Tropfen den Stromkreis schliesst, so steht an der Primärwicklung 27, z. B. noch eine Spannung von etwa 10V zur Verfügung, indem der Hauptspannungsabfall im Tropfen selbst und ein erheblicher Spannungsabfall auch im Heizwiderstand 12 stattfindet. Der Transformator 28 transformiert aufwärts, beispielsweise im Verhältnis 1 : 30, so dass die Sekundärspannung unter der gemachten Voraussetzung etwa 300V beträgt.
Diese Spannung wird durch den Gleichrichter 31 gleichgerichtet und lädt über die Widerstände 32 und 33 den Kondensator 34 auf.
Wenn die Kondensatorspannung beispielsweise 130V erreicht hat, so bewirkt diese Spannung, die an der Steuerelektrode 37 der Kaltkathodenröhre 38 wirksam ist, ein Zünden dieser Röhre. Der im Stromkreis 24, 43, 41, 40, 39, 44, 45, 26, 25 fliessende Anodenstrom der Röhre 38 erregt die Relaiswicklung 41, so dass der Relaiskontakt 42 geschlossen wird.
Im Auswertestromkreis 46 wird infolgedessen die Signallampe 47 aufleuchten und das Steuergerät 48 in Tätigkeit treten. Dieses Steuergerät 48 kann z. B. zum automatischen Schliessen einer Firstlüftungsklappe eines Gewächshauses dienen, so dass diese Klappe gleich nach dem Fallen der ersten Regentropfen geschlossen wird.
Der auf dem Rost 6 die Kontaktbrücke bildende Regentropfen verdunstet sehr rasch, und zwar erstens durch den Einfluss der beim Stromdurchgang in ihm selbst entstehenden Jouleschen Wärme und zweitens durch den Einfluss des Heizwiderstandes 12, der sich unmittelbar unter der untersten Stelle des Rostes 6 befindet, zu der der Tropfen hinabgleitet. Wenn es stark regnet, wird natürlich der grösste Teil des Wassers nicht am Rost 6 hängen bleiben, sondern durch denselben hindurchfliessen, auf die dachartige Bodenfläche 15 fallen und durch die Austrittsöffnungen 16 ablaufen.
Um zu verhindern, dass der Kontaktrost 6 nach Aufhören des Regens zu lange nass und damit stromleitend bleibt, sind die Abstände zwischen den Leitern 7 und 8 der Heizwiderstand 12 und der Transformator 28 vorzugsweise so dimensioniert, dass bei stark benetztem Rost ein verhältnismässig starker Strom, von z. B. mehr als 1/4 Ampere in Roststromkreis fliesst. Wenn der Rost stark benetzt ist, ist der Spannungsabfall an demselben natürlich erheblich kleiner als bei Benetzung durch einen einzigen Tropfen. Angenommen, dass an der Primärwicklung 27 z. B. eine Spannung von etwa 20 V zur Verfügung steht, so ist dann die Sekundärspannung 600 V.
Wenn man bei geringer Benetzung des Rostes eine zum raschen und genügend hohen Laden des Kondensators 34 genügende Sekundärspannung wünscht, so muss man also in Kauf nehmen, dass diese Sekundärspannung bei starker Benetzung viel höher als nötig wird. Dies würde in Ermangelung weiterer Massnahmen zu übermässigen Forderungen an die Isolierung des Kondensators 34 führen, und überdies die Gefahr einer Beschädigung der Kaltkathodenröhre 38 durch zu hohe Steuerelektrodenspannung heraufbeschwören.
Diese Nachteile werden durch die Spannungsbegrenzerröhre 35 vermieden, welche verhindert, dass die zur Ladung des Kondensators 34 dienende Gleichspannung einen Höchstwert von z. B. etwa 300 V überschreiten kann.
Der Kondensator 34 entlädt sich in dem den hohen Widerstand 36 und die Steuerelektrode-Kathodenstrecke der Röhre 38 enthaltenden Stromkreis verhältnismässig langsam. Vom Moment der Zündung der Röhre 38 bis zu deren Löschen werden vorzugsweise etwa 10 Minuten vergehen, vorausgesetzt, dass inzwischen keine weitern Regentropfen den Kontaktrost 6 wieder leitend gemacht haben. Dadurch wird vermieden, dass das Steuergerät 48, das z. B. bei Öffnen des Relaiskontaktes 42 die oben erwähnte Lüftungsklappe wieder öffnet, allzuoft hintereinander in entgegengesetztem Sinne arbeiten muss, indem die Öffnung dieser Klappe erst erfolgt, wenn der Regen wirklich als beendigt betrachtet werden kann.
Selbstverständlich kann dabei das Öffnen oder Schliessen der Lüftungsklappe mittels des Steuergerätes 48 zugleich auch von anderen Faktoren abhängig sein, insbesondere von der Temperatur im Gewächshaus, aber auch vom Lichteinfall, vom Wind usw.
Die Heizwiderstände 13 und 14 werden durch Schliessen des Schalters 29 in Tätigkeit gesetzt, wenn die Möglichkeit besteht, dass es zum Schneien kommt.
Die Heizwiderstände 13 und 14 liefern eine genügende Wärme, um den auf den Kontaktrost 6 fallenden Schnee sofort zu schmelzen, so dass die Einrichtung dann genau so wie bei Regenfall arbeitet.
Die V-Form der Leiter 7 und 8 begünstigt das Durchlaufen von Regenwasser durch den Rost 6, weil dasselbe längs der Leiter zur tiefsten Stelle des Rostes läuft und von dort abläuft oder abtropft. Infolgedessen trocknet der Rost schneller als ein flacher Rost, und hängt nach Aufhören des Regens die Verzögerung der Öffnung des Relaiskontaktes praktisch nicht davon ab, wie stark der Regen war, sondern nur davon, wie gross man die Entladezeitkonstante des Kondensators 34 im Hinblick auf unerwünscht grosse Spielhäufigkeit des Steuergerätes 48 macht.
Da die oben liegenden Leiter 7 geerdet sind, besteht keine Gefahr, dass man durch deren Berührung einen Schlag erhalten kann. Mit den eine höhere Spannung führenden Leitern 8 kann man praktisch nicht in Berührung kommen.
Obwohl bei der beschriebenen Regenmeldeeinrichtung lediglich der Kontaktrost 6, die Widerstände 12 bis 14 und die diesbezüglichen Anschlussleiter im Fühlgerät 1 enthalten sind, während sich die anderen Schaltungselemente an einem von demselben entfernten Orte, z. B. in einem Schaltpult oder auch einer Schalttafel oder dergleichen befinden, ist es natürlich auch möglich, die ganze Regenmeldeeinrichtung in einer einzigen konstruktiven Einheit unterzubringen, die lediglich mit den Anschlüssen für den Auswertestromkreis 46 versehen ist.
Die Verwendung der beschriebenen Einrichtung zur Erregung eines Steuergerätes zur Betätigung von Lüftungsklappen eines Gewächshauses stand bei der Entwicklung dieser Einrichtung im Vordergrund. Es ist aber sehr wohl möglich, dass noch andere Verwendungsmöglichkeiten von praktischem Interesse sein werden, z. B. auf dem Gebiete der Verkehrssignalisation.