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System zum Feststellen von Eis und Schnee auf einer Fläche Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf ein System zum Feststellen von Frost, Schnee und Eis
auf einer Straßenfläche.
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Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein System zum Feststellen
von Vereisungsbedingungen auf einer Fläche als Funktion der Schmelzwärme relativ
zu Zeit und Temperatur, um eine Anzeige der Existenz solcher Vereisungsbedingungen
zu erzeugen.
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Das System umfaßt eine Umwandlungseinrichtung mit einem Teil mit einer
Abfühlfläche die auf Straßenniveau angeordnet ist, wobei der Teil, wenn er trocken
ist und ihm gesteuert Wärme zugeführt wird, eine im Grunde genommen lineare Zeit-Temperatur-Kurve
besitzt. Die Bildung von Eis auf der Abtastfläche verändert die lineare Kurve durchHervorruren
einer Verzögerung in dem Temperaturanstieg infolge der Schmelzwärme des Eises. Die
sich ergebenden Erwärmungseigenschaften der Abtastfläche werden durch eine thermoelektrische
Einrichtung in eine Spannung umgewandelt und die durch die Erwärmungsverzögerungen
in der Erwärmungskurve bewirkten Änderungen in der Spannung werden zweimal differenziert,
um die zweite Ableitung der ursprünglichen Zeit-Teperaturkurve zu erzeugen. Spannungsabweichungen,
die bestimmte positive und negative Pegel innerhalb festgelegter Zeitintervalle
überschreiten, werden dazu verwendet, einen Straßenvereisuiigszustand anzuzeigen.
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D:: yte ist in der Lage, irgendeine Substanz in gefrorener bt>nn,
die eine merkliche Schmelzwärme besitzt, genau und in bestimmten
Zeitintervallen
festzustellen.
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Der Abfühlfläche wird programmiert Wärme zugeführt, um ein Frieren
der Substanz auf der Fläche zu ermöglichen, so daß sich nichtlineare Charakteristiken
aus der Schmelzwärme ergeben.
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Obgleich sich Spannungsdifferenzen aus den absoluten Differenzen zwischen
der Temperatur der Abfühlfläche und der Umgebungstemperatur ergeben, wird diese
Temperatur nicht direkt dazu verwendet, Eis festzustellen, sondern wird zweimal
nach der Erwärmungszeit differenziert, um eine positive Anzeige des Frierens auf
der Abfühlfläche zu erzeugen. Als Folge davon wird keine falsche Anzeige des Gefrierens
abgegeben durch eine Substanz, die nicht gefroren ist, sich aber in der Nähe des
Gefrierpunktes befindet.
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Das System ist kompakt und leicht in zweifacher Ausführung an entfernt
gelegenen Landstraßenstationen installierbar und kann in eine Zentralstation zum
Empfangen von Eisfeststellsignalen einbezogen werden.
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Die Einrichtung ist in der Lage, gefrorene Schichten von 0,002 Zoll
Dicke festzustellen, auch wenn die Abfühlfläche mit löslichen Salzen wie Kalzium-
oder Natriumchlorid bedeckt sein sollte.
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Außerdem wird eine genaue Ablesung der Vereisungsfeststellung nicht
durch Wasserschichten auf der Abfühlfläche oder durch den Verkehr von Fahrzeugen
über die Abfühlfläche beeinflußt.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein System zum Feststellen der Anwesenheit
von Eis, Schnee, Frost und Vereisungsbedingungen auf einer Fläche als Funktion der
Schmelzwärme relativ zu Zeit und Temperatur, um eine Anzeige des Vorhandenseins
solcher
Bedingungen zu erzeugen, mit einer Umwandlungseinrichtung
mit einem in der genannten Fläche angeordneten Abfühlglied, einer Vorrichtung zum
Erwärmen des Abfühlgliedes mit einer gesteuerten Wärmemenge für eine bestimmte Zeitdauer,
einer thermoelektrischen Einrichtung zum Abfühlen der Temperatur des AbSühlgliedes
während der Erwärmungsperiode, einem mit der thermoelektrischen Einrichtung gekoppelten
Spannungsverstärker, einer Einrichtung zum Zuführen der Ausgangsspannung des Verstärkers
zu einer Zweifach-Differenziereinrichtung, einer Einrichtung zum Ablesen des Spannungspegels
derjenigen positiven und negativen Abweichungen des Ausgangssignals der Zweifach-Differenziereinrichtung,
die nur während eines bestimmten Zeitintervalls innerhalb der Erwärmungsperiode
auftreten, und mit einer Einrichtung zum Auswerten der abgelesenen Spannungspegel,
um eine Anzeige des Vorhandenseins der genannten Vereisungsbedingungen zu erzeugen.
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Verschiedene andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden für
Fachleute aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen
klar.
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Fig. 1 zeigt ein System der Erfindung, das aufgebaut ist zum Gebrauch
bei der Feststellung der Bildung von Eis aus einer Landstraße, Fig. 2 ist eine vergrößerte
perspektivische Ansicht einer Umwandlungseinheit, in Fig. 1 allgemein gezeigt, die
einen Teil des Systems bildet, wobei einige Teile weggebrochen dargestellt sind,
um ihre Konstruktion klarer zu zeigen, Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines
Abfühlgliedes, das einen Teil der Umwandlungseinheit bildet, Fig. 4 ist eine elektrische
Schaltung für das System, Fig. 5 bis mit 11 zeigen graphisch das Verhalten der elektrischen
Schaltung von Fig. 4, um ablesbare Ausgangsspannungen für
einen
trockenen Zustand der Umwandlungsabfühlfläche zu erzeugen, Fig. 12 bis mit 18 sind
in ähnlicher Weise wie die Fig. 5 bis mit 11 dargestellt und zeigen das elektrische
Verhalten für eine sehr geringe Ablagerung von Schnee oder Eis auf der Abfuhlfläche
in der Nähe des Schmelzpunktes, Fig. 19 bis mit 25 sind in ähnlicher Form wie die
Fig. 5 bis mit 11 dargestellt und zeigen das elektrische Verhalten für eine sehr
geringe Ablagerung von Schnee oder Eis auf der Abfühlfläche bei einer Temperatur
von 180 F, und die Fig. 26 bis mit 32 sind ebenfalls ähnlich den Fig. 5 bis mit
11 dargestellt und zeigen das elektrische Verhalten für eine starke Schicht von
Schnee oder Eis auf der Abfühlfläche bei einer Temperatur von 100 F.
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Es wird nunmehr auf Fig. 1 Bezug genommen, aus der ersichtlich ist,
daß das System der Erfindung eine Umwandlungseinheit 35 umfaßte mit einer Abfühlfläche
36, die in der Ebene der befahrenen Fläche der Landstraße oder Fahrstraße 37 angeordnet
ist.
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Die Umwandlungseinheit 35 ist über Zuleitungen 38 und 39 mit einem
elektrischen System verbunden, das in Fig. 1 bei 41 allgemein dargestellt und an
einem Versorgungsmast 42 befestigt ist, der in üblicher Weise relativ zu der in
der Straße installierten Übertragungseinheit 35 angeordnet ist. Das elektrische
System 41 wird direkt von einer üblichen Versorgungsleitung 43 gespeist.
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Das elektrische System 41 (Fig. 4) liefert einen programmierten Heizstrom
über die Zuleitungen 38 an die Umwandlungseinheit 35.
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Die Zuleitungen 39 leiten die Ausgangsspannung eines Thermoelementes
44 in der Umwandlungseinheit zu dem elektrischen System 41, um irgendeine Vereisungsbedingung
auszuwerten. Das Ausgangssignai des elektrischen Systems kann in (nicht dargestellte
)
Telefonleitungen oder in einen (nicht gezeigten) Rundfunksender zum Übertragen an
einen entfernten Empfangspunkt eingespeist werden.
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Wie in Fig. 2 gezeigt ist, enthält die Umwandlungseinheit 35 einen
Metallteil 46, der aus einem plattenförmigen Material aus rostfreiem Stahl besteht
und einen rechteckig geformten Hauptteil 47 hat, dessen eine Seite freiliegt und
die Abfühlfläche 36 bildet. Der Hauptteil 47 hat seitlich ausladende Endschenkel
48 und mittlere Seitenschenkel 49. Der Metallteil 46 ist so in ein Plastikfüllmaterial
51 eingebettet, daß nur die äußere oder Abfühlfläche 36 des Metallteils 46 freiliegt.
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Mit der Mitte der nicht freiliegenden Seite des Hauptteils 47 sind
0,020 Zoll dicke Konstantan-Thermoelementdrähte 52 verlötet, die zusammen mit der
nicht freiliegenden Seite des Hauptteils 47 durch eine mit 53 bezeichnete dünne
Silokongummischicht überzogen sind. Mit den Thermoelementdrähten 52 sind bei 54
die Zuleitungen 39 verlötet, die aus festem Kupferdraht bestehen. Die Endschenkel
oder Abschnitte 48 sind mit den Kupferdrahtleitungen 38 verlötet. Beim Einbetten
des Metallteils 46 in den Plastikfüllstoff 51 sollte der Hauptteil 47 frei bleiben,
damit er sich zu Zwecken der Expansion oder Kontraktion auf das Füllmaterial zu
oder von ihm wegbewegen kann.
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In einem Testlauf zum Feststellen von Eis wird der Abfühlfläche 36
über die Zuleitungen 38 ein programmierter Heizstrom zugeführt. Bei trockener Abfühlfläche
36 wird am Punkte A der Schaltung von Fig. 4 eine im wesentlichen linear zunehmende
Ausgangsspannung des Thermoelementes 44 in Bezug auf die Zeit erzeugt, wie z.B.
durch die Kurve 56 in Fig. 5 gezeigt ist. Die Anwesenheit irgendeiner Substanz auf
der äußeren oder Abfühlfläche 36 des Hauptteiles 47 verändert diese lineare Heizcharakteristik.
So bewirken Substanzen wie Sand, Schmutz oder Wasser auf der Abrühlfläche 36 lediglich
eine Drehung der Kurve 56
gegen die Zeitachse zu, wie durch Kurve
57 in Fig. 5 gezeigt ist.
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Substanzen wie Schnee, Eis oder andere Materialien mit einer merklichen
Schmelzwärme erzeugen jedoch eine Verzögerung oder eine Krümmung der linearen Erwärmungscharakteristik
des Metallteils 46. Für Eis und Schnee bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes
derselben ist diese Verzögerung durch die Kurven 58 bzw. 59 in den Figuren 19 bzw.
26 dargestellt. Wenn sich das Eis oder der Schnee beim Schmelzpunkt befinden, hat
die resultierende Kurve 61 eine Verzögerung oder Krümmung, wie sie in Fig. 12 gezeigt
ist.
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Diese Verzögerung in der linearen Erwärmungscharakteristik der Abfühlfläche
36 wird dazu benutzt, die Anwesenheit eines Materials mit merklicher Schmelzwärme
auf dieser Fläche festzustellen. In dem Fall, daß entweder Kalziumchlorid oder Natriumchlorid
zusammen mit gefrorenem Wasser vorhanden sind, wird der Schmelzpunkt unbestimmt.
Um die gleiche Zeit- oder Temperaturverzögerung bei verschiedenen Schmelzpunktternperaturen
zu erhalten, ist es somit erwünscht, daß die Erwärmung programmiert wird, um eine
lineare änderung der Temperatur in Bezug auf die Zeit zu erzeugen.
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Die Zeit oder Periode der Verzögerung in der linearen Erwärmungskurve
durch die Anwesenheit einer Substanz mit einer merklichen Schmelzwärme in einem
bestimmten Erwärmungsbereich kann durch die folgende Formel berechnet werden:
Wobei: t die Dauer der Temperaturverzögerung in Sekunden infolge
der Schmelzwärme, H die Schmelzwärme des Testmaterials oder der Substanz in Kalorien
pro Gramm, m das Gewicht der Substanz oder des Testmaterials in Gramm, M die Masse
des Metallteils in Gramm, C die Wärmekapazität des Metallteils 46 in Kalorien pro
Gramm pro Grad Celsius, T die Temperatur der Feststell- oder Abfühlfläche 36 in
Grad Celsius und dT/dt die Geschwindigkeit der Temperaturänderung der trockenen
Abfühl- oder Feststellfläche 36 als Folge der Wärme zufuhr ist.
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Aus dieser Gleichung ist ersichtlich, daß die Dauer einer Temperaturverzögerung
infolge der Schmelzwärme (a) proportional dem Gewicht des geschmolzenen Materials
und der Schmelzwärme des Materials und (b) umgekehrt proportional der Wärmekapazität
des Metallgebildes und der Geschwindigkeit der Temperaturänderung des Metallteils
46 in Bezug auf die Zeit ist.
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Für eine gegebene Masse m der festzustellenden Substanz und eine bestimmte
Zeitverzögerung, t, sind die Masse des Metallteils 46 und die Erwärmungsgeschwindigkeit,
dT/dt, die einzigen übrigbleibenden Veränderlichen. Deshalb ist es zur Erzielung
einer relativ großen Erwärmungsgeschwindigkeit, die erwünscht ist, notwendig, daß
die Masse des Metallteils 46 klein ist. Die der Umwandlungseinheit 35 zugeführte
Wärme wird durch Steuerung des Ausgangs eines normalen 115 V Wechselstrom/6 V Wechselstrom-Transformators
mit einer Gesamtheizzeit von etwa 40 Sekunden erzielt.
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Die Masse des Metallkeils 46 ist somit ein wichtiger Faktor in der
Geschwindigkeit der WärmezuSilhrung der Umwandlungseinheit
35. Bei
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht der Metallteil 46 aus einem 0,006
inch dicken folienartigen Material aus frostfreiem Stahl mit einer Breite von 5/16
Zoll und einer Länge von .2 Zoll zwischen den Schenkelendteiler 48t. Jeder Endteil
48 ist 1/2 Zoll lang lmd jeder Seitenteil 49 ist 5/16 Zoll im Quadrat. Die Verwendung
von rostfreiem Stahl für den Metallteil 46 schafft für solche Teile, die eine passende
thermische Leitfähigkeit haben, eine niedrige elektrische Leitfähigkeit, au sgezei
ciineten Widerstand gegen cheniische Einflüsse, ausge -zeichnete physikalische Festigkeit
und ausreichende LöteiOenschaften, um daran die Kupferleitungen 38 und die Thermoelementdrähte
52 zu befestigen.
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Die Sehaltulngsanordnllng, die dazu verwendet wird, die Erwärmungsforderungen
für den Metallteil 46 dieses Ausführungsbeispiels zu erfüllen, ist in Fig. 4 gezeigt,
wobei Eisfeststellungsablesungen in 90-Minuten-Intervallen erzeugt werden, um genügend
Zeit für die Bildung von Eis oder Frost zwischen den Ableseintervallen zu lassen.
Die Leitungen 3 zu der Umwandlungseinheit 35 sind mit der Sekundärseite 62 eines
Transformators 63 verbunden Mit dem Primärkreis 64 des Transformators sind drei
Thermistoren 66 und ein Widerstand 67 in Reihe geschaltet. Der Primärwicklung 64
des Transformators 63 wird Energie von einem veränderlichen Autotransformator 68
zugeführt, der mit den 115 V-Netzleitungen 43 verbunden ist. Die Thermistoren 66
werden zwischen den Ableseintervallen auf 700 F gehalten, um bei jeder Ablesung
reproduzierbare Erwärmungsverhältnisse zu erzielen. Die Schaltung der Primärseite
64 des Transformators 63 wird durch zwei Zeitgeber 69 und 71 vervollständigt, die
Schalteinheiten 72 bzw. 73 besitzen, die mit den Thermistoren 66 in Reihe geschaltet
sind.
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Die Thermolementleitungen 39 von der Umwandlungseinheit 35 sind mit
eJ 7 nem magr.etischen Festkörper-Thermoelementverstärker 74 so verbunden, daß die
zum Spannung des Thermoelementverstärkers
mit zunehmender Temperatur
negativ wird. Diese Ausgangsspannung wird zweimal diCrerenziert, indem sie durch
zwei Operationsverstärker 76 und die zugehörige Schaltung läuft. Das Ausgangssignal
von den Operationsverstärkern 76 wird über die Leitung 77 einem Detektor 78 für
negativen Spannungspegel und einen Detektor 79 für positiven Spannungspegel über
eine Leitling 81 zugeleitet, die mit der Zuleitung 77 verbunden ist und mit der
eine Schalteinheit 82 des Zeitgebers 69 in Reihe geschaltet ist.
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Der Detektor 78 für negativen Spannungspegel umfaßt einen Operationsverstärker
83 und eine zugehörige Schaltung mit einem veränderlichen Widerstand 84. Wenn die
Ausgangsspannung von den beiden Differenziereinrichtungen 76 zu dem Detektor 78
für negativen Spannungspegel auf einen Spannungspegel abnimmt, der durch die Einstellung
des veränderlichen Widerstandes 84 festgelegt ist, ändert sich das Ausgangssignal
von dem Operationsverstärker 83 von einer festen negativen Spannung zu einer festen
positiven Spannung. Wenn die Ausgangsspannung von den beiden Dirferenziereinrichtungen
76 zu dem Detektor 78 für negative Spannungspegel auf den Spannungspegel ansteigt,
der durch die Einstellung des veränderlichen Widerstandes 84 bestimmt ist, dann
ändert sich das Ausgangssignal von dem Operationsverstärker 83 von einer festen
positiven Spannung auf seinen ursprürlglichen negativen Spannungszustand. Die inderung
des Span nungspegels von negativ zu positiv und zurück zu negativ erzeugt eine Rechteckspannung
am Prüfpunkt C (Fig. 4)> die in Hig. 7 durch die Kurve 86 dargestellt ist. Dieses
Rechtecksignal wird durch ein RC-Differenzierglied 87 differenziert, um einen positiven
Impuls an der Vorderflanke des Rechtecksignals und einen negativen Impuls an der
Rückflanke desselben zu erzeugen, wie in Fig. 8 durch die Kurve 88 dargestellt ist.
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Irgendein Ausgangssignal von dem RC-Differenzierglied 87, das während
der ersten 8 Sekunden der Erwärmung des Metallteils 46
auftritt,
wird durch die Wirkung der Schalteinheit 91 des Zeitgebers 69 von dem Transistor
89 nicht hindurchgelassen. Die Schalteinheit 91 arbeitet so, daß sie Ablesungen
von dem RC-Differenzierglied 87 über ein Zeitintervall von 8 bis 34 Sekunden innerhalb
der Erwärmungsperiode von Null bis 40 Sekunden erlaubt. Positive Impulse, die in
dem Intervall von 8 bis 34 Sekunden der 40 Sekunden dauernden Heizperiode auftreten,
steuern den Transistor 89 in Durchlaßrichtung an, der seinerseits das selbstverriegelnde
Relais 92 sperrt, um die Alarmschaltung 83 zu betätigen. Negative Impulse haben
keine Wirkung auf den Transistor 89. Die Kurve 95 in Fig. 9 zeigt deshalb, daß nur
die negativen Impulse in das Zeitintervall fallen, in dem die Schalteinheit 91 des
Zeitgebers 69 geschlossen ist. Somit wird die Eisalarmschaltung 93 nicht betätigt.
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Die Zeitgeberschalteinheit 82 schließt den Kreis für den Detektor
79 für positiven Spannungspegel während eines Intervalls von 6 bis 25 Sekunden innerhalb
der 40 Sekunden dauernden Erwärmungsperiode. Wenn der positive Spannungspegel denjenigen
Spannungspegel überschreitet, der durch den veränderlichen Widerstand 96 eingestellt
ist, dann ändert sich das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 97 von einer
festen positiven Spannung zu einer festen negativen Spannung, die dann durch den
Transistorinverter 98 invertiert wird. Die positive Ausgangsspannung von dem Inverter
98 steuert den Transistor 99 in Durchlaßrichtung an, der seinerseits das selbstverriegelnde
Relais 101 sperrt, um die Alarmschaltung 93 zu betätigen. Es ist somit ersichtlich,
daß entweder eine positive oder eine negative Spannungsabweichung von den beiden
Differenziereinrichtungen 76 die Eisalarmschaltung schließen kann, vorausgesetzt,
daß diese Spannungsabweichungen einen Pegel aufweisen, der durch die veränderlichen
Widerstände 84 und 96 eingestellt ist, und innerhalb des richtigen Zeitintervalls
der Erwärmungsperiode auftreten, das durch den Zeitgebermechanismus 69 gesteuert
wird.
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Die Zeitgebereinheit 71 (Fig. 4) steuert das Detektorsystem für einen
Betrieb in 90-Minutenintervallen und umfaßt eine Schalteinheit 102 zum Schließen
des Kreises für den Zeitgeber 69. Die Schalteinheit 72 des Zeitgebers 69 sorgt für
eine 40-Sekunden-Erwärmungsperiode der Abrühlfläche 36 der Umwandlungseinheit 35.
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Um die Betriebseigenschaften des elektrischen Systems von Fig. 4 grafisch
darzustellen, wird auf die Figuren 5 bis 11 Bezug genommen, die die Verhältnisse
an den verschiedenen Punkten A bis C in dem System 41 zeigen, wenn die Abrühlfläche
36 trocken oder frei von irgendwelchem Material ist, welches eine hohe Schmelzwärme
besitzt.
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Beginnend mit dem Punkt A in Fig. 4 ist die lineare Bezugserwärmungskurve
56 in Fig. 5 dargestellt. Für den Punkt B der Fig. 4 stellt die Kurve 103 von Fig.
6 die Ausgangsspannung der beiden Differenziereinrichtungen 76 dar und zeigt eine
hohe negative Spannung innerhalb der gesamten 40 Sekunden dauernden Erwärmungsperiode.
Es ist gezeigt, daß die Spannungsänderungen von der Zweifach-Differenziereinrichtung
76 den negativen Feststellpegel kreuzen, der als horizontale Linie 104 in Fig. 6
dargestellt ist. Das zweifache Kreuzen des negativen Feststellpegels 104 mit der
Kurve 103 ergibt die Rechteckspannungskurve 86 (Fig. 7) am Prüfpunkt C (Fig 4).
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Die Differentiation durch das RC-Differenzierglied 87 (Fig. 4) erzeugt
positive und negative Impulse am Prüfpunkt D in Fig. 4, wie durch die Kurve 88 in
Fig. 8 dargestellt ist. In diesem Fall kann nur der negative Impuls, der während
des Zeitintervalls von 8 bis 34 Sekunden der 40 Sekunden dauernden Erwärmungsperiode
auftritt, durch die Schalteinheit 91 zum Prüfpunkt E in Fig. 4 gelangen, was die
Kurve 95 in Fig. 9 ergibt. Weil dieser negative Impuls den Transistor 89 nicht in
Durchlaßricht ng ansteuert, wird keine Vereisungsbedingung angezeigt.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die Schalteinheit 82 der Zeitgebereinheit
89 den Kreis für den Detektor 79 für den positiven Spannungspegel während eines
Intervalls von 6 Sekunden bis 25 Sekunden der 40 Sekunden dauernden Erwärmungsperiode
schließt.
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Wenn der positive Spannungspegel denjenigen Spannungspegel überschreitet,
der durch den veränderlichen Widerstand 96 festgelegt ist, dann ändert sich das
Ausgangssignal des Verstärkers 97 von einer festen positiven Spannung zu einer festen
negativen Spannung. Weil für einen trockenen Zustand der AbSühlflächen 36 der Umwandlungseinheit
35 die positive Spannung den durch den Widerstand 96 eingestellten Spannungspegel
nicht überschreitet, erzeugt die Kurve 107 am Punkt F in dem System von Fig. 4,
die in Fig. 10 dargestellt ist, keinen Ableseimpuls. Die Kurve 108 (Fig. 11) am
Punkt G in Fig. 4 bleibt gleich, so daß der Transistor 99 nicht in Durchlaßrichtung
angesteuert wird. Für eine trockene Abfühlfläche 36 bleibt deshalb die Alarmschaltung
93 offen und es wird kein Eisfeststellsignal abgegeben.
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Die in den Figuren 12 bis mit 18 gezeigten Kurven sind ähnlich den
Kurven der Figuren 5 bis mit 11 und zwar in entsprechender Weise für einen Abfühlrlächenzustand
mit Eis oder geringem Schnee in der Nähe des Schmelzpunktes. So ist die Erwärmungskurve
61 am Prüfpunkt A in dem elektrischen System 41 der Fig. 4 in Fig. 12 dargestellt.
Am Punkt B zeigt die Kurve 119 von Fig. 13 eine hohe negative Spannung innerhalb
der gesamten 40 Sekunden dauernden Erwärmungsperiode. Das zweifache Kreuzen des
negativen Feststellpegels 104 durch die Kurve 119 erzeugt die Rechteckspannungskurve
121 von Fig. 14 am Prüfpunkt C in Fig. 4.
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Aus den Kurven 122 und 109 in den Figuren 15 bzw. 16 ist ersichtlich,
daß die positiven und negativen Impulse an den beiden Punkten D und E in Fig. 4
innerhalb des Zeitintervalls von 8 bis 34 Sekunden der 40 Sekunden dauernden Erwärmungsperiode
auftreten,
das durch die Schalteinheit 91 des Zeitgebermechanismus 69 eingestellt wird. Der
Transistor 89 in Fig. 4 wird durch den positiven Impuls in Durchlaßrichtung angesteuert,
um das Relais 92 zu schließen und die Alarmschaltung 93 zu betätigen. Der durch
die Umwandlungseinrichtung 35 erzeugte und der Anzeigevorrichtung 79 für einen positiven
Spannungspegel über die Leitung 81 zugeführte positive Impuls überschreitet jedoch
den durch den Widerstand 96 eingestellten Spannungspegel nicht.
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Es wird somit keine Anderung des Spannungspegels an den Punkten F
und G erzeugt, wie durch die Kurven 111 und 112 in den Figuren 17 bzw. 18 gezeigt
ist.
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Die Figuren 19 bis 25 sind ähnlich den Figuren 5 bis 11 dargestellt
und zeigen in entsprechender Weise die Ablesekurven, die erzeugt werden, wenn die
Abfühlfläche 36 mit wenig Schnee oder Eis bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes
bedeckt ist. Die Erwärmungskurve 58 (Fig. 19) tritt am Punkt A in Fig. 4 auf. Am
Punkt B zeigt die Kurve 123 von Fig. 20, die die Ausgangsspannung der Zweifach-Differenziereinrichtung
76 darstellt, eine hohe negative Spannung innerhalb der gesamten 40 Sekunden dauernden
Erwärmungsperiode, die den negativen Feststellpegel 104 zweimal kreuzt und die Rechteckspannungskurve
124 (Fig. 21) am Prüfpunkt C in Fig. 4 ergibt. Die Differentiation durch das RG-Differenzierglied
87 erzeugt positive und negative Impulse am Prüfpunkt D, wie durch die Kurve 126
in Fig. 22 gezeigt ist. Die positiven und negativen Impulse der Kurve 113 in Fig.
23 werden in der gleichen Weise wie die positiven und negativen Impulse in der Kurve
109 von Fig. 16 erzielt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß diese Impulse in
der Kurve 113 von Fig. 23 auf der Zeitachse weiter nach rechts verschoben sind als
die Impulse in der Kurve 109 won Fig. 16.
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Der positive Impuls in Fig. 23 fällt somit ebenfalls in das richtige
Zeitintervall, um einen Eisalarm zu erzeugen. Keine Anderung des Spannungspegels
wird an den Punkten F und G
(Fig. 4) erzeugen, wie durch die Kurven
127 und 128 in den Figuren 24 bzw. 25 dargestellt ist.
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Die Figuren 26 bis 32 sind ebenfalls ähnlich den Figuren 5 bis 11
dargestellt und zeigen die Ablesekurven, die erzeugt werden, wenn die Abfühlfläche
36 mit viel Schnee oder Eis unterhalb der Gefriertemperatur bedeckt ist. Wieder
beginnend mit Punkt A in Fig. 4 ist die Erwärmungskurve 59 in Fig. 26 dargestellt,
und die Kurve 116 in Fig. 27 stellt die Ausgangsspannung der Zweifach-Differenziereinrichtung
76 am Punkt B in Fig. 4 dar. Das zweifache Kreuzen des negativen Feststellpegels
104 mit der Kurve 116 erzeugt die Rechteckspannungskurve 118 (Fig. 28) am Prüfpunkt
C in Fig. 4. Die positiven und negativen Impulse in der Kurve 114 von Fig. 29 wurden
in der gleichen Weise wie die positiven und negativen Impulse in der Kurve 88 von
Fig. 8 erzielt. Die Lage dieser Impulse in Fig. 29 und des negativen Impulses in
der Kurve 119 von Fig. 30 erzeugen keinen Eisalann.
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Wie jedoch in Fig. 27 gezeigt ist, kreuzt die Kurve 116 den positiven
Feststellpegel, der als horizontale Linie 117 gezeigt ist, und erzeugt die in den
Figuren 31 und 32 gezeigten Rechteckspannungskurven 121 und 122 an den Prüfpunkten
F bzw. G (Fig. 4). Dadurch wird eine Ansteuerung des Transistors 98 in Sperrichtung
und eine Ansteuerung des Transistors 99 in Durchlaßrichtung bewirkt. Die Ansteuerung
des Transistors 99 in Durchlaßrichtung sperrt somit das selbstverriegelnde Relais
101, um die Alarmschaltung 93 zu betätigen.