DE2117167A1

DE2117167A1 - Scanning device for a liquid surface and its application to a device following the level of a liquid

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Publication number: DE2117167A1
Application number: DE19712117167
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-09
Filing date: 1971-04-08
Publication date: 1971-11-25
Also published as: FR2085952B3; FR2085952A3

Description

Dipf.-Ing. Ralf Minetti _O1171„„Dipf.-Ing. Ralf Minetti _O1171 ""

Patentanwalt £. \ \ I f D /Patent Attorney £. \ \ I f D /

HAMBURG 1HAMBURG 1

Ballindamm 15
Tel. 33 51 15Ballindamm 15
Tel. 33 51 15

Meine Akte: 5467/71My file: 5467/71

Stephane-Andre Beck
Chemin d'Eysins 33
1260 Nyon (Vaud)
(schweiz)Stephane-Andre Beck
Chemin d'Eysins 33
1260 Nyon (Vaud)
(Switzerland)

Abtastvorrichtung für eine Flüssigkeitsoberfläche und deren Anwendung auf eine dem Pegelstand einer Flüssigkeit nachfolgende Vorrichtung.Scanning device for a liquid surface and its application to the level of a Liquid trailing device.

Die Erfindung bezieht sich auf eine in häufigem Kontakt mit einer Flüssigkeitsoberfläche stehende Abtastvorrichtung, sowie auf deren Anwendung auf eine Vorrichtung, welche in der Lage ist, den Schwankungen des Pegelstandes einer Flüssigkeit zu folgen.The invention relates to a scanning device in frequent contact with a liquid surface, as well as their application to a device which is able to measure the fluctuations in the level of a liquid to follow.

Für diese Vorrichtung wird als Abtastdetektor, der in Berührung mit der Flüssigkeitsoberfläche steht, ein in Abhängig- ' keit von der Temperatur veränderlicher elektrischer Widerstand, ein sogenannter Thermistor verwendet, der gegenüber seiner Umgebung elektrisch isoliert ist und vermittels eines Stroms auf eine Temperatur erwärmt wird, die sich von der Temperatur der flüssigkeit unterscheidet. Da das Durchlassungsvermögen für Wärme in einer Flüssigkeit höher istFor this device, a scanning detector, which is in contact with the liquid surface, is a dependent electrical resistance, a so-called thermistor, which varies from temperature to the opposite is electrically insulated from its surroundings and is heated by means of a current to a temperature which is different from that of the Temperature of the liquid differs. Because the permeability for heat in a liquid is higher

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als in einem Gas» sind daher die Temperatur und damit auch der Widerstandswert des Widerstandes unterschiedlich, je nachdem ob der Widerstand von einem Gas oder von Flüssigkeit umgeben ist* Dieser Sachverhalt ist bekannt und wird in verschiedenen Anwendungen wie beispielsweise in der Luftfahrt verwendet, z.B. für die ölstandskontrolle in Motoren oder zur Kraftstoffanzeige in Kraftstoffbehältern.than in a gas, the temperature and thus also the resistance value of the resistor are different, depending according to whether the resistance is surrounded by a gas or a liquid * This fact is known and is used in various ways Applications such as used in aviation, e.g. for checking the oil level in engines or for fuel display in fuel tanks.

Bei den meisten Anwendungen dieser Erscheinung werden zur Festlegung des Detektors in bezug auf eine die beiden Medien trennende Oberfläche seine Widerstandswerte auf der einen und der anderen Seite eines Grenzwertes verwendet, der zwischen den Werten für einen gleichbleibenden Zustand in dem einen oder dem anderen Medium liegt.In most applications of this phenomenon, one of the two media will be used to fix the detector separating surface uses its resistance values on one side and the other of a limit value that is between the values for a constant state in one or the other medium.

Erfindungsgemäß, wird nunmehr vorgeschlagen, als Signal den Übergang zwischen den beiden Werten beim Eintauchen bzw. ^ beim Austritt des Detektors zu verwenden, um die Vorrichtung auf diese Weise in die Lage zu versetzen, in kurzen Zeitabständen hintereinander Anzeigewerte zu liefern.According to the invention, it is now proposed that the signal Transition between the two values when immersing or ^ when exiting the detector to use the device in this way in a position to deliver display values one after the other at short time intervals.

Die entsprechend der Erfindung vorgeschlagene Abtastvorrichtung, die in Berührung mit einer Flüssigkeitsoberfläche bringbar und mit einem Detektor in der Form eines auf 'Wärme ansprechbaren, mit einer Wärmekapazität behafteten und mehrere, jeweils elektrischen Größen entsprechende Ausginge aufweisenden Aggregats versehen und aufgrund folgender Voraussetzungen einsetz-The scanning device proposed according to the invention, which can be brought into contact with a liquid surface and with a detector in the form of a heat-responsive, with a heat capacity and several outputs, each having electrical quantities corresponding outputs provided and, due to the following prerequisites,

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bar ist, nämlich daß die algebraische Summe der elektromotorischen Kräfte an den Anschlüssen des Detektors in einem gleichbleibenden Zustand völlig in Wärmeform zwischen dem Detektor und seiner Umgebung austauschbar und so beschaffen ist, daß sich die Temperatur des Detektors unabhängig von den Wärmeaustauschbedingungen zwischen dem Detektor und seiner Umgebung nicht um Vierte verändert, durch welche die Vorrichtung beeinflußbar ist, sich die Temperatur jedoch verändert, wenn der Detektor durch die Flussigkeitsoberfläche hindurchtritt; alle elektrischen Größen an den Anschlüssen des Detektors veränderlich sein können, wobei deren Schwankungen auf Größen zurückzuführen sind, vorausgesetzt, daß die Gesamtheit dieser Größen zu einer den vorgenannten Bedingungen entsprechenden elektromotorischen Kraft führt und wenigstens eine Größe in Abhängigkeit von der Temperatur des Detektors veränderlich ist; die Leitungskopplung und die kapazitive und induktive Kopplung zwischen dem Detektor und den anderen Elementen der Vorrichtung vermittels der Umgebung des Detektors zu schwach ist, um die Vorrichtung zu beeinflussen; die jeweiligen Temperaturen der unterhalb und oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche befindlichen Medien nicht um Werte schwanken, durch welche die Vorrichtung beeinflußt werden könnte, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß durch zeitliche Veränderung wenigstens einer veränderlichen und temperaturabhängigen Größeis bar, namely that the algebraic sum of the electromotive Forces at the connections of the detector in a steady state completely in heat form between the Detector and its surroundings are interchangeable and designed so that the temperature of the detector is independent of the heat exchange conditions between the detector and its surroundings are not changed by fourth, which causes the Device can be influenced, but the temperature changes when the detector passes through the liquid surface passes through; all electrical quantities at the connections of the detector can be varied, whereby the fluctuations of which are due to quantities, provided that the totality of these quantities leads to one of the aforementioned Conditions corresponding electromotive force leads and at least one variable depending on the temperature of the detector is variable; the line coupling and by means of capacitive and inductive coupling between the detector and the other elements of the device the surroundings of the detector are too weak to affect the device; the respective temperatures those located below and above the liquid surface According to the invention, media do not fluctuate by values by which the device could be influenced characterized in that by changing at least one variable and temperature-dependent variable over time

BAD ORIGINAL BATH ORIGINAL

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des Detektors der Durchtritt desselben durch die Flüssigkeitsoberfläche , und durch das Vorzeichen der dabei auftretenden Veränderung die Durchtrittsrichtung anzeigbar ist.of the detector, the passage of the detector through the surface of the liquid , and the direction of passage can be indicated by the sign of the change that occurs is.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels und eines speziellen Anwendungsbeispiels desselben näher erläutert. Fig. 1 zeigt Ansprechkennlinien. Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The invention is based on an exemplary embodiment shown schematically in the drawings and a special one Application example of the same explained in more detail. Fig. 1 shows response characteristics. Figure 2 is a block diagram of the invention Contraption.

Fig. 3 ist ein Schaltplan der Vorrichtung. Fig. M- zeigt den Arbeitspunkt des Transistors Tr „. Fig. 5 zeigt eine PegeIstandanzeigevorrichtung unter Verwendung von zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen. Fig. 3 is a circuit diagram of the device. Fig. M- shows the operating point of the transistor Tr ". Fig. 5 shows a level display device below Use of two devices according to the invention.

Die nachfolgende Beschreibung geht von der Verwendung eines Thermistors mit negativem Temperaturkoeffizienten (N.T.C.) aus, der durch den von einer Stromquelle^mit hohem Innenwiderstand gelieferten Strom erwärmt wird, wobei die an den Klemmen des Thermistors erscheinende Spannung mit u bezeichnet ist und das Signal für die Vorrichtung darstellt.The following description is based on the use of a Negative temperature coefficient thermistors (N.T.C.) from that of a power source ^ with high internal resistance supplied current is heated, the voltage appearing at the terminals of the thermistor with u and represents the signal for the device.

Wenn sich der Thermistor dauernd innerhalb des gasförmigen Mediums befindet, stellt sich die Spannung u auf einen Wert U₁ ein, und wenn er sich ständig in dem flüssigen Medium befindet, erreicht diese Spannung den Wert U-. WennIf the thermistor is permanently within the gaseous medium, the voltage u is set to a value U ₁ , and if it is constantly in the liquid medium, this voltage reaches the value U-. if

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~ ο "■~ ο "■

nun angenommen wird, daß sich der Thermistor innerhalb des gasförmigen Mediums befindet und sein Abstand zur Flüssigkeitsoberfläche abnimmt, berührt er diese Oberfläche im Zeitpunkt Z . Die Spannung u hat dann in Abhängigkeit von der Zeit ζ den Verlauf der Kurve A (Fig. 1). Diese Kurve weist nach dem Zeitpunkt Z eine kurze Einbiegung (während der Zeit, die zum Eintauchen des Thermistors in die Flüssigkeit und zur Ausbildung der Wärmebewegung erforderlich ist), dann eine maximale Steigung und schließlich einen asymptotisch zur Spannung U. verlaufenden Abschnitt auf. Wenn nun angenommen wird, daß die Spannung u oberhalb des Wertes U_ eine Vorrichtung ansteuert, welche den Thermistor von neuem um einen Schritt von dem flüssigen Medium entfernt, und daß diese Vorrichtung die Zeitspanne Z von Z. bis Z₂ benötigt, um den Thermistor zum Austritt aus der Flüssigkeit zu bringen, erholt sich die Spannung u vom Zeitpunkt Z« an entsprechend der Kurve B, um asymptotisch den Wert IL anzustreben. Wenn dieser Vorgang wiederholt werden soll, muß lediglich der Zeitpunkt Z₃ abgewartet werden, an dem die Spannung u unter U₃ abgefallen ist. Wenn nun die Kurven A und B mathematisch abgeleitet werden, erhält man die Kurve C. Wenn nun die positiven Werte dieser Ableitung (d.h. des Differentialquotienten) verwendet werden, um die vorstehend beschriebene Vorrichtung zu steuern, läßt sich der Vorgang bereits vom Zeitpunkt Z^' an wiederholen, der sich sehr nahe bei Z„ befindet. Die Spannung u=f(z) wird von den KurvensegmentenIf it is now assumed that the thermistor is located within the gaseous medium and its distance to the liquid surface decreases, it touches this surface at time Z. The voltage u then has the course of curve A as a function of time ζ (FIG. 1). After the point in time Z, this curve shows a brief inflection (during the time required for the thermistor to immerse in the liquid and for the thermal movement to develop), then a maximum slope and finally a section which runs asymptotically with respect to the voltage U. If it is now assumed that the voltage u above the value U_ controls a device which removes the thermistor again by one step from the liquid medium, and that this device _{requires the time span Z from Z. to Z 2} to convert the thermistor to To bring out of the liquid, the voltage u recovers from the point in time Z «on according to the curve B in order to asymptotically strive for the value IL. If this process is to be repeated, it is only _{necessary to wait for the point in time Z 3} at which the voltage u has dropped _{below U 3.} If the curves A and B are mathematically derived, the curve C is obtained. If the positive values of this derivative (ie the differential quotient) are used to control the device described above, the process can already be started from time Z ^ ' repeat on, which is very close to Z ". The voltage u = f (z) is derived from the curve segments

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A' und B¹ dargestellt» und deren Ableitung ist C. Der ganze Vorgang kann von Z₁" bis Z " wiederholt werden, wodurch die Ableitungen C"... erhalten werden. Die Maxima M, M', M" ... der Kurven C, C, C" ... werden fortlaufend kleiner und
streben für eine vorbestimmte Frequenz einem Grenzwert zu.
Es ist ausreichend, wenn ein empfindliches Relais verwendet wird, dessen Ansprechwert unterhalb dieses Grenzwertes liegt. Zur Steuerung kann auch eine Ableitung höherer Ordnung verwendet werden, wobei mit steigender Ordnung jeweils kürzere Impulse erhalten werden. Die Ableitung der zweiten Ordnung
ist schematisch durch die Kurven D, D¹, D" ... dargestellt. Es braucht jedoch nur der positive Teil der Ableitung kleinerer Ordnung hergeleitet zu werden, ohne daß parasitäre
Impulse P, P', P" ... erzeugt werden.A 'and B ¹ are shown and their derivative is C. The whole process can be _{repeated from Z 1} "to Z", whereby the derivatives C "... are obtained. The maxima M, M', M" ... of curves C, C, C "... become progressively smaller and
strive for a limit value for a predetermined frequency.
It is sufficient if a sensitive relay is used whose response value is below this limit value. A higher order derivative can also be used for control, with shorter pulses being obtained with increasing order. The derivative of the second order
is shown schematically by the curves D, D ¹ , D ".... However, only the positive part of the smaller order derivative needs to be derived without parasitic ones
Pulses P, P ', P "... are generated.

Wenn man nun von der entgegengesetzten Annahme ausgeht, daß nämlich der Thermistor zu Anfang eingetaucht ist und eine
Vorrichtung verwendet wird, die der vorstehend beschriebenen entspricht, sind mit Ausnahme der algebraischen Vorzeichen
die gleichen Überlegungen gültig. Genausogut läßt sich auch eine Vorrichtung vorstellen, welche einerseits zwischen dem positiven Teil und andererseits zwischen dem negativen Teil von f'(z) unterscheidet, wobei der eine Ausgang das Eintauchen und der andere Ausgang den Austritt des Detektors aus
der Flüssigkeit anzeigt. Diese besonderen Ausbildungen sollen jedoch hier nicht weiter betrachtet werden.If one now proceeds from the opposite assumption, namely that the thermistor is initially immersed and one
Device used which corresponds to that described above, except for the algebraic signs
the same considerations apply. A device can just as well be imagined which, on the one hand, distinguishes between the positive part and, on the other hand, between the negative part of f '(z), one output being the immersion and the other output being the exit of the detector
the liquid indicates. However, these special trainings are not to be considered further here.

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In den nachfolgenden Ausführungen sollen einige Ausführungsformen der Vorrichtung näher betrachtet und die zusätzlichen Voraussetzungen angegeben werden. Die Erwärmung des Detektors erfolgt nicht notwendigerweise durch das Abtastelement wie beim vorstehenden Beispiel dem Thermistor, sondern kann auch auf indirekte Weise und sogar vermittels eines Stromkreises erfolgen, der vollkommen unabhängig von der Vorrichtung (Fig. 2) ist. Im letzteren Fall darf die elektromotorische Kraft nicht in einem solchen Maße schwanken, daß die Vorrichtung beeinflußt werden könnte. Zur Erläuterung dieser letztgenannten Voraussetzung soll der Fall betrachtet werden, daß der Heizstrom periodisch ist. Die Periode muß in bezug auf die Kapazität des Detektors ausreichend kurz sein, damit die in dem Detektor auftretenden TemperaturSchwankungen vernachlässigbar klein sind. Das Abtastelement muß nicht unbedingt ein Thermistor sein, sondern kann aus jedem beliebigen, auf Wärme ansprechbaren elektrischen Element wie z.B. einer Kapazität, einer Induktivität, einem Thermoelement usw. bestehen. Bei Verwendung eines Thermoelements kann die elektromotorische Kraft negativ sein, indem der Detektor die Wärme aufgrund des Peltiereffekts absorbiert. Die an den Klemmen des Detektors als Signal abgegriffene Veränderliche kann aus einer beliebigen elektrischen Größe wie z.B. einer Stromstärke, einer Spannung usw. oder einer Größe bestehen, die in einem Zusammenhang mit einer derIn the following explanations, some embodiments of the device and the additional Requirements must be specified. The detector is not necessarily heated by the sensing element such as in the above example the thermistor, but can also be done indirectly and even by means of a circuit take place, which is completely independent of the device (Fig. 2). In the latter case, the electromotive Do not vary the force to such an extent that the device could be affected. To explain this The last-mentioned prerequisite is to consider the case that the heating current is periodic. The period must be in be sufficiently short with respect to the capacitance of the detector so that the temperature fluctuations occurring in the detector are negligibly small. The sensing element does not necessarily have to be a thermistor, but can be made of any Heat-responsive electrical element such as a capacitance, an inductance, a thermocouple etc. exist. When using a thermocouple, the electromotive force can be negative by the Detector that absorbs heat due to the Peltier effect. The signal tapped at the terminals of the detector Variables can consist of any electrical quantity such as a current strength, a voltage, etc. or a Size that is related to one of the

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— Q ""- Q ""

letztgenannten Größe steht wie z.B. der Frequenz, der Phase usw. , und schließlich können auch mehrere Größen gemeinsam verwendet werden. Die Temperatur jedes der beiden Medien darf nicht in einem solchen Maße schwanken, daß dadurch die Vorrichtung beeinflußt wird. Eine unabdingbare Bedingung ist, daß sich die Temperatur des Detektors verändert, wenn er aus dem einen Medium in ein anderes eintritt.The latter variable is available, e.g. the frequency, the phase, etc., and finally several variables can also be in common be used. The temperature of each of the two media must not fluctuate to such an extent that the device is affected. An essential condition is that the temperature of the detector changes, when he enters another medium from one medium.

W Ein Schaltplan der Vorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Der Thermistor N.T.C. mit dem momentanen Widerstandswert r wird durch den Strom I erwärmt, welcher praktisch konstant gehalten wird, innerhalb bestimmter Grenzwerte, durch den Regeltransistor Tr₁, welcher durch die Zenerdiode Z. und den Regelwiderstand R_ geregelt wird. Der Widerstand R₂ gestattet die Einstellung des Stroms I. Die momentane Spannung an den Klemmen des Thermistors ist U₁=Lr, wobei r eine Funktion der Temperatur t° des Detektors r=f(t°) ist, und W A circuit diagram of the device is shown in FIG. The thermistor NTC with the instantaneous resistance value r is heated by the current I, which is kept practically constant, within certain limit values, by the regulating transistor Tr ₁ , which is regulated by the Zener diode Z. and the regulating resistor R_. The resistor R ₂ allows the adjustment of the current I. The instantaneous voltage at the terminals of the thermistor is U ₁ = Lr, where r is a function of the temperature t ° of the detector r = f (t °), and

L· da u=f₁(t ) und auch t =f₉(z), ergibt sich u =f_(z), und diese letztere Funktion der Zeit ζ wird durch die Kurvensegmente A, A¹, A", ... in Fig. 1 dargestellt. Der Strom L · since u = f ₁ (t) and also t = f ₉ (z), u = f_ (z) results, and this latter function of time ζ is given by the curve segments A, A ¹ , A ", .. shown in Fig. 1. The current

i entspricht praktisch i =C₁. ^ul , wenn der Eingangs^cl ^cl ^r dzi practically corresponds to i = C ₁ . ^u l if the input ^c l ^c l ^r dz

widerstand an Tr in bezug auf die Kapazität C₁ und derresistance at Tr with respect to the capacitance C ₁ and the

Strom i in bezug auf I für die maximale Steigung bei ^clCurrent i in relation to I for the maximum slope at ^c l

Z vernachlässigt wird. Zu diesem Zweck reicht es aus, den Kondensator C₁ ausreichend klein zu bemessen und das erhaltene Signal nicht weiter zu verstärken, wenn das letztereZ is neglected. For this purpose it is _{sufficient to dimension the capacitor C 1} sufficiently small and not to further amplify the signal obtained if the latter

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zu schwach ist. Wenn der Arbeitspunkt des Transistors Tr vermittels des Spannungsteilers R^, R_u an die Empfindlichkeitsschwelle S des Transistors gelegt wird (Fig. 4), wird nur der Strom i in Emitter-Basis-Richtung und auch nuris too weak. If the operating point of the transistor Tr by means of the voltage divider R ^, R _{u is placed} on the sensitivity threshold S of the transistor (Fig. 4), only the current i in the emitter-base direction and only

^cl
der positive Abschnitt von C» C, C", ... verstärkt. An dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Kollektors von Tr _ mit dem Ladewiderstand R₁. wird die Spannung u_?=K„· erhalten, welche der positive Teil von f' (z) ist, wobei K einen negativen Koeffizienten darstellt. Wenn der Strom i in ^c l
the positive section of C »C, C", ... is reinforced. At the common connection point of the collector of Tr _ with the charging resistor R _1. the voltage u _? = K "· is obtained, which is the positive part of f '( z), where K represents a negative coefficient. When the current i in

^cl ^c l

Basis-Emitter-Richtung von Tr fließt, ist dieser Stromkreis gesperrt und i fließt über R ab, und wie bereitsThe base-emitter direction of Tr flows is this circuit locked and i flows off via R, and as already

C₁ 4C ₁ 4

oben ausgeführt wurde, muß dieser Widerstand sehr klein bemessen werden. Die Diode Di. sperrt den Weg über R , wennAs explained above, this resistance must be very small be measured. The diode Di. blocks the path via R when

die i in Emitter-Basis-Richtung fließt. ^clthe i flows in the emitter-base direction. ^c l

Die gleichen Überlegungen treffen abgesehen vom Vorzeichen in der anschließenden Stufe zu, und an dem Verbindungspunkt des Kollektors von Tr„ mit R„ wird die Spannung U₃=K₃ erhalten, welche der positive Teil von ^U2 ist, d.h. denThe same considerations apply apart from the sign in the subsequent stage, and at the connection point of the collector of Tr "with R" the voltage U ₃ = K _{3 is} obtained, which is the positive part of ^U 2 , ie the

dzdz

positiven Teil der Kurven D, D¹, D" ... darstellt (Fig. 1). Die Spannung u„ wird falls erforderlich im Verstärker 2 verstärkt, und die Impulse werden in dem monostabilen Relais 3 in Rechteckimpulse konstanter Dauer z. umgewandelt, welche für die Vorrichtung benötigt werden, für die eine Ausführungsform im nachfolgenden dargestellt ist. the positive part of the curves D, D ¹ , D "... (Fig. 1). The voltage u" is amplified in the amplifier 2 if necessary, and the pulses are converted in the monostable relay 3 into square-wave pulses of constant duration z. which are required for the device for which an embodiment is shown below.

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-loin Fig. 5 ist eine Vorrichtung dargestellt, welche in der Lage ist, den Schwankungen des Pegelstandes einer Flüssigkeit zu folgen. Der mechanische Teil der Vorrichtung besteht hauptsächlich aus einer senkrecht angeordneten Zahnstange 1, die mit ihrem unteren Ende in die Flüssigkeit eintaucht und gerade oberhalb des Pegelstandes der Flüssigkeit den Detektor 2 einer ersten Vorrichtung I der vorstehend beschriebenen Ausführung trägt. Die Zahnstange 1 wird vermittels einer Hemmvorrichtung 3 gehalten. Eine biegsame, isolierte elektrische Leitung 4· verbindet den Detektor mit dem übrigen Teil der Vorrichtung, mit deren Ausgang ein Elektromagnet 5 verbunden ist, welcher zur Betätigung des Hebels 6 dient. Der Hebel 6 trägt eine Ratsche 7, welche durch den Anschlag 8 außer Eingriff mit den Zähnen der Zahnstange gehalten wird, wenn sich der Hebel 6 in der Ruhestellung befindet. In dem in senkrechter Richtung gemessenen Abstand d von dem Detektor 2 befindet sich der einen Teil einer Vorrichtung II bildende Detektor 9, der unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche mit der Zahnstange verbunden ist. Ein Elektromagnet Io, dessen Anker zur Betätigung der Hemmvorrichtung 3 dient, ist mit dem Ausgang der Vorrichtung II verbunden. Eine Impuls-Zähl- und Subtraktionsvorrichtung 11 ist parallel zu den Elektromagneten geschaltet und dient dazu, die Impulse der Vorrichtung I zu addieren und die Impulse entgegengesetzten Vorzeichens der Vorrichtung II zu subtrahieren.-loin Fig. 5 shows a device which is used in the Is able to follow the fluctuations in the level of a liquid. The mechanical part of the device consists mainly from a vertically arranged rack 1, which with its lower end into the liquid immersed and just above the level of the liquid the detector 2 of a first device I of the above described execution carries. The rack 1 is held by means of a locking device 3. A flexible, isolated electrical line 4 · connects the detector to the rest of the device, with its output one Electromagnet 5 is connected, which is used to actuate the lever 6. The lever 6 carries a ratchet 7, which is held by the stop 8 out of engagement with the teeth of the rack when the lever 6 is in the Rest position is. In the one measured in the vertical direction The detector 9, which forms part of a device II, is located at a distance d from the detector 2 is connected to the rack below the liquid surface. An electromagnet Io, its armature for actuation the inhibiting device 3 is used, is connected to the output of the device II. A pulse counting and subtracting device 11 is connected in parallel to the electromagnet and is used to generate the impulses of the device I. to add and subtract the pulses of opposite sign of the device II.

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V.'enn die Flüssigkeitsoberfläche ansteigt und in Berührung mit dem Detektor 2 kommt, gibt die Vorrichtung 1 einen Impuls an den Elektromagneten 5 ab, wodurch dieser die Zahnstange 1 um einen Zahn anhebt, so daß der Detektor sich wiederum in einem Abstand von der Flüssigkeitsoberfläche befindet, wenn der Pegelstand der Flüssigkeit weiter steigt, wiederholt sich.dieser Vorgang von neuem. Auf diese Weise folgen die Zahnstange und die Zählvorrichtung 11 schrittweise dem steigenden Pegelstand, wobei die Hemmvorrichtung, deren Elektromagnet Io sich während dieser Vorgänge im Ruhezustand befindet, zum Halten der Zahnstange dient. Wenn die Flüssigkeitsoberfläche abfällt und in Berührung mit dem Detektor 9 kommt, gibt die Vorrichtung II einen Impuls ab, der vermittels des Elektromagneten Io die Hemmvorrichtung betätigt, so daß diese die Zahnstange um einen Zahn absenkt, wodurch der Detektor 9 von neuem in die Flüssigkeit eintaucht. Auf diese Weise folgen die Zahnstange und die Zählvorrichtung schrittweise dem absinkenden Pegelstand der Flüssigkeit. Die Projektion d des Abstandes der beiden Detektoren in Schrittrichtung (in dem hier beschriebenen Fall die Senkrechte) muß größer sein als der Schritt p, um ein "Pumpen" der Vorrichtung zu vermeiden.V. 'when the surface of the liquid rises and comes into contact comes with the detector 2, the device 1 emits a pulse to the electromagnet 5, whereby this the rack 1 is raised by one tooth so that the detector is again at a distance from the surface of the liquid, if the level of the liquid continues to rise, this process is repeated again. In this way the rack and the counting device 11 follow the rising water level step by step, the blocking device, whose electromagnet Io is at rest during these processes is used to hold the rack. When the liquid surface falls and comes into contact with the detector 9, the device II gives a Impulse from, which by means of the electromagnet Io the inhibiting device operated so that this lowers the rack by one tooth, whereby the detector 9 again in the liquid immersed. In this way, the rack and the counting device follow the falling water level step by step the liquid. The projection d of the distance between the two detectors in the step direction (in the one described here If the vertical) must be larger than step p in order to avoid "pumping" of the device.

Eine in bezug auf ihre Winkelstellung fest mit der Zählvorrichtung 11 verbundene Nockenscheibe 17 dient zur Betätigung von zwei Schaltern 12 und 13, welche für den höchsten Pegel-One with respect to its angular position fixed to the counting device 11 connected cam disk 17 is used to operate two switches 12 and 13, which for the highest level

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stand der Flüssigkeit einen von der Vorrichtung I abgegebenen Impuls, und für den niedrigsten Pegelstand einen von der Vorrichtung II abgegebenen Impuls dem bistabilen Relais 19 zuführen. Das Relais kann beispielsweise zur gleichzeitigen Steuerung des Abflußventils 15 in die Öffnungsstellung und des Füllventils 16 in die Schließstellung für den höchsten Pegelstand bzw. den niedrigsten Pegelstand dienen. Durch geeignete Wahl der Lage der Schalter 12 und 13 in bezug auf die Nockenscheibe 17 lassen sich durch Fernsteurung der obere Grenzwert und der untere Grenzwert für den Pegelstand der in dem Behälter 18 befindlichen Flüssigkeit vorgeben.the liquid was a pulse emitted by the device I, and for the lowest level one of the Device II deliver the pulse to the bistable relay 19. The relay can, for example, be used simultaneously Control of the drain valve 15 in the open position and of the filling valve 16 in the closed position for the highest level or the lowest level. Through suitable Choice of the position of the switches 12 and 13 with respect to the cam disk 17 can be by remote control of the Specify the upper limit value and the lower limit value for the level of the liquid in the container 18.

Wenn die Anzeige der Veränderung des Pegelstandes nur in einer Richtung benötigt wird, braucht nur eine einzige Abtastvorrichtung vorgesehen zu sein. Ein Beispiel dafür ist eine Flasche während des Füllvorgangs in einer Flaschenfüllmaschine, wobei nur das Ansteigen des Pegelstandes von Interesse ist. In diesem Fall wird nur die Abtastvorrichtung I verwendet, und die Hemmvorrichtung wird durch eine Ratsche ersetzt, welche durch den Elektromagneten Io außer Eingriff mit der Zahnstange gebracht wird. Der Elektromagnet Io wird vermittels eines Stromkreises gesteuert, der unabhängig ist von der mechanischen Vorrichtung, damit die Zahnstange jeweils in eine weitere, ebenfalls zu füllende Flasche eingeführt werden kann.If the display of the change in the level is only displayed in one direction is required, only a single scanning device needs to be provided. An example of this is a bottle during the filling process in a bottle filling machine, only the rise in the water level is of interest. In this case, only the scanner is used I is used and the jamming device is replaced by a ratchet which is disengaged by the electromagnet Io is brought with the rack. The electromagnet Io is controlled by means of a circuit that is independent by the mechanical device, so that the rack is inserted into another bottle that is also to be filled can be.

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Das Ende der biegsamen Schlauchleitung 2 ο kann an der Zahnstange befestigt sein, so daß die Austrittsöffnung der Schlauchleitung dem Pegelstand folgt und sich stets innerhalb der Flüssigkeit befindet. Diese Anordnung läßt sich auch auf das Füllen von Flaschen anwenden.The end of the flexible hose line 2 ο can be attached to the rack be attached so that the outlet opening of the hose line follows the level and is always within the liquid is located. This arrangement can also be applied to the filling of bottles.

- Patentansprüche 109848/1179 - Claims 109848/1179

Claims

il λ scanning device that can be brought into contact with a liquid surface and with a detector in the form

. one that is responsive to heat and has a heat capacity and a plurality of units, each having outputs corresponding to electrical quantities, and based on the following conditions can be used, namely that the algebraic sum of the electromotive forces on the Connections of the detector in a constant state entirely in thermal form between the detector and its surroundings interchangeable and is such that the temperature of the detector is independent of the heat exchange conditions between the detector and its surroundings is not changed by values by which the device can be influenced but the temperature changes as the detector passes through the liquid surface; all electric Sizes at the connections of the detector can be variable, the fluctuations of which can be attributed to sizes are, provided that the totality of these quantities to an electromotive corresponding to the aforementioned conditions Force leads and at least one variable is variable as a function of the temperature of the detector; the Line coupling and the capacitive and inductive coupling between the detector and the other elements of the device is too weak due to the surroundings of the detector,

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to affect the device; the respective temperatures of those below and above the liquid surface Media do not fluctuate by values which could influence the device, characterized in that: that by changing at least one variable and temperature-dependent variable of the detector (2, 9) over time Passage of the same through the liquid surface, and by the sign of the change occurring in the process Direction of passage can be displayed.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the passage of the scanning element through the liquid surface can only be displayed in one passage direction.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the detector is fixedly connected to an adjusting device (1) and is arranged on that side of the liquid surface towards which it is variable.

M-. Device according to claim 3, characterized in that two detectors (2, 9) which are fixedly connected to an adjusting device (1) and are arranged on one and the other side of the liquid surface are provided and the projection of the mutual spacing of the detectors in the direction of a step-by-step displacement thereof is greater than the steps (p) that can be carried out by the actuating device.

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5. The device according to claim 3, characterized in that signals can be emitted by the device when the liquid surface reached predetermined water levels.

6. The application of the device according to claim 1 for determining or stopping the liquid level in an in the container located in the filling, in particular a bottle.

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