DE2128252C - Flussigkeitsstandanzeiger - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsstandanzeiger, insbesondere für die ölstandsanzeige in Kraftfahrzeug- oder anderen Verbrennungsmotoren, mit einer aus Lichtquelle und lichtempfindlichem Element gebildeten Lichtschranke, die von der zu überwachenden Flüssigkeit unterbrechbar ist.

Ein solcher Flüssigkeitsstandanzeiger ist /. B. ander deutschen OtTenlegungsschrift 1 573 100 bekam: mit der der Füllstand größerer mit Flüssigkeil pein!! ter Behälter mit Hufe eines Steigrohr.s überdach· wird, in dem eine aus Lichtquelle und lichtemplinJ liche'm Element gebildete Lichtschranke vorgeseh,: lsi die bei Vorhandensein oder Niclm ^rhaiukiw,: von Flüssigkeit zwischen dem liciueniptirdlichen I ment und der Lichtquelle unterschiedlicne elektris.J Simialc abgibt. Die von der Lichtschranke abgegcK-nen elektrischen Sginale werden mit Hilfe eines U iaiv/ur Einschaltung einer akustischen oder optisch..

Λ η/.ei tie benutz ί.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen solchen FhK ν 1 kei;:,':t^ndaim'igcr derart zu verbessern, dab er aiR¹ zur Überwachung der Füllstandshöhe relativ klein, Flüssigkeitsmengen in Verbindung mit entsprecher..· kleinen, auch nichtstationären Vorrichtungen, wie -,.. z. B. durch mit Verbrennungsmotoren ausgerüstete Kraftfahrzeuge gegeben sind, benutzt werden kann Der Flüssigkeitsstandanzeiger soll dabei trotz en, fächer und wenig aufwendiger Bauweise eine absolut sichere Überwachung der jeweiligen Füllstandshöhe ermöglichen, so daß auch eine Störung oder ein Ausfall des Flitssigkeitsstandanzcigers durch ein entsprechendes Warnsignal angebbar ist, also eine Überwachung der erforderlichen Füllstandshöhe immer nach der sicheren Seite stattfindet.

Diese Aufgabe ist bei einem Flüssigkeitsstandanzeiger der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Verstärker mit einem nichtinvertierenden Eingang und einem invertierenden Eingang vorgesehen ist, von denen einer an einem die Lichtquelle enthaltenden, eine Vorspannung erzeugenden und an Speisespannung liegenden Spannungsteiler angeschlossen ist und der jeweils andere über eine Parallelschaltung aus dem lichtempfindlichen Element und einem Kondensator mit der Speisespannung verbunden ist, und daß der Ausgang des Verstärkers über ein Anzeigeelement ebenfalls mit der Speisespannung verbunden ist, die über einen Schalter einschaltbar ist.

Durch die Verwendung eines derartigen Verstärkers, der z. B. ein herkömmlicher Operationsverstärker ist, zur Verarbeitung des von der Lichtschranke abgegebenen elektrischen Signals ist eine schnelle und einfache Verarbeitung der Signale und gleichzeitige Überwachung aller zur Lichtschranke und auch zur Auswerteschaltungj>ehörenden Bauelemente möglich. Durch einen meist als integrierten Schaltkreis ausgeführten Operationsverstärker ist eine nur minimale Anzahl von Bauelementen für den gesamten Füllstandsanzeiger erforderlich, die auf kleinstem Raum vereinigt werden können. Der dabei benutzte Operationsverstärker muß einen Eingangswiderstand besitzen, der nicht wesentlich größer als der höchste vorkommende Widerstand des lichtempfindlichen Elementes ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird mit Hilfe dieser wenigen Bauelemente und dem Operationsverstärker ein jedes dieser Bauelemente überwachender Betrieb des Füllstandanzeigers erreicht. Bei Schließen des Schalters und damit Anschaltung der Speisespannungsquelle an die Schaltung leuchtet die Lichtquelle: der Lichtschranke und auch das am Ausgang des Operationsverstärkers liegende Anzeigeelement auf. Ist die Lichtschranke unterbrochen, d. h. der Sollwert des Füllstandsanzeigers nicht unterschrit-

ten, ;O bleibt das mit dem in\ ei licienden Liniiang des Versiärkers verbundene liehlempfindliclie Llenteni liochjhmig, und der ihm panillelgeschaltete Kondensator wird mit einer von ihm und dem Verstärker gebildeten Zeilkonstante umgeladen. Nach l'mlaikmg ties Kondensator:, erlischt die Λη/eigelampe. wodurch eine ausreichende Füllstandshohe der/u überwachenden flüssigkeit angezeigt wird. Kt dagegen die Ltillstantshöhe so niedrig, dall die Lichtschranke nicht unterbrochen wild, so bleibt die Anzeigelampe eingeschaltet. Bei einem Defekt eines der Bauelemente bleibt die Anzeigelampe ebenlalls eingeschaltet oiler leuclet auch unmittelbar bei linschallung der Schaltung nicht auf.

Gemäß bevorzugter Ausfiihrungsbeispiele iler Lr-HndLiig ist als Lichtquelle em Licht emitiiercnder Halbleiter, z. B. eine GaHiumuiscniddiode. und uk Anzeigeelement eine Lampe vorgesehen.

Gemäß einer bevorzugten Anwendung der Erfindung befinden sich mindestens Jie zur Lichtschranke gehörenden Bauelemente im ö!meßstab eines Verbrennungsmotors und die übrigen Bauelemente der Schaltung z.B. in der Fassung einer Anzeigelampe, die :'.. B. am Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges angebracht we: 1en kann oder aber ebenfalls im ölmeßstab. Diese bevorzugte Anwendung gestattet eine einfache und sehr zuverlässige (jberwachung des ÖI-standes eines Kraftfahrzeugmotors, ohne daß dazu in der bisher üblichen Weise der ölmeßstüj aus dem Motorblock herausgenommen und durch Vergleich der an ihm sichtbaren Feuchtigkeitsgrenze mit vorhandenen Eichstrichen der jeweilige Ölstand festgestellt werden muß. Dabei ist zu bedenken, daß der an herkömmlichen Verbrennungsmotoren zusätzlich zu dem ölmeßstab vorgesehene öldruckschalter eine Anzeige des Füllstandes über den Öldruck nur in einem solchen Umfang ermöglicht, daß bei Aufleuchten der Warnlampe bzw. bei an einem öldruckn.esser angezeigtem Druckabfall die Füllstandshohe des Öls bereits so niedrig ist, daß eine Beschädigung des Motors durch mangelhafte Schmierung bereits eingetreten ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das lichtempfindliche Element auch temperaturempfindlich. Bei Verwendung eines solchen auch temperaturempfindlichen Elements ist mit Hilfe der gleichen Schaltung auch eine Überwachung der öltemperatur möglich, da sich in Abhängigkeit dieser auch Jas Ausgangssignal des Operationsverstärkers ändert.

Die Erfindung wird an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele nähe·- erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 die elektrische Schaltung des Flüssigkeitsstandanzeigers und

Fig. 2 schematisch die Unterbringung der zur Lichtschranke gehörenden Bauelemente in einem herkömmlichen ölmeßstab eines Verbrennungsmotors.

Der nichtinvertierende Eingang eines Verstärkers V, der vorzugsweise ein Operationsverstärker ist und im weiteren als solcher gezeichnet wird, liegt am Mittelabgriff eines aus Widerständen A₁ und R₂ gebildeten Spannungsteilers, der über eine Anschlußklemme 1 mit einer Lichtquelle L₁ in Serie geschaltet ist. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers ist über eine Anschlußklemme 2 mit einer Parallelschaltung aus einem lichtempfindlichen Element? und einem Kondensator C verbunden, deren andere Anschlüsse auf eine Anschlußklemme 3 geführt sind, die auch mit dem nicht mit der Anschlußklemme 1 verbundenen Anschluß der I.ichU|iie!!e / , verbunden ist. Der Ausnaiiü des Operationsverstärker-. L i>l ühei eine Anzeigelampe /.., mit dem einen Anschluß eines Schallers S verbunden, der gleichzeitig auch nut dei Anschlußklemme 3 verbunden ist. De! anu.u Λ η schluß des Schalter-· S ist mit dem einen Anschluß einer Betriebsspannungsquelle B verbunden. iL-ien anderer Anschluß mit dem mn der λη·.':;!ιιΙ'

ίο klemme i nicht verbundenen Aiisculuß des Spannungsteilers verbunden ist.

Bei der Anwendung dieser Schaltung m V-.-:biii dung mit einem Verbrennungsmotor sind die zu Lichtschranke gehörenden Bauelemente L, und /' si-. wie der Kondensator C' in einem η. Li 1. 2 ge/, igten Ölmeßstab untergebracht, wobei die elektrischen \n vehlulAUciruucn 1, 2 und 3 in geeigneter Weise /. B. zu dem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges herausgeführt sind, an dem ·ί hier nicht gezeigter Weise die Anzeigelampe /.., angeordnet ist, wobei der Span nungsteiler und auch der Operationsverstärker infolge ihrer minimalen äußeren Abmessungen z. B. unmittelbar in der Fassung dieser Anzeigelampe untergebracht werden können.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist in dem ölmeßstab Λ/ in dem beim herkömmlichen ölmeßstab die Eichstriche aufweisenden Bereich eine Ausnehmung Λ vorgesehen, in der die Lichtquelle L₁ und das lichtempfindliche Element P einander gegenüberliegend so angeordnet sind, daß sie eine Lichtschranke bilden, die bei einem gerade noch ausreichenden ölstand sicher unterbrochen wird.

Die Funktionsweise des Füllstandsschalters wird in Verbindung mit Fig. 1 erläutert:

Bei Schließen des Schalters S leuchten die Lichtquelle L₁ und auch die Anzeigelampe/,, auf, da die Lichtquelle L₁ über den Spannungsteiler/?,, R., unmittelbar an der Speisespannungsquelle B liegt und infolge der noch nicht erfolgten Umladung des Kon-

densators C ein die Anzeigelampe L, zum Aufleuchten bringendes Ausgangssignal vom Operationsverstärker V abgegeben wird. Hat sich nach einer bestimmten durch die Zeitkonstante des aus Kondensator und Eingangswiderstand des Operationsverstärkers gebildeten Kreises der Kondensator C umgeladen und bleibt das lichtempfindliche Element /' infolgt Unterbrechung der Lichtschranke hochohmig, so erlischt die Anzeigelampe L₂. Das beim Einschalten des Schalters S auftretende kurze Aufleuchten der Anzeigelampe L₁, gibt daher die ungestörte Betriebswei?2 des Füllstandsanzeigers an, während das anschließende Erlöschen der Anzeigelampe einen noch ausreichenden Füllstand signalisiert.

Ist dagegen der Füllstand so weit abgesunken, daß die Lichtschranke nicht länger unterbrochen ist, so wird das lichtempfindliche Eilement P niederohmig, und es gelangt positives Potential an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers. Nach Überschreiten des durch die Lichtquelle L₁ und die Wi-

ders.ände A₁ und R₂ vorgegebenen positiven Schwellwerts am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers tritt eine erhebliche Verminderung des positiven Potentials am Ausgang des Operationsverstärkers auf, so daß die Anzeigelampe L₂ aufleuchtet

und damit einen nicht ausreichenden ölstand signalisiert.

An Stelle der Anzeigelampe L₂ können in den Ausgang des Operationsverstärkers selbstverständlich

auch alle anderen geeigneten Anzeigeelemente, wie z. B. Zeigerinstrumente oder aber akustische Warnsignalgeber, geschaltet werden.

Die in F i g. 1 dargestellte erfindungsgemäße Schaltung kann auch zur Temperaturüberwachung der hinsichtlich ihres Füllstandes überwachten Flüssigkeit benutzt werden, wenn das lichtempfindliche Element gleichzeitig auch temperaturempfindlich ist. In diesem Falle wird bei ausreichendem Füllstand und damit unterbrochener Lichtschranke oder bei in hier nicht gezeigter Weise abgeschalteter Lichtquelle L₁ bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur der zu überwachenden Flüssigkeit das licht- und temperaturempfindliche Element P so niederohmig, daß die im Ausgang des Operationsverstärkers geschaltete Anzeigelampe L₂ oder aber ein geeignetes anderes bzw. zusätzliches Element aufleuchtet bzw. eine entsprechende Anzeige liefert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

2 123 Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsstandanzeiger, insbesondere Für die ölstandsanzeige in Kraftfahrzeug- oder anderen Verbrennungsmotoren, mit einer aus Lichtquelle und lichtempfindlichem Element gebildeten Lichtschranke, die von der zu überwachenden Flüssigkeit unterbrechbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (F) mit einem nichtinvertierenden Eingang und einem invertierenden Eingang ungesehen ist. von denen einer an einem die Lichtquelle (L₁) enthaltenden, eine Vorspannung erzeugenden und au Speisespannung (B) liegenden Spannungsteiler (L₁, R₁, Rj angeschlossen ist und der jeweils andere über eine Parallelschaltung (P, C) aus dem lichtempfindlichen Element (P) und einem Kondensator (C) mit der Speisespannung (B) verbunden ist, und daß der Ausgang des Verstärkers (F) über ein Anzeigeelement (L₂) ebenfalls mit der Speisespannung (B) verbunden ist, die über einen Schalter (.S") einiChaltbar ist.

2. Flüssigkeitsstandanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (L₁) ein Licht emittierender Halbleiter ist.

3. Flüssigkeitsstandanzeiger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeelement (L ) eine Lampe ist.

4. Fiüssigkeitsstandanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dad: roh gekennzeichnet, daß der Verstärker (F) und die anderen Bauelemente (L₁, L₂) an nur einer Speisespannungsquelle (B) liegen.

5. Flüssigkeitsstandanzeiger nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Lichtschranke gehörenden Bauelemente (L₁, P) im ölmeßstab (M) eines Verbrennungsmotors untergebracht sind.

6. Flüssigkeitsstandanzeiger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die übrigen Bauelemente (R₁, R.„ L) der Schaltung in der Fassung einer an einem Armaturenbrett angeordneten Anzeigelampe (L.,) untergebracht sind.

7. Flüssigkeitsstandanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle elektrischen Bauelemente mit Ausnahme des Anzeigeelements (L₂), des Schalters (S) und der Speisespannungsquelle im ölmeßstab (M) eines Verbrennungsmotors untergebracht sind.

8. Flüssigkeitsstandanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Element (P) auch temperaturempfindlich ist.