DE2406369C2

DE2406369C2 - Tankfüllstand-Kontrollvorrichtung

Info

Publication number: DE2406369C2
Application number: DE2406369A
Authority: DE
Inventors: Andre Scarborough Ontario Rekai
Original assignee: Honeywell Ltd Canada
Current assignee: Honeywell Ltd Canada
Priority date: 1973-02-26
Filing date: 1974-02-11
Publication date: 1983-12-15
Also published as: FR2219403B1; FR2219403A1; DE2406369A1; GB1409649A; CA1008146A; US3882887A

Description

weiche hintereinandergeschaltet sind, geleitet. Ober den Lichtleiter 15 wird das Licht zu der Kontrolleinheit 10 zurückgeführt

Die Fühlelemente 11,12 und 13 bestehen vorzugsweise aus totalreflektierenden Prismen, welche auf einstellbaren Trägern montiert und an dem Dach des Tankanhängers befestigt sind.

Gemäß F i g. 2 ist ein einziges dieser Prismen zusammen mit dor zugehörigen Kontrollvorrichtung dargestellt Ein Kipposzillator 16 speist eine Fotodiode 17, welche somit pulsierendes Licht erzeugt, das seinerseits zu einem Prisma 18 über einen Lichtleiter 19 geleitet wird. Durch die gestrichelte Linie 20 innerhalb des Lichtleiters 19 wird der Lichtpfad angedeutet Das pulsierende Licht das Ober den Lichtleiter 19 dem Prisma 18 zugeführt wird, wird an "einer total reflektierenden Fläche 21 zurückgeworfen und. von einem weiteren Lichtleiter 22 von dem Prisma 18 weggeführt Solange das Prisma 18 von der Luft umgeben ist Findet an der Fläche 21 eine Totalreflexion statt und das gesamte empfangene Licht wird zurückgeworfen. Wenn jedoch die Flüssigkeit die Räche 21 benetzt ändert sich der Brechungsindex des Prismas und das empfangene Licht kann durch das Prisma in die Flüssigkeit eintreten, so daß kein Licht mehr in den Lichtleiter 22 reflektiert wird.

Solange die Flüssigkeit unterhalb der Fläche 21 steht, wird das Licht von dieser Fläche reflektiert und durch den Lichtleiter 22 einem Fototransistor 23 zugeführt Der Kollektor des Fototransistors 23 ist über einen Widerstand 24 mit einer positives Bezugspotential führenden Sammelschiene 25 verbunden. Andererseits ist der Emitter des Transistors 23 mit einer negatives Bezugspotential führenden Sammelschiene 26 verbunden. Die Basis eines weiteren Transistors 27 ist über einen Widerstand 28 mit dem Kollektor des Fototransistors 23 verbunden. Der Emitter des Transistors 27 ist mit der positiven Potentialschiene 25 verbunden, währenddem der Kollektor dieses Transistors über einen Widerstand 29 an die negative Potentialschiene 26 angeschlossen ist Die Basis eines dritten Transistors 31 ist über einen Widerstand 30 mit dem Kolloktor des zweiten Transistors 27 verbunden. Der Kollektor des dritten Transistors 31 ist über einen Widerstand 32 mit der positiven Potentialschiene 25 und mit seinem Emitter direkt an die negative Poxentialschiene 26 angeschlossen. Der Kollektor des dritten Transistors 31 ist über einen Inverter 34 und einen nachgeschalteten Kondensator 35 einerseits an einen monostabilen Multivibrator 36 und andererseits über einen Widerstand 37' an die negative Potentialschiene 26 angeschlossen. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 36 ist über einen Widerstand 37 mit der Basis eines Leistungstransistors 38 verbunden und über einen Kondensator 39 an die negative Potentialschiene gelegt. Der Emitter des Leistungstransistors 38 ist direkt an die negative Potentialschiene 26 angeschlossen, während der Kollektor über eine Last 39' mit der positiven Potentialschiene 25 verbunden ist.

Im Betrieb und unter der Voraussetzung, daß der60 Flüssigkeitspegel unterhalb des Prismas 18 steht, wird das von der Fotodiode 17 emittierte pulsierende Licht durch die Fläche 21 des Prismas 18 reflektiert und auf den Fototransistor 23 geworfen. Wenn ein Lichtimpuls auf den Fototransistor 23 fällt, so zieht dieser Strom und erniedrigt hierbei das Potential an seinem Kollektor, wodurch der zweite Transistor 27 ebenfalls in den stromführenden Zustand gelangt. Der Stromfluß durch den Transistor 27 bewirkt einen Potentialsprung an seinem Kollektor, wodurch der dritte Transistor 31 ebenfalls in den stromführenden Zustand gelangt Hierdurch erscheint ein »O«-Signal am Kollektor des Transistors 31, welches durch den nachgeschalteten Inverter 34 in ein »L«-Signal umgewandelt wird. Ober den Kondensator 35 gelangt dieses »L«-Signal an den Eingang des monostabilen Multivibrators 36 und wird durch diesen verstärkt Das »L«-Signal am Eingang des monostabilen Multivibrators 36 erzeugt an seinem Ausgang ein O-Signal, wodurch die Aufladung des Kondensators 39 verhindert wird Wenn der Lichtimpuls auf dem Fototransistor 23 verschwindet gibt der Ausgang des monostabilen Multivibrators 36 ein L-Signal ab, wodurch der Kondensator 39 aufgeladen wird. Bereits der nächste Lichtimpuls am Fototransistor 23 bewirkt jedoch wiederum ein 0-Sigr.iaI am Ausgang des monostabilen Multivibrators 36, wodurch der Kondensator 39 wiederum teilweise entladen wird. Solange demnach pulsierendes Licht ve-, dem Fototransistor 23 empfangen wird, ist es dem Kondensator 39 nicht möglich, sich auf eine Spannung aufzuladen, die ausreichend wäre, den Transistor 38 zu schalten und die Last 39' zu speisen. Wenn jedoch das pulsierende Licht ausbleibt, 30 kann sich der Kondensator 39 aufladen und einen Betrag, der ausreichend ist, den Transistor 38 durchzuschalten und die Last 39' zu speisen.

Es sei hier festgestellt daß das gepulste Licht aus verschiedenen Ursachen den Empfänger nicht mehr erreichen kann. So kann beispielsweise der Flüssigkeitspegel einen solchen Stand erreichen, daß die Reflexion des gepulsten Lichtes an der Fläche 21 verhindert wird und dementsprechend der Fototransistor 23 ein kontinuierliches Dunkelsignal registriert Andererseits kann ein Lichtleiter brechen, was den gleichen Effekt zur Folge hat Sollte der auf den Fototransistor 23 führende Lichtleiter brechen und zufällig auf eine Lichtquelle gerichtet sein, so empfängt der Fototransistor fortlaufend ein Lichtsignal; infolge der Kondensatorankopplung des monostabilen Multivibrators wird jedoc!: auch in diesem Fall die Last 39' gespeist und die Füllung des Tankes unterbrochen. Der gleiche Effekt ist gegeben, wenn eine Schaltungskomponente ausfällt.

Die Last 39' kann aus einer Signallampe bestehen, weiche im Falle ihrer Speisung aufleuchtet und aufwiese Weise eine Anzeige gibt, daß die Flüssigkeit das Prisma 18 erreicht hat. Ebenso kann die Last 39' aus einem Ventil bestehen, welches die Flüssigkeitszufuhr in den Tank abschaltet, wenn die Flüssigkeit das Prisma 18 erreicht und der Transistor 38 durchgesteuert wird.

Gemäß Fig.3 ist eine Kontrollvorrichtung dargestellt die zur Überwachung mehrerer Teile eines Tankbehälters dient. Die Kontrolleinheit 10 beinhaltet alle Elemente zwischen dem Fototransistor 23 und der Last 39'; wie dies in Fig.2 dargestellt ist. Die Kontrolleinheit 10 enthält weiterhin den Kipposzillator 16 mit der zugehörigen Stromversorgungseinrichtung und die lichtemittierende Fotodiode 17. Die Kontrolleinheit 40 ist sodann üb Jr einen ersten Lichtleiter 41 mit einem Prisma 42 verbunden. Unter der Voraussetzung, daß die Flüssigkeit die reflektierende Fläche 43 des Prismas 42 nicht berührt, wird das Liclit von dieser Fläche 43 reflektiert, von einem Lichtleiter 44 aufgenommen und zu einem weiteren Prisma 45 übertragen. Wenn die flüssigkeit auch die Fläche 46 des Prismas 45 nicht berührt, wird das Licht ebenfalls reflektiert und durch einen weiteren Lichtleiter 47 aufgenommen und zu einem weiteren Prisma 48

übertragen. Wenn auch die Fläche 49 dieses Prismas 48 von der Flüssigkeit nicht berührt wird, so wird auch hier das Licht von der Fläche 49 reflektiert, von einem Lichtleiter 50 aufgenommen und zurück auf den Fototransistor innerhalb der Kontrolieinheit 40 übertragen. Wenn jedoch eine der Oberflächen 43, 46 oder 49 von der Flüssigkeit berührt wird, so wird der Lichtpfad zwischen dem Lichtleiter 41 und dem Lichtleiter 50 an irgendeiner Stelle unterbrochen. Eine solche Unterbrechung verursacht eine Speisung der in der Steuereinheit 40 enthaltenen Last.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Tankfüllstand-Kontrollvorrichtung mit einer gepulsten lichtquelle, einem' als lichtempfänger dienenden lichtelektrischen Wandler, einer zwischen Lichtquelle und Wandler in dem Tank angeordneten Lichtübertragungseinrichtung in Form eines lichtdurchlässigen Körpers mit totalreflektierenden Begrenzungsflächen, über die das von der Lichtquel-Ie ausgesandte Licht auf den Wandler geworfen wird, solange die totalreflektierenden Begrenzungsflächen von dem den Tank füllenden Medium nicht benetzt werden, und mit einer an den lichtelektrischen Wandler angeschlossenen Schaltungsanord- ^ nung, welcher bei einer Veränderung des lichtelektrischen Signales eine Last schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung umfaßt:

'

a) einen monosiabiicü M uitr vibrator (36);

b) einen den licht-elektrischen Wandler (23) an den monostabilen Multivibrator (36) anschließenden Koppelkondensator (35);

c) einen Ladekondensator (39), dessen Entladung von dem Multivibrator (36) gesteuert wird und dessen Aufladung bei Ausbleiben der Impulse eine die Last (38, 39) betätigende Schwellenspannung übersteigt

30

2. Tan'ifüllstand-Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung femer einen Transistor (38) aufweist, dessen Arbeitswiderstsnd durch die Last (39')" gebildet wird und daß die Basis des Transistors (38) an den Ladekondensator (39) angeschlossen ist

3. Tankfüllstand-Kontrollvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung ferner eine zwischen dem lichtelektrischen Wandler (23) und dem Kondensator (39) angeordnete Verstärkeranordnung aufweist, welche einen mehrstufigen Verstärker (24—32) sowie einen nachgeschalteten Inverter (34) umfaßt.

4. Tankfüllstand-Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquel-Ie aus einem Kipposzillator (16) und einer von diesem angesteuerten lichtemittierenden Fotodiode (17) besteht.

5. Tankfüllstand-Kontrollvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrische Wandler ein Fototransistor (23) ist.

6. Tankfüllstand-Kontrollvorricntung nach Anspruch t bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (17) und dem lichtdurchlässigen Körper (18) bzw. zwischen dem lichtdurchlässigen Körper (18) und dem lichtelektrischen Wandler (32) das Licht durch Lichtleiter (19,22) geführt ist.

7. Tankfüllstand-Kontrollvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mehrere in Reihe geschaltete und durch Lichtleiter (41, 44, 47, 50) ao verbundene Prismen (42, 45, 48) zur Überwachung mehrerer getrennter Abteile eines Behälters.

8. Tankfüllstand-Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitswiderstand (39') auf ein Ventil einwirkt.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tankfüilstand-Kontrollyorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Aus der CH-PS 4 64 076 ist eine TankfüÜstand-KontroHvorrichtung bekannt, bei der eine .Lichtquelle einen Lichtstrahl nach einem Lichtempfänger aussendet In dein Tank und im Wege des Lichtstrahls ist ein lichtdurchlässiger Körper mit totalreflektierenden Flächen als Lichtübertragungseinnchtung angeordnet Diese Lichtübertragungseinrichtung wirft das von der Lichtquelle empfangene Licht so lange auf den Lichtempfänger zurück, bis das in den Tank eingefüllte Medium den lichtdurchlässigen Körper berührt und dieser seine totalreHektierende Eigenschaft verliert Wenn dieser kritische Füllstand erreicht ist, wird über eine Schaltungsanordnung, die an den Lichtempfänger angeschlossen ist, die Flüssigkeitszufuhr zu dem Tank abgeschaltet, und es erscheint eine optische und akustische Anzeige. Um während des Füllvorganges sicherzustellen, daß die Schaltungsanordnung funktionsbereit ist, wird bei der bekannten Vorrichtung der kntische Füllstand simuliert, indem ein Zeitrelais einen Widerstand periodisch in den Stromkreis der Lichtquelle einschaltet und damit die Lichtemission deutlich erniedrigt jedesmal, wenn dies geschieht, wird der Füllvorgang unterbrochen und das optische und akustische Signa! erscheint Durch einen ebenfalls periodisch betätigten Schalter wird das Zeitrelais jeweils entregt, wodurch die Unterbrechung des Füllvorganges aufgehoben wird. Auf diese Weise wird bei der bekannten Kontrollvorrichtung eine gewisse Eigensicherheit erzielt, wobei jedoch eine periodische Unterbrechung des Füllvorganges in Kauf genommen werden muß.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tankfüllstand-Kontrollvorrichtung der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern, daß die Eigensicherheit der Schaltung ohne Unterbrechung des Füllvorganges erzielt werden tear- Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Eine gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ausgebildete Schaltungsanordnung bewirkt bei einer Tankfüllstand-Kontrollvorrichtung der gattungsgemäßen Art nicht nur eine Abschaltung des Füllvorganges beim Ausbleiben der normalerweise durch das Prisma übertragenen Lichtimpulses sondern auch eine Abschaltung in dem Fall, wo beispielsweise bei einem Bruch eines Lichtleiters Fremdlicht konstant eingefangen wird. Zudem erfolgt die Überwachung in vorteilhafter Weise ohne Unterbrechung des Füllvorganges.

Anhand der Figuren der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Tankanhänger und die-daran angebrachte Kontrollvorrichtung in schematischer Darstellung,

F i g. 2 ein Schaltschema der Kontrollvorrichtung und

F i g. 3 mehrere Fühlelemente, die zu ejnern gemeinsamen System zusammengefaßt sind.

Gemäß Fig. 1 ist ein Tankanhänger dargestellt, der drei Abteile aufweist für die Aufnahme und den Transport von gefährlichen Flüssigkeiten. Eine Kontrolleinheit 10 ist auf der Seite des Anhängers angebracht und mit den Fühlelementen 11, 12 und 13 durch Leitleiter 14 und 15 verbunden. Von der Kontrolleinheit 10 erzeugtes pulsierendes Licht, wird über den Lichtleiter 14 zu den Fühlelementen 11, 12 und 13,