DE2426303C3 - Fehlerermittlungs- und -anzeigesystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fehlerermittlungsund -anzeigesystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem aus der FR-PS 20 76 600 bekannten System dieser Art erfaßt der Fehlerdetektor den Sicherungsausfall oder den Phasenausfall bei einem Drehstromnetz und unterbricht dadurch die Stromzufuhr zu der ersten Spule des Relais, wodurch die zweite Spule des Relais den magnetisch betätigbaren Schalter aus einer offenen Wartestellung in eine geschlossene Fehleranzeigestellung bringen und damit das Fehleranzeigeorgan einschalten kann. Bei diesem System ist als Schalter ein Reed-Schalter verwendet, der in der offenen Wartestellung mittels eines Permanentmagneten und in der geschlossenen Fehleranzeigestellung durch mechanische Stellkraft gehalten wird. Bei der Fehlererfassung überwindet die magnetische Stellkraft der zweiten Spule diejenige des Permanentmagneten, während aus dem sich dann ergebenden Haltezustand die Rückrtellung dadurch erfolgt, daß die erste Spule mit Überstrom über eine gesonderte Taste gespeist wird. Dadurch überwindet die magnetische Stellkraft der ersten Spule diejenige der zweiten Spule sowie die gleichgerichtete mechanische Stellkraft des Reed-Schalters. Bei diesem bekannten System ist es neben der Erfordernis einer gesonderten Rückstelltaste nachteilig, daß bei dem Relais sowohl die mechanische als auch die magnetische bzw. elektromagnetische Dimensionierung kritisch ist, so daß dieses »bistabile« Relais relativ störanfällig und aufwendig ist. Da bei diesem Relais an dem bewegbaren Teil des Reed-Schalters auf engem Raum die magnetische Stellkraft des Permanentmagneten und die mechanische Stellkraft des Schalters einander entgegenwirken und in ihrer Größe begrenzt sind, genügt ein geringer Stoß, durch Überschreiten der Kräftegleichgewichtsstellung die jeweils entgegengesetzte Schaltstellung herbeizuführen.

Aus der US-PS 38 28 308 ist ein Fehleranzeigesystem bekannt, bei dem ein Kipp-Relais verwendet ist, das einen Rastmechanismus hat, der das Umschalten eines Schalters jeweils dann zuläßt, wenn nur eine von zwei gegensinnig gewickelten Spulen erregt ist Die Fehleranzeige erfolgt dadurch, daß über einen bei zu geringem Öldruck geschlossenen Schalter durch Schließen eines mit einem Bremspedal verbundenen Schalters eine erste Spule erregt wird und das Schließen des Relais-Schalters herbeiführt. Über .den geschlossenen Relais-Schalter werden eine zweite Spule sowie über eine Diode und den Öldruck-Schalter die erste Spule erregt und ferner wird ein Fehleranzeigeorgan eingeschaltet Durch den Relais-Mechanismus wird der Schließzustand des Relais-Schalters erhalten. Die geschlossene Fehleranzeigestellung des Relais-Schalters wird erst durch öffnen des Öldruck-Schalters bewirkt, wozu jedoch schon ein kurzzeitiger öldruckanstieg ohne Behebung des Fehlers genügt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fehlerermittlungs- und -anzeigesystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das sich durch einfachen Aufbau und hohe Betriebssicherheit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteingelöst.

Erfindungsgemäß wird somit beim Auftreten eines Fehlers durch den magnetisch betätigten Schalter einerseits das Fehleranzeigeorgan eingeschaltet und andererseits durch das Überbrücken der ersten Spule ein Haltezustand hervorgerufen, der durch das öffnen des Hauptschalters des Systems und damit durch Aberregen beider Spulen in dem System gelöst wird. Dabei braucht das Relais nur derart ausgebildet zu sein, daß der magnetisch betätigbare Schalter bei Erregen allein der zweiten Spule schließt, während er die offene Stellung einnimmt, wenn keine der beiden Spulen erregt oder aber beide Spulen erregt sind, d. h., die erste Spule der zweiten Spule entgegenwirkt. Da bei diesem Relais nur eine Stellkraft in den offenen Ruhezustand und die beiden einander im Wartezustand des Systems aufhebenden magnetischen Stellkräfte der Spulen zu berücksichtigen sind, kann das Relais sehr einfach aufgebaut werden. Dieser einfache Aufbau ergibt auch eine hohe Betriebssicherheit, weil die offene Ruhestellung des Schalters durch eine ausreichende hohe Stellkraft des Schalter sichergestellt werden kann, während der Schließzustand durch eine die Stellkraft des Schalters ausreichend stark überwindende magnetische Stellkraft der zweiten Spule gewährleistet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispieleri unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 ist ein Schaltbild einer ersten Absführungsform des Fehlerermittlungs- und -anzeigesystems;

Fig.2 und 3 sind Schaltbilder einer zweiten und dritten Ausführungsform des Systems;

F i g. 4 ist eine Schnittansicht eines Fehlerdetektors;

Fig.5 ist ein Schaltbild einer vierten Ausführungsform des Systems.

In F i g. 1 bezeichnet A eine Detektorhalteschaltung, B eine Prüfschaltung, 1 und 2 Strombegrenzungswiderstände und 3 und 4 eine erste und zweite Spule, die Differential-Relaisspulen bilden, die gegensinnig gewikkelt sind. 3a und 4a bezeichnen Rückleitdioden zum Absorbieren der Gegen-EMK der Spulen 3 und 4. 5 bezeichnet einen normal offenen Reed-Schalter als magnetisch betätigbaren Schalter, 6 einen Schutzwiderstand, 7 eine Diode, 8 eine Lampe, die ei./ Fehleranzeigeorgan bildet, und 9 einen Fehlerdetektor, durch den bei Ermittlung jeglichen unnormalen Zustandes eines Objektes der Fehlerermittlung der Stromkreis zwischen seinen Anschlüssen 9a und 9b geöffnet wird, wobei dieses öffnen die erste Spule 3 aberregt, die mit dem Detektor 9 in Serie geschaltet ist. 10 bezeichnet eine Betriebsspannungsquelle, die aus einer in einem Fahrzeug installierten Batterie besteht, 10a einen Hauptschalter, 11 einen Widerstand, 12 einen Prüftransistor, 13 einen Basiswiderstand und 14 einen Prüfschalter.

Die erste Ausführungsform des Systems, die den zuvor beschriebenen Aufbau hat, arbeitet folgendermaßen: Wenn sich eine zur Fehlerermittlung überwachte Komponente im Normalzustand befindet, ist der Fehlerdetektor 9 in Schließstellung, so daß die erste und die zweite Spule 3 und 4 erregt sind und die resultierenden Felder der Spulen 3 und 4 einander aufheben. Demzufolge ist der Reed-Schalter 5 geöffnet und der Stromfluß durch die Lampe 8, den Schutzwiderstand 6, die erste Spule 3 und den Fehlerdetektor 9 nach Masse durch die Diode 7 gesperrt. Somit leuchtet die Lampe 8 nicht und zeigt damit an, daß sich die Komponente im Normalzustand befindet.

Ist an der überwachten Komponente einmal ein Fehler aufgetreten, wird dieser unnormale Zustand durch den Fehlerdetektor 9 ermittelt, so daß der Stromkreis zwischen den Anschlüssen 9a und 9b geöffnet ist. Wenn die erste Spule 3 dadurch aberregt wird, so daß ihre elektromagnetische Anziehungskraft verschwindet, wird der Reed-Schalter 5 durch die elektromagnetische Anziehungskraft der zweiten Spule 4 geschlossen. Das Schließen des Reed-Schalters 5 schaltet die Lampe 8 ein und ergibt eine Anzeige des Fehlers bei der überwachten Komponente. Gleichzeitig wird ein Kurzschluß der ersten Spule 3 über den geschlossenen Reed-Schalter 5 und die Diode 7 hergestellt, wodurch bei Rückstellung des Fehlerdetektors 9 in seine ursprüngliche geschlossene Stellung durch irgendeinen fehlerhaft verursachten Vorgang, beispielsweise durch die Neigung oder durch Schwingungen der überwachten Komponente, die erste Spule 3 keine die der zweiten Spule 4 aufhebende elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt, so daß die Lampe 8 eingeschaltet bleibt. Auf diese Weise kann jede Fehlerbedienung an der überwachten Komponente genau angezeigt werden, ohne daß eine fehlerhafte Anzeige entsteht. Der Anzeigehaltebetrieb kann durch öffnen des Hauptschalters 10a beendet werden.

Mittels der Prüfschaltung B kann geprüft werden, ob die Lampe 8 normal arbeitet oder ob sie ausgebrannt ist. Durch Umschalten des Prüfschalters 14 zur Betriebsspannungsquelle 10 wird der Prüftransistor 12 eingeschaltet, so daß infolge des Leitzustandes des Transistors 12 ein Strom zwangsweise der Lampe 8 zugeführt wird, wodurch die Lampe 8 bei ihrem Aufleuchten anzeigt, daß sie normal arbeitet.

Bei der in F i g. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform wird das Fehlerermittlungssystem dazu verwendet, einen Fehler in einem Ermittlungsobjekt zu ermitteln, wie z. B. dem Pegel in einer Ölwanne oder einem Flüssigkeitsbehälter, der in einem Fahrzeug installiert ist, wobei das unnormale Absinken des Pegels ermittelt und angezeigt wird. Deshalb unterscheidet sich der Fehlerdetektor 9 der zweiten Ausführungsform gegenüber dem der ersten Ausführungsform, indem er aus Reed-Schaltern 91Z? und 92b besteht, die durch Magnetschwimmer 91a bzw. 92a betätigt werden. Beispielsweise ist aer Reed-Schalter 91 b in dem linken vorderen Teil der ölwanne angeordnet und der Reed-Schalter 926 in dem rechten hinteren Teil der ölwanne, so daß die Reed-Schalter 9\b und 92b einander gegenüberstehend längs einer Diagonallinie auf der Oberfläche des Öls angeordnet sind, um so das Auftreten einer Fehlfunktion zu verhindern und eine höhere Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Unter normalen Bedingungen, bei denen der ölpegel höher als der Detektorpegel liegt, sind beide Reed-Schalter 916 und 92b durch die magnetischen Kräfte der Magnetschwimmer 91a und 92a geschlossen, d.h. die obersten Stellungen der Magnelschwimmer 91a und 92a werden durch nicht gezeigte Anschläge bestimmt, so daß auf diese Weise die Magnetschwimmer 91a und 92a derart in ihrer Lage festgelegt werden, daß sie die Reed-Schalter 91 ft und 92£> normalerweise schließen.

Sind die Reed-Schalter 91 b und 926 in Schließstellung, ist ein Transistor 95 gesperrt und sein Kollektorpotential wird im wesentlichen gleich dem Betriebsspannungspotential. Demzufolge fließt kein Strom durch zwei Rückstromsperrdioden 96a und 96£>. In diesem Fall wird ein Kondensator 93 in der gezeigten Polarität geladen. Andererseits liefert der Stromfluß durch einen Widerstand 97 über Pegelverschiebungsdioden 98a und 98f> einen Basisstrom zum Transistor 99, um diesen durchzuschalten. Demzufolge besteht normalerweise ein Stromkreis zwischen den Anschlüssen 9a und 9b, so daß die mit der Detektorhalteschaltung A verbundene Lampe 8 nicht leuchtet.

Wird der ölpegel zu niedrig, so daß er unter den Detektorpegel abfällt und dabei beide Reed-Schalter 9ib und 92b geöffnet werden, wird der Transistor 95 durchgeschaltet. Der Transistor 99 wird jedoch nicht sofort gesperrt. Das Kollektorpotential des Transistors 95 fällt nämiich bis zum Ablauf von beispielsweise 3 Sekunden, während denen die Ladung des Kondensators 93 über einen Widerstand 94 entladen wird, nicht auf einen Pegel ab, der den Transistor 99 sperrt. Der Zweck dieser durch den Kondensator 93 und den Widerstand 94 hervorgerufenen Verzögerungszeit liegt darin, jegliche Fehlfunktion des Systems durch vorübergehende Änderungen im ölpegel zu verhindern, die du.ch Schwingungen od. dgl. verursacht werden. Nach Verstreichen dieser Verzögerungszeit wird der Transistor 99 gesperrt, so daß die Detektorhalteschaltung A in Beirieb gesetzt wird und die Lampe 8 leuchtet. Ferner kann der Kollektor und der Emitter des Transistors 99 zwischen den 5!chaltungsknoten des Widerstandes 1 und

der Diode 7 und die erste Spule 3 in der Detektorhalteschaltung A geschaltet sein, um die gleiche Funktion wie im vorhergehenden beschriebenen zu erfüllen.

Fig.3 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform des Systems, die eine Modifikation des Schaltungsauf- s baus nach der zweiten Ausführungsform gemäß F i g. 2 darstellt und bei der der Fehlerdetektor 9 einen normalerweise offenen Schalter bildet. In F i g. 3 sind die Bauteile, die den in F i g. 2 gezeigten gleich oder äquivalent sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist im Unterschied zu der Ausführungsform nach F i g. 2 der Kollektor des Transistors 95 über die Rückstromsperrdiode 96 mit dem Schaltungsknoten der ersten Spule 3 und der Diode 7 in der Detektorschaltung A verbunden. Dabei sind die Reed-Schalter 91 ύ und 926 normalerweise geschlossen, so daß der Transistor 95 gesperrt ist und die Detektorschaltung A nicht betätigt ist. Demzufolge leuchtet die Lampe 8 nicht.

Wird der ölpegel so niedrig, so daß die Magnetschwimmer 91a und 916 nach unten Wandern und beide Reed-Schalter 91Zj und 926 geöffnet sind, wird der Transistor 95 durchgeschaltet. Das Kollektorpotential des Transistors 95 nimmt jedoch nur allmählich ab, während über den Widerstand 94 die Ladung des Kondensators 93 entladen wird, der unter den normalen Bedingungen in der gezeigten Polarität geladen wurde. Sinkt das Kollektorpotential des Transistors 95 schließlich unter einen vorbestimmten Wert ab, wird die elektromagnetische Anziehungskraft der ersten Spule 3 so klein, daß sie nicht mehr die elektromagnetische Anziehungskraft der zweiten Spule 4 aufhebt, wodurch der Reed-Schalter 5 geschlossen wird und die Lampe 8 aufleuchtet. Auf diese Weise wird die Verzögerungszeit, während welcher das Kollektorpotential des Transistors 95 unter den vorbestimmten Wert abfällt, dazu verwendet, eine Fehlfunktion des Systems infolge irgendwelcher vorübergehender Änderungen des ölpegels durch Schwingungen od. dgl. zu vermeiden.

F i g. 4 und 5 veranschaulichen eine vierte Ausführungsform des Systems, die zum Ermitteln und Anzeigen dafür verwendet wird, daß sich ein zu überwachendes Objekt wie z. B. der an dem Rad eines Fahrzeuges angebrachte Bremsbelag abgenutzt hat und unnormal dünn ist. F i g. 4 ist eine Schnittansicht eines Fehlerdetektors 9. Die Enden eines U-förmigen Leiters 901 sind elektrisch mit Anschlüssen 9c und 9c/über Verbindungsstücke 902a bzw. 9026 verbunden, wobei ein Hartisolator 904 auf der oberen inneren Seite des U-Stücks vorgesehen ist, um jeglichen Kurzschluß an dem Zwischenabschnitt des Leiters 901 zu verhindern. Der Leiter 901 ist beschichtet und in einen Gummiteil 903 so eingegossen, daß der Unterabschnitt des U-Stücks freiliegt. Der gegossene Gummiteil 903 sitzt mit einer elektrisch isolierenden Harz-Staubdichtung 905 in einem Bremsbelag 906. Der Bremsbelag 906 ist elektrisch isolierend und derart aufgebaut, daß er zum Bremsen des Fahrzeuges in Berührung mit einer gegenüberliegend angeordneten und mit Masse verbundenen Bremstrommel 907 gedruckt wird.

Nutzt sich infolge wiederholter Bremsvorgänge der Bremsbelag 906 ab und wird daher die Harz-Staubdichtung 905 vollständig abgetragen, so liegt der untere Abschnitt des Leiters 901 frei. Wird unter dieser Bedingung beim Bremsen der Bremsbelag 906 gegen die Bremstrommel 9Ö7 gedrückt, so wird der Leiter 901 über die Bremstrommel 907 an Masse gelegt.

Der Schaltungsaufbau der vierten Ausführungsform wird anhand von F i g. 5 beschrieben. Der Schaltungsaufbau ist gleich dem der ersten Ausführungsform nach F i g. I mit Ausnahme der Art wie der Fehlerdetektor 9 an die Detektorhalteschaltung A angeschlossen ist. Die Anschlüsse 9c und 9ddes Fehlerdetektors 9 sind nämlich zwischen den Schaltungsknoten des Widerstandes 1 mit der Diode 7 und die erste Spule 3 geschaltet.

Da bei dem zuvor beschriebenen Aufbau der Leiter 901 freiliegt, wenn sich der Bremsbelag 906 auf einen unnormalen Grad abnutzt, wird bei weiterem Bremsen sowohl der Bremsbelag als auch der Leiter 901 gegen die Bremstrommel 907 gedrückt, so daß durch diese der Leiter 901 an Masse gelegt wird. Tritt dies ein, fließt kein Strom durch die erste Spule 3, so daß der Reed-Schalter 5 durch die elektromagnetische Anziehungskraft der zweiten Spule 4 geschlossen wird und die Lampe 8 einschaltet. Gleichzeitig wird ein Schaltkreis hergestellt, der über den Widerstand 1, die Diode 7 und den geschlossenen Reed-Schalter 5 nach Masse verläuft. Wird der Leiter 901 durch Beendigung des Bremsvorgangs von Masse gelöst, bleibt dabei die erste Spule 3 kurzgeschlossen, so daß die elektromagnetische Anziehungskraft der zweiten Spule 4 nicht aufgehoben wird. Demzufolge leuchtet die Lampe 8 nach Beendigung des Bremsvorganges weiter und zeigt dauernd richtig an daß der Bremsbelag 906 abgenutzt und unnormal dünn geworden ist. Ferner schaltet die Lampe 8 ein, wenn ein Bruch im Leiter 901 vorliegt, so daß daher die Fehlerermittlungs- und -anzeigefunktion auch am Leiter durchführbar ist. Die anderen Funktionen der vierter Ausführungsform nach F i g. 4 und 5 sind identisch mil denen der ersten Ausführungsform nach F i g. 1.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Fehlerermittlungs- und -anzeigesystem mit einem Fehlerdetektor, der beim Auftreten eines Fehlers eine erste zweier gegensinnig gewickelter Spulen eines Relais aberregt, wobei dann dessen normalerweise erregte zweite Spule einen magnetisch betätigbaren Schalter für einen Schaltkreis mit einem Fehleranzeigeorgan schließt, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisch betätigbare Schalter (5) durch öffnen eines Hauptschalters (tOa) des Systems rückstellbar ist und im Schließzustand die erste Spule (3) kurzschließt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisch betätigbare Schalter (5) die erste Spule (3) über eine Diode (7) kurzschließt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerdetektor (9) einen normalerweise geschlossenen Schalter darstellt, der in Reihe zur ersten Spule (3) geschaltet ist und bei Auftreten eines Fehlers öffnet

4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerdetektor (9) einen normalerweise offenen Schalter darstellt, der der ersten Spule (3) parallel geschaltet ist und bei Auftreten eines Fehlers schließt.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerdetektor (9) ein unnormales Abfallen eines Flüssigkeitspegels ermittelt.

6. Systen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerdetektor (9) zwei normalerweise geschlossene, durch Magnetschwimmer (91a, 92a) betätigbare Schalter (916, 92b) in Parallelschaltung 3S aufweist, die in gegenseitigem Abstand auf dem Flüssigkeits-Sollpegel angeordnet sind.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerdetektor (9) eine unnormale Abnutzung eines -Bremsbelages ermittelt.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerdetektor (9) ein sein öffnen bzw. Schließen beim Auftreten eines Fehlers verzögerndes Zeitglied (93 bis 95) aufweist.