DE2640349A1

DE2640349A1 - Einrichtung zum feststellen der vereisung einer oberflaeche eines gegenstandes

Info

Publication number: DE2640349A1
Application number: DE19762640349
Authority: DE
Inventors: Horst Kister
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1976-09-08
Filing date: 1976-09-08
Publication date: 1978-03-09
Also published as: DE2640349C2

Description

Einrichtung zum Feststellen der
Vereisung einer Oberfläche eines Gcgenstandes Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Feststellen der Vereisungseiner Oberfläche eines Gegenstandes, insbesondere der Tragfläche eines Flugzeuges, mit einem Fühlsystem, das mit einer Steuer- und/oder Anzeigestufe in Verbindung steht.
Es ind bereits eine Vielzahl von Einrichtungen zum Feststellen der Vereisung einer Ober-Flüche bekannt, die mit Schall- oder Ultraschallwellen, mit radioaktiven Strahlen, mit Infrarotstrahlung, monochromatischem Licht oder auch auf pneumatischer Basis arbeiten. Alle diese Einrichtungen hahen den Nachteil, daß sie relativ bauteilaufwendig aufgebaut sind. Zudem besitzen viele von ihnen einen montagetechnisch ungünstigen Aufbau, der nicht nur häufig eine Änderung des Gegenstandes, dessen Oberfläche hinsichtlich einer Vereisung überwacht werden soll, sondern auch umfangreiche t-10ntagearbeiten zur Festlegung der Einrichtung am zu überwachenden Gegenstand erfordert.
Diese Nachteile sollen durch die Erfindung überwunden werden. Aufgabe der Erfindung ist, eine Einrichtung zum Feststellen der Vereisung an der Oberflache eines Gegenstandes zu schaffen, die einen möglichst einfachen, bauteilarmen Aufbau besitzt und ohne Schwierigkeiten am Gegenstand festgelegt werden kann. Insbesondere soll die l-Tüglichkeit bestehen, die Einrichtung ohne Änderung des Gegenstandes an diesem zu befestigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß das Fühlsystem -einen kapazitiven Fühler aufweist, der ein schwingungsbestimmendes Element eines Oszillators ist.
Durch diese erfindungsgepdße Maßnahme wird eine Einrichtung geschaffen, die, da sie im Gegensatz zu den benannten Einrichtungen lediglich einen einteiligen Fühler aufweist, CiuSerst einfach und insbesondere ohne Lehren am Gegenstand selbst befestigt werden kann. Des weiteren hesitzt der kapazitive Fühler, wie noch zu zeigen sein wird, einen im Vergleich zu den bekannten Fühlern einfachen und bauteilarmen Aufbau: er besteht im allgemeinen aus zwei oder mehreren gleichartigen Elektroden, die von einer Isolierhülle umgeben sind. Auch der elektronische Teil der Einrichtung läßt sich um ein Vielfaches einfacher aufbauen, als dies bei den bekannten Einrichtungen der Fall ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Fühler mindestens zwei Elektroden, die zwischen zwei Isolierstoffschichten nebeneinander angeordnet sind. Ein solcher Fühleraufbau besitzt insbesondere fertigungstechnische Vorteile.
Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, eine der beiden Isolierstoffschichten als Träger für dierElelctroden auszubilden und die andere in Form einer Kunststoff-Folie. Der Träger kann aus einer starren oder auch flexiblen Platte aus Preßstoff, kunststoff oder auch Keramik bestehen. Als Material für die Kunststoff-Folie kann Polytetraflunräthylen verwendet werden. Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, die Elektroden auf den Trägern aufzudampfen oder auch aufzudrucken. Auf diese Weise lassen sich auch großflächige Fühlsysteme ohne Schwierigkeiten kostengünstig herstellen. Ebenso ist es jedoch auch möglich, die Elektroden aus einer Folie leitenden Materials herzustellen und auf den Träger aufzukleben. Eine solche Lösung hat gegenüber den zuvor beschriebenen den Vorteil, daß keine teuren Fertigungsmittel henütigt werden. Von gewissem Nachteil ist, daß im allgemeinen größere Herstelltoleranzen in Kauf genommen werden müssen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Oszillator aus einem oder mehreren Stromkreisen in die Erzeugung hochohmiger Eingangsimpedanzen gestattender, integrierter Bauweise. Durch die Verwendung eines solchen Oszillators kann die Empfindlichkeit der Einrichtung betrachtlich gesteiser-t werden. Zudem verringert sich dadurch der Einfluß des mittleren Elektrodenabstandes auf das MeB-ergebnis.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind der bzw. die Oszillatorstromkreise in Bt,US-Technik ausgeführt. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Oszillator aus zwei hintereinander geschalteten Konjunktionsgliedern in CMOS-TechniM aufzubauen, die über eine SC-hornbination rückgekoppelt sind. Insbesondere bei einem so aufgebauten Oszillator kann auf eine abgeschirmte Leitung zwischen dem elektronischen Teil und den Elektroden verzichtet werden.
Dies wirkt sich günstig auf die Produktionskosten aus. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jedes Konjunktionsglied als NAND-Glied aufgebaut. Derartige NAND-Glieder sind Hauteile, die äußerst preiswert im Handel erhältlich sind und somit die Herstellung eines billigen Oszillators gestatten.
Eine weitergehende Vereinfachung der Montage der Einrichtung an der Oberfläche des Gegenstandes kann dadurch erreicht werden, daß die Elektroden und der Oszillator zu einer Baueinheit zusamflengefaßt sind.
Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele enthält, näher erläutert. Es zeigen: Fig 1 eine Aufsicht auf einen Fühler mit 4 Elektroden Fig 2 einen Schnitt durch den Fühler gem. Fig 1 entlang der Linie II-II und Fig. 3 ein Blockschaltbild des elektronischen Teils der Einrichtung Sie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, besteht der Fühler aus 4 rechteckförmigen Elektroden 1, -2, 3 und 4, die nebeneinander auf einem Träger 5 aus Polytetrafluorathylen aufgeklebt sind. Der Ahstand der einzelnen Elektroden zueinander beträgt ca. 1 - 2 mm und die Breite der einzelnen Elektroden ungefähr.20 mm. Die einzelnen Elektroden sind aus einer etwa 70 pm dicken Kupferfolie hergestellt.
Über den Elektroden 1, 2, 3 und 4 befindet sich eine Folie 6 aus.
PolytetraFluoräthylen, durch die die einzelnen Elektroden vor einer mechanischen Oeschädigung geschützt sind und die verhindert, daß sich Wasser oder Tis unmittelbar auf den Elektroden und zwischen diesen niederschlagen bzw. bilden kann, wodurch die Funktion des Fühlers beeinträchtigt würde. Der Träger 5 und die Folie 6 sind am Rand des Trägers 5 miteinander verschweißt.
Folie insbesondere aus Figur 1 hervorgeht, sind die Elektroden 1 und 3 einerseits und die Elektroden 2 und 4 andererseits jeweils eleltrisch miteinander und mit Anschlußdrähten 7 und 8 verbunden. ueber diese Anschlußdrähte steht der Fühler mit dem Oszillator 9 in Verbindung, der aus zwei hintereinander geschalteten N(\ND-Gliedern 10 und 11 besteht. Der Ausgang des NAND-Gliedes ist über den Fühler und den widerstand 12 bzw. 13 mit den Eingängen der NND-Glieder 10 bzw.
11 rückgekoppelt. Der Ausgang des Oszillators 9 steht über einen Gleichrichter 14 und einen Verstärker 15 mit einer Überwachungslampe 16 in Verbindung.
Befindet sich auf dem Fühler kein Eis, so ist der Oszillator 9 bedämpft und schwingt nicht. Die Folge ist, daß die Lampe 16 nicht leuchtet. Sobald jedoch sich auf den Elektroden Eis bildet, beginnt, der Oszillator 5 zu- schwingen und die Lampe 16 leuchtet auf und zeigt an, daß Eis vorhanden ist.

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zum Feststellen der Vereisung einer Oberfläche eines Gegenstanales, insbesondere der Tragfläche eines Flugzeuges mit einem Fühisystem, das mit einer Steuer- und/oder Anzeigestufe in Werbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlsystem einen kapazitiven Fühler aufweist, der ein schlllingungshestimmendes Element eines Oszillal;ors (9) ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler mindestens zwei Elektroden (1, 2, 3, 4) umfaßt, die zwischen zwei Isolierstoffschichten (5, 6) nebeneinander angeordnet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Isolierstoffschicht als Träger (5) für die Elektroden (1, 2, 3, 4) ausgebildet ist und die andere aus einer Kunststoff-Folie (6) besteht.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1, 2, 3, 4) auf den Träger (5) aufgedampft sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1, 2, 3, 4) auf den Träger (5) aufgedruckt sind.
G. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1, 2, 3, 4) aus einer Folie leitenden materials bestehen, die auf den Träger (5) aufgeklebt sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6,dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (9) aus einem oder mehreren jrtromkreisen in die Erzeugung hochohmiger Eingangsimpedanzen gestattender, integrierter bauweise besteht.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Uszillatorstromkreise in CtIflS-Technik ausgeführt sind.
9. Einrichtung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß der Uszillator (9) aus zwei hintereinander geschalteten Konjunktionsgliedern (1Q; 11) in CMOS-Technik besteht, die über eine RC-S,ombination rückgekoppelt sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Konjunktionsglied als NAND-Glied (10, 11) aufgebaut ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1, 2, 3, 4) und der Oszillator (9) zu einer Einheit zusammengefaßt sind.