DE2852569C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Solche Anlagen, die Nässe und Vereisung melden, sind Kraft­ fahrern, Autobahnmeistereien, Flugplatzdirektoren, Piloten und dgl. von ganz besonderer Hilfe. Ein Kraftfahrer kann über einen Vereisungszustand auf einer Brückenfahrbahn un­ terrichtet werden, bevor er sie passiert, so daß er die not­ wendige Vorsicht walten lassen kann. Ebenso kann ein Flug­ platzdirektor, nachdem ihm die Vereisung einer oder mehrerer seiner Rollbahnen gemeldet worden ist, Flugzeuge zu einer nichtvereisten Rollbahn umleiten oder Enteisungs­ arbeiten auf den betroffenen Rollbahnen in die Wege leiten. Kraftfahrer können vor einer leichten Ansammlung von Was­ ser auf einer schmutzigen Autobahn gewarnt werden, bei der es sich um eine Gefahr handelt, die fast so bekannt wie schwierig zu erkennen ist.

Eine Anzahl von Anlagen zum Melden von Niederschlag auf einer Fahrbahn ist aus den US-PS 38 73 927, 38 82 381, 24 19 266, 32 43 793 und 34 28 890 sowie aus der FR-PS 20 78 982 bekannt.

Die bekannten Anlagen liefern im allgemeinen zwar eine nützliche Information über Oberflächenzustände, es wäre jedoch von äußerstem Vorteil, wenn ihre Effektivität in gewisser Hinsicht verbessert werden könnte. Wenn der Füh­ ler an der erwünschtesten Stelle angeordnet ist, um die tatsächlichen Oberflächenzustände genau abzufühlen, d. h. wenn er in die Fahrbahn so eingebettet ist, daß seine obe­ re Fläche insgesamt mit der der Fahrbahn in einer Ebene liegt, ist er dem Verkehr ausgesetzt, wie beispielsweise über ihn hinweggehenden Personen- und Lastkraftwagen oder landenden Flugzeugen usw. Eine Fühlereinheit, die Konden­ satorplatten hat, welche in einem kurzen Abstand von bei­ spielsweise 1,6 mm unterhalb der oberen Fläche eines in Epoxidharz eingekapselten Fühlers angeordnet sind, ist des­ halb einem beträchtlichen Verschleiß und Abrieb ausgesetzt. Die relativ dünne Epoxidharzschicht kann daher leicht abge­ tragen werden, wodurch die Kondensatorplatten Beschädigungen ausgesetzt werden und die Fühlereinheit unwirksam gemacht wird.

Wenn jedoch die Verschleißfestigkeit und die nutzbare Le­ bensdauer des Fühlers durch Vergrößern der Dicke der über ihm liegenden und für die Verkapselung benutzten Kunstharz­ schicht verbessert werden, werden die Empfindlichkeit und die Zuverlässigkeit gegenüber Oberflächenniederschlag merk­ lich verringert. Darüber hinaus unterliegt die Ansprech­ empfindlichkeit der bekannten Anlagen häufig Abweichungen und Veränderungen, die von der Temperatur abhängig sind. Diese sind nicht ohne weiteres kompensierbar und führen zu einer möglichen Ungenauigkeit bei der Anzeige der tatsäch­ lichen Oberflächenzustände.

Aus der US-PS 39 86 110 ist eine Anlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art bekannt, die aller­ dings primär zum Messen der Wassertiefe auf einer Fahrbahn dient, nicht aber zum Melden von Nässe und Vereisung auf einer Fahrbahn. Bei der bekannten Anlage enthält der Block zwei Kondensatoren, die jeweils ein Paar koplanare, inein­ andergeschachtelte Kupferelektroden aufweisen und in dem Block übereinander angeordnet sind. Betrachtet man eine der beiden Elektroden des oberen Kondensators als Fühlerelek­ trode, so sind bei der bekannten Anlage also noch drei weitere Elektroden vorhanden, die an dem Meß- oder Melde­ vorgang beteiligt sind. Diese vier Elektroden sind gegen die obere Fläche des Blockes geneigt. Die den zeitlich ver­ änderlichen elektrischen Strom liefernde Einrichtung er­ zeugt diesen Strom mit einer Frequenz von 200 kHz und legt ihn an eine Elektrode des einen Elektrodenpaares und mit einer Phasenverschiebung von 180° an eine Elektrode des anderen Elektrodenpaares an. Weiter sind mehrere an der oberen Fläche des Blockes freiliegende Metallstifte vorge­ sehen, die gemeinsam mit Masse verbunden sind. Zum Messen der Wassertiefe auf der Fahrbahn wird bei dieser bekannten Anlage die Änderung der Kapazität und der Konduktanz des oberen Kondensators ausgenutzt, zu der es kommt, wenn sich aufgrund der Ansammlung von Wasser auf der oberen Fläche des Blockes die Dielektrizitätskonstante ändert. Diese Ände­ rung der Kapazität und Konduktanz des oberen Kondensators erfolgt relativ zu der konstanten Kapazität und Konduktanz des unteren Kondensators. Weiter wird durch die Ansammlung von Wasser auf der oberen Fläche des Blockes die Kapazität zwischen den beiden anderen Elektroden der beiden Konden­ satoren und den mit Masse verbundenen Metallstiften beein­ flußt. Bei der bekannten Anlage wird eine Kombination von Auswirkungen der Höhe der Wasseransammlung auf die Kapazi­ tät und die Konduktanz zwischen beiden Kondensatoren und die Kapazität zwischen diesen und den Metallstiften gegen Masse ausgenutzt, weshalb die bekannte Anlage nur empfind­ lich genug ist, unterschiedliche Höhen der Wasseransamm­ lung zu ermitteln, zum Melden von bloßer Nässe und/oder Vereisung aber zu unempfindlich wäre. Wenn darüber hinaus in einer Anlage wie dieser bekannten Anlage ein Signalgene­ rator in Form der den zeitveränderlichen elektrischen Strom liefernden Einrichtung in Verbindung mit einem Fühler be­ nutzt wird, sollten dieser Signalgenerator und seine zuge­ ordneten Bauelemente an einer entfernten Stelle, beispiels­ weise unter einer Brücke oder in einem beträchtlichen Ab­ stand von der Rollbahn- oder Autobahnoberfläche, in die der Fühler eingebettet ist, angeordnet werden können. Bei der bekannten Anlage dient zwar die hohe Frequenz von 200 kHz des Signalgenerators zum Verbessern der Empfindlichkeit, dadurch wird jedoch die Entfernung, über die das Signal mittels der üblichen Drahtkabel geleitet werden kann, stark begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage der eingangs ge­ nannten Art so auszubilden, daß sie bei verbesserter Ver­ schleiß- und Abriebfestigkeit ohne Zuhilfenahme einer Frequenz in der Größenordnung von 200 kHz trotzdem mit höherer Empfindlichkeit das Vorhandensein von Niederschlag auf einer Fahrbahn genau feststellen kann und zusätzlich in der Lage ist, auch Nässe und Vereisung auf der Ober­ fläche einer Fahrbahn zuverlässig zu melden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Anlage nach der Erfindung ist statt zwei geneigt gegen die Fahrbahn angeordneten Kondensatoren lediglich eine Fühlerelektrode erforderlich, die in einem vorbestimm­ ten Abstand unterhalb der oberen Fläche des Blockes ange­ ordnet ist, so daß die Ansammlung von Niederschlag auf der oberen Fläche die Kapazität und Konduktanz zwischen der Fühlerelektrode und der Fahrbahn beeinflußt. Dazu ist eine Eingangsklemme des Verstärkers sowohl mit der den zeitver­ änderlichen elektrischen Strom liefernden Einrichtung als auch mit der Fahrbahn verbunden, und zwar in der Nähe der Fühlerelektrode. Weiter ist die Fühlerelektrode sowohl mit der anderen Eingangsklemme des Verstärkers als auch mit der anderen Klemme der den zeitveränderlichen elektrischen Strom liefernden Einrichtung verbunden, so daß ein direkter Stromkreis zwischen dieser Einrichtung und dem Verstärker vorhanden ist. Die Anlage nach der Erfindung hat daher bei wesentlich einfacherem Aufbau als die bekannte Anlage eine höhere Empfindlichkeit, ohne daß von einer hohen Frequenz in der Größenordnung von 200 kHz Gebrauch gemacht werden müßte. Das ermöglicht, mit der Anlage nach der Erfindung nicht nur das Vorhandensein von Niederschlag auf einer Fahrbahn festzustellen, sondern zuverlässig auch Nässe und Vereisung zu melden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegen­ stand der Unteransprüche.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 ist statt der Frequenz von 200 kHz bei der bekannten Anlage lediglich eine Frequenz von etwa 5 kHz bei der Anlage nach der Erfin­ dung erforderlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol­ genden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Fühlers einer Anlage nach der Erfindung, von welchem der Übersichtlichkeit halber gewisse Teile weggebrochen sind, und

die Fig. 2A-2C Schaltbilder der elektrischen Schaltung, die in dem Fühler von Fig. 1 verwendet wird.

Die in den Zeichnungen dargestellte Anlage zum Melden von Nässe und Vereisung auf der Oberfläche einer Fahrbahn ent­ hält einen Fühler, der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeich­ net ist. Der Fühler 1 enthält einen Block 3 aus elektrisch isolierendem Material, der eine ebene obere Fläche 5 auf­ weist. Der Block 3 ist in eine Fahrbahn, wie beispielswei­ se eine Flugplatzrollbahn oder die Oberfläche einer Brücke, so eingebettet, daß seine obere Fläche 5 mit der Oberfläche der Fahrbahn im wesentlichen bündig ist. In dieser Position ist die obere Fläche 5 dem Niederschlag, d. h. Regen, Reif, Schnee usw., der auf die umgebende Fahrbahn fällt, ausge­ setzt. Die Fahrbahn ist durch strichpunktierte Linien 6 in Fig. 1 angedeutet. Das elektrisch isolierende Material, aus welchem der Block 3 besteht, umfaßt ein in Wärme aus­ härtendes Kunstharzmaterial 7, dessen Dielektrizitätskon­ stante von der Temperatur relativ unabhängig ist. Ein aus­ gezeichnetes Kunstharzmaterial 7 ist Epoxidharz, das durch Verwendung von Diglycidyläther von Bisphenol A mit Triäthylentetramin-Härter erzielt wird. Zur besseren Maßhaltigkeit enthält das elektrisch isolierende Material, aus welchem der Block 3 besteht, weiter einen inerten Füllstoff, der insgesamt mit 9 bezeich­ net ist und eine Dielektrizitätskonstante hat, welche im wesentlichen gleich der des Kunstharzmaterials 7 ist. Ausge­ zeichnete Ergebnisse sind unter Verwendung von sauberen, trockenen 1,6-mm-Quarzglasperlen oder sauberem Quarzsand als inertem Füllstoff 9 erzielt worden. Das Verhältnis von Kunstharzmaterial 7 zu Füllstoff 9 beträgt beispielsweise 50 : 50 Gewichtsteile.

Eine große, etwa quadratische Fühlerelektrode 11 ist in den Block 3 eingekapselt und in einem vorbestimmten Abstand in der Größenordnung von 6,4 mm unterhalb der oberen Flä­ che 5 des Blockes 3 angeordnet. Die Elektrode 11 ist eine Metallfolie, die mit der oberen Fläche auf einem Substrat­ material 13, üblicherweise einer Isolierstoffpappe, wie sie zur Herstellung von gedruckten Schaltungskarten benutzt wird, verklebt und ihrerseits in den Block 3 eingekapselt ist. Die Kapazität und die Konduktanz zwischen der Elektro­ de 11 und der Fahrbahn 6 ist in Fig. 2A mit gestrichelten Linien durch Ersatzkondensatoren C 1 und C 3 bzw. einen Ersatz­ widerstand GI dargestellt. Diskrete Bauelemente, welche die Werte der Kondensatoren C 1 und C 3 und des Widerstands GI haben, sind in der Schaltung tatsächlich nicht vorhan­ den, sondern die kapazitiven und galvanischen Effekte zwi­ schen der Fühlerelektrode 11 und der Fahrbahn, d. h. Erde, sind das Äquivalent für das Vorhandensein des Widerstands GI und der Kondensatoren C 1 und C 3 in der Schaltung. Im folgenden wird die Schaltung so beschrieben, als wären der Widerstand GI und die Kondensatoren C 1 und C 3 diskre­ te Bauelemente. Der Kondensator C 1 stellt die Kapazität zwischen der Fühlerelektrode 11 und der oberen Fläche 5 des Blockes 3 dar, während der Kondensator C 3 und der Wi­ derstand GI die Kapazität und die Konduktanz zwischen der oberen Fläche 5 und der Fahrbahn 6 darstellen. Die Fahr­ bahn 6 befindet sich selbstverständlich definitionsgemäß auf Erdpotential und kann als eine extrem große Platte auf Erdpotential angesehen werden, welche sich von dem Füh­ lerblock aus in alle Richtungen erstreckt.

Ein Konstantspannungsoszillator 15 und ein 200-pF-Konden­ sator C 5 bilden eine Einrichtung, die der Fühlerelektrode 11 einen elektrischen Wechselstrom 16 liefert, dessen Amplitude im wesentlichen konstant und von jeglicher Ansammlung von atmosphärischem Niederschlag auf der oberen Fläche 5 des Blockes 3 unabhängig ist. Der Oszillator 15 erzeugt ein Sinusschwingungssignal mit einer Frequenz von ungefähr 5 kHz und gibt dieses Signal an einen Widerstand R 1 und einen Thermistor T 1 ab. Diese Temperaturkompensa­ tionsbauelemente sind erforderlich, um eine kleine Ände­ rung in der Kapazität des Kondensators C 1 zu kompensieren, die durch eine Änderung in der Dielektrizitätskonstante der Materialien 7 und 9 des Blockes 3 bei einer Temperatur­ änderung verursacht wird, und sie bilden gemeinsam eine mit dem Oszillator 15 und der Fühlerelektrode 11 verbunde­ ne Einrichtung zum Kompensieren von auf Temperaturänderungen zurückzuführende Änderungen der Dielektrizitätskonstante des Isoliermaterials, aus welchem der Block 3 hergestellt ist.

Wegen der relativ niedrigen Frequenz, die erzeugt wird, kann der Oszillator 15 bis zu 152 m von der Fühlerelek­ trode 11 entfernt angeordnet sein.

Ein Teil des Stroms 16, welcher der Fühlerelektrode 11 zu­ geführt wird, geht verloren, d. h. wird aufgrund der kapazi­ tiven und galvanischen Effekte zwischen der Elektrode 11 und der Fahrbahn 6 zur Erde abgeleitet, wobei die Verlust­ menge davon abhängig ist, ob auf der oberen Fläche 5 at­ mosphärischer Niederschlag vorhanden ist. Die Kapazität zwischen der oberen Fläche 5 und der Fahrbahn 6, die durch den Kondensator C 3 dargestellt ist, ist ziemlich klein, wenn die obere Fläche 5 trocken ist, und die Konduktanz, die durch den Widerstand GI dargestellt ist, ist praktisch Null, was bei trockenem Wetter praktisch keinen Stromfluß 16 von der Elektrode 11 zu der Fahrbahn 6 ergibt. Wenn auf der oberen Fläche 5 Niederschlag vorhanden ist, ist diese Fläche jedoch kapazitiv und/oder galvanisch mit der Fahrbahn 6 über den Niederschlag verbunden, und die Grenzfläche dieses Niederschlags mit der Fahrbahn verur­ sacht einen beträchtlichen Stromfluß 16 von der Elek­ trode 11 zu der Fahrbahn 6.

Die Fühlerelektrode 11 ist mittels eines Widerstands R 3 und einer Leitung L 1 mit der nichtinvertierenden Eingangs­ klemme eines Verstärkers 17 verbunden. Ein 1-MΩ-Widerstand R 5 ist zwischen die Leitung L 1 und die Fahrbahn 6 geschal­ tet und bildet einen Gleichstromvorspannungsstrompfad, den der Verstärkereingang benötigt. Die invertierende Klemme des Verstärkers 17 ist über eine Leitung L 3 mit der Fahr­ bahn 6, d. h. mit Erde verbunden. Ebenso ist der Oszillator 15 über eine Leitung L 5 mit der Fahrbahn 6 verbunden. Selbst­ verständlich braucht der tatsächliche Erdverbinder der Schal­ tung nicht notwendigerweise in die Fahrbahn 6 selbst einge­ fügt zu werden, da das Potential der Fahrbahn 6 und jedes andere geeignete Potential gegen Erde gleich sein werden. Die Leitung L 1 und der Widerstand R 3 schließen deshalb einen Stromkreis zwischen dem Oszillator 15, der Fühler­ elektrode 11 und dem Verstärker 17. Infolgedessen wird ein zeitveränderliches elektrisches Signal, welches mit der Be­ zugszahl 19 bezeichnet ist, an den nichtinvertierenden Ein­ gang des Verstärkers 17 angelegt. Da die Stromverluste, die von der Fühlerelektrode 11 bis zur Fahrbahn 6 auftreten, die Amplitude des Signals 19 verringern, ist die Amplitude dieses Signals an den Eingangsklemmen des Verstärkers 17 im wesentlichen allein eine Funktion der Änderung der Kapa­ zität und der Konduktanz zwischen der Fühlerelektrode 11 und der Fahrbahn 6, wenn sich atmosphärischer Niederschlag auf der oberen Fläche 5 des Blockes 3 ansammelt. Das Aus­ gangssignal des Verstärkers 17 ist deshalb ein verstärktes Signal 21, dessen Größe abnimmt, wenn die Kapazität zwi­ schen der Elektrode 11 und der Fahrbahn 6 zunimmt, d. h. wenn sich atmosphärischer Niederschlag auf der oberen Flä­ che 5 des Blockes 3 ansammelt.

Das verstärkte elektrische Signal 21 wird an eine Nieder­ schlagssignalschaltung angelegt, die insgesamt mit 23 be­ zeichnet ist und einen Spannungsfolger 25, eine in ihrer Gesamtheit mit 27 bezeichnete Gleichrichterschaltung, ei­ nen invertierenden Verstärker 29, ein aus einem Widerstand R 7 und einem Kondensator C 7 bestehendes Tiefpaßfilter 31, einen Summierverstärker 33, einen Schmitt-Trigger 35 und einen npn-Transistor Q 1 enthält. Das verstärkte Signal 21 wird durch die Gleichrichterschaltung 27 gleichgerichtet, und die harmonischen Komponenten des sich ergebenden Si­ gnals werden durch das Tiefpaßfilter 31 herausgefiltert, so daß nur die durchschnittliche oder mittlere Komponente des Signals 21 zurückbleibt. Diese mittlere Komponente des Signals 21 wird einem Summierpunkt 37 des Summierverstär­ kers 33 zugeführt.

Eine Abgleichschaltung, die insgesamt mit 39 bezeichnet ist, gibt ebenfalls ein Signal an den Summierpunkt 37 ab. Die Abgleichschaltung 39 enthält eine negative 12-V-Quelle V 1 und ein Potentiometer 41, welches so eingestellt wird, daß die Spannung an dem Summierpunkt 37 ungefähr Null ist, wenn kein Niederschlag auf der oberen Fläche 5 des Blockes 3 vorhanden ist. Wenn Niederschlag auf der oberen Fläche 5 vorhanden ist, ist selbstverständlich die Größe der mitt­ leren Komponente des Signals 21 kleiner als wenn kein Nie­ derschlag vorhanden ist. Der Niederschlag senkt die Span­ nung an dem Summierpunkt 37 und macht ihn negativ, so daß das Ausgangssignal des Summierverstärkers 33 positiver wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 33 beträgt, bei­ spielsweise, 0,5 V oder weniger, wenn die obere Fläche 5 "trocken" ist, und 2,0 V oder mehr, wenn sie "naß" ist. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 33 wird über eine Leitung L 7 an einen Spannungsteiler abgegeben, wel­ cher aus einem Widerstand R 9, einem Widerstand R 11 und einer negativen 12-V-Quelle V 2 besteht. Die Werte der Widerstände R 9 und R 11 werden so gewählt, daß sicherge­ stellt ist, daß der Schmitt-Trigger 35, dessen Eingang mit dem Spannungsteiler zwischen diesen beiden Widerstän­ den verbunden ist, ein negatives Ausgangssignal hat, wenn das Ausgangssignal des Summierverstärkers 33 2,0 V oder mehr beträgt, und ein positives Ausgangssignal hat, wenn das Ausgangssignal des Summierverstärkers 33 0,5 V oder weniger beträgt. Das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 35 wird der Basis des Transistors Q 1 zugeführt. Nega­ tive Spannungsauswanderungen an der Basis des Transistors Q 1 werden durch eine Klemmdiode D 1 verhindert. Der Kollek­ tor des Transistors Q 1 ist mit einer TTL-NAND-Schaltung G 1 verbunden. Wenn das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 35 negativ ist, d. h. wenn auf der Fahrbahn 6 Niederschlag vor­ handen ist, leitet der Transistor Q 1 nicht, und die an dem Kollektor des Transistors Q 1 gemessene Spannung wird etwa 5,0 V betragen. Diese Spannung an dem Kollektor ist ein Ausgangssignal der Niederschlagssignalschaltung 23, wel­ ches das Vorhandensein von atmosphärischem Niederschlag auf der Fahrbahn 6 anzeigt. Wenn das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 35 positiv ist, d. h. wenn die Oberfläche der Fahrbahn 6 niederschlagsfrei ist, leitet der Transi­ stor Q 1, und die an dem Kollektor gemessene Spannung wird etwa 0 V betragen, Dieser Zustand des Transistors Q 1 wird als das Nichtvorhandensein eines Ausgangssignals aus der Niederschlagssignalschaltung 23 betrachtet. Der genaue Triggerpunkt des Schmitt-Triggers 35 in bezug auf die Am­ plitude des verstärkten Signals 21 ist selbstverständlich eine Funktion der Werte der Bauelemente, aus denen die Nie­ derschlagssignalschaltung 23 aufgebaut ist. Nur dann, wenn die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals 21 eine vorbestimmte Größe erreicht, d. h. auf einen vorbestimmten Wert sinkt, der durch die Werte der Bauelemente der Nie­ derschlagssignalschaltung 23 festgelegt ist, ist das Aus­ gangssignal des Schmitt-Triggers 35 negativ, was zu einem Niederschlag anzeigenden Ausgangssignal an dem Kollektor des Transistors Q 1 führt. Die Werte dieser Bauelemente wer­ den so eingestellt, daß eine genaue Anzeige von Nieder­ schlag auf der oberen Fläche 5 des Blockes 3 geliefert wird und Falschanzeigen verringert oder eliminiert werden. Insbesondere dann, wenn die vorbestimmte Größe des verstärk­ ten Signals 21 einem Ausgangssignal des Summierverstärkers 33 von wenigstens 2 V entspricht, werden ausgezeichnete Er­ gebnisse erzielt. Die Niederschlagssignalschaltung 23 stellt somit eine Einrichtung dar, die dann, wenn die Amplitude des verstärkten elektrischen Signals 21 aus dem Verstärker 17 eine vorbestimmte Größe erreicht, ein Ausgangssignal lie­ fert, d. h. das an dem Kollektor des Transistors Q 1 gemesse­ ne 5-V-Ausgangssignal, welches das Vorhandensein von atmo­ sphärischem Niederschlag auf der Fahrbahn 6 anzeigt. Insbe­ sondere bildet die Niederschlagssignalschaltung 23 eine Ein­ richtung, die auf das Abfallen der Amplitude des verstärk­ ten elektrischen Signals 21 auf den vorbestimmten Wert an­ spricht.

Gemäß Fig. 1 sind zwei parallele Platten, die mit den Be­ zugszahlen 43 bzw. 45 bezeichnet sind, in den Block 3 so eingebettet, daß ihre oberen Flächen mit der oberen Fläche 5 bündig sind. Die beiden Platten 43, 45 bilden zwei in ge­ genseitigem Abstand angeordnete Elektroden, die atmosphäri­ schem Niederschlag ausgesetzt sind. Gemäß Fig. 2A ist die Elektrode 43 über eine Leitung L 9 mit Erde, d. h., wie oben erläutert, mit der Fahrbahn 6 verbunden. Die Leitung L 9 bil­ det somit eine Einrichtung zum Miteinanderverbinden der Elektrode 43 und der Fahrbahn 6.

Die Elektrode 43 hat eine doppelte Funktion. In Verbin­ dung mit der Elektrode 45 wirkt sie als ein Eisfühler, was im folgenden noch näher erläutert ist. Sie dient aber auch zum Verbessern der elektrischen Verbindung zwischen der Fahrbahn 6 und atmosphärischem Niederschlag auf der oberen Fläche 5 des Fühlerblockes 3, da sie in körperli­ cher Berührung mit dem Niederschlag auf der oberen Fläche 5 ist und außerdem über die Leitung L 9 mit der Fahrbahn 6 verbunden ist. Solche Elektroden zur Verbesserung der Ver­ bindung könnten selbstverständlich die verschiedensten For­ men und Größen haben.

Fig. 1 zeigt eine weitere Elektrode 47, die in den Fühler­ block 3 eingekapselt ist. Die Elektrode 47 weist Abstand von der Fühlerelektrode 11 auf, ist zu dieser koplanar und umgibt im wesentlichen die Fühlerelektrode 11 in ihrer ge­ meinsamen Ebene. Die Elektrode 47 ist mit der Fahrbahn 6 durch eine Leitung L 11 zwischen ihr und der Elektrode 43 verbunden, welche ihrerseits mit der Fahrbahn 6 verbunden ist. Die Leitung L 11 bildet also eine Ein­ richtung zum Miteinanderverbinden der Elektrode 43 und der Elektrode 47. Statt der Leitung L 11 und der Elektrode 43 könnten selbstverständlich viele Einrichtungen zum Mitein­ anderverbinden der Fahrbahn 6 und der Elektrode 47 benutzt werden. Es ist lediglich erforderlich, daß die Elektrode 47 in elektrischem Kontakt mit der Erde des Systems ist. Die Elektrode 47 könnte selbstverständlich weggelassen wer­ den, ohne daß sich dadurch die Betriebsweise der hier be­ schriebenen Anlage ändern würde.

Gemäß Fig. 2A ist die Elektrode mit einer 12-V-Wech­ selstromquelle V 3 und außerdem mit einer Zustandsanzeige­ schaltung, die insgesamt mit 49 bezeichnet ist, verbunden. Die Zustandsanzeigeschaltung 49 bildet eine Einrichtung, die ein Ausgangssignal liefert, dessen Größe von dem Wider­ stand zwischen den Elektroden 43 und 45 abhängig ist. Da die Elektroden 43 und 45 atmosphärischem Niederschlag aus­ gesetzt sind, wird der Widerstand zwischen ihnen durch die­ sen Niederschlag beeinflußt, und insbesondere ist der Wider­ stand zwischen ihnen größer, wenn der Niederschlag Eis statt Wasser ist. Wenn der Widerstand zwischen den Elektroden 43 und 45 zunimmt, wird weniger Strom von der Elektrode 45 zur Elektrode 43 abgeleitet, und deshalb nimmt die Größe des von der Spannungsquelle V 3 an die Zustandsanzeigeschaltung 49 angelegten Signals zu. Die Größe des an die Zustandsanzeigeschaltung 49 abgegebe­ nen Signals ändert sich selbstverständlich in Abhängigkeit von den relativen Mengen an Eis und Wasser zwischen den Elek­ troden 43 und 45. Die Zustandsanzeigeschaltung 49 richtet, kurz gesagt, dieses Signal in einer Gleichrichterschaltung, die insgesamt mit 51 bezeichnet ist, gleich, filtert die har­ monischen Komponenten des gleichgerichteten Signals in einem insgesamt mit 53 bezeichneten Tiefpaßfilter heraus und ver­ stärkt die sich ergebende mittlere oder durchschnittliche Komponente des Signals in einem Verstärker 55, wobei sich die Größe des Ausgangssignals desselben deshalb in Abhän­ gigkeit von dem Widerstand zwischen den Elektroden 43 und 45 ändert. Wenn zwischen den Elektroden 43 und 45 Eis vor­ handen ist, beträgt das Ausgangssignal des Verstärkers 55 beispielsweise 0,9 V oder mehr, wobei diese 0,9 V eine als Beispiel gewählte vorbestimmte Eisschwellenwertgröße dar­ stellen. Wenn nur Wasser zwischen den Elektroden 43, 45 vor­ handen ist, ist das Ausgangssignal des Verstärkers 55 kleiner als 0,75 V, wobei diese 0,75 V eine vorbestimmte Alarmschwellenwertgröße darstellen. Die vorbestimmten Schwellenwerte, die vorstehend angegeben sind, sind die bevorzugten Schwellenwerte, wenn Salz auf die Fahrbahn 6 gestreut wird, um ihre Vereisung zu verzögern. Wenn ande­ re Vereisungsschutzmittel, wie Äthylenglycol und Harnstoff, auf der Fahrbahn 6 benutzt werden, werden sich die vorbe­ stimmten Schwellenwerte von den oben angegebenen unter­ scheiden. Die Schwellenwerte der Anlage, die bei irgend­ einer besonderen Fahrbahn 6 benutzt werden, werden selbst­ verständlich so eingestellt, daß sie dem Vereisungsschutz­ mittel entsprechen, welches im allgemeinen auf dieser Fahr­ bahn benutzt wird.

Wenn die Temperatur der Fahrbahn 6 über einer vorbestimm­ ten Temperatur von beispielsweise 0,56°C liegt, oberhalb welcher sich kein Eis bildet, sollte der Wert des Ausgangs­ signals des Verstärkers 55 kleiner als der vorbestimmte Alarmschwellenwert von beispielsweise 0,75 V sein. Um sicher­ zustellen, daß das der Fall ist, enthält die Zustandsanzei­ geschaltung 49 eine insgesamt mit 57 bezeichnete Temperatur­ meßschaltung (Fig. 2B). Die Temperaturmeßschaltung 57 ent­ hält zwei 12-V-Quellen V 5 und V 7. Die Spannungsquelle V 5 ist über eine Z-Diode Z 1 und eine Diode D 3 mit der Basis eines pnp-Transistors Q 2 verbunden, während die Spannungs­ quelle V 7 mit dem Emitter des Transistors Q 2 verbunden ist und diesen veranlaßt, Strom an ein insgesamt mit 59 bezeich­ netes Widerstandsnetz abzugeben, welches einen Thermistor T 3 enthält. Außerdem ist mit dem Widerstandsnetz 59 eine negative 12-V-Quelle V 9 verbunden. Der Kollektor des Tran­ sistors Q 2 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Verstärkers 61 verbunden. Die an dem Kollektor des Tran­ sistors Q 2 gemessene Spannung ist eine Funktion des Wider­ stands des Thermistors T 3. Da der Thermistor T 3 einen NTC-Widerstand hat, d. h. ein Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten ist, ändert sich das Ausgangs­ signal des Verstärkers 61 entgegengesetzt zur Tempera­ tur. Die Größe des Ausgangssignals des Verstärkers 61 kann in gewünschter Weise mit Hilfe von zwei Potentiometern 63 und 65 eingestellt werden, die einen Teil des Widerstandsnetzes 59 bilden.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 61 wird über eine Lei­ tung L 13 an einen insgesamt mit 67 bezeichneten Spannungs­ teiler abgegeben, der eine 12-V-Quelle V 11, einen Wider­ stand R 13, ein Potentiometer 69 und einen Widerstand R 15 enthält. Die Schleiferklemme des Potentiometers 69 ist mit dem Eingang eines Schmitt-Triggers 71 verbunden. Wenn die Temperatur der Fahrbahn 6 0,56°C erreicht, be­ wirkt das Ausgangssignal des Verstärkers 61, daß die Ein­ gangsspannung an dem Schmitt-Trigger 71 negativ ist, was bewirkt, daß dessen Ausgangsspannung positiv ist. Diese positive Spannung wird an die Basis eines npn-Transistors Q 3 angelegt und macht diesen leitend. Der Kollektor des Transistors Q 3 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 55 verbunden, so daß, wenn der Transistor Q 3 leitet, das Eingangssignal an diesem Eingang praktisch Null wird und gewährleistet, daß das Ausgangssignal des Verstärkers 55 kleiner als 0,75 V ist, d. h. gewährleistet, daß dieser Verstärker nicht eine (fehlerhafte) Anzeige ver­ ursacht, daß Eis zwischen den Elektroden 43 und 45 vorhan­ den ist, wenn die Temperatur über 0,56°C liegt.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 55 wird an eine insge­ samt mit 73 bezeichnete Eisanzeigeschaltung angelegt, die ein Ausgangssignal liefert, welches die Tatsache meldet, daß das Ausgangssignal des Verstärkers 55 über dem vorbe­ stimmten Eisschwellenwert, d. h. über 0,9 V liegt, und an eine insgesamt mit 75 bezeichnete Alarmschaltung, die ein Ausgangssignal liefert, welches die Tatsache meldet, daß das Ausgangssignal des Verstärkers 55 über dem vorbestimm­ ten Alarmschwellenwert, d. h. über 0,75 V liegt. Die Eisan­ zeigeschaltung 73 enthält eine negative 12-V-Quelle V 13, einen Schmitt-Trigger 77 und einen Spannungsteiler 79, der aus einem Widerstand R 17, einem Potentiometer 81 und einem Widerstand R 19 besteht. Der Eingang des Schmitt-Triggers 77 ist mit der Schleiferklemme des Potentiometers 81 verbunden. Das Potentiometer 81 ist so eingestellt, daß die Eingangs­ spannung des Schmitt-Triggers 77 größer als die Trigger­ spannung ist, wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 55 0,9 V oder mehr beträgt. Ein Ausgangssignal des Verstär­ kers 55, das Eis zwischen den Elektroden 43 und 45 meldet, bewirkt somit, daß das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 77 negativ ist, während ein Ausgangssignal des Verstärkers 55 von weniger als 0,9 V bewirkt, daß das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 77 positiv ist.

Die Alarmschaltung 75 enthält eine negative 12-V- Quelle V 15, einen Widerstand R 21, ein Potentiometer 83, einen damit verbundenen Schmitt-Trigger 85 und einen Wider­ stand R 23. Die Alarmschaltung 75 unterscheidet sich jedoch von der Eisanzeigeschaltung 73 in den Werten der Widerstände, da der Schmitt-Trigger 85 ein negatives Aus­ gangssignal immer dann hat, wenn der Alarmschwellenwert, d. h. 0,75 V erreicht oder überschritten worden ist.

Die Ausgangssignale der Schmitt-Trigger 77 und 85 werden über Leitungen L 15 bzw. L 17 an eine elektrische Logik­ schaltung abgegeben, die in Fig. 2C insgesamt mit 87 be­ zeichnet ist. Die Logikschaltung 87 benutzt diese beiden Ausgangssignale, die Eis bzw. Schneematsch anzeigen, zu­ sammen mit der Spannung an dem Kollektor des Transistors Q 1, welche das Vorhandensein von irgendwelchem Niederschlag auf der oberen Fläche 5 des Blockes 3 anzeigt, um vier sich gegenseitig ausschließende Ausgangssignale zu liefern, die eine nasse, eine vereiste, eine niederschlagsfreie obere Fläche 5 bzw. eine beginnende Eisbildung auf dieser oberen Fläche anzeigen. Wenn Wasser auf der oberen Fläche 5 des Blockes 3 vorhanden ist, beträgt die Spannung an dem Kollek­ tor des Transistors Q 1 etwa 5 V und die Ausgangssignale der Triggerschaltungen 77 und 85 sind positiv. Die Spannung an dem Kollektor des Transistors Q 1 bewirkt, daß einzelne Eingänge von drei NAND-Schaltungen G 1, G 3 und G 5 der Logik­ schaltung 87 einen H-Wert annehmen. (Anmerkung: Die Logik schaltung 87 ist mit TTL-Bauelementen implementiert, so daß vereinbarungsgemäß ein H-Wert eines Eingangs- oder Aus­ gangssignals ungefähr +5 V und ein L-Wert eines Eingangs- oder Ausgangssignals ungefähr 0 V beträgt.) Das andere Ein­ gangssignal der NAND-Schaltung G 1 ist, wenn sich nur Wasser auf der oberen Fläche 5 befindet, ein H-Signal, das von der Trigger-Schaltung 85 über die Leitung L 17 geliefert wird. Das Signal aus der Triggerschaltung 85 wird auf ein Minimum von 0 V durch eine Diode D 5 begrenzt, die zwischen Erde und die Leitung L 17 geschaltet ist, und auf ein Maximum von 5 V durch eine Diode C 7, die zwischen die Leitung L 17 und eine 5-V-Quelle V 17 geschaltet ist. Das sich ergebende L-Ausgangs­ signal der NAND-Schaltung G 1 wird an einen Inverter 89 abge­ geben, der daraufhin ein H-Ausgangssignal an einen selbst­ haltenden elektronischen Schalter 91 abgibt. Das Ausgangs­ signal des elektronischen Schalters 91 nimmt daran an­ schließend einen H-Wert an und dieses H-Ausgangssignal wird an eine Ausgangsklemme T 1 angelegt, wobei dieses H-Ausgangssignal das Vorhandensein von Wasser auf der Fahrbahn 6 anzeigt. Lampen, Hupen usw. sind mit der Klem­ me T 1 verbunden und liefern eine sichtbare und/oder hör­ bare Anzeige des Vorhandenseins von Wasser auf der Fahrbahn 6.

Aus vorstehender Beschreibung ist zu erkennen, daß die NAND-Schaltung G 1 eine Einrichtung darstellt, die, wenn das Ausgangssignal der Niederschlagssignalschaltung 21 und das Ausgangssignal der Zustandsanzeigeschaltung 49 nicht den vorbestimmten Alarmschwellenwert erreichen, ein Ausgangssignal an der Klemme T 1 liefert, welches Nässe auf der oberen Fläche 5 meldet.

Das Eingangssignal der Logikschaltung 87 aus der Eisanzeige­ schaltung 73, welches der Logikschaltung 87 über die Lei­ tung L 15 zugeführt wird, wird durch eine Klemmdiode D 9, die mit der Leitung L 15 und einer 5-V-Quelle V 19 verbun­ den ist, am Überschreiten von 5 V und durch eine Klemmdi­ ode D 11, die mit der Leitung L 15 und Erde verbunden ist, am Abfallen unter 0 V gehindert. Wenn Eis auf der Fahrbahn 6 vorhanden ist, ist das Ausgangssignal der Eisanzeigeschal­ tung 73 negativ, und das Eingangssignal der Logikschaltung 87 hat einen L-Wert. Dieses L-Eingangssignal wird an einen In­ verter 93 angelegt, der sein sich ergebendes H-Ausgangssi­ gnal an die NAND-Schaltung G 5 anlegt. Das andere Eingangs­ signal der NAND-Schaltung G 5 wird ebenfalls einen H-Wert haben, da Niederschlag auf der Fahrbahn 6 vorhanden ist. Das L-Ausgangssignal der NAND-Schaltung G 5 wird durch einen Inverter 95 invertiert und an einen selbsthaltenden elek­ tronischen Schalter 97 angelegt, dessen Ausgangssignal in­ folgedessen einen H-Wert annimmt. Dieses H-Ausgangssignal wird an eine NOR-Schaltung G 7 angelegt und bewirkt, daß deren Ausgangssignal einen L-Wert annimmt. Dieses L-Aus­ gangssignal wird durch einen Inverter 99 invertiert und an eine Ausgangsklemme T 2 angelegt, um eine Vereisung an­ zuzeigen. Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die elektrische Logikschaltung 87 dann, wenn das Ausgangs­ signal der Niederschlagssignalschaltung 23 und das Ausgangs­ signal der Zustandsanzeigeschaltung 49 den vorbestimmten Eisschwellenwert erreichen, ein Ausgangssignal an der Klem­ me T 2 erzeugt, welches eine Vereisung der Fahrbahn 6 mel­ det.

Wenn sich ein Gemisch von Eis und Wasser auf der Fahrbahn 6 befindet, hat das Eingangssignal der Logikschaltung 87 auf der Leitung L 15 einen H-Wert und das Eingangssignal auf der Leitung L 17 einen L-Wert. Das H-Eingangssignal auf der Leitung L 15 wird an einen Eingang der NAND-Schaltung G 3 angelegt, an deren anderem Eingang ebenfalls ein H-Si­ gnal anliegt, wenn Niederschlag auf der Fahrbahn 6 vorhan­ den ist. Das sich ergebende L-Ausgangssignal der NAND-Schal­ tung G 3 wird durch einen Inverter 101 invertiert, und das H-Ausgangssignal des Inverters 101 wird an eine NAND-Schal­ tung G 9 angelegt. Das L-Signal auf der Leitung L 17 wird durch einen Inverter 103 invertiert, und das sich ergeben­ de H-Ausgangssignal wird an den anderen Eingang der NAND- Schaltung G 9 angelegt und bewirkt, daß dessen Ausgangssi­ gnal einen L-Wert annimmt. Es sei angemerkt, daß, wenn nur Eis auf der Fahrbahn 6 vorhanden ist, das Eingangssignal an der NAND-Schaltung G 9 aus dem Inverter 103 noch einen H-Wert hat, daß aber das Eingangssignal aus der NAND- Schaltung G 3 und dem Inverter 101 einen L-Wert hat, so daß das Ausgangssignal der NAND-Schaltung G 9 einen H- Wert hat. Das bedeutet, daß das Ausgangssignal der NAND- Schaltung G 9 nur dann einen L-Wert hat, wenn der vorbe­ stimmte Alarmschwellenwert erreicht worden ist und wenn der vorbestimmte Eisschwellenwert nicht erreicht worden ist.

Das L-Ausgangssignal der NAND-Schaltung G 9 wird durch ei­ nen Inverter 105 invertiert, und das sich ergebende H-Aus­ gangssignal wird an einen selbsthaltenden elektronischen Schalter 107 angelegt, dessen Ausgangssignal infolgedessen einen H-Wert annimmt. Das H-Ausgangssignal des elektronischen Schalters 107 wird an einen Inverter 109 und an eine Anti­ valenzschaltung G 11 angelegt. Das andere Eingangssignal der Antivalenzschaltung G 11 ist das Ausgangssignal des elek­ tronischen Schalters 97, welches einen L-Wert hat, wenn ein Gemisch von Eis und Wasser auf der Fahrbahn 6 vorhanden ist. Das H-Ausgangssignal der Antivalenzschaltung G 11 wird an eine weitere Antivalenzschaltung G 13 angelegt. Das an­ dere Eingangssignal der Antivalenzschaltung G 13 ist das Ausgangssignal des elektronischen Schalters 91, das einen L-Wert hat, wenn irgendwelches Eis auf der oberen Fläche des Blockes 3 vorhanden ist. Das Ausgangssignal der Anti­ valenzschaltung G 13 hat demgemäß einen H-Wert und wird an eine dritte Antivalenzschaltung G 15 angelegt, deren ande­ rer Eingang mit einer 5-V-Quelle V 21 verbunden ist. Das Aus­ gangssignal der Antivalenzschaltung G 15, das deshalb einen L-Wert hat, wird an eine NOR-Schaltung G 17 angelegt. Das andere Eingangssignal der NOR-Schaltung G 17 ist das Ausgangs­ signal der NOR-Schaltung G 7, das einen L-Wert hat, wenn ein Gemisch von Eis und Wasser auf der Fahrbahn 6 vorhanden ist. Das sich ergebende H-Ausgangssignal der NOR-Schal­ tung G 17 wird an eine NOR-Schaltung G 19 angelegt, deren anderes Eingangssignal das L-Ausgangssignal des Inverters 109 ist. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung G 19, das deshalb einen H-Wert hat, wird an eine Klemme T 3 angelegt und mel­ det das Einsetzen der Bildung von Eis auf der oberen Flä­ che 5 des Blockes 3.

Wenn das Ausgangssignal der Zustandsanzeigeschaltung 49 über dem Eisschwellenwert liegt, haben die Eingangssi­ gnale der Logikschaltung 87 auf den Leitungen L 15 und L 17 beide einen L-Wert, da der Alarmschwellenwert niedriger als der Eisschwellenwert ist. Wenn diese beiden Eingangs­ signale einen L-Wert haben, bewirken die NAND-Schaltungen G 3 und G 9, daß ein L-Signal an der Alarmklemme T 3 anliegt. Andererseits, wenn nur das Signal auf der Leitung L 17 ei­ nen L-Wert hat, bewirken die NAND-Schaltungen G 3 und G 9, daß ein H-Signal an der Klemme T 3 erscheint. Die NAND- Schaltungen G 3 und G 9 bilden daher eine Einrichtung, die dann, wenn das Ausgangssignal der Niederschlagssignal­ schaltung 23 (da ein Eingangssignal der NAND-Schaltung G 3 aus diesem Signal abgeleitet wird) und das Ausgangs­ signal der Zustandsanzeigeschaltung 49 den vorbestimmten Alarmschwellenwert, nicht aber den Eisschwellenwert er­ reichen, ein Ausgangssignal an der Klemme T 3 erzeugt, welches den Beginn der Bildung von Eis auf der oberen Flä­ che 5 des Blockes 3 meldet.

In irgendeinem Zeitpunkt während des Schmelzens des Eises auf der Fahrbahn 6 fällt das Signal aus der Zustandsanzei­ geschaltung 49 unter den Eisschwellenwert ab. Die Ober­ fläche der Fahrbahn 6 wird sich jedoch noch in einem äußerst gefährlichen Zustand befinden, bis sämtliches Eis geschmolzen ist. Zur Erzeugung einer entsprechenden Warnung vor diesem gefährlichen Zustand hält eine insge­ samt mit 111 bezeichnete Schaltung, die aus der NOR-Schal­ tung G 7, den Antivalenzschaltungen G 11, G 13, und G 15 und der NOR-Schaltung G 17 besteht, die Spannung an der Klemme T 2 auf einem H-Wert, wodurch eine vereiste Oberfläche an­ gezeigt wird, bis sämtliches Eis auf der Fahrbahn 6 ge­ schmolzen ist, d. h. bis das Signal aus der Schaltung 49 unter den Eisschwellenwert und unter den Alarmschwellen­ wert abfällt.

Es sollte außerdem ein Ausgangssignal geliefert werden, welches einen niederschlagsfreien Zustand meldet. Defi­ nitionsgemäß ist ein niederschlagsfreier Zustand dann vorhanden, wenn kein Niederschlag auf der Fahrbahn 6 vor­ handen ist. Das wird durch ein L-Signal an dem Kollektor des Transistors Q 1 gemeldet, d. h. durch das Nichtvorhanden­ sein eines Ausgangssignals aus der Niederschlagssignalschal­ tung 23. Dieses an die NAND-Schaltungen G 1, G 3 und G 5 an­ gelegte L-Signal bewirkt, daß die Spannung an allen drei Klemmen T 1-T 3 einen L-Wert annimmt. Die Klemmen T 1-T 3 sind mit einer NOR-Schaltung G 21 verbunden. Wenn die Fahrbahn 6 niederschlagsfrei ist, bewirken die sich ergebenden L-Si­ gnale, die an die Eingänge einer NOR-Schaltung G 21 von den Klemmen T 1-T 3 her angelegt werden, daß das Ausgangssignal dieser NOR-Schaltung einen H-Wert hat. Dieses H-Ausgangs­ signal wird an eine vierte Klemme T 4 angelegt und dadurch eine niederschlagsfreie Fahrbahnoberfläche gemeldet. Die NOR-Schaltung G 21 bildet somit eine Einrichtung, die dann, wenn kein Ausgangssignal aus der Niederschlagssignalschal­ tung 23 vorhanden ist, ein Ausgangssignal an der Klemme T 4 erzeugt, welches einen niederschlagsfreien Fahrbahn­ zustand meldet.

Vorüberfahrende Fahrzeuge entfernen manchmal kurzzeitig den Niederschlag von der oberen Fläche 5 des Blockes 3. Um zu verhindern, daß dieser kurzzeitige Zustand eine Änderung an den Anzeigeklemmen T 1-T 3 verursacht, enthält der Fühler 1 eine insgesamt mit 113 bezeichnete Verzöge­ rungsschaltung, die für eine Verzögerung von 1 min sorgt, vor deren Ablauf sich die Ausgangssignale der elektroni­ schen Schalter 91, 97 und 107 nicht ändern können.

Claims (16)

1. Anlage zum Melden von Nässe und Vereisung auf der Ober­ fläche einer Fahrbahn,
mit einem Block (3) aus elektrisch isolierendem Material (7), der in die Fahrbahn (6) so eingebettet ist, daß die obere Fläche (5) des Blockes mit der Fahrbahnoberfläche im wesentlichen bündig und atmosphärischem Niederschlag ausgesetzt ist;
mit einem kapazitiven und einem konduktiven Fühler, die in den Block (3) eingekapselt sind, wobei der kapazitive Fühler in einem vorbestimmten Abstand unterhalb der oberen Fläche (5) des Blockes (3) so angeordnet ist, daß die Ansammlung von atmosphärischem Niederschlag auf der oberen Fläche (5) die Kapazität (C 1, C 3) des Fühlers beeinflußt;
mit einer Einrichtung (15, C 5), die dem kapazitiven Fühler einen elektrischen Wechselstrom (16) liefert, dessen Amplitude im wesentlichen konstant und von der Ansammlung von atmosphä­ rischem Niederschlag auf der oberen Fläche (5) des Blockes (3) unabhängig ist;
mit den Fühlern nachgeschalteten Verstärkern zum Verstärken von elektrischen Signalen, die an ihr Eingangsklemmenpaar angelegt werden; und
mit einer Niederschlagssignalschaltung (23), die die Signale der einzelnen Fühler logisch verknüpft und dann, wenn die Amplitude eines verstärkten elektrischen Signals (21) aus ei­ nem der Verstärker einen vorbestimmten Wert erreicht, ein Ausgangssignal erzeugt, welches das Vorhandensein von atmosphä­ rischem Niederschlag auf der Fahrbahn (6) meldet;
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) der kapazitive Fühler besteht aus einer in dem isolierenden Block (3) angeordneten Fühlerelektrode (11) und der Fahr­ bahn (6) und deren Umgebung als zweiter Elektrode;
• b) zur Erfassung der Nässe wird auch die Konduktanz zwischen der Fühlerelektrode (11) und der Fahrbahn (6) ausgewertet;
• c) die eine Eingangsklemme (L 3) des Verstärkers (17) ist zu­ sammen mit einer Ausgangsklemme (L 5) der Wechselstromquelle (15) mit der Fahrbahn (6) in der Nähe der Fühlerelektrode (11) verbunden;
• d) die Amplitude des an den Verstärker (17) abgegebenen elektri­ schen Signals (19) ist damit im wesentlichen allein eine Funktion der Änderung der Kapazität (C 1, C 3) und der Konduk­ tanz (GI) zwischen der Fühlerelektrode (11) und der Fahr­ bahn (6), wenn sich atmosphärischer Niederschlag auf der oberen Fläche (5) des Blockes (3) ansammelt; und
• e) der konduktive Fühler (43, 45) wird zusammen mit einem Tem­ peraturfühler (T 3) zur Erfassung der Vereisung der Fahrbahn (6) verwendet.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolierende Material ein in Wärme aushärtendes Kunstharzmaterial (7) enthält.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolierende Material (7) weiter einen inerten Füll­ stoff (9) enthält.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff (9) eine Dielektrizitätskonstante hat, die im we­ sentlichen gleich der des Kunstharzmaterials (7) ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vorbestimmte Abstand unterhalb der oberen Fläche (5) des Blockes (3), in welchem die Fühlerelektrode (11) angeordnet ist, in der Größenordnung von 6,4 mm liegt.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fühlerelektrode (11) auf der oberen Fläche eines in den Block (3) eingekapselten Substratmaterials (13) angeordnet ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die den elektrischen Wechselstrom (16) liefernde Einrichtung (15, C 5) einen Oszillator (15) enthält, welcher ein Sinusschwingungssignal mit einer Frequenz von ungefähr 5 kHz erzeugt.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine zweite Elektrode (43), von welcher ein Teil der Atmosphäre ausgesetzt ist, und durch eine Einrichtung (L 9) zum Verbinden der zweiten Elektrode mit der Fahrbahn (6), um dadurch die elektrische Verbindung zwischen der Fahrbahn und atmosphärischem Niederschlag auf der oberen Fläche (5) des Blockes (3) zu verbessern.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine weitere Elektrode (47), die in den Block (3) ein­ gekapselt, mit der Fahrbahn (6) verbunden und mit Abstand von der Fühlerelektrode (11) angeordnet ist.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlerelektrode (11) und die weitere Elektrode (47) koplanar sind und das die weitere Elektrode die Fühlerelektrode in ihrer gemeinsamen Ebene im wesentlichen umgibt.

11. Anlage nach den Ansprüchen 8 und 9 oder 10, gekennzeich­ net durch eine Einrichtung (L 11) zum Miteinanderverbinden der zweiten Elektrode (43) und der weiteren Elektrode (47), um dadurch eine elektrische Verbindung zwischen der Fahrbahn (6) und atmosphärischem Niederschlag auf der oberen Fläche (5) des Blockes (3) zu verbessern.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mit der den elektrischen Wechselstrom (16) liefernden Einrichtung (15, C 5) und mit der Fühlerelektrode (11) verbun­ dene Einrichtungen (R 1, T 1) zum Kompensieren von durch Tem­ peraturänderungen hervorgerufenen Änderungen der Dielektri­ zitätskonstanten des Isoliermaterials, aus welchem der Block (3) besteht.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der konduktive Fühler aus der zweiten Elektrode (43) und einer neben dieser angeordneten dritten Elektrode (45) besteht, die atmosphärischem Niederschlag ausgesetzt sind, um dadurch den Widerstand zwischen diesen Elektroden zu beein­ flussen, wobei der Widerstand beim Vorhandensein von Eis größer ist als beim Vorhandensein von Wasser, daß eine Zustandsanzei­ geschaltung (49) vorgesehen ist, die ein Ausgangssignal er­ zeugt, dessen Größe eine Funktion des Widerstands zwischen den beiden Elektroden (43, 45) ist, und die mit den beiden Elektro­ den verbunden ist, und daß eine elektrische Logikschaltung (87) dann, wenn das Ausgangssignal der Niederschlagssignal­ schaltung (23) und das Ausgangssignal der Zustandsanzeige­ schaltung (49) einen vorbestimmten Schwellenwert erreichen, ein Ausgangssignal erzeugt, welches einen vereisten Zustand der Fahrbahnoberfläche meldet.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (87) eine Schaltungsanordnung (61) enthält, die dann, wenn das Ausgangssignal der Niederschlagssignalschaltung (23) und das Ausgangssignal der Zustandsanzeigeschaltung (49) nicht einen vorbestimmen Alarmschwellenwert erreichen, ein zweites Ausgangssignal erzeugt, welches einen nassen Zustand der Fahrbahnoberfläche meldet.

15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (87) eine weitere Schaltungsanordnung (G 21) enthält, die dann, wenn kein Ausgangssignal der Niederschlags­ signalschaltung (23) vorhanden ist, ein drittes Ausgangssignal erzeugt, welches einen niederschlagsfreien Zustand der Fahr­ bahnoberfläche meldet.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (87) noch eine weitere Schaltungsanordnung (G 19) enthält, die dann, wenn das Ausgangssignal der Nieder­ schlagssignalschaltung (23) und das Ausgangssignal der Zu­ standsanzeigeschaltung (49) den vorbestimmten Alarmschwellen­ wert, nicht aber den Eisschwellenwert erreichen, wobei das Signal bei dem Alarmschwellenwert den Widerstand der zwei­ ten und der dritten Elektrode (43, 45) bei Vorhandensein eines Gemisches von Eis und Wasser auf der Fahrbahnoberfläche ent­ spricht, ein viertes Ausgangssignal erzeugt, welches das Ein­ setzen der Bildung von Eis auf der Fahrbahnoberfläche meldet.