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Beschreibung
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Wie bekannt ist, sind die Anlagen für Flüssiggas oder Metan in Kraftfahrzeugen
mit einem Instrument versehen, das den im Inneren der Flaschen verbleibenden Stand
des Flüssiggases oder den Druck des Metans anzeigen.
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In diesen Anlagen unterliegt das obengenannte Instrument Sicherheitsvorschriften,
die eine rigorose Isolierung zwischen dem Instrument selbst zum Erfassen des Standes
oder des Druckes und dem Inneren der Flasche vorsehen, an der das Instrument angebracht
ist. Bei den Flüssiggasanlagen ist die Benutzung einer Vorrichtung bekannt, die
einen Schwimmer vorsieht, der
den Veränderungen des Gasstandes gegenüber
empfindlich und mit einer Stange verbunden ist, die einen im Inneren der Flaschenkammer
liegenden Magneten zum Drehen bringt, jedoch mittels einer dicht abschliessenden
Wand vollkommen vom Aussenraum isoliert ist. Die Rotation dieses innenliegenden
Magneten bringt einen Magneten ausserhalb der dicht abschliessenden Wand in die
gleiche Umdrehung, wobei an diesen eine Anzeigevorrichtung für den Flüssiggasstand
angeschlossen ist.
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Auf diese Weise ist der oben erwähnten Sicherheitsvorschrift genüge
getan.
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Bei den Metananlagen werden dagegen zum Erfassen des im Inneren der
Flaschen vorhandenen Druckes Spezialmanometer benutzt, die unter dem Namen "Bourdon"-Manometer
oder auch als Rohrfeder-Manometer bekannt sind. Das Messen des Druckes erfolgt im
Verhältnis zu den Biegeveränderungen eines Metallrohres von elliptischem Querschnitt
(Bourdon-Rohr), in dem Metangas vorhanden ist. Das bewegliche Ende des Rohres ist
an einen Zeiger angeschlossen, der sich vor einer Meßskala bewegt.
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Diese Instrumente erlauben jedoch eine Sichtbarmachung des Zustandes
der Anlagen nur an der Bnlage selbst und nicht
auf Distanz.
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dieses Problem zu lösen, hat man verschiedene Möglichkeiten versucht.
Eine davon ist die Anbringung eines Potentiometers an der Rotationsachse des Zeigers.Jeder
Rotation des Zeigers selbst entspricht folglich die Veränderung des Widerstandes,
was eine Veränderung der elektrischen Messgrösse wie zum Beispiel des Stromes mit
sich bringt, und zwar proportiorial zur Verschiebung des Zeigers selbst. Die Stromveränderunq
wird also erfasst und an ein entsprechendes Anzeigeinstrument weitergegeben, das
beispielsweise im Armaturenbrett eines Kraft fahrzeuges eingebaut sein kann.
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Es ist jedoch deutlich, dass diese erste Verwirklichungsart ausgesprochen
unexakt ist, da die Anbringung des Potentiometer an der Rotationsachse des Zeigers
erheblich das Verschieben desselben beeinträchtigt.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man eine zweite Verwirklichungsfore
gefunden, bei der Lichtleitfasern verwendet werden, die mit dem Innenraum des Gehäuses
verbunden sind, in dem sich der Zeiger bewegt, wobei dieser Raum entsprechend beleuchtet
ist. Mit dem Zeiger ist ein flacher Abschnitt verbunden, der während der Verschiebung
des Zeigers von links nach rechts die ausserhalb des Raumes liegenden Lichtleitfasern
verdunkelt, bis diese bei Erreichen des Zeigers von der Position, die anzeigt, dass
die Anlage leer ist (oder umgekehrt), vollkommen abgedunkelt sind. Die ausserhalb
des genannten Raumes angebrachten Lichtleitfasern können an jedem beliebigen Punkt
entfernt
von der Anlage angebracht werden.
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Diese zweite Verwirklichungsform ist jedoch besonders kostspielig
und auf jeden Fall auch wenig genau.
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Eine dritte Verwirklichungsform, im Prinzip ähnlich der vorgenannten,
sieht in dem Raum, in dem sich der Zeiger bewegt, ei-Fotozelle vor, die auf einer
Ebene parallel zu der Gleitebene des Zeigers selbst angebracht ist. Auch in diesem
Falle ist mit dem Zeiger ein entsprechend profilierter flacher Abschnitt verbunden,
der während der Rotation des Zeigers selbst nach und nach die Fotozelle verdunkelt
und damit die Veränderung eines elektrischen Signals bewirkt, das notwendigerweise
benutzt wird, um das Anzeigeinstrument auf Distanz installieren zu können.
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Auch in diesem letzten Falle liegt der Hauptnachteil in einer gewissen
Ungenauigkeit bei dieser dritten Lösung sowie in den eher hohen Kosten.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, eine Vorrichtung zur optischen
Fernanzeige des in Behältern gemessenen Flüssigkeitsstandes oder des Gasdruckes,
besonder bei Flüssiggas-oder Metananlagen in Kraftfahrzeugen zu liefern, die im
Verhältnis zu den gültigen Vorschriften eine Herstellung von geringen Kosten und
erheblicher Anzeigegenauigkeit ermöglicht.
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Weiterer Zweck der Erfindung ist die hohe Zuverlässigkeit der betreffenden
Vorrichtung auf die Dauer gesehen, die ausserdem leicht anzubringen ist.
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Diese und noch weitere Zwecke werden durch die betreffende
Erfindung
erreicht, bei welcher der Stand oder der Druck der in dem Behälter vorhandenen Flüssigkeit
durch einen an einer entsprechenden Skala entlang gleitenden Zeiger angezeigt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass sie wie folgt enthält: - Einen mit dem genannten Zeiger
so verbundenen Dauermagnet, dass an einem festen Punkt eine Veränderung des Magnet
feldes erfolgt und damit die Verschiebung des genannten Zeigers; - einen magnetischen
Sensor mit HALL-Effekt, der an dem genannten festen Punkt angebracht ist und am
Ausgang ein elektrisches Signal proportional zu den Veränderungen des Magnetfeldes
liefert, die an seinem Eingang festgestellt wurden; - einen einstellbaren Verstärker
im Anschluss an den genannten Sensor, der im Ausgang ein entsprechend verstärktes
elektrisches Signal liefert; - ein Anzeigeinstrument, angebracht in einem bestimmten
Abstand von dem Behälter, welches die Anzeige des Standes oder des Druckes der in
dem Behälter vorhandenen Flüssigkeit vornimmt, und zwar proportional zu der Intensität
des aus dem genannten Verstärker kommenden elektrischen Signals.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher
aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung hervor, die rein als Beispiel und
nicht begrenzend in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, von denen - Abb.
1 eine Vorderansicht der betreffenden Vorrichtung zeigt, die an der Stelle des Anzeigeinstrumentes
angebracht ist, welches zu jeder normalen Anlage gehört;
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2 zeiqt die betreffende Vorrichtung wie in Abbildung 1, an der der elektromagnetische
Teil jedoch anders angeordnet ist; - Abb. 3 zeigt ein Blockschema des zu der betreffenden
Vorrichtung gehörenden Stromkreises.
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Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen findet die betreffende
Vorrichtung zu einem Teil im Inneren eines Anzeiqeinstrumentes S bekannter Art Platz,
welches in jeder beliebigen Flüssiggas- oder Metananlage für Kraftfahrzeuge vorhanden
ist.
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In einer ersten Verwirklichungsform nutzt die Vorrichtung einen kleinen
Dauermagneten 1, der mit dem Zeiger 2 des Instrumenfes S fest verbunden und mit
seiner eigenen Längsachse quer im Verhältnis zu dem Zeiger 2 angeordnet ist.
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Dieser Dauermagnet 1 bewirkt ein Magnetfeld 3, =wie es in Abbildung
1 zu sehen ist, welches nach dem erfinderischen Konzept der betreffenden Vorrichtung
entsprechend genutzt wird.
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In dem Instrument S befindet sich in der Tat ein magnetischer Sensor
mit HALL-Effekt, der beispielsweise im Falle von Abbildung 1 im Anschluss und unterhalb
des Magneten 1 angeordnet ist. Wie bekannt ist, liefern die magnetischen Sensoren
mit HALL-Effekt im Ausgang ein Signal proportional zu den Veränderunsen des Magnetfeldes,
die am Eingang erfasst wurden.
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In der betreffenden Vorrichtung ist also der Sensor SH den an seinem
Eingang erfassten Veränderungen des Magnetfeldes gegenüber empfindlich, die durch
die Rotation des Dauermagneten 1 um seine eigene Achse erzeugt wurden.
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Im @@ lLe von Abbildung 1 und in diesen Verwirklichungsformen ist
es notwendig, den Sensor SH in einem gebührenden Abstand von dem Dauermagneten 1
anzubringen, so dass die durch das Magnetfeld 3 erzeugten Kraftlinien so linear
wie möglich verlauten, Wenn während der Rotation des Zeigers 2 die Veränderungen
des Magnetfeldes auf den Sensor SH ausreichend linear und proportional zi den Verschiebungen
des Zeigers 2 selbst nd, wird der Ausgang I1 des Sensors SH an den Eingang ein Verstärkers
A iiberrilittelt, der das an seinem Eingang erfasste Signal. entsprechend verstärkt
und es direkt an ein Anzeigeinstrument SI weiterleitet, das diesmal in einer entsprechend
gewählten Position angebracht ist, beispielsweise am Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges.
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Um das Anzeigeinstrument SI auf die beste Weise einzustellen, ist
der Verstärker A von einem Typ, der an seinem Eingang Zw Signale I1 und 12 akzeptiert
und die Differenz verstärkt.
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Au f diese Weise is es möglich, das Anzeigeinstrument 51 auf @ einzustellen,
wenn der Zeiger 2 anzeigt, dass die Behälter der Anlage leer sind.
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Es ist klar, dass für den Fall, dass die auf den Sensor übermiltelte
Veränderung des Magnetfeldes nicht linear sein sollte-, es möglich ist, zwischen
den Verstärker A und das Anzeig-instrument SI eine Linearisierung BL zu schalten.
Das heisst dann, wenn der Ausgang des Verstärkers A der Ausgang I ist, so der Ausgang
aus der Linearisierung BL der Ausgang I' und linear in Verhältnis zu den von dem
Zeiger 2 ausgeführten Verschiebungen.
Natürlich hängt die Übertragungsfunktion
der Linearisierung DL von der Übertragungsfunktion des Sensors SH ab.
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Der Fall, in dern die Veränderung des obengenannten Magnetfeldes nicht
linear sein muss, ist der, bei dem der kleine Magnet 1 entlang dem Zeiger 2 angeordnet
ist, und zwar exzentrisch im Verhältnis zur Rotationsachse des Zeigers selbst.Auf
diese Weise befindet sich der Sensor SH seitlich des Zeigers 2 und das auf den Sensor
erzeugte Magnetfeld erfährt grössere Veränderungen als in dem Fall von Abbildung
1. Zwischen der entferntesten Position des Zeigers 2 von dem Sensor SH und der am
dichtesten an dem Sensor SH liegenden Position des Zeigers 2 selbst sind die Kraftlinien
des Magnetfeldes 3 in der Tat im Verhältnis zu dem Sensor SH stark verändert. In
diesem Falle jedoch, auch wenn die Position des Sensors SH im Verhältnis zu dem
Zeiger 2 sorgfältig gewählt ist, sind die Veränderunyen des Magnetfeldes im Verhältnis
zu Verschiebung des Zeigers 2 nicht vollkommen linear. Es ist also die Linearisierung
BL notwendig.
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In einer weiteren Verwirklichungsform kann der Dauermagnet aus einem
toroidförmigen ferromagnetischen Element bestehen, das einen Spalt aufweist, durch
den man die Möglichkeit hat,ein entsprechend profiliertes und mit dem Zeiger 2 verbundenes
Element frei durchzuführen. Das profilierte Element bestimmt untor Auffangen der
tliesslinien des Spaltes einen entsprechenden Magnetfeldwert, der durch den Sensor
SH erfassbar ist;
letzterer ist in diesem Falle im Inneren des
Spaltes und seitlich des profilierten Elementes angebracht.