DE3223369A1

DE3223369A1 - Verfahren und ueberwachungsschaltung zur ueberwachung von abfuellsicherungsschaltungen

Info

Publication number: DE3223369A1
Application number: DE19823223369
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. 7630 Lahr Eble; Rolf Dipl.-Phys. 7250 Leonberg Haeselich
Original assignee: 2000 Ind Elektronik A GmbH
Current assignee: 2000 Ind Elektronik A GmbH
Priority date: 1982-06-23
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1984-01-05
Also published as: DE3223369C2

Description

Verfahren und überwachungsschaltung
zur Überwachung von Abfüllsicherungsschaltungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur überwachung der Funktion von Abfüllsicherungsschaltungen mit einer einen Kaltleiter aufweisenden Grenzwertgebersonde sowie eine Uberwachungsschaltung zur Durchführung des Verfahrens.
Abfüllsicherungsschaltungen, mit denen während eines Füllvorganges der Füllstand in einem Tank oder dergleichen überwacht wird und die eine Grenzwertwertgebersonde mit einem Kaltleiter aufweisen, dessen Strom sich beim Eintauchen in das Füllgut sprunghaft ändert, sind bekannt. Derartige Abfüllsicherungsschal tungen werden speziell beim Befüllen von Kraftstoff-bzw. Brennstoff tanks verwendet, wobei die Grenzwertgebersonde im allgemeinen fest am Tank montiert ist, während die Sicherungsschaltung im übrigen an einem Tanklastzug, einem Tankschiff oder dergleichen befestigt ist.
Es hat sich gezeigt, daß bei den bekannten Abfüllsicherungsschaltungen aufgrund von Defekten am Kaltleiter Störfälle auftreten, die ein rechtzeitiges Ansprechen der Abfullsicherungsschaltung verhindern, so daß die Gefahr besteht, daß der zu befüllende Tank überläuft, was nicht nur einen Verlust des relativ teuren Füllguts zur Folge hat, sondern auch eine erhebliche Gefährdung der Umwelt mit sich bringt und gegebenenfalls auch eine erhöhte Brand- und Explosionsgefahr.
Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine überwachungsschaltung zur Überwachung der Funktion von Abfüllsicherungsschaltungen anzugeben, durch deren Einsatz das Uberlaufen eines Tanks bei einem Füllvorgang sicher vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird, was das Verfahren anbelangt, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man den zeitlichen Verlauf des Stroms durch den Kaltleiter während einer Einschaltphase darauf überwacht, ob ein vorgegebener Mindestwert des Stroms erreicht wird und ob nach Erreichen dieses Mindestwertes ein deutliches Absinken des Stroms aufgrund der Eigenerwärmung des Kaltleiters eintritt, und daß man beim Ausbleiben mindestens einer dieser Bedingungen ein einen Fehler der Grenzwertgebersonde anzeigendes Fehlersignal erzeugt, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn man für das Zeitintervall zwischen dem Erreichen des Mindestwertes und einem zweiten, niedrigeren Schwellwert eine Höchstzeit vorgibt und wenn man das Fehler signal bei überschreiten der Höchstzeit auslöst.
Was die überwachungsschaltung anbelangt, so wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß parallel zum Kaltleiter der Grenzwertgebersonde ein Überwachungsschaltkreis mit mindestens einem Schwellwertschalter angeordnet ist, mit dessen Hilfe bei Erreichen des Mindestwertes des Stroms ein erster Schaltvorgang auslösbar ist und bei Absinken des Stroms unter einen vorgegebenen unteren Schwellwert ein zweiter Schaltvorgang, und daß Signalerzeugungseinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von dem Auftreten bzw.
Ausbleiben von Schaltvorgängen des Schwellwertschalters ein Fehler signal für die Abfüllsicherungsschalter erzeugbar ist, durch welches ein von der Abfüllsicherungsschaltung überwachter Füllvorgang unterbrechbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also überprüft, ob der Kaltleiter beim Einschalten den typischen hohen Strom zieht und ob dieser Strom dann auch wieder hinreichend schnell abnimmt, wenn sich der Kaltleiter aufgrund des ihn durchfließenden Stromes relativ schnell erwärmt, so daß der Strom durch den Kaltleiter aufgrund des höheren Widerstandes desselben entsprechend verringert wird. Wenn der entsprechende zeitliche Verlauf der Stromstärke durch den Kaltleiter aus irgendeinem Grund nicht zustande kommt, wird erfindungsgemäß ein Fehlersignal ausgelöst, welches üblicherweise ein Magnetventil schließt, so daß der Füllvorgang automatisch unterbrochen wird oder wenn eine entsprechende Wartezeit der Abfüllsicherungsschaltung vorgesehen ist, gar nicht erst eingeleitet wird. Für diesen Fall ist eine "Unterbrechung" des Füllvorganges also als eine "Unterbrechung einer Anlaufphase für einen Füllvorgang" zu interpretieren.
Schaltungstechnisch kann die Funktionsprüfung des Kaltleiters mit Hilfe eines einzigen Schwellwertschalters mit entsprechender Hysterese realisiert werden; vorzugsweise werden jedoch zwei Schwellwertschalter eingesetzt, und zwar insbesondere Differenzverstärker, denen entsprechende Referenzspannungen zugeführt werden, die dem Mindestwert des Stroms und dem niedrigeren bzw. unteren Schwellwert zugeordnet sind.
Grundsätzlich könnte man sich damit zufrieden geben, nach dem Erreichen eines vorgegebenen Mindestwertes des Stroms zu überprüfen, ob überhaupt ein Absinken des Stroms eintritt. Es ist jedoch vorteilhafter, für das Erreichen des unteren Schwellwerts ein bestimmtes Zeitintervall vorzugeben, welches entsprechend der Soll-Charakteristik des verwendeten Halbleiters gewählt ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 ein Blockschaltbild einer überwachungsschaltung der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1.
Im einzelnen zeigt Fig. 1 sehr schematisch eine Überwachungsschaltung 10 gemäß der Erfindung, eine Abfüllsicherungsschaltung 12, eine Grenzwertgebersonde 14, die im Prinzip Bestandteil der Abfüllsicherungsschaltung 12 ist,und die Verbindungen und Anschlüsse der Überwachungsschaltung 10 und der Abfüllsicherungsschaltung 12. Weiterhin ist schematisch ein Tank 16 und ein Schlauch 18 dargestellt, der beispielsweise an einem Tanklastzug angeschlossen ist, aus dem der Tank 16 gefüllt werden soll und an dessen Auslaß ein Magnetventil 20 vorgesehen ist, welches von der Abfüllsicherungsschaltung gesteuert wird.
Man erkennt, daß die Einheiten 10 und 12 jeweils einen Anschluß 22 zur Zuführung der Versorgungsspannung aufweisen, die normalerweise eine Gleichspannung von 12 bzw. 24 V ist und in der Regel aus der Batterie des Tanklastzuges erhalten wird. Weiterhin sind die Einheiten 10, 12 über eine Verbindungsleitung 24 miteinander verbunden, welche die normalerweise für den Anschluß der Grenzwertgebersonde 14 vorgesehenen Klemmen der Abfüllsicherungsschaltung 12 mit zwei Eingangsklemmen der Überwachungsschaltung 10 verbindet, welche zusätzlich zwei Ausgangsklemmen aufweist, an die die Grenzwertgebersonde 14 bei Einsatz der erfindungsgemäßen Abfüllsicherungsschaltung 12 über eine Leitung 26 angeschlossen ist. Schließlich ist noch eine Anschlußleitung 28 vorgesehen, über die das Magnetventil 20 mit der Abfüllsicherungsschaltung 12 verbunden ist.
Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 arbeitet bei einwandfrei funktionierender Grenzwertgebersonde 14 so, daß die Widerstandsänderung des Kaltleiters der Grenzwertgebersonde 14 bei Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes einen Abschaltbefehl auslöst, der über die Anschlußleitung 28 an das Magnetventil 20 angelegt wird und dieses sperrt, so daß eine weitere Flüssigkeitszufuhr zum Tank 16, beispielsweise die weitere Befüllung desselben mit Benzin, öl oder dergleichen beendet wird.
Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 sorgt die erfindungsgemäße überwachungsschaltung 10 ergänzend dafür, daß zu Beginn eines Füllvorganges zunächst die einwandfreie Funktion der Grenzwertgebersonde 14 bzw.
des Kaltleiters überprüft wird, ehe das Magnetventil 20 geöffnet wird.
Wie aus dem Blockschaltbild gemäß Fig. 2 deutlich wird, ist der Kaltleiter 30 der Grenzwertgebersonde an die beiden Anschlüsse eines Differenzverstärkers 32 angeschlossen, welcher den Spannungsabfall über dem Kaltleiter 30 erfasst und verstärkt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 32, welche dem Spannungsabfall über dem Kaltleiter 30 und damit dem Strom durch den Kaltleiter 30 entspricht, wird zwei Differenzverstärkern 34 und 35 zugeführt, an deren jeweils zweitem Eingang eine einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert des Stroms durch den Kaltleiter entsprechende Bezugsspannung UR1 bzw. UR2 an liegt. Die beiden Differenzverstärker 34, 36 arbeiten somit als Schwellwertschalter.
Mit dem Ausgang des der Erfassung des oberen Grenzwerts dienenden ersten Differenzverstärkers 34 ist eine monostabile Kippschaltung 36 verbunden, die nachstehend der Einfachheit halber als Mono-Flop 36 bezeichnet wird. Das Mono-Flop 36 liefert bei einer negativen Schaltflanke vom Ausgang des ersten Differenzverstärkers 34 einen Impuls vorgegebener Dauer. Dieser Impuls wird dem Setzeingang eines gesetzten ersten J-Flip-Flops 40 über eine Leitung 38 zugeführt. Das erste Flip-Flop 40 ist also für ein vorgegebenes Zeitintervall, dessen Länge der Dauer des Ausgangsimpulses des Mono-Flops 36 entspricht, vorbereitet, wenn der Strom durch den Kaltleiter 30, ausgehend von seinem Maximal-Wert, wieder unter den oberen Grenzwert absinkt, wenn also die Ausgangsspannung des Verstärkers 34 kleiner als die Bezugsspannung UR 1 wird. Wenn der Strom durch den Kaltleiter 30 innerhalb dieses Zeitintervalls auch unter den unteren Grenzwert absinkt, kann durch eine positive Schaltflanke vom Ausgang des zweiten Differenzverstärkers 35 das erste Flip-Flop 40 an seinem Takteingang angesteuert werden und liefert nunmehr an seinem Ausgang Q die positive Spannung auf der Leitung 38, die einer logischen "1" entspricht, so daß sich die Spannung am Ausgang Q des ersten Flip-Flops 40, welches zu Beginn eines überwachungsuorgangs gesetzt wird, nicht ändert. Folglich tritt auch keine Umschaltung eines zweiten Flip-Flops 44 ein, welches mit dem Q-Ausgang des ersten Flip-Flops 40 über eine Leitung 42 verbunden ist.
Wenn dagegen eine positive Schaltflanke am Ausgang des zweiten Differenzverstärkers 35 erst nach Ablauf des durch den Ausgangsimpuls des Mono-Flops 36 vorgegebenen Zeitintervalls auftritt, wenn also die Spannung über dem Kaltleiter 30 zu langsam absinkt, dann wird die logische "0" vom Ausgang des Mono-Flops 36 an den Q-Ausgang des ersten Flip-Flops 40 durchgeschaltet, so daß das zweite Flip-Flop 44, welches bei Beginn eines Füllvorganges zurückgesetzt wurde, gesetzt wird. Damit erscheint am Ausgang Q des zweiten Flip-Flops 44 e-ine "1", so daß die Speisung der Leuchtdiode eines Optokopplers 48 über einen mit dem Ausgang des Flip-Flops 44 verbundenen Verstärker 46 unterbrochen wird.
Hierdurch wird die bis dahin über den Optokoppler 44 bestehende Verbindung zwischen Basis und Emitter eines.
Transistors 50 unterbrochen, so daß der Transistor 50 leitend wird und einen Widerstand 52 parallel zum Kaltleiter 30 legt. Hierdurch wird die Spannung über einem Vorwiderstand 54, der in Serie zu dem Kaltleiter 30 zwischen der positiven Speisespannung + U und Bezugspotential liegt, auf einen höheren Wert angehoben, der von einem Detektor 56 erfasst und in bekannter Weise in ein Abschaltsignal für das Magnetventil umgewandelt wird.
Dabei ist zu beachten, daß der den Spannungsanstieg über dem Vorwiderstand 54 bewirkende erhöhte Strom, der durch die Zuschaltung des Parallelzweiges mit dem.
Widerstand 52 bewirkt wird, etwa dem erhöhten Strom entspricht, der beim Eintauchen des Kaltleiters 30 in das Füllqut auftreten würde, so daß der Detektor 56 kein besonderer Schaltungsteil sein muß, sondern ohnehin in der Abfüllsicherungsschaltung 12 vorhanden ist.
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß das Setzen des Flip-Flops 40 und das Zurückstellen des Flip-Flops 44 mit Hilfe eines Differenziergliedes 58 erfolgt, welches beim Einschalten der Abfüllsicherungsschaltung 12 aufgrund der Spannungsänderung am Ausgang des Differenzverstärkers 32 einen geeigneten Impuls an die beiden Flip-Flops 40, 44 liefert.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Überwachung der Funktion von Abfüllsicherungsschaltungen mit einer einen Kaltleiter aufweisenden Grenzwertgebersonde, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß man den zeitlichen Verlauf des Stroms durch den Kaltleiter während einer Einschaltphase darauf überwacht, ob ein vorgegebener Mindestwert des Stroms erreicht wird und ob nach Erreichen dieses Mindestwertes ein deutliches Absinken des Stroms aufgrund der Eigenerwärmung des Kaltleiters eintritt, und daß man beim Ausbleiben mindestens einer dieser Bedingungen ein einen Fehler der Grenzwertgebersonde anzeigendes Fehlersignal erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für das Zeitintervall zwischen dem Erreichen des Mindestwertes und einem zweiten, niedrigeren Schwellwert eine Höchstzeit vorgibt und daß bei Überschreiten der Höchstzeit ein Fehlersignal ausgelöst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abfüllsicherungsschaltung in Abhängigkeit vom Auftreten eines Fehlersignals derart betätigt, daß eine weitere Befüllung eines Tanks oder dergleichen aus einer mit der Abfüllsicherungsschaltung ausgestatteten Füllvorrichtung, insbesondere einem Tanklastzug, ähnlich wie beim Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes unterbrochen wird.
4. Uberwachungsschaltung zur Überwachung der Funktion von Abfüllsicherungsschaltungen mit einer einen Kaltleiter aufweisenden Grenzwertgebersonde zur Durchführung des Verfahrens nach einem derAnsprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Kaltleiter (30) der Grenzwertgebersonde (14) ein Überwachungsschaltkreis mit mindestens einem Schwellwertschalter (34, 35) angeordnet ist, mit dessen Hilfe bei Erreichen des Mindestwertes des Stroms ein erster Schaltvorgang auslösbar ist und bei Absinken des Stroms.unter einen vorgegebenen unteren Schwellwert ein zweiter Schaltvorgang, und daß Signalerzeugungseinrichtungen (36, 56) vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von dem Auftreten bzw. Ausbleiben von Schaltvorgängen des Schwellwertschalters (34, 35) ein Fehlersignal für die Abfüllsicherungsschaltung (12)erzeugbar ist, durch welches ein vonflder Abfüllsicherungsschaltung (12) überwachter Füllvorgang unterbrechbar ist.
5. überwachungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwellwertschalter (34, 35) ein Differenzverstärker (32) vorgeschaltet ist, dessen Eingänge mit den beiden Anschlüssen des Kaltleiters (30) verbunden sind und an dessen Ausgang eine zum Strom durch den Kaltleiter (30) proportionale Spannung verfügbar ist.
6. überwachungsschaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei als Schwellwertschalter dienende Differenzverstärker (34, 35) vorgesehen sind, denen eingangsseitig eine zum Strom durch den Kaltleiter (30) proportionale Spannung sowie eine dem Mindestwert bzw. dem unteren Schwellwert entsprechende Bezugsspannung (UR1 UR2) zuführbar sind, und daß die Signalerzeugungseinrichtungen eine monostabile Kippschaltung (36) aufweisen, welche mit dem Ausgang des der Erfassung des Mindestwertes zugeordneten Differenzverstärkers (34) verbunden ist und mit deren Hilfe ein einem vorgegebenen Zeitintervall entsprechender Ausgangsimpuls erzeugbar ist, welcher einer Torschaltungsanordnunq (40, 42) zufiahrbar ist, durch die bei Ansprechen des zweiten Differenzverstärkers (35) nach Ablauf des Zeitintervalls ein Fehlersignal auslösbar ist.
7. Überwachungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung aus zwei in Reihe geschalteten J-Flip-Flops (40, 44) aufgebaut ist.
8. Überwachungsschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Fehlersignal ein Widerstand (52) derart parallel zu dem Kaltleiter (30) schaltbar ist, daß ein das Eintauchen der Grenzwertgebersonde (14) in das Füllgut entsprechender Stromanstieg durch den Kaltleiter (30) simulierbar ist.