DE3223369C2 - Verfahren und Überwachungsschaltung zur Funktionsprüfung des Kaltleiters einer Grenzwertgebersonde - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Funktion von Abfüllsicherungsschaltungen mit einer einen Kaltleiter aufweisenden Grenz wertgebersonde. Erfahrungsgemäß wird so vorgegangen, 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.

Description

der zeitliche Verlauf des Stromes durch den Kaltleiter wird während einer Einschaltphase darauf überwacht,

a) ob ein vorgegebener Mindestwert des Stromes erreicht wird und

b) ob nach Erreichen dieses Mindestwertes ein deutliches Absinken des Stromes aufgrund der Eigenerwärmung des Kaltleiters eintritt, und

c) das Ausbleiben mindestens einer dieser Bedingungen wird zur Erzeugung eines einen Fehler der Grenzwertgebersonde anzeigenden Fehlersignals ausgenutzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß für das Zeitintervall zwischen dem Erreichen des Mindestwertes und einem zweiten, niedrigeren Schwellwert eine Höchstzeit vorgegeben wird und daß das Fehiersignal bei Überschreiten der Höchstzeit ausgelöst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfüllsicherungsschaltung in Abhängigkeit vom Auftretet eines Fehlersignals derart betätigt wird, daß eine (weitere) Befüllung eines Tanks oder dergleichen ..js einer mit der Abfüllsicherungsschaltung ausgestatteten Füllvorrichtung, insbesondere einem Tanklastzug, ähnlich wie beim Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes verhindert wird.

4. Überwachungsschaltung zur Funktionsüberprüfung des Kaltleiters einer mit einer Abfüllsicherungsschaltung zusammenwirkenden Grenzwertgebersonde zur Füllstandsmessung in einem Behälter, insbesondere einem Treibstofftank, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) parallel zum Kaltleiter (30) der Grenzwertgebersonde (14) ist ein Überwachungsschaltkreis mit mindestens einem elektrischen Schwellwertschalter (34, 35) angeordnet, mit dessen Hilfe bei Erreichen des Mindestwertes des Stroms ein erster Schaltvorgang auslösbar ist und bei Absinken des Stroms unter einem vorgegebenen unteren Schwellwert ein zweiter Schaltvorgang;

b) es sind Signalerzeugungseinrichtungen (36, 46) vorgesehen, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von dem Ausbleiben der betreffenden Schaltvorgänge des Schwellwertschalters (34, 35) ein Fehlersignal für die Abfüllsicherungsschaltung (12) erzeugbar ist, durch welches ein von der 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) proportion, le Spannung sowie eine dem Mindestwert bzw. dem unteren Schwellwert entsprechende Bezugsspannung (Ur \, Ur 2) zuführbar sind, und daß die Signalerzeugungseinrichtungen eine monostabile Kippschaltung (36) aufweisen, weiche 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 Torschaltungsanordnung (40, 42) zuführbar ist, durch die bei Ansprechen des zweiten Differenzverstärkers (35) nach Ablauf des Zeitintervalls ein Fehlersigna] auslösbar ist.

7. Überwachungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung aus zwei in Reihe geschalteten /-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 dem Eintauchen der Grenzwertgebersonde (14) in das Füllgut entsprechender Stromanstieg durch den Kaltleiter (30) simulierbar ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsprüfung des Kaltleiters einer mi·, einer Abfüllsicherungsschaltung zusammenwirkenden Grenzwertgebersonde zur Füllstandsmessung in einem Innenbehälter, insbesondere einem Treibstofftank, sowie eine Überwachungsschaltung zur Durchführung des Verfahrens.

Abfüllsicherungsschaltungen, mit denen während eines Füllvorganges der Füllstand in einem Tank oder dergleichen überwacht wird und die eine Grenzwertgebersonde mit einem Kaltleiter aufweisen, dessen Strom sich beim Eintauchen in das Füllgut sprunghaft ändert,

jo sind bekannt, z. B. aus TRbF 512 (Technische Regeln für brennbare Flüssigkeiten), Ausgabe April 1975. Derartige Abfüllsicherungsschaltungen werden speziell beim Befüllen von Kraftstoff- bzw. Brennstofftanks 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.

Weiterhin sind aus den DE-OS 19 07 537 und 32 452 sowie aus den DE-AS 12 95 867 und 12 15 386 Einrichtungen zum Messen und zur Anzeige des Füllstandes von Flüssigkeitsbehältern, beispielsweise bei Waschmaschinen und bei Bremsflüssigkeitssystemen, bekannt, bei denen ebenfalls temperaturabhängige Widerstände eingesetzt werden, wobei es sich vorzugsweise um Kaltleiter handelt, wobei aber auch Heißleiter eingesetzt werden können.

Es hat sich gezeigt, daß bei den bekannten Abfüllsicherungsschaltungen und Füilstandsmcssern, bei denen

gegebenenfalls eine Überwachung der Schaltungsanordnung auf Kurzschlüsse und/oder Unterbrechungen erfolgt, aufgrund von Defekten am Kaltleiter Störfälle auftreten, die ein rechtzeitiges Ansprechen der Abfüllsicherungsschaltung bzw. einer Überwachungsschaltung verhindern, so daß die Gefahr besteht, daß der zu befüliende 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 Funktionsprüfung des Kaltleiters einer mit einer Abfüllsicherungsschaltung zusammenwirkenden Grenzwertgebersonde anzugeben, durch deren Einsati, das Überlaufen eines Tanks bei einem Füllvorgang sicher vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird, was das Verfahren anbelangt, gemäß der Erfindung durch folgende Maßnahmen gelöst: der zeitliche Verlauf des Stromes durch d*:n Kaltleiter wird während einer Einschaltphase darauf überwacht, a) ob ein vorgegebener Mindestwert des Stromes erreicht wird und b) ob nach Erreichen dieses Mindestwertes ein deutliches Absinken des Stromes aufgrund der Eigenerwärmung des Kaltieiters eintritt, und c) das Ausbleiben mindestens einer dieser Bedingungen wird zur Erzeugung eines einen Fehler der Grenzwertgebersonde anzeigenden Fehlersignals ausgenutzt.

Was die Überwachungsschaltung anbelangt, so wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß a) parallel zum Kaltleiter der Grenzwertgebersonde ein Überwachungsschaltkreis mit mindestens einem elektrischen Schwellwertschalter angeordnet ist, mit dessen Hilfe bei Erreichen des Mindestwertes des Stromes ein erster Schaltvorgang auslösbar ist und bei Absinken des Stroms unter einem vorgegebenen unteren Schwellwert ein zweiter Schaltvorgang, und daß b) Signalerzeugungseinrichfngen vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von dem Ausbleiben der betreffenden Schaltvorgänge des Schwellwertschalters ein Fehlersignal für die Abfüllsicherungsschaltung erzeugbar ist, durch welches ein von der Abfüllsicherungsschaltung überwachter Füllvorgang unterbrechbar ist.

SchaltungT.technisch 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 Hern Mindestwe.t 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 zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgcmäßen Verfahrens und

F i 2. 2 ein Blockschaltbild einer Überwachungsschal-

tung der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 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 schema tisch 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 Grenzwertgebi--,onde i4 vorgesehenen Klemmen der Abfüllsicherungs ^haltung 12 mit zwei Eingangsklemmen der Überwachungsschaltung 10 verbindet, welche zusätzlich zwei Ausgrngsklemmen aufweist, an die die Grenzwertgebersonde 14 bei Einsi-.iz 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 F i g. 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.

Be' der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 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. eh^p 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 r,nd 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 Ur 1 bzw. Ur 2 anliegt. Die beiden Differenzverstärker 34, 36 arbeiten somit als Schwellwertschalter.

Mit dem Ausgang des der Erfassung des oberen Grenzwerts dienenden ersten Differenzverstnrkers 34 ist eine monostabile Kippschaltung 36 verbunden, die nachstehend der Einfachheit halber als Mono-Flop 36 bezeichnet wird. Dar Mono-Flop 36 liefert bei einer negativen Schaltflanke vom Ausgang des ersten Differenzvcrstarkers 34 einen Impuls vorgegebener Dauer. Dieser Impuls wird dem Setzeingang eines gesetzten

ersten y-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 sei- ^r> nem Maximal-Wert, wieder unter den oberen Grenzwert absinkt, wenn also die Ausgangsspannung des Verstärkers 34 kleiner als die Bezugsspannung Uh \ 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 <?die positive Spannung auf der Leitung 38, die einer logischen »I« ent- i> spricht, so daß sich die Spannung am Ausgang Q des ersten Flip-Flops 40, welches zu Beginn eines Uberwachungsvorgang'i gesetzt wird, nicht ändert. Folglich tritt auch keine Umschaltung eines zweiten Flip-Flops 44 ein, welches mit dem (^-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 MonoFlops 36 an den (^-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 eine »1«, so daß die Speisung der Leuchtdiode eines Optokopplers 48 über einen mit dem Q-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 Füllgut 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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Funktionsprüfung des Kaltleiters einer mit einer Abfüllsicherungsschaltung zusammenwirkenden Grenzwertgebersonde zur Füllstandsmessung in einem Innenbehälter, insbesondere einem Treibstofftank, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen: