DE3410052C1

DE3410052C1 - Meßsonde zur Feststellung von Eis- oder Schneebildung

Info

Publication number: DE3410052C1
Application number: DE19843410052
Authority: DE
Inventors: Friedhelm 5920 Bad Berleburg Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-19
Filing date: 1984-03-19
Publication date: 1985-07-25

Description

Wie es in F i g. 1 dargestellt ist, ist als selbstregulierendes Heizelement ein PTC-Widerstand 3 vorgesehen, der in unmittelbarer Nähe eines NTC-Widerstandes 13 angeordnet ist Der PTC-Widerstand 3 ist über einen Regelthermostaten 8 zwischen die elektrischen Versorgnngsleitungen geschaltet, in denen eine Sicherung 10 liegt. Der Regelthermostat 8 wird über den NTC-Widerstand 13 ein- und ausgeschaltet Ein verzögert ansprechendes Zeitrelais 14 ist gleichfalls über den Regelthermostaten 8 zwischen die Versorgungsleitungen geschaltet Über den Kontakt des Zeitrelais 14 erfolgt die Abgabe des Meldesignales für die Schnee- und Eisbildung.
Das Zeitrelais kann auf einer Ansprechverzögerungszeit von 1 bis 10 Minuten eingestellt sein, während der Regelthermostat 8 für einen Temperaturbereich von + 15"C bis -30"C mit einer Hysterese bzw. Schaltdifferenz von l bis 10 k bzw. "C ausgelegt sein kann.
Die Meßsonde mit dem in F i g. 1 dargestellten Aufbau arbeitet in der folgenden Weise: Der NTC-Widerstand 13, der in unmittelbarer Nähe des PTC-Widerstandes 3 angeordnet ist, wird nach Erreichen einer bestimmten vorher festlegbaren und von Hand aus einstellbaren Temperatur den Regelthermostaten 8 und den PTC-Widerstand 3 einschalten.
Wenn die Widerstandskombination aus den Widerständen 3 und 13, die vorzugsweise in einer gemeinsamen Hülse untergebracht sind, von Luft umgeben ist, so heizt der PTC-Widerstand 3 den NTC-Widerstand 13 auf, so daß dessen Temperatur ansteigt und beispielsweise innerhalb von 1,5 Minuten einen Wert erreicht, bei dem der NTC-Widerstand 13 den Thermostaten 8 und damit die Stromversorgung des PTC-Widerstandes 3 wieder abschaltet.
Wenn das verzögert ansprechende Zeitrelais 14 beispielsweise auf 3 Minuten eingestellt ist, hat es seinen Signalkontakt noch nicht durchgeschaltet, da es nur für ca. 1,5 Minuten mit Strom versorgt wurde.
Bei einer Eis- und Schneebildung neutralisiert sich andererseits der selbstregulierende Heizwiderstand 3, so daß er nur noch in geringem Maße auf den NTC-Widerstand 13 einwirken kann. Bei einer entsprechend hohen Hysterese in der Schaltstufe des Regelthermostaten 8 von beispielsweise 8 k reicht die Heizleistung des PTC-Widerstandes 3 nicht mehr aus, um den NTC-Widerstand 13 auf die Temperatur zu bringen, bei der er den Regelthermostaten 8 abschaltet. Dafür ist entscheidend, daß der PTC-Widerstand 3 durch verstärkten Wärmeentzug zwar hochheizt, aber aufgrund seiner Selbstregulierung eine gewisse obere Grenztemperatur nicht überschreitet. Der NTC-Widerstand 13 bleibt somit solange wirksam, wie Eis und Schnee vorhanden sind. Damit wird eine Eis- bzw. Schneemeldung abgegeben.
Wenn die Widerstände wieder von Luft umgeben sind, werden über den NTC-Widerstand 13 im vorgegebenen Temperaturbereich unter der Abschalttemperatur über das Zeitrelais ständig erneute Messungen vorgenommen. Erst wenn die Umgebungstemperatur beispielsweise witterungsbeditigt weiter ansteigt, schaltet der NTC-Widerstand 13 die Meßsonde ab.
Das in F i g. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der PTC-Widerstand 3 nicht direkt, sondern über den Ruhekontakt des Zeitrelais 14 mit dem Thermostaten 8 verbunden und über diesen zwischen die Stromversorgungsleitungen geschaltet ist.
Bei dieser Schaltung wirkt der Thermostat 8 aufgrund seiner hohen Schalthysterese als Temperaturbegrenzer beim Abtauvorgang.
Arbeitsweise und Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels sind im übrigen mit dem des ersten Ausführungsbeispiels identisch.
Durch die Abschaltung des selbstregulierenden, in Form eines PTC-Widerstandes 3 ausgebildeten Heizelementes, das über eine Spannung von 220 V oder eine Niederspannung versorgt werden kann, nach Erreichen einer vorgegebenen Temperatur, ergibt sich, daß dieses Heizelement ohne Schnee- und Eisbildung, d. h. dann, wenn es von Luft umgeben ist, beispielsweise 1,5 Minuten eingeschaltet und anschließend ca. 10 Minuten ausgeschaltet ist. Auf diese Weise ist eine noch feinfühligere Erfassung der Schnee- und Eisbildung möglich, und es werden bei einer Betriebszeit und Lebensdauer von ca.
10 Jahren bei einem Heizelement mit einer 220 V Stromversorgung erhebliche Energiekosten eingespart. - Leerseite -

Claims

Patentansprüche: 1. Meßsonde zur Feststellung von Eis- oder Schneebildung mit einem elektrischen Heizelement, dadurch gekennzeichnet, daß das an eine elektrische Stromquelle angeschlossene Heizelement aus einem Kaltleiter (3) besteht, der zum Aufheizen eines Heißleiters (13) unmittelbar neben diesem angeordnet ist, wobei bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur des Heißleiters dieser die Stromversorgung des Kaltleiters ausschaltet und bei Absinken der Temperatur wieder einschaltet, wobei der erhöhte Wärmeentzug am Kaltleiter (3) durch Eis oder Schnee ein Aufheizen des Heißleiters (13) bis zur Abschalttemperatur verhindert.
2. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ansprechverzögertes Zeitrelais (14) vorgesehen ist, das vom Heißleiter (13) bei Erreichen der vorbestimmten Temperatur an- und abschaltbar ist.
3. Meßsonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiter (3) über den Ruhekontakt des Zeitrelais (14) an die elektrischen Versorgungsleitungen angeschlossen ist.

Die Erfindung betrifft eine Meßsonde zur Feststellung von Eis- oder Schneebildung mit einem elektrischen Heizelement.

Es ist bekannt, zum Feststellen von Eis- und Schneebildung eine Meßsonde mit eingebauter Heizung vorzusehen, die mittels eines Thermostaten eingeschaltet wird und Eis- oder Schneeablagerungen auf dem Heizelement schmilzt. Das durch den Schmelzvorgang entstehende Wasser bildet dabei einen Kurzschluß zwischen zwei Metallflächen der Sonde, so daß über elektrische Niveauregler entsprechende Meldegeräte eingeschaltet werden können. Diese bekannte Bauweise einer Meßsonde ist in hohem Maße störungsanfällig. Agressive Luftverunreinigungen, Blätter, Schmutz und dgl. können zwischen den beiden Metallflächen der Sonde einen Kurzschluß erzeugen und damit eine Eismeldung abgeben, obgleich kein Schmelzwasser vorhanden ist.

Es wurde eine Meßsonde vorgeschlagen, die in keiner Weise störungsanfällig ist und zuverlässig eine exakte Eis- und Schneemeldung abgibt, indem das an elektrische Leitungen angeschlossene Heizelement aus einem Material besteht, dessen Heizleistung von der Umgebungstemperatur abhängt, wobei ein Strommeßgerät zum Messen des vom Heizelement aufgenommenen Stromes vorgesehen ist.

Durch die von der Umgebungstemperatur abhängige Heizleistung des Heizelementes und durch Messen der Stromaufnahme des Heizelementes kann eine Eisbildung sehr genau festgestellt werden. Ist das Heizelement von Luft umgeben, die schlecht leitet, so ist die Heizleistung bzw. die Stromaufnahme gering. Befindet sich Wasser auf dem Heizelement, so wird diesem zwar stärker Wärme entzogen, so daß die Stromaufnahme steigt, jedoch handelt es sich dabei nur um eine begrenzte Wärmemenge, die vom Heizelement abgeführt wird, da die Wasserschicht wiederum von Luft umgeben ist.

Bildet sich dagegen Eis oder Schnee auf dem Heizelement, so wird diesem verstärkt Wärme entzogen, was durch verstärkte Stromaufnahme des Heizelementes genau feststellbar ist. Auf diese Weise ist eine Eisbildung sehr exakt feststellbar. Zudem hat die Meßsonde einen sehr robusten Aufbau und sie arbeitet zuverlässig unter den unterschiedlichsten Bedingungen.

Eine derartige Meßsonde ist jedoch aufgrund der Tatsache, daß ein Strommeßgerät, beispielsweise ein Kontaktamperemeter, vorgesehen ist, relativ aufwendig und mit relativ hohen Kosten verbunden. Wenn im Grenzbereich gemessen wird und ein starker Verbraucher eingeschaltet wird, kann sich weiterhin am Amperemeter ein Ausschlag ergeben, der wenigstens zu einer vorübergehenden Fehlanzeige führen kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, eine derartige Meßsonde so weiterzubilden, daß sie einen einfachen Aufbau hat, mit geringeren Kosten verbunden ist und noch genauer arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Meßsonde ist somit ein Kaltleiter bzw. ein PTC-Widerstand als selbstregulierendes Heizelement unmittelbar mit einem Heißleiter bzw. NTC-Widerstand als Temperaturfühler zusammengebracht, so daß nach Erreichen einer bestimmten vorher festzulegenden Temperatur der NTC-Widerstand die Stromversorgung für den PTC-Widerstand einschaltet Ist die Kombination der beiden Widerstände von Luft umgeben, so heizt der PTC-Widerstand den NTC-Widerstand auf, so daß dieser bei Erreichen einer bestimmten Temperatur den PTC-Widerstand unverzüglich abschaltet. Bei einer Eis- und Schneebildung am PTC-Widerstand wirkt dieser jedoch nur noch in geringem Maße auf den NTC-Widerstand ein, da der PTC-Widerstand durch verstärkten Wärmeentzug zwar hochheizt, aber durch seine Selbstregulierung eine bestimmte obere Temperatur nicht überschreitet. Der NTC-Widerstand erreicht dadurch die bestimmte Temperatur, bei der er den PTC-Widerstand abschaltet, nicht, so daß die Stromversorgung des PTC-Widerstandes aufrechterhalten bleibt. Über das Nichterreichen oder Erreichen der bestimmten Temperatur, bei der der als Schalter wirkende NTC-Widerstand ein- oder ausschaltet, ist zuverlässig eine Eis- oder Schneebildung feststellbar.

Bei dieser Ausbildung erübrigt sich ein Strommeßgerät und ist eine noch feinfühligere Erfassung von Schnee- und Eisbildung möglich.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Meßsonde sind Gegenstand der Patentansprüche 2 und 3.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Meßsonde näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 das Schaltbild einer ersten Ausführungsform und F i g. 2 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform.