DE3644045A1 - Vorrichtung zur ueberwachung der verschmutzung von gasfiltern, insbesondere luftfiltern - Google Patents
Vorrichtung zur ueberwachung der verschmutzung von gasfiltern, insbesondere luftfilternInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung
der Verschmutzung von Gasfiltern, insbesondere Luftfiltern,
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art sind die
Mittel zum Feststellen des Verschmutzungsgrades des
Filtermaterials von einem Druckmeßgerät gebildet, das
bei der in dem bekannten Fall vorgesehenen Verwendung
des Gasfilters als Luftfilter an einem Motor bzw. einer
Brennkraftmaschine mit dem Saugrohr zwischen Luftfilter
und Vergaser oder Zylinderkopf eines Otto- bzw. Dieselmotors
verbunden ist. Dabei ist das den Unterdruck im
Saugrohr messende Druckmeßgerät in einen elektrischen
Signalkreis geschaltet, der einen Warnapparat, beispielsweise
mit einer Kontrollampe auf dem Armaturenbrett
eines Kraftfahrzeugs, umfaßt.
Das Überwachungsprinzip der bekannten Vorrichtung beruht
darauf, daß der Verschmutzungsgrad in Abhängigkeit
vom Luftdurchlaß des Filtermaterials durch Vergleichen
des Luftdrucks vor und hinter dem Filter ermittelt
wird. Bei zunehmender Verschmutzung des Filtermaterials
entsteht ein erhöhter Unterdruck im Luftstrom hinter dem
Filter bzw. im Saugrohr des Motors, der bei Erreichen
eines vorgegebenen Wertes dazu führt, daß mechanische
Kontaktmittel des Druckmeßgerätes den elektrischen Kreis
des Warnapparates schließen.
Nachteilig bei dieser bekannten Überwachungsvorrichtung
ist, daß das Druckmeßgerät nur eine mittelbare Anzeige
des Verschmutzungsgrades des Filtermaterials liefert.
Bei Luftundichtigkeiten im System ergeben sich hierbei
verfälschte Werte. Außerdem ist bei wechselndem Luftbedarf
die Schaltpunkteinstellung nur bei dem maximalen
Luftbedarfswert möglich. Sofern auch kleine Unterdruckwerte
gemessen werden sollen, ist eine entsprechend
groß bemessene Ausführung des Druckmeßgerätes erforderlich,
um die mechanische Kontaktauslösung zum Schließen
des elektrischen Kreises des Warnapparates herbeiführen
zu können. Schließlich zeigt sich, daß bei geringen Ansaugleistungen
und einem damit einhergehenden geringeren
Unterdruck die Empfindlichkeit des bekannten Überwachungssystems
gegenüber äußeren Einflüssen wie Temperaturschwankungen
und Erschütterungen stark zunimmt, so daß
Fehlschaltungen nicht auszuschließen sind. Die Einsatzfähigkeit
der bekannten Überwachungsvorrichtung ist daher
begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Überwachung der Verschmutzung von Gasfiltern,
insbesondere Luftfiltern, der eingangs angegebenen Art
zu schaffen, die eine direkte, und damit von äußeren
Störfaktoren im wesentlichen unbeeinflußbare Überwachung
des Verschmutzungsgrades des Filtermaterials ermöglicht
und einen erweiterten Anwendungsbereich in Verbindung mit
Gasfiltern aller Art, wie Industriefiltern, Belüftungsfiltern,
beispielsweise für die Frischluftzufuhr zum
Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen, und Motorluftfiltern,
besitzt.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Ausgestaltung
der Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1
gelöst. Wesentliche weitere Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dadurch, daß bei der erfindungsgemäß ausgestalteten
Überwachungsvorrichtung die Mittel zum Feststellen des
Verschmutzungsgrades von einem Lichtstrahlensender und
einem zugehörigen Detektor gebildet sind, die in fluchtender
Ausrichtung beidseits des gasdruchströmten Filtermaterials
für dessen unmittelbare Überwachung angeordnet
sind, ist gewährleistet, daß der Verschmutzungsgrad
des Filtermaterials, der sich in dessen zunehmender
Einfärbung äußert, ohne Umwege festgestellt und mittels
der elektronischen Schaltungsanordnung ausgewertet
werden kann. Die Mittel zum Anzeigen des festgestellten
Verschmutzungsgrades sind dabei in die elektronische
Schaltungsanordnung einbezogen und werden bei Feststellung
eines vorgegebenen Verschmutzungsgrades in
Tätigkeit gesetzt.
Die erfindgungsgemäße Vorrichtung arbeitet im wesentlichen
unbeeinträchtigt von äußeren Einflüssen, wie Temperatur,
Raum- bzw. Umgebungsklima, Erschütterungen usw., und
besitzt daher ein hohes Maß an Funktionssicherheit auch
bei wechselndem Luftbedarf und nur geringem Luftdurchsatz
durch das Filtermaterial dank dessen ständiger,
direkter Überwachung durch den Lichtstrahlensender und
den ihm zugeordneten Detektor.
Obwohl der Lichtstrahlensender von jeder beliebigen,
geeigneten Lichtquelle z. B. auch im Bereich des sichtbaren
Lichts unter Verwendung entsprechender Fotodetektoren
als Empfänger ausgebildet sein kann, zieht die Erfindung
als Lichtstrahlensender und -empfänger einen Infrarotsender
und einen Infrarotdetektor vor, da mit diesen
Bauteilen eine besonders hohe Funktionssicherheit der
Überwachungsvorrichtung in einem weitreichenden Einsatzgebiet
von Gasfiltern erreicht werden kann. Mittels
der bei solchen Infrarotsendern Anwendung findenden
Infrarotleuchtdioden lassen sich, insbesondere, wenn
diese im Impulsbetrieb arbeiten, hohe Strahlungsintensitäten
erreichen, die einen durch andere Lichtquellen
bzw. Fremdlicht unbeeinträchtigten Betrieb gewährleisten.
Dies schafft in vermehrtem Maße die Möglichkeit des
Einsatzes der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung
bei allen einer Überwachung auf Verschmutzung hin zugänglichen
Arten von Gasfiltern, wie Industriefiltern
in Behandlungs- und Herstellungsprozessen sowie zur
Reinhaltung der Außenluft, Kraftfahrzeugfiltern, wie
Motorluftfiltern oder Luftfiltern für die Frischluftzufuhr
zum Fahrgastraum, Filtern von Klimaanlagen u.
dgl. mehr.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung
beruht darauf, daß die durch das Filtermaterial hindurchgesandten
Lichtstrahlen mittels der elektronischen Schaltungsanordnung
in elektrische Werte umgesetzt und ensprechend
ausgewertet werden. Bei der allmählich zunehmenden
Verschmutzung des Filtermaterials erfolgt eine
zunehmende Absorption der vom Sender ausgehenden Lichtstrahlen
im Filtermaterial, die mit einer entsprechenden
Änderung der vom Empfänger abgegebenen elektrischen
Werte einher geht. Ist die Verschmutzung des Filtermaterials
schließlich so weit fortgeschritten, daß die
Filterwirkung als nicht mehr ausreichend anzusehen ist,
bewirkt der vom Empfänger abgegebene entsprechende elektrische
Wert einen Schaltimpuls, der beispielsweise für
eine Leuchtanzeige genutzt werden kann. Es ist jedoch
auch möglich, einen Meßwertnehmer an den Signalauswertungsteil
der elektronischen Schaltungsanordnung anzuschließen,
der jederzeit den Verschmutzungsgrad des
Filtermaterials, z. B. am Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs
nach Art der Füllstandsanzeige des Kraftstofftanks,
anzeigt.
Obwohl grundsätzlich eine Infrarotleuchtdiode als Infrarotsender
und entsprechend ein Infrarotdetektor zur Durchführung
der Überwachung des Filtermaterials ausreicht,
ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise
vorgesehen, daß der Infrarotsender zumindest zwei Infrarotleuchtdioden
und der Infrarotdetektor eine gleiche
Anzahl von Fotodioden umfaßt, die koaxial zu den Leuchtdioden
angerodnet sind. So können Zufallsblockierungen
oder -abdunklungen einer einzelnen Senderdiode bzw.
einer einzelnen Empfängerdiode bei der Anzeige des Verschmutzungsgrades
des Filtermaterials ausgeschlossen
werden, indem den Fotodioden des Empfängers je ein Arbeitswiderstand
zugeordnet sein kann, an dem im Betrieb der
Überwachungseinrichtung eine positive Spannung bei auf
die Fotodioden auftreffender Strahlung abfällt, wobei die
Spannungen der einzelnen Fotodioden gemittelt und auf
einen Operationsverstärker gekoppelt werden können. Weiter
können die durch den Operationsverstärker verstärkten
Impulse einem Komparator zugeführt werden, der nur durchgesteuert
wird, sofern die Amplitude des ankommenden
Signals größer als eine am Eingang erzeugte Schwellenspannung
ist. Sofern jedoch die Amplitude des von den
Empfängerdioden ausgehenden Signals diese Schwellenspannung
unterschreitet, wird ein Impuls zur Abgabe eines
Warnsignals vorzugsweise an eine gut sichtbare Leuchtdiode
gegeben.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung,
in der zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung
veranschaulicht sind. Im einzelnen zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Luftfilter
mit zugehöriger Überwachungsvorrichtung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Luftfilter nach
Fig. 1 mit einem teilweise weggebrochenen
oberen Deckelbereich und in Verbindung mit
einer schematischen Darstellung einer
elektronischen Schaltungsanordnung der
Überwachungseinrichtung,
Fig. 3 eine Darstellung eines abgewandelten Luftfilters
mit Überwachungsvorrichtung in einem
Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 4,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3
in Verbindung mit einer wiederum schematischen
Darstellung der elektronischen Schaltung,
Fig. 5 ein Blockschaltbild der fotoelektrischen
Überwachungseinrichtung,
Fig. 6 einen Schaltplan der Spannungsstabilisierungseinheit
der Überwachungseinrichtung,
Fig. 7 einen Schaltplan des Impulsgenerators und
des Senders der Überwachungseinrichtung und
Fig. 8 einen Schaltplan des Empfängers sowie der
Signalverstärkungs- und -auswertungseinheit
der Überwachungseinrichtung.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Luftfilter dargestellt, der
beispielsweise als Motorluftfilter in einem Kraftfahrzeug
Verwendung findet. Der Luftfilter umfaßt eine Filterhülse 1,
deren Wand von Filtermaterial 2 in sternförmiger Faltung
gebildet ist. Die sternförmige Faltung setzt sich aus
einzelnen, zick-zack-förmig aneinandergrenzenden Faltungsteilen
3 zusammen. Die beiden Stirnseiten der Filterhülse 1
sind jeweils mit einer ringförmigen, dichten Abdeckschicht
4 bzw. 5 z. B. aus Kunstschaum versehen. Die äußere
Umfangsfläche 6 ist unmittelbar zur Umgebung hin offen,
während die innere Umfangsfläche 7 zu einem inneren axialen
Strömungskanal 21 hin offen ist.
Die Filterhülse 1 ist in einem ringförmigen Gehäuse 8 mit
einem oberen Deckel 9 abgestützt. Das Gehäuse 8 ist in der
Mitte seines Bodens mit einem unteren Verbindungsstutzen 10
versehen, mit dem es an die zum Vergaser des Kraftfahrzeugs
führenden Ansaugleitung (nicht dargestellt) anschließbar
ist. Das Gehäuse 8 übergreift mit seinem Deckel 9
die Filterhülse 1 nach außen hin, wobei in Verein mit der
Umfangswand 1 des Gehäuses 1 und der äußeren Umfangsfläche
6 der Filterhülse 1 ein Ringkanal 12 gebildet ist,
in den ein Luftansaugstutzen 13 mit einem Ende einmündet,
dessen anderes Ende mit der Außenluft in Verbindung steht.
Mit Hilfe von Klemmschrauben 14, die an der Außenseite
des Gehäusedeckels 9 zugänglich sind, ist die Filterhülse 1
im Gehäuse 8 lösbar eingespannt gehalten.
Zur Überwachung des Verschmutzungsgrades der Filterhülse 1
ist der Luftfilter mit einer fotoelektrischen Überwachungsvorrichtung
mit einem Lichstrahlensender 15 und einem
lichtempfindlichen Empfänger 16 beidseits der Filterhülsenwand
versehen. Gemäß den dargestellten Beispielen ist
als Lichtstrahlensender 15 ein Infrarotsender mit zwei
oder drei Infrarotleuchtdioden 17 vorgesehen, und entsprechend
ist der Empfänger 16 von einem Infrarotdetektor
mit zwei oder drei Fotodioden 18 gebildet, die koaxial
zu den Leuchtdioden 17 mit Abstand voneinander in parallelen
Axialebenen der Filterhülse 1 angeordnet sind. Die die
Dioden 17 und 18 jeweils paarweise gegenüberliegend enthaltenden
Axialebenen der Filterhülse 1 werden dabei von
Faltungsteilen 3 des Filtermaterials 2 geschnitten, was
sich für die Strahlenübermittlung durch das Filtermaterial
2 hindurch als günstig erwiesen hat.
Zur Abstützung der Dioden 17 und 18 sind Haltekonsolen 19
und 20 einstückig mit dem Gehäuse 8 vorgesehen, das als
Ganzes, ebenso wie der Deckel 9, von einem Kunststoff-Formkörper
gebildet sein kann. In der äußeren Haltekonsole
19 sind die Leuchtdioden 17 außerhalb der Filterhülse 1
im Ringkanal 12 abgestützt und besitzen dabei eine der
äußeren Umfangsfläche 6 der Filterhülse 1 zugewandte Ausrichtung.
Mittels der inneren Haltekonsole 20 sind die
Empfängerdioden 18 innerhalb des inneren axialen Strömungskanals
21 der Filterhülse 1 abgestützt und weisen dabei
eine der inneren Umfangsfläche 7 der Filterhülse 1 zugewandte
Ausrichtung jeweils in Gegenüberlage zu einer
Leuchtdiode 17 auf.
Die Überwachungseinrichtung umfaßt ferner eine elektronische,
an das Bordnetz des Fahrzeugs anschließbare Schaltungsanordnung,
die in Fig. 2 schematisch bei 22 mit
einem Senderteil 23, einem Signalverstärkungsteil 24,
einem Auswertungsteil 25 und einem Anzeigeteil 26 zur
Anzeige der Funktionsfähigkeit der Schaltungsanordnung
und/oder des Verschmutzungsgrades der Filterhülse 1 dargestellt
ist. Die elektronische Schaltungsanordnung 22
ist mit ihren Bauteilen an einer geeigneten Stelle des
Luftfilters festgelegt oder in dessen Umgebung kraftfahrzeugseitig
anbringbar, während die Anzeige vorzugsweise
in das Armaturenbrett integriert ist.
Im Betrieb des Luftfilters wird Frischluft über den Luftansaugstutzen
13 in den Ringkanal 12 eingesaugt und von
dort durch das Filtermaterial 2 der Filterhülsenwand 1
hindurch in den inneren axialen Strömungskanal 21 hineingesaugt,
um von dort aus über den Verbindungsstutzen 10
in die Ansaugleitung des Vergasers zu strömen. Dabei
erfährt die angesaugte Frischluft bei ihrem Durchgang
durch das Filtermaterial 2 eine Reinigung durch Filtrierung,
die mit einer entsprechenden Verschmutzung des Filtermaterials
2 einhergeht.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ist
ein Flachfilter 30 etwa mittig in einem Gehäuse 31 festgelegt.
Der Flachfilter 30 ist von Filtermaterial 2 in
Form einer rechteckigen Filterwand gebildet, das wiederum
aus einzelnen, zick-zack-förmig aneinandergrenzenden
Faltungsteilen 3 zusammengesetzt ist. Randseitig ist
das Filtermaterial 2 in seiner in Fig. 4 oberen Randebene
von einem Rahmen 32 aus Gummi oder gummielastischem Werkstoff
eingefaßt, wobei der Rahmen 32 etwa in der mittleren
Querebene des Gehäuses 31 auswechselbar festgelegt ist.
Das Gehäuse 31 besteht aus einem Gehäuseunterteil 33
und einem Gehäuseoberteil 34, die über ein Scharnier 35
schwenkbar miteinander verbunden sind. Sowohl das Gehäuseunterteil
33 als auch das Gehäuseoberteil 34 besitzen
einander jeweils gegenüberliegende Randleisten 36 bzw. 37,
zwischen denen der Rahmen 32 des Filtermaterials 2
klemmend eingefaßt ist. Die Klemmsicherung erfolgt mit
Hilfe von Clipsen 38, die an der dem Scharnier 35 gegenüberliegenden
Seite des Gehäuses 31 auf die Klemmleiste 37
des oberen Gehäuseteils 34 und die untere Klemmleiste 36
im Bereich außenseitiger Verdickungen 39 aufgespannt
werden.
Durch die Filtermaterialwand 2 ist das Gehäuse 31 in seinem
Inneren in eine Zuströmkammer 39 für das zu reinigende
gasförmige Medium, insbesondere Frischluft, und eine Abströmkammer
40 für das durch die Filtermaterialwand 2
hindurchgeströmte und gereinigte Medium unterteilt. Die
Zufuhr des Mediums erfolgt über einen in die Kammer 39
einmündenden Anschlußstutzen 41, während die Abfuhr des
gereinigten Mediums aus der Kammer 40 über den aus dieser
ausmündenden Verbindungsstutzen 42 erfolgt.
Dieser Flachfilter kann beispielsweise ebenfalls als
Motorluftfilter oder aber im Prinzip auch in Klimaanlagen
oder sonstigen Filtereinrichtungen Verwendung
finden.
Wie im Falle des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1
und 2 ist zur Überwachung des Verschmutzungsgrades des
Flachfilters 30 der Infrarotsender 15 und der Infrarotdetektor
16 in einer Anordnung und Ausgestaltung entsprechend
Fig. 2 vorgesehen, wie es durch die Verwendung
gleicher Bezugszeichen für die übereinstimmenden Teile
kenntlich gemacht ist. Das gleiche gilt hinsichtlich der
elektronischen Schaltungsanordnung mit ihrem Senderteil 23,
dem Signalverstärkungsteil 24, dem Auswertungsteil 25
und dem Anzeigeteil 26.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1
und 2 sind auch im vorliegenden Fall die Dioden 17 und
18 in Haltekonsolen 19 und 20 abgestützt, die einstückig
mit dem Gehäuseunterteil 33 bzw. dem Gehäuseoberteil 34
gebildet sind. Auch die beiden Gehäuseteile 33 und 34
des Gehäuses 31 können im übrigen wiederum von entsprechenden
Kunststoff-Formkörpern gebildet sein.
Die Fig. 5 veranschaulicht ein umfassendes Blockschaltbild
der Überwachungseinrichtung in Verbindung mit der Filterhülse 1
bzw. dem Flachfilter 30 und umfaßt neben dem Sender 15 und
dem Empfänger 16 sowie dem Signalverstärkungsteil 24 und
-auswertungsteil 25 mit zugehörigem Anzeigeteil 26 als mit
dem Sender 15 zusammenwirkenden Senderteil eine Spannungsstabilisierung
27 und einen Impulsgenerator 28.
Die für die Schaltungsanordnung 22 benötigte Spannung wird
durch die Spannungsstabilisierungseinheit 27 mit Hilfe
eines integrierten Spannungsreglers IC 1 vom Typ TCA700Y auf
10 V stabilisiert. Dieser Spannungsregler hat eine eng
tolerierte Ausgangsspannung, einen kleinen Temperaturkoeffizienten
und enthält eine automatische Überstromsicherung.
Die Dioden D 1 und D 2 schützen den Regler vor negativen
Eingangsspannungen. Weitere Einzelheiten der Spannungsstabilisierungseinheit
27 ergeben sich aus dem Schaltplan
gem. Fig. 6.
Der Impulsgenerator 28 zur Ansteuerung der Infrarotleuchtdioden
des Infrarotsenders 15 wird durch einen Zeitgeber
IC 2 des Typs CA 555 realisiert, der in astabiler Funktion
arbeitet. Gemäß dem Schaltplan nach Fig. 7 verfügt der
Infrarotsender 15 über drei Infrarotleuchtdioden, die hier
mit D 3, D 4 und D 5 bezeichnet sind. Über Widerstände R A und
R B wird ein Kondensator C T exponentiell aufgeladen. Die
Aufladezeit t₁ des Kondensators berechnet sich aus:
t₁ = 0,7 (R A + R B ) C
Erreicht die Spannung am Pin 6 den Wert 2/3 der Betriebsspannung,
kippt ein Komparator ein internes Flip-Flop und
der Kondensator C T wird über den Widerstand R B und einen
Entladetransistor nach Masse entladen. Die Entladezeit
t₂ des Kondensators errechnet sich aus:
t₂ = 0,7 · R B · C
Unterschreitet die Kondensatorspannung den Wert 1/3 der
Betriebsspannung, kippt der Komparator des Flip-Flop zurück
und der Kondensator wird über die Widerstände R A und R B
aufgeladen. Die Periodendauer errechnet sich aus:
T = t₁ + t₂
= 0,7 (R A + 2R B ) C
= 0,7 (R A + 2R B ) C
Das Taktverhältnis kann nach der folgenden Gleichung errechnet
werden:
Ein Widerstand R 1 sowie ein Kondensator C 4 sind zum Abblocken
von Störimpulsen von der Betriebsspannung in die
Schaltung einbezogen.
Mit R A = 220 k und R B = 1,2 k wird ein Taktverhältnis
realisiert. Die Periodendauer T beträgt (C T = 270 nF) T = 41 ms.
Die gemäß dem Schaltplan nach Fig. 7 als Beispiel vorgesehenen
drei Infrarotleuchtdioden D 3, D 4 und D 5 sind in
Reihe geschaltet und arbeiten im Impulsbetrieb. Ein zur
Leistungsverstärkung zwischengeschalteter Transistor T 1
wird durch die Impulse des Zeitgebers IC 2 durchgesteuert
und bewirkt einen konstanten Durchlaßstrom für die Leuchtdioden
D 3, D 4, D 5. Hierdurch ist gewährleistet, daß die
Strahlungsleistung der Leuchtdioden D 3, D 4, D 5 ebenfalls
als konstant angesehen werden kann. Der Wert für den
pulsierenden Strom beträgt:
Entsprechend den gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7
vorgesehenen drei Infrarotleuchtdioden D 3, D 4 und D 5 umfaßt
der Infrarotempfänger 16 drei in Sperrichtung betriebene
Fotodioden D 6, D 7, D 8, insbesondere Si-Fotodioden. Da
sich eine Fotodiode bei konstanter Beleuchtungsstärke wie
eine Konstantstromquelle verhält, bewirken Betriebsspannungsänderungen
nur noch sehr geringe oder gar keine Ausgangsstromänderungen.
Fällt eine Strahlung auf die Fotodioden,
so fließt ein Strom durch den zugehörigen Arbeitswiderstand.
Am Arbeitswiderstand fällt eine positive Spannung
ab. Die drei entstandenen Spannungen werden durch die
Schaltungsanordnung gemittelt und kapazitiv auf den nicht
invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers OP 1
gekoppelt, und somit wird der Gleichspannungsanteil abgeblockt.
Der Operationsverstärker OP 1 ist als Elektrometerverstärker
geschaltet. Die Spannungsverstärkung wird bestimmt durch:
Der Verstärkungsfaktor läßt sich durch einen Trimmwiderstand
R 13 zwischen v u = 101 und v u = 207 variieren.
Wie ferner dem Schaltplan gem. Fig. 8 zu entnehmen ist,
werden die durch den Operationsverstärker OP 1 verstärkten
Impulse dem nicht invertierenden Eingang eines weiteren
Operationsverstärkers zugeführt, der mit OP 2 bezeichnet ist.
Ist die Amplitude des Signals größer als die durch einen
Widerstand R 15, eine Diode D 9 und einen Kondensator C 8
erzeugte Schwellenspannung am invertierenden Eingang, so
wird der als Komparator geschaltete Operationsverstärker
OP 2 durchgesteuert.
Im Betrieb der Filtervorrichtung wird durch den den
inneren axialen Strömungskanal 21 der Filterhülse 1
schließenden Spanndeckel 9 am äußeren Ende der Filterhülse
1 der einströmenden, mit Staub u. dgl. Schadstoffen
beladenen Frischluft ein Strömungsweg von außen
nach innen durch die Wandung der Filterhülse 1 hindurch
und von dort in die Ansaugleitung des Vergasers hinein
vom Motor aus aufgezwungen. Hiermit einher geht eine
immer mehr zunehmende Verschmutzung des Filtermaterials 2
der Filterhülse 1, die schließlich infolge der entsprechend
zunehmenden Strahlungsabsorption im Filtermaterial
2 dazu führt, daß die verstärkte Spannung der
Fotodioden D 6, D 7, D 8 nicht mehr die Schwellenspannung
erreicht, so daß der als Komparator geschaltete Operationsverstärker
OP 2 nicht mehr durchgesteuert wird.
Die am Ausgang des Operationsverstärkers OP 2 anliegende
pulsierende Spannung (Sättigungsspannung des Operationsverstärkers)
wird zum Nachtriggern eines Monovibrators IC 5
des Typs 4089 ausgenutzt. Solange wie während der durch
den Widerstand R 16 und den Kondensator C 10 bestimmten
Zeitkonstante Impulse am Triggereingang (Pin 12) anliegen,
wird der Monovibrator IC 5 nachgetriggert, und der Ausgang
Q (Pin 9) führt L-Pegel.
Zur Anzeige der Funktionsfähigkeit der Schaltungsanordnung
und des Verschmutzungsgrades der Filterhülse 1
ist gemäß dem dargestellten Beispiel die Anzeigeeinheit 26
vorgesehen, die gemäß dem Schaltplan nach Fig. 8 von
einer je nach Ansteuerung rot blinkenden oder grün leuchtenden
Leuchtdiode D 10 gebildet ist. Setzen die Impulse
am Eingang des Monovibrators IC 5 aus, so liegt am Ausgang
Q (Pin 9) H-Pegel. Hiermit wird ein Transistor T 2 angesteuert
und die Leuchtdiode D 10 blinkt rot als Anzeige,
daß die Filterhülse 1 auszuwechseln ist.
Beim Anlegen der Betriebsspannung gibt der Monovibrator
IC 5 am Ausgang Q einen Impuls ab. Dieses Signal wird an die
Basis eines Transistors T 3 geführt und veranlaßt die
Leuchtdiode D 10 nach dem Einschalten der Schaltungsanordnung
grün zu leuchten. Die Zeitdauer für diesen Vorgang
wird durch die Zeitkonstante (R 17 · C 11) beeinflußt.
Für die aufgebaute Schaltung wurde eine Zeit von etwa
8 sec realisiert. Die grün leuchtende Leuchtdiode D 10
zeigt eine funktionstüchtige Schaltungsanordnung an.
Entsprechend arbeitet die elektronische Schaltungsanordnung
in Verbindung mit dem Flachfilter 30.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Überwachung der Verschmutzung von Gasfiltern,
insbesondere Luftfiltern, mit Mitteln zum Feststellen
und zum Anzeigen des Verschmutzungsgrades eines
gasdurchströmten Filtermaterials, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zum Feststellen des Verschmutzungsgrades
von einem Lichtstrahlen-, insbesondere Infrarotsender (15)
und einem zugehörigen Detektor (16) gebildet sind, die in
fluchtender Ausrichtung beidseits des gasdurchströmten
Filtermaterials (2) für dessen unmittelbare Überwachung angeordnet
sowie in eine elektronische Schaltungsanordnung
einbezogen sind, die ferner die Mittel zum Anzeigen des
festgestellten Verschmutzungsgrades umfaßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Infrarotsender (15) zumindest zwei Infrarotleuchtdioden
(17) und der Infrarotdetektor (16) eine gleiche
Anzahl von Fotodioden (18) umfaßt, die jeweils koaxial zu
den Leuchtdioden (17) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dioden (17, 18) des Infrarotsenders (15) und des
-detektors (16) mit Abstand voneinander in parallelen,
das Filtermaterial (2) schneidenden Ebenen angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die die Dioden (17, 18) des Infrarotsenders (15) und
des -detektors (16) enthaltenden Ebenen von Faltungsteilen
(3) des zick-zack-förmig gefalteten Filtermaterials (2)
geschnitten sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Infrarotsender (15) auf der Zuströmseite
des Filtermaterials (2) und der Detektor (16)
auf der Abströmseite des Filtermaterials (2) abgestützt
sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß den Infrarotleuchtdioden (17) ein
Impulsgenerator (28) für einen Impulsbetrieb der Leuchtdioden
zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anzeigemittel von einer Leuchtdiode
(D 10) zur Anzeige der Funktionsfähigkeit der Schaltungsanordnung
und/oder des Verschmutzungsgrades des Filtermaterials
(2) gebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Infrarotleuchtdioden (17) des Infrarotsenders
(15) in Reihe geschaltet sind und eine entsprechende
Anzahl von Empfänger-Fotodioden (18) in Sperrrichtung
betrieben ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß den Fotodioden des Empfängers je ein
Arbeitswiderstand zugeordnet ist, an dem im Betrieb der
Vorrichtung eine positive Spannung bei auf die Fotodioden
auftreffender Strahlung abfällt, und daß die Spannungen
der einzelnen Fotodioden gemittelt und auf einen Operationsverstärker
gekoppelt werden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die den Operationsverstärker verstärkten Impulse
einem Komparator zugeführt werden, der nur durchsteuert,
sofern die Amplitude des Signals größer als eine am Eingang
erzeugte Schwellenspannung ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer die am Engang des Komparators
erzeugte Schwellenspannung unterschreitenden Amplitude
des von den Empfängerdioden ausgehenden Signals ein
Impuls zur Abgabe eines Warnsignals an die Leuchtdiode
gegeben wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863644045 DE3644045A1 (de) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Vorrichtung zur ueberwachung der verschmutzung von gasfiltern, insbesondere luftfiltern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863644045 DE3644045A1 (de) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Vorrichtung zur ueberwachung der verschmutzung von gasfiltern, insbesondere luftfiltern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3644045A1 true DE3644045A1 (de) | 1988-06-30 |
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ID=6316965
Family Applications (1)
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Country | Link |
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DE (1) | DE3644045A1 (de) |
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