DE3915475A1 - Sensor fuer ladungsmessung bei akkumulatoren - Google Patents

Sensor fuer ladungsmessung bei akkumulatoren

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Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor für Ladungsmessung bei Akkumulatoren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des An­ spruchs 1.
Bei Energieversorgungsunternehmen, Telefonzentralen, Untersee­ booten und vielen anderen Einrichtungen sind zur Notstrom­ versorgung umfangreiche Batterie-/ bzw. Akkumulatoranlagen er­ forderlich. Um im Bedarfsfall ein sicheres Arbeiten zu garan­ tieren, ist eine ständige Überwachung der einzelnen Akkuzellen notwendig. Von besonderem Interesse sind dabei der Ladezustand, der über die Säuredichte ermittelt werden kann, und der Säure­ zustand selbst.
Zur Messung der Säuredichte werden Schwimmer eingesetzt, deren Eintauchtiefe einen Rückschluß auf die Säure zulassen; ebenso kann der Säurestand über einen Schwimmer beobachtet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor der ein­ gangs angegebenen Art so weiterzubilden, daß auf einfache Weise eine automatisierte Überwachung von Akkumulatoren möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein eingangs beschriebener Sen­ sor die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 auf. Mit der vorgeschlagenen Einrichtung kann in vorteilhafter Weise eine Überwachung der Funktionstüchtigkeit, z. B. einer Notstrom­ versorgung, ohne Überwachungspersonal durchgeführt werden.
Eine einfache Vorrichtung zur automatisierten Messung von Säurestand und -dichte wird anhand der Fig. 1 und 2 be­ schrieben.
In einem Rohr R gemäß Fig. 1 ist konzentrisch ein Schwimmer S 1 mit tiefliegendem Schwerpunkt angeordnet. Am oberen Ende des Schwimmers befindet sich eine plane Fläche F 1. Zur Stabilisie­ rung des Säurespiegels (z. B. bei Vibration durch Motor­ geräusche in U-Booten) wird weiterhin ein flacher Schwimmer S 2 auf den Flüssigkeitsspiegel F 2 der Säure S im Rohr R aufgelegt. Der Schwimmer S 1 kann hierbei in einer zentrisch angeordneten Bohrung frei gleiten und wird so zentrisch im Rohr geführt.
An der oberen Öffnung des Rohres R ist ein Ultraschallgeber/ -empfänger U als Wegerfassungssystem zur Erfassung von Wegen bzw. Laufzeiten von jeweils zu den einzelnen Schwimmern S 1, S 2 ausgesendeten Ultraschallimpulsen angeordnet.
Diese Anordnung ist nur so weit in die Säure S im Rohr R einge­ führt, daß sich der Schwimmer S 1 frei in der Säure S bewegen kann; je nach Säuredichte taucht dabei der Schwimmer S 1 mehr oder weniger tief in die Säure S ein.
Mittels des am oberen Rohrende angebrachten Ultraschallgebers/ -empfängers U mit nachgeschalteter Auswerteeinheit A können nun die Abstände zur Fläche F 1 = a 1 und zur Flüssigkeitsoberfläche F 2 = a 2 gemessen werden.
Somit können aus a 2 der Säurestand bzw. Schwankungen des Säure­ standes ermittelt werden, wobei aus der Differenz der Strecken Δ a = a 2 - a 1 sich die Eintauchtiefe und über eine Umrechnungs­ tabelle die Säuredichte und damit der Ladezustand der Akku­ zellen berechnen läßt. Über einen am Rohr R angebrachten Tempe­ ratursensor TS läßt sich darüber hinaus die Temperatur der Säure S ermitteln, wodurch auch Temperatureinflüsse kompensiert werden.
Ein Ultraschallimpuls und die Reflexionen über der Zeit t sind in der Fig. 2 dargestellt. Zum Zeitpunkt t 0 erfolgt eine An­ regung durch einen kurzen Impuls. Durch die Fläche F 1 des Schwimmers S 1 wird ein Echo zurückgeworfen, das zum Zeitpunkt t 1 am Ultraschallgeber/-empfänger U auftrifft. Zum Zeitpunkt t 2 trifft ein zweites Echo ein, das auf die Reflexion am Säure­ spiegel F 2 zurückzuführen ist.
Aus der Laufzeitmessung für t 2 (Säurespiegel) ist der Säure­ stand, aus der Laufzeitdifferenz t 2- t 1 die Eintauchtiefe des Schwimmers S 1 und somit die Säuredichte zu berechnen.
Zu Eichzwecken ist weiterhin eine Fläche F 0 in festem Abstand zum Ultraschallgeber/-empfänger eingefügt. Hierüber besteht die Möglichkeit, Schwankungen der Laufzeiten in Luft durch eine Re­ ferenzmessung der Laufzeit t 3 zu bestimmen und in der Auswer­ tung zu berücksichtigen.

Claims (3)

1. Sensor für Ladungsmessung bei Akkumulatoren
  • - mit einem beweglichen Schwimmer (S 1), dessen Eintauchtiefe von der Säuredichte der Säure (S) des Akkumulators abhängig ist,
  • - mit mindestens einem weiteren Schwimmer (S 2), der auf der Flüssigkeitsoberfläche der Säure (S) schwimmt, und
  • - mit einem Temperatursensor (TS) für die Messung der Tempera­ tur der Säure (S),
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß ein Wegerfassungssystem (U) vorhanden ist, das einen Sendeimpuls jeweils auf den ersten Schwimmer (S 1), mindestens einen weiteren Schwimmer (S 2) und auf einen Bezugspunkt (F 0) aussendet und den jeweils reflektierten Impuls empfängt,
  • - und daß eine Auswerteeinheit (A) vorhanden ist, die die Lauf­ zeiten der Impulse von der Aussendung bis zum Empfang der Reflexion sowie die Temperatur der Säure (S) auswertet und den Ladezustand des Akkumulators ermittelt.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,
  • - daß das Wegerfassungssystem aus einem Ultraschallgeber/ -empfänger gebildet ist.
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