DE4231235C2 - Regenmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Regenmesser zur Messung von Niederschlagsmengen.

Die üblichen Regenmesser weisen einen Auffangbehälter auf, in dem die über einen längeren Zeitraum gefallene Niederschlagsmenge gesammelt wird. Zur Bestimmung der Regenmenge wird der Füllstand des Auffangbehälters op­ tisch abgelesen. Ferner sind Regenmesser bekannt, die den Füllstand mit einem Füllstandsmesser bestimmen und in elektrische Signale umwandeln, so daß eine optische Ablesung nicht erforderlich ist. Weitere Meßprinzipien sind Kippwaagensysteme und Tropfenzähler. Schließlich sind Intensitätsmesser bekannt, die den Auffangbehälter in regelmäßigen Abständen entleeren und die Regenmenge in einzelnen Meßintervallen bestimmen, um Intensitäts­ werte zu erzeugen, die die Regenintensität oder Regen­ stärke in dem betreffenden Meßintervall angeben.

Ein Regenmesser der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Art ist bekannt aus DE 27 20 602 A1. Dieser Regenmesser weist einen Auffangbehälter auf, der kommunizierend mit einem Messrohr verbunden ist, welches Bestandteil eines Füll­ standssensors ist. Zur Entleerung des Auffangbehälters ist ein Ventil vorgesehen, das in regelmäßigen Messintervallen geöffnet wird.

Aus DE 39 11 152 A1 ist ein Regenmesser bekannt, bei dem die Messeinrichtung mit Auffangbehältern unterschiedlicher Größe kombiniert werden kann. Eine automatische Messwertermittlung erfolgt dadurch, dass der Auffangbehälter eine Ablauföffnung aufweist, die mit einer Ablauföffnung eines unter dem Auffang­ behälters angeordneten geschlossenen Sammelraums fluchtet. Im Boden des Sammelraums ist ein Druckmesselement angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regen­ messer zu schaffen, der keine Anwesenheit von Personen am Ort des Auffangbehälters erfordert, mit einem klein­ formatigen Auffangbehälter auskommt und Regenmessungen auch über größere Zeiträume hinweg mit großer Genauig­ keit ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen Regenmesser mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Der erfindungsgemäße Regenmesser, der Daten über die in einem längeren Zeitraum gefallene Niederschlagsmenge bereitstellt, arbeitet generell nach dem Prinzip eines Intensitätsmessers. Dies bedeutet, daß er in regelmäßi­ gen Meßintervallen den Füllstand des Behälters ermit­ telt und für jedes Meßintervall ein Intensitätssignal liefert. Die Intensitätssignale werden nach Meßinter­ vallen getrennt in einem Speicher abgespeichert. Der Speicher dehnt jedes Intensitätssignal über einen Zeit­ raum aus, der einem Meßintervall (plus Entleerungs­ phase) entspricht. Daraus ergibt sich zunächst die Hüll­ kurve der Füllstandssignale. Ein Integrator führt seine Zeitintegration der Hüllkurve durch. Die Bildung der Hüllkurve und deren Integration können beispielsweise dadurch erfolgen, daß jedes Füllstandssignal mit einem der Dauer des nächstfolgenden Meßintervalls entspre­ chenden Wert multipliziert wird und daß die so gebil­ deten Produkte addiert werden.

Der erfindungsgemäße Regenmesser, der ein Mengensignal durch Integration über zahlreiche Intensitätsmeßwerte bildet, bietet den Vorteil, daß der Auffangbehälter sehr klein sein kann, da sein Aufnahmevolumen nur ent­ sprechend derjenigen Regenmenge bemessen sein muß, die in einem Meßintervall fallen kann. Das Meßintervall hat beispielsweise eine Dauer von 60 Sekunden. Demnach braucht das Aufnahmevolumen des Auffangbehälters nur so groß zu sein, daß die in 60 Sekunden maximal fallende Regenmenge aufgenommen wird. Unmittelbar nach Ablauf des Meßintervalls wird der Auffangbehälter entleert. Das Wasser befindet sich also stets nur sehr kurze Zeit im Auffangbehälter, so daß praktisch keine Regenmenge durch Verdunstung verlorengeht, bevor die Messung er­ folgt. Die Zwischenspeicherung des Füllstandsignals hat den Vorteil, daß der Regenwasserverlust in der Entlee­ rungsphase nahezu völlig ohne Einfluß auf das Meßsignal bleibt. Der Regenmesser liefert das Mengensignal, das dem Niederschlag über größere Zeiträume entspricht, mit einer Genauigkeit, die derjenigen von Regenmessern, die die Niederschlagsmenge sammeln, weit überlegen ist. Die zahlreichen Einzelmessungen, aus denen das Mengensignal gewonnen wird, können in einem kleinformatigen Röhrchen mit großer Genauigkeit durchgeführt werden.

Neben dem Mengensignal, das die Niederschlagsmenge über einen größeren Zeitraum, z. B. von mehreren Tagen, an­ gibt, liefert der erfindungsgemäße Mengenmesser auch Intensitätssignale, die gewissermaßen als Abfallprodukt anfallen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel des Regenmessers näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Regenmessers,

Fig. 2 ein Beispiel für die ermittelten und gespeicherten Intensitätswerte,

Fig. 3 die aus den Intensitätswerten nach Fig. 2 gebildte Hüllkurve und

Fig. 4 den Verlauf des Integrals, das aus der Hüllkurve 3 gebildet wird und das das Mengen­ signal darstellt.

Gemäß Fig. 1 weist der Regenmesser einen Auffangbe­ hälter 10 auf, der hier als U-förmiges Röhrchen dar­ gestellt ist, in dessen Schenkeln das Wasser wie in kommunizierenden Röhren aufsteigt. Auf einem der Schenkel des Auffangbehälters 10 sitzt ein Trichter 11, der den Regen auffängt. Dar andere Schenkel bildet pin Meßrohr, das mit einem Füllstandssensor 12 ausgestattet ist. Zusätzlich zu dem Füllstandssensor 12 kann ein weiterer (nicht dargestellter) Sensor für die Null­ punktabtastung vorgesehen sein. Der Füllstandssensor 12 kann beispielsweise ein kapazitiver oder mit Ultra­ schall arbeitender Füllstandsmesser sein. Der Füll­ standssensor 12 liefert an eine Meßvorrichtung 13 Signa­ le, die dem jeweiligen Füllstand entsprechen. Diese Füllstandssignale beziehen sich auf einen vorgegebenen Nullpegel OP. Wenn der Füllstand auf den Nullpegel OP abgesunken ist, wird dies von dem Füllstandssensor 12 einer Steuervorrichtung 14 mitgeteilt, die daraufhin ein Ventil 15 schließt. Das Ventil 15 ist das Ablauf­ ventil des Auffangbehälters 10. Es ist an den unteren Bereich des Auffangbehälters 10 angeschlossen, um die im Auffangbehälter enthaltene Flüssigkeit abzulassen. Nach dem Schließen des Ventils 15 hält die Steuervor­ richtung 14 dieses Ventil für ein vorgegebenes Meßin­ tervall geschlossen, das beispielsweise 60 Sekunden dauert. Zur Bemessung des Meßintervalls enthält die Steuervorrichtung 14 einen Zeitgeber. Nach Ablauf des Meßintervalls öffnet die Steuervorrichtung 14 das Ven­ til 15. Gleichzeitig gibt sie ein Signal an die Meßvor­ richtung 13, so daß diese das Füllstandssignal, das kurz vor Öffnung des Ventils 15 geliefert worden ist, an einen Speicher 16 abgibt. Der Speicher 16 speichert die einzelnen Füllstandssignale, die am Ende eines jeden Meßintervalls auftreten, in analoger Form. Der Speicher 16 kann diese Füllstandssignale als Intensi­ tätssignale I ausgeben.

Der Speicher 16 ist ferner mit einem Integrator 17 ver­ bunden. Als Integrator ist ein Frequenzzähler vorgese­ hen, dessen Grundfrequenz mit der Eingangsspannung (Intensitätensignal) variiert. Die Einstellung der bei einer bestimmten Spannung vorgegebenen Zahl der Aus­ gangsimpulse pro Zeiteinheit liefert die Niederschlags­ menge in digitaler Form. Der Integrator 17 liefert also das Mengensignal M, das der Niederschlagsmenge über einen längeren Zeitraum entspricht.

Die Signale M und I können über eine Datenleitung einem entfernt angeordneten Rechner zugeführt werden, sie können aber auch zur Steuerung einer optischen Anzeige­ vorrichtung benutzt werden.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für Intensitätssignale I in zeitlich aufeinanderfolgenden Meßintervallen. Jedes Intensitätssignal I wird am Ende des zugehörigen Meß­ intervalls bereitgestellt.

Die Intervallsignale I werden gemäß Fig. 3 über das nächstfolgende Intervall ausgedehnt, so daß eine stu­ fenförmige Hüllkurve HK entsteht. Gemäß Fig. 4 wird in dem Integrator 17 das Zeitintegral über die Hüllkurve HK gebildet, wodurch das Mengensignal M entsteht. In den einzelnen Intervallen entspricht die Steigung des Mengensignals dem jeweiligen Amplitudenwert der Hüll­ kurve HK. Das Mengensignal kann nur konstant bleiben (wenn kein Niederschlag fällt) oder entsprechend der Niederschlagsintensität ansteigen.

Die in Fig. 1 dargestellte Auswerteschaltung kann das Mengensignal M entweder als Kurvenzug oder in Form einzelner Meßwerte, die bestimmten Zeitpunkten ent­ sprechen, ausgeben.

Claims (3)

1. Regenmesser mit einem Auffangbehälter (10), einem Füllstandssensor (12) und einem Ventil (15) zur Entleerung des Auffangbehälters in regelmäßigen Meßintervallen, dadurch gekennzeichnet, daß die vor dem Entleeren des Auffangbehälters gemessenen Füllstände in einem Speicher (16) ab­ gespeichert werden, und daß ein Integrator (17) vorgesehen ist, der die Hüllkurve (HK) dieser Füllstände über der Zeit bildet und durch Inte­ gration ein der Regenmenge entsprechendes Mengen­ signal (M) liefert.

2. Regenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Speicher (16) für die einzelnen Meßintervalle Intensitätssignale (I) bereitstellt.

3. Regenmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Steuervorrichtung (14) für das Ventil (15) vorgesehen ist, die von dem Füllstands­ sensor (12) ein Signal empfängt, wenn der Füll­ stand einen vorgegebenen Nullpegel (OP) erreicht, und die dann das Ventil (15) schließt, und daß die Steuervorrichtung (14) das Meßintervall vom Schließen des Ventils (15) an bemißt und das Ven­ til nach Ablauf des Meßintervalls öffnet.