DE1623991C - Füllstandsanzeiger mit einer Wider Standssonde - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Füllstands- Thyristors führende Leitung eine Zener-Diode ein-

anzeiger, insbesondere zur Überwachung der Kon- geschaltet ist.

trollflUssigkeit eines Leckwarngerätes, mit einer in Ein Thyristor hat bereits einen relativ genau deeinen Behälter einsetzbaren Sonde, die einen vom finierten Einsatzpunkt, weil er bei einer bestimmten· Füllstand abhängigen elektrischen Widerstand auf- S Vorspanung an der Steuerelektrode leitend wird, so weist, und einer elektrischen Schaltungsanordnung, daß dieser Zustandswechsol dazu benutzt werden die einen den Sondenwiderstand enthaltenden Span- kann, Signal- oder Arbeitsgeräte zu steuern, Trotznungsteiler mit einem mit der Steuerelektrode eines dem ist auch hier noch ein gewisser Übergangsbe-Halbleiterelementes verbundenen Abgriff und ein im reich vorhanden, der nach der Erfindung dadurch Arbeitsstromkreis des Halbleiterelementes angeord- io ausgeschaltet wird, daß der Thyristor mit einer Zenernetes Signal- oder Arbeitsgerät umfaßt. Diode kombiniert wird, die in die zur Steuerelek-Es ist ein solcher Füllstandsanzeiger bekannt, bei trode des Thyristors führende Leitung eingeschaltet dem der Abgriff mit der Basis eines Transistors ver- ist. Die Durchbruchsspanniing der Zener-Diode wird bunden und im Kollektorkreis des Transistors als so bemessen, daß sie über der Ansprechspannung der Arbeitsgerät ein Relais angeordnet ist. Auch wenn 15 Steuerelektrode des Thyristors liegt, so daß die ein Siliziumtransistor mit einer deutiieh abgeknick- Steuerspannung an dem Thyristor schlagartig über ten Eingangskfiiinlinie verwendet wird, die füF ein- den Schwellenwert angehoben wird oder weit unter deutige Schaltzustande sorgen soll, hat ein solcher den Schwellenwert abfällt, wenn sich die Steuerspan-Transistor einen von der Basisspannung abhängigen nung in der Umgebung des Schwellenwertes befindet, Kollektorstrom, so daß Ubergangsbereiche entstehen, au so daß ein schlagartiges Durchschalten der Diode gein denen es nicht nur von der Basisspannung, sondern währleistet ist. Bei Thyristoren handelt es sich um auch noch von anderen Einflüssen abhängt, ob das steuerbare Halbleiterdioden, die sich von Tran-Relais anzieht bzw. abfällt oder nicht. Diese Mängel sistoren dadurch unterscheiden, daß sie nur zwei sind nur dann ohne Bedeutung, wenn mit einem definierte Schaltzustände aufweisen, also entweder sprunghaften Wechsel der Steuerspannung an der 35 leitend oder gesperrt sind.

Basis zu rechnen ist, wie es dann der Fall ist, wenn I_n weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in die Sonde mit einem Kaltleiter versehen ist, dessen die vom Abgriff zur Steuerelektrode des Thyristors Widerstand eine sprunghafte Änderung beim Wech- führende Leitung eine weitere Diode eingeschaltet sei von Luft zu Flüssigkeit und umgekehrt erfährt, sein. Eine solche Diode kann dazu dienen, den Temsofern zwischen Luft und Flüssigkeit keine bedeu- 30 peraturgang des Eingangswiderstandes des Thyristors tenden Temperaturunterschiede bestellen. Es kann je- _Zu kompensieren. Eine solche Diode hat weiterhin doch auch die Verwendung von Kaltleitern in der bei Wechselstrombetrieb eine stabilisierende Wirbekannten Schaltung problematisch werden, wenn in kung und fordert außerdem ebenfalls die Festlegung kalte Behälter heiße Flüssigkeiten eingefüllt werden eines scharfen Umschaltpunktes, müssen, weil dann nur noch geringe Widerstandsän- 35 Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, derungen zu erwarten sind, die dann ein eindeutiges bei der im Anodenstromkreis des Thyristors ein Re-Ansprechen der Schaltungsanordnung nicht mehr ge- i_aj_s angeordnet ist, ist zum Zwecke der Zweipunktwährleisten. Es gibt auch Anwendungsfälle, bei denen regelung mit zwei Sonden verschiedener Länge vermit solchen Kaltleitern als Sondenwiderstände nicht _senen, die mit Hilfe eines von dem Relais gesteuergearbeitet werden kann, weil solche Kaltleiter wegen 40 ten Kontaktes derart parallel geschaltet smd, daß ein der Nutur des Füllgutes auf den Füllstand nicht in Schaltvorgang jeweils dann erfolgt, wenn das Niveau befriedigender Weise ansprechen. des Tankinhaltes die tiefer liegende Sonde unter-Werden in solchen Fällen oder aus anderen QrUn- schreitet und die höher liegende Sonde überschreitet, den Sonden verwendet, bei denen der durch das Füll- Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die für gut selbst bedingte Widerstand zwischen zwei Elek- 45 eine Minimum-Überwachung ausgelegt ist, sich also troden den Sondenwiderstand bildet, so findet mit j_m Falle eines Versagens so verhält, als wäre der der Änderung des Füllstandes eine mehr oder minimal zulässige Füllstand erreicht, liegen die Sonweniger stetige Änderung des Sondenwiderstandes denwiderstände zwischen der Steuerelektrode und der statt, und es ist in dem Grenzbereich, in dem das Anodenspannung und sind durch einen Arbeitskon-Füllgut die Elektroden gerade berührt oder nicht, 50 takt des Relais miteinander verbunden. Ist dagegen kein so sprunghafter Wechsel des Sondenwiderstan- eine Maximumüberwachung erwünscht, so können die des zu erwarten wie im Normalfalle bei einem Kalt- Sondenwiderstände auch zwischen der Steuerelektrode leiter. In all diesen Fällen ist der bekannte Füllstands- _und der Kathodenspannung liegen und durch einen anzeiger nicht zuverlässig genug. Ruhekontakt des Relais miteinander verbunden sein. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen 55 Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der ErMangel des bekannten Füllstandsanzeigers zu ver- findung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die meiden, ohne jedoch' von aufwendigen Schaltungen Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung darge-Gebrauch zu machen, bei denen eine vom Sonden- stellten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt widerstand abgeleitete Spannung zunächst eine Vor- F i g. 1 das Schaltbild einer ersten, insbesondere verstärkung erfährt und dann speziellen Trigger- 60 _ai_s Niveauschalter für Leckwarngeräte geeigneten Schaltungen zugeführt werden. Selbst solche einen Ausführungsform der Erfindung, relativ großen Schaltungsaufwand erfordernde Schal- Fig. 2 das Schaltbild einer weiteren Ausführungstungsanorilfuingen haben nur einen relativ schlecht form der Erfindung zur Minimum-Überwachung und definierten Einsatzpunkt. Zweipunktregelung und

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch 63 Fig. 3 das Schaltbild eines Gerätes ähnlich

gelöst, daß die Schaltungsanordnung als Halbleiter- Fig. 2 zur Maximum-Überwachung,

element einen Thyristor enthält und in die vom Ab- Das in Fig. 1 dargestellte Gerät wird mir Hilfe

griff des Spannungsteilers zur Steuerelektrode des eines Transformators 1 vom Lichtnetz gespeist. In

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einer zur Primärwicklung des Transformators 1 flih- ermöglicht eine Zweipunktregelung und ist für eine

renden Leitung ist eine Sicherung! angeordnet, und Minimum-Überwachung ausgebildet, d, h„ clnß unter

es ist dec Primärwicklung eine Glimmlampe 3 parallel aller. Umständen ein Unterschreiten eines Minimal-

gcschaltct. nlvcaus im Behälter verhindert wird, weil auch bei

Die von der Sekundärwicklung des Transforma- 5 einem Ausfall des Gerütes die Maßnahmen einge-

tors 1 abgenommene Auegangsspannung, die die Be- leitet werden, die sonst bei Erreichen des minimalen

triebsspannung des dargestellten Gerätes bildet, kann Füllstandes einzuleiten sind,

beispielsweise 12VoIt betregen. An die Sekundär- Ebenso wie das Gerät nach Fig. 1 ist das Gerät

wicklung dt« Transformators 1 sind parallel zueinan- nach Fi g. 2 über einen Transformator 21 vom Netz

der ein Potentiometer 4 und eine steuerbare Halb- »° gespeist. An die Sekundärwicklung des Transforma-

leiterdiode 5, ein sogenannter Thyristor, angeschlos- tors sind wieder ein Potentiometer und ein Thyristor

sen. Im Anodenkreis der steuerbaren Halbleiterdiode angeschlossen. Das Potentiometer wird in diesem

befindet sich eine Signallampe 6 und ein Summer 7, Fall von der Serienschaltung eines veränderlichen

zu dem ein Schalter 8 in Serie liegt, der ein Abschal- Widerstandes 22, eines FcstwidersUmdes 23 und des

ten des Summers ermöglicht. Der Abgriff 9 des «5 Widerstandes der parallelgeschalteten Sonden 24 und

Potentiometers 4 ist über eine Zener-Diode 10 mit 25 gegen eine Elektrode 26 gebildet. Die Elektrode

der Steuerelektrode 11 des Thyristors 5 verbunden. 26 kann beispielsweise von der leitenden Behältcr-

Außerdem ist eine Elektrodenanordnung 12 vorgese- wand gebildet werden. In diesem Falle liegt die Elek-

hen, die zwei Sonden 13 und 14 umfaßt, von denen trode 26 an der Anodenseite des Thyristors 27, in

die Sonde 13 mit der Kathode des Thyristors 5 und *° dessen Anodenkreis parallel zu einer Lampe 28 ein

die Sonde 14 über'einen Widerstand 15 mit dem Ab- Relais 29 und eine Funkenlöschdiode 30 eingcschal-

griff 9 des Potentiometers 4 verbunden ist. tet sind, Die Steuerelektrode 31 des Thyristors 27 ist

Solange die Sonden 13 und 14 in den Inhalt des über eine Zener-Diode 32 und eine weitere Diode 33 Behälters, dessen Füllstand überwacht werden soll, mit der Stelle 34 zwischen den beiden Widerstaneintauchen, befindet sich zwischen den Sonden 13 »5 den 22 und 23 verbunden. Von den Sonden ist die und 14 ein endlicher Widerstand, dessen Größe durch . eine, nämlich die Sonde 24, mit dem Widerstand 23 den Sondenabstand und den spezifischen Wider- unmittelbar und die andere, also die Sonde 25, über stand des Füllgutes bestimmt ist. Auf jeden Fall be- einen Schalter 35 verbunden, bei dem es sich um steht eine leitende Verbindung zwischen dem Ab- einen Arbeitskontakt des Relais 29 handelt, griff 9 des Poicr.tiomet.ers und der Kathode des 3<> Solange eine der beiden parallelgeschalteten Son-ThyristorsS. Dieser Widerstand liegt dem Teil des den 24 und 25 noch in das Füllgut des zu iiberwa-Potentiometers 4 parallel, der sich zwischen dem Ab- chenden Behälters eintaucht, liegt der Spannungsgriff 9 und der Kathode des Thyristors 5 befindet. teiler an Spannung, und es wird dem Thyristor 27 Das Potentiometer 4 ist so eingestellt, daß bei diesem über die Diode 33 und die Zener-Diode 32 eine Zustand die Spannung am Abgriff des Potentiometers 35 Steuerspannung zugeführt, die ausreicht, um den kleiner ist als die Summe aus der Durchbruchsspan- Thyristor 27 im leitenden Zustand zu halten. Infolgenung der Zener-Diode 10 und der an der Steuerelek- dessen leuchtet die Lampe 28 auf, und das Relais 29, trode 11 des Thyristors benötigten Schwellenspan- bei dem es sich um ein geeignet dimensioniertes nung. Infolgedessen ist de. Thyristor 5 nicht leitend Wechselstromrelais handelt, ist erregt. Damit ist der und die Lampe 6 und der Summer 7 stromlos. Fällt 4° Arbeitskontakt 35 des Relais geschlossen. Wenn nun nun der Behälterinhalt bis unter die Sonden 13 und der Behälterinhalt so weit abgesunken ist, daß auch 14 ab, so wird der Strompfad zwischen diesen Son- die tiefste der beiden Elektroden 24 und 25, also die den unterbrochen. Infolgedessen verschiebt sich die über den Kontakt 35 eingeschaltete Elektrode 25, Spannung am Abgriff des Potentiometers 9 mehr in nicht mehr vom Behälterinhalt berührt wird, wird Richtung auf die Anodenspannung des Thyristors 5, 45 der Spannungsteiler abgeschaltet, und es sinkt die und zwar in einem solchen Maße, daß die Durch- Spannung am Anschlußpunkt 34 auf die Kathodenbruchsspannung der Zener-Diode 10 sowie der spannung des Thyristors ab. Infolgedessen wird der Schwellenwert für die Steuerelektrode 11 überschrit- Thyristor gesperrt und das Relais 29 stromlos, woten wird und der Thyristor 5 durchschaltet. Infolge- durch auch der Arbeitskontakt 35 geöffnet und die dessen erhalten die Lampe 6 und der Summer 7 5<> Sonde 25 abgeschaltet wird. Das Abfallen des ReStrom und lösen ein Alarmsignal aus. lais 29 zeigt an, daß der tiefste Füllstand erreicht ist

Die soeben beschriebene Anordnung zeichnet sich und leitet beispielsweise Maßnahmen ein, um den durch einen besonders einfachen Aufbau aus und ist Füllstand wieder zu erhöhen. Da die Sonde 25 abauch zur Anwendung in Behältern geeignet, die iso- geschaltet ist, wird eine Änderung des Betriebszulierende Wände haben. Eine bevorzugte Anwendung 55 Standes erst dann eingeleitet, wenn der Füllstand die findet diese Ausführungsform der Erfindung als sehr viel höhere Sonde 24 erreicht. Dann wird wieder Niveauschalter für die Ausgleichsgefäße von Leck- der Spannungsteiler an Spannung gelegt, der Thyriwarngeräten für doppelwandige Behälter, bei denen stör 27 durchgeschaltet und das Relais 29 erregt. Hierder Hohlraum zwischen den Wänden mit einer Kon- durch wird wieder die tief eintauchende Sonde 25 trollflüssigkeit gefüllt ist, deren Stand im Kontroll- ⁶° eingeschaltet, und es werden die Maßnahmen gegefäß überwacht werden muß, weil ein Absinken des stoppt, die ein Befüllen des Behälters bewirken. Niveaus im Kontrollgefäß ein Ausfließen der Kon- Dieses Spiel kann sich beliebig oft wiederholen. Die trollflüssigkeit und damit ein Leck im Tank anzeigt. Diode 30 dient im wesentlichen als Funkenlöscluliode Gegenüber bisher üblichen Schwimmcrsdialtem hat für das Relais 29, während die Diode 33 einer Komdas Gerät nach Fig. 1 den Vorteil, tl;iH rs keine be- 65 p'ensation des Temperaturganges des Eingangswiderweglichen Teile aufweist und darüber hinaus einen Standes des Thyristors 27 an der Steuerelektrode 31 ■ sehr einfachen Aufbau hat. dient. Außerdem wird durch diese Diode der scharfe

Der in Fi g. 2 veranschaulichte Füllstandsanzeiger Umschaltpunkt der Anordnung stabilisiert.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 lediglich dadurch, daß der Spannungsteiler umgekehrt geschaltet ist, d. h. daß sein veränderbarer Widerstand 22' mit dem Ende der Sekundärspule des Transformators 21 verbunden ist, an dem auch die Anode des Thyristors 27 angeschlossen ist, während die Sonden 24' und 25' mit einer Gegenelektrode 26' zusammenwirken, die mit der Kathode des Thyristors 27 verbunden ist. Die zur Steuerelektrode 31 des Thyristors führende Leitung ist an die Verbindungsstelle 34' zwischen dem Widerstand 23' des Spannungsteilers und den Sonden 24' und 25' angeschlossen.

Bei dieser Schaltung handelt es sich um eine An- »5 Ordnung zur Maximum-Überwachung, d. h., daß das Relais 29 bei Erreichen des maximalen Füllstandes stromlos wird. Wenn nämlich der Spannungsteiler bei in das Füllgut eintauchenden Sonden über den Widerstand zwischen den Sonden und der Gegenelektrode »0 26' an Spannung gelegt ist, wird die Spannung im Anschlußpunkt 34' so veit erniedrigt, daß die Schwellenspannung an der Steuerelektrode 31 nicht erreicht wird und daher der Thyristor 27 stromlos ist. Infolgedessen fällt das Relais 29 ab, und es wird der Ruhekontakt 35' geschlossen, der auch die Sonde 25' einschaltet. Das Abfallen des Relais 29 löst Maßnahmen aus. die ein Überfüllen des Behälters verhindern. Das Relais bleibt so lange abgeschaltet, bis der Füllsland unter die am weitesten eintauchende Sonde 25' abgesunken ist. Dann wird der Spannungsteiler abgeschaltet und die Steuerelektrode 31 über die Zener-Diode 32, die Diode 33 und die Widerstände 23' und 22' an die Anodenspannung angelegt. Infolgedessen wird der Thyristor 27 leitend und das Relais 29 erregt. Das hat zur Folge, daß Maßnahmen zur Füllung des Behälters eingeleitet werden. Zugleich wird bei Erregung des Relp.is 29 der Ruhekontakt 35' geöffnei und dadurch die Elektrode 25' abgeschaltet, so daß eine Änderung des Scliallzustandes erst dann bewirkt wird, wenn die nur wenig in den Behiilter eintauchende Elektrode 24' vom Behiilterinhalt erreicht wird.

[;■ ist demnach ersichtlich, daß die Schaltung nach IMg. 3 ebenfalls eine Zweipunktregelung ermöglicht, im Gegensatz zu der Schaltung nach Fig. 2 das Relais 29 jedoch bei Erreichen des höchsten Füllstandes anstatt bei Erreichen des niedrigsten Füllstandes abfüllt.

Insbesondere ist es auch möglich, durch eine Kombination der Ausführungsformen nach den F i g. 2 und 3 Füllstandsanzeiger mit mehr als zwei Sonden vorzusehen, die bei verschiedenen Füllständen die verschiedensten Maßnahmen einleiten können.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Füllstandsanzeiger, insbesondere zur Überwachung der Kontrollflüssigkeit eines Leckwarn-' gerätes, mit einer in einen Behälter einsetzbaren Sonde, die einen vom Füllstand abhängigen elektrischen Widerstand aufweist, und einer elektrischen Schaltungsanordnung, die einen den Sondenwiderstand enthaltenden Spannungsteiler mit einem mit der Steuerelektrode eines Halbleiter-. elementes verbundenen Abgriff und ein im Arbeitsstromkreis des Halbleiterelementes angeordnetes Signal- oder Arbeitsgerät umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung als Halbleiterelement einen Thyristor (5) enthält und in die vom Abgriff (9) des Spannungsteilers (4, 15, 12) zur Steuerelektrode (11) des Thyristors (5) führende Leitung eine Zener-Diode (10) eingeschaltet ist.

   2. Füllstandsanzeiger nach Anspruch 1,- dadurch gekennzeichnet, daß in die vom Abgriff (34) zur Steuerelektrode (31) des Thyristors (27) führende Leitung eine weitere Diode (33) eingeschaltet ist.

   3. Füllstandsanreiger nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Relais im Arbeitsstromkreis des Halbleiterelementes, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Zweipunktregelung zwei Sonden (24 und 25) verschiedener Länge vorgesehen und mit Hilfe eines vom Relais (29) gesteuerten Kontaktes (35) parallel geschaltet sind.

   4. Füllstandsanzeiger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sondenwiderstände zwischen der Steuerelektrode (31) und der Anodenspannung liegen und durch einen Arbeitskontakt (35) des Relais (29) miteinander verbunden sind.

   5. Füllstandsanzeiger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sondenwiderstände zwischen der Steuerelektrode (31) und der Kathodenspannung liegen und duich einen Ruhekontakt (35') des Relais (20) miteinander verbunden sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   Ergänzungsblatt zur Patentschrift Nr. 1fi 23 ^qn1 .·' "% Kl. G 01 f Gr. 23/24 ausgegeben am EL JUKI 197B 'v·· früher DPK 42e Gr. 34

   _ Das Patent 16 23 991 ist durch Urteil des Bundesgerichtshöfe vom

   24. Januar 1978 teilweise für nichtig erklärt dadurch, daß Patentanspruch 1 folgende Fassung erhält:

   "Füllstandsgrenzwert-Alarramelder, insbesondere zur überwachung öer Kontrollflüssigkeit eines Leckwarngerätes, mit einer in einen Behälter einsetzbaren Sonde, die einen vom Füllstand abhängigen elektrischen Widerstand aufweist, und einer wechselspannungsgespeieten elektrischen Schaltungsanordnung, die einen den Sondenwiderstand enthaltenden Spannungsteiler mit einem mit der Steuerelektrode eines Schaltelements verbundenen Abgriff und ein im Arbeitsstromkreis des Schaltelementes angeordnetes Signal- oder Arbeitsgerät -* umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung als Schaltelement ein Halbleiterelement in Gestalt eines Thyristors enthält und in die vom Abgriff des wechselspannungsbetriebener; Spannungsteilers zur Steuerelektrode des Thyristor? führende Leitung eine Zener-Diode eingeschaltet ist."