CH620518A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Pegelstandes von Flüssigkeiten in Flüssigkeitsbehältern unter Verwendung eines bei gefülltem Behälter in die Flüssigkeit eintauchenden transparenten Stabes, dessen in die Flüssigkeit ragendes Fühlende derart ausgeformt ist, dass ein im transparenten Stab verlaufender Lichtstrahl dann am Fühlende eine Totalreflektion erfährt, wenn das Fühlende nicht von Flüssigkeit benetzt ist.

Zur Messung des Säurepegels in Akkumulatoren ist es bekannt, anstelle der Verschlussstopfen der einzelnen Akkumulatorenzellen Anzeigevorrichtungen einzuschrauben. Diese Vorrichtungen bestehen aus Glasstäben, die an ihrem Ende konisch zugeformt sind und eine Länge entsprechend dem Mindestpegel des Säurestandes in dem Akkumulator aufweisen. Eine derartige Vorrichtung arbeitet nun folgendermassen: Ist der Säurepegel im Akkumulator unter den durch die Länge des Stabes bestimmten Mindeststand gefallen und wird deswegen der Konus am Stab nicht mehr benetzt, so erfährt das von Aussen einfallende Licht am konischen Ende des Glasstabes eine Totalref lektion und das plane Ende des Glasstabes erscheint als heller Fleck. Bei gefülltem Akkumulator dagegen erfährt das einfallende Licht keine Totalreflexion und das plane Ende des Glasstabes erscheint praktisch dunkel.

Die Messung des Pegelstandes in einem Flüssigkeitsbehälter auf die vorgenannte visuelle Weise ist nur dann möglich, wenn der Flüssigkeitsbehälter direkt zugänglich ist.

Soll mit einem derartigen transparenten Stab z.B. der Pegelstand des Reinigungs- und Trennmittels für die Walzen gegenüber der Tonersubstanz in einer elektrografischen Schnelldruckeinrichtung gemessen werden, so ist es notwendig eine Vorrichtung vorzusehen, die bei Unterschreitung einer Mindestmenge des Reinigungs- und Trennmittels diesen Pegelstand der Bedienperson zuverlässig signalisiert.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Erfassung des Pegelstandes von Flüssigkeiten in Flüssigkeitsbehältern bereitzustellen, die es ermöglicht, bei Unterschreitung eines bestimmten Flüssigkeitspegels diesen Pegelstand zuverlässig anzuzeigen. Die Anzeigevorrichtung soll dabei gegenüber Veränderungen des Flüssigkeitspegels durch Hin- und Herschwanken der Flüssigkeit im Behälter unempfindlich sein.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass an dem dem Fühlende abgewandten Ende des Stabes eine aus einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger bestehende photoelektrische Vorrichtung angeordnet ist, die mit einer bei Änderung des Reflektionsverhaltens des Fühlendes des Stabes eine Warnvorrichtung betätigende elektrische Schaltungsanordnung in Verbindung steht.

Die Schaltungsanordnung besteht dabei vorzugsweise aus einer die Ansprechempfindlichkeit bestimmenden Einstellanordnung, einer nachgeschalteten Verstärkeranordnung und einer Hysterese behafteten Schwellwertschaltanordnung.

Mit der Erfindung ist es in vorteilhafter Weise möglich, bei Unterschreitung eines bestimmten Pegelstandes in einem Flüssigkeitsbehälter diesen Pegelstand extern sofort anzuzeigen. Geringfügige Veränderungen des Pegelstandes infolge Hin- und Herschwenkens der Flüssigkeit um den Mindestpegel können sich auf die Anzeigevorrichtung nicht auswirken. Das den Min-destpegelstand anzeigende Signal wird erst dann wieder gelöscht, wenn infolge des Wiederauffüllens des Flüssigkeitsbehälters der Pegel der Flüssigkeit deutlich über dem Mindestpegel liegt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beispielsweise näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäs-sen Vorrichtung in einem Flüssigkeitsbehälter,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Befestigung der Lichtquelle und des Lichtempfängers auf dem transparenten Stab,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Anordnung und

Fig. 4 eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 2.

In einer hier nicht dargestellten elektrografischen Schnelldruckeinrichtung, die nach dem Zwischenträgerverfahren und mit Wärmefixierung durch Walzen arbeitet, wird das als Reinigungs- und Trennmittel für die Walzen gegenüber der Tonersubstanz dienende Öl im Vorratsbehälter 1 gespeichert. Dieses Öl unterliegt einem Verbrauch, weshalb über eine Vorrichtung, die Unterschreitung eines Mindestpegels sofort signalisiert werden muss, da sich ansonsten die Druckqualität der Druckeinrichtung wesentlich verschlechtert. Die Vorrichtung selbst besteht dabei aus einem Stab 2 aus transparentem Material, das z.B. Plexiglas sein kann, der in den Flüssigkeitsbehälter 1 hineinragt und an der Stelle endet, bei deren Unterschreitung ein Warnsignal abgegeben werden soll. Der transparente Stab 2 ist an dem in die Flüssigkeit ragenden Fühlende 3 mit einem 90° Konus versehen. Das andere Ende 4 ist plan und trägt nebeneinander eine Lichtquelle 5, die in diesem Fall eine Leuchtdiode ist und einen Lichtempfänger 6, z.B. einen Phototransistor.

Ein von der Lichtquelle 5 ausgehender Lichtstrahl wird an dem konischen Ende 3 dann totalreflektiert, wenn sich der transparente Stab 2 mit seinem Ende 3 in der Luft befindet. Taucht der Stab mit seinem Ende 3 in die Flüssigkeit ein, findet am Ende 3 keine Totalreflektion statt, sondern der Lichtstrahl 7 wird in der Flüssigkeit zerstreut. Diese durch die Form des Stabes 2 bestimmte physikalische Eigenschaft wird nun dazu

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ausgenützt, mit Hilfe einer Schaltungsanordnung gemäss der Fig. 3 bei Unterschreiten eines gewissen Mindestpegels der Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter ein Warnsignal zu erzeugen.

Die Schaltungsanordnung besteht dabei aus einem Lichtempfänger 6, einem nachgeschalteten Empfindlichkeits- 5 einsteller 8 mit einem Linearverstärker 9, an den sich ein hysteresebehafteter Schwellwertschalter 10 anschliesst.

Im einzelnen ist die Schaltung gemäss der Fig. 4 aufgebaut.

Sie besteht aus einer als Lichtquelle dienende Leuchtdiode 5, die über einen Widerstand 11 aus einer Spannungsquelle 12 ul versorgt wird.

Als Lichtempfänger dient ein Phototransistor 13, der an den Minuseingang eines integrierten Operationsverstärkers 14 angeschlossen ist. Die Ansprechschwelle des Phototransistors 13 kann mit Hilfe eines über einen Widerstand 15 begrenzten , 5 Potentiometers 16 eingestellt werden. Über die einen Spannungsteiler bildenden Widerstände 17 und 18 wird das Ansprechpotential des Operationsverstärkers 14 bestimmt. Ein Gegenkopplungswiderstand 19 definiert zusammen mit den Widerständen 17 und 18 die später noch im einzelnen erläuterte 20 Hysterese der Schaltungsanordnung. Ein Widerstand 20 dient als Arbeitswiderstand am Schaltungsausgang 21, seine Grösse richtet sich nach der Art der hier nicht dargestellten Nachfolgeschaltung. Ein weiterer Widerstand 22 versorgt den Operationsverstärker 14 mit einem Kondensator 23 werden Störspan- 25 nungsspitzen, die dem Signal des Phototransistors 13 überlagert sein können, beschnitten.

Im einzelnen funktioniert die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung wie folgt: Solange im Konus 3 des Glasstabes 2 eine Totalref lektion nicht auftritt, weil der Glasstab in die 30 Flüssigkeit eintaucht, ist der Phototransistor 13 praktisch unbeleuchtet. Er führt keinen Strom. Dadurch tritt ein Spannungsabfall an den Widerständen 16,15 nicht auf und der Minuseingang des Operationsverstärkers 14 liegt auf positiven Potential. Sein Ausgang 21 ist dadurch negativ und über den Rückkopplungs- 35 widerstand 19 wird auch der Pluseingang des Operationsverstärkers 14 etwas negativer gehalten als der Spannungsteilung durch den Spannungsteiler 17 und 18 entspricht.

Bei absinkendem Füllstand wird ein Punkt erreicht, wo der Konus 3 aus der Flüssigkeit auszutauchen beginnt. Mit fort- 40

schreitendem Austauchen wird ein immer grösser werdender Teil der Kegelfläche des Konus 3 totalreflektierend. Der Phototransistor 13 erhält mehr und mehr Licht und führt dementsprechend mehr und mehr Strom, was einen zunehmenden Spannungsabfall an den Widerständen 16,15 zur Folge hat. Das Potential am Minuseingang des Operationsverstärkers 14 wird negativer und erreicht schliesslich den am Pluseingang liegenden Wert. Der Operationsverstärker 14 beginnt umzuschalten. Sein Ausgang 21 wird positiver. Uber den Gegenkopplungswiderstand 19 wird gleichzeitig auch der Pluseingang etwas positiver. Das unterstützt die Wirkung des Phototransistors 13 und lässt den Operationsverstärker 14 schlagartig voll umschalten. Am Ausgang 21 erscheint positives Potential, das der Bedeutung «Leerstandspegel unterschritten» entspricht.

Der Pluseingang des Operationsverstärkers 14 wird jetzt durch die Wirkung der Gegenkopplung auf einem etwas positiveren Potential gehalten, als der Spannungsteilung durch die Widerstände 17 und 18 entspricht. Ein geringfügiger Wiederanstieg des Flüssigkeitspegels, wie er z.B. durch Hin- und Herschwanken der Flüssigkeit im Behälter 1 oder durch andere mechanische oder elektrische Störungen vorgetäuscht werden kann, führt nicht zum Verschwinden des Signales mit der Bedeutung «Leerstandspegel unterschritten». Zum Verschwinden ist es vielmehr erforderlich, dass der Pegel der Flüssigkeit um einen gewissen in seiner Grösse durch das Widerstandsverhältnis der Widerstände 19,17 und 18 dimensionierbaren Wert ansteigt. In der Praxis hat sich eine Dimensionierung bewährt, bei der die Hysterese, d.h. der Unterschied zwischen Einschalt-und Ausschaltpotential auf den Ausgang des Phototransistors bezogen, etwa 10% des Nutzhubes beträgt.

Selbstverständlich ist es mit der erfindungsgemässen Anordnung nicht nur möglich den Leerstand eines Flüssigkeitsbehälters festzustellen, sondern es können auch mit mehreren derartigen Anordnungen diskrete Pegelstufen der Flüssigkeit festgestellt werden. Zur Befestigung der Lichtquelle 5 und des Lichtempfängers 6 auf der planen Oberfläche 4 des Glasstabes 2 ist es möglich, beide Bauelemente stöpselartig auf dem Glasstab 2 entsprechend der Darstellung in der Fig. 2 zu vergiessen bzw. sie mit Hilfe einer stöpseiförmigen Halterung 23 zu verankern.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

620 518 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Erfassung des Pegelstandes von Flüssigkeiten in Flüssigkeitsbehältern unter Verwendung eines bei gefülltem Behälter in die Flüssigkeit eintauchenden transparenten Stabes, dessen in die Flüssigkeit ragendes Fühlende derart ausgeformt ist, dass ein im transparenten Stab verlaufender Lichtstrahl dann am Fühlende eine Totalreflektion erfährt,

wenn das Fühlende nicht von Flüssigkeit benetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Fühlende (3) abgewandten Ende (4) des Stabes (2) ein aus einer Lichtquelle (5) und einem Lichtempfänger (6) bestehende photoelektrische Vorrichtung angeordnet ist, die mit einer bei Änderung des Reflektionsver-

— haltens des Fühlendes (3) des Stabes (2) eine Warnvorrichtung (21) betätigende elektrische Schaltungsanordnung (6, 8,9,10) in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die Ansprechempfindlichkeit bestimmende Einstellanordnung

(8) einer nachgeschalteten Verstärkeranordnung (9) und einer

Hysterese behafteten Schwellwertschaltanordnung (10).

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen am positiven Eingang eines Differenzverstärkers (14) anliegenden ersten Spannungsteiler (17,18) und einen den Ausgang des Differenzverstärkers (21) auf den Spannungsteiler (17,18) rückkoppelnden Widerstand (19) und einem am negativen Eingang des Differenzverstärkers (14) anliegenden zweiten Spannungsteiler (16,15,13).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spannungsteiler (16,15,13) aus einem einstellbaren Widerstand (16) und dem Lichtempfänger (6,13) besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle (5) eine Leuchtdiode und als Lichtempfänger (6) ein Phototransistor (13) angeordnet ist.