DE3211853A1 - Vorrichtung zur optischen fernanzeige des in behaeltern gemessenen fluessigkeitsstandes oder des gasdruckes, besonders bei fluessiggas- oder methananlagen in kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Wie bekannt ist, sind die Anlagen für Flüssiggas oder Metan in Kraftfahrzeugen mit einem Instrument versehen, das den im Inneren der Flaschen verbleibenden Stand des Flüssiggases oder den Druck des Metans anzeigen.
• In diesen Anlagen unterliegt das obengenannte Instrument Sicherheitsvorschriften, die eine rigorose Isolierung zwischen dem Instrument selbst zum Erfassen des Standes oder des Druckes und dem Inneren der Flasche vorsehen, an der das Instrument angebracht ist. Bei den Flüssiggasanlagen ist die Benutzung einer Vorrichtung bekannt, die einen Schwimmer vorsieht, der den Veränderungen des Gasstandes gegenüber empfindlich und mit einer Stange verbunden ist, die einen im Inneren der Flaschenkammer liegenden Magneten zum Drehen bringt, jedoch mittels einer dicht abschliessenden Wand vollkommen vom Aussenraum isoliert ist. Die Rotation dieses innenliegenden Magneten bringt einen Magneten ausserhalb der dicht abschliessenden Wand in die gleiche Umdrehung, wobei an diesen eine Anzeigevorrichtung für den Flüssiggasstand angeschlossen ist.
• Auf diese Weise ist der oben erwähnten Sicherheitsvorschrift genüge getan.
• Bei den Metananlagen werden dagegen zum Erfassen des im Inneren der Flaschen vorhandenen Druckes Spezialmanometer benutzt, die unter dem Namen "Bourdon"-Manometer oder auch als Rohrfeder-Manometer bekannt sind. Das Messen des Druckes erfolgt im Verhältnis zu den Biegeveränderungen eines Metallrohres von elliptischem Querschnitt (Bourdon-Rohr), in dem Metangas vorhanden ist. Das bewegliche Ende des Rohres ist an einen Zeiger angeschlossen, der sich vor einer Meßskala bewegt.
• Diese Instrumente erlauben jedoch eine Sichtbarmachung des Zustandes der Anlagen nur an der Bnlage selbst und nicht auf Distanz.
• dieses Problem zu lösen, hat man verschiedene Möglichkeiten versucht. Eine davon ist die Anbringung eines Potentiometers an der Rotationsachse des Zeigers.Jeder Rotation des Zeigers selbst entspricht folglich die Veränderung des Widerstandes, was eine Veränderung der elektrischen Messgrösse wie zum Beispiel des Stromes mit sich bringt, und zwar proportiorial zur Verschiebung des Zeigers selbst. Die Stromveränderunq wird also erfasst und an ein entsprechendes Anzeigeinstrument weitergegeben, das beispielsweise im Armaturenbrett eines Kraft fahrzeuges eingebaut sein kann.
• Es ist jedoch deutlich, dass diese erste Verwirklichungsart ausgesprochen unexakt ist, da die Anbringung des Potentiometer an der Rotationsachse des Zeigers erheblich das Verschieben desselben beeinträchtigt.
• Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man eine zweite Verwirklichungsfore gefunden, bei der Lichtleitfasern verwendet werden, die mit dem Innenraum des Gehäuses verbunden sind, in dem sich der Zeiger bewegt, wobei dieser Raum entsprechend beleuchtet ist. Mit dem Zeiger ist ein flacher Abschnitt verbunden, der während der Verschiebung des Zeigers von links nach rechts die ausserhalb des Raumes liegenden Lichtleitfasern verdunkelt, bis diese bei Erreichen des Zeigers von der Position, die anzeigt, dass die Anlage leer ist (oder umgekehrt), vollkommen abgedunkelt sind. Die ausserhalb des genannten Raumes angebrachten Lichtleitfasern können an jedem beliebigen Punkt entfernt von der Anlage angebracht werden.
• Diese zweite Verwirklichungsform ist jedoch besonders kostspielig und auf jeden Fall auch wenig genau.
• Eine dritte Verwirklichungsform, im Prinzip ähnlich der vorgenannten, sieht in dem Raum, in dem sich der Zeiger bewegt, ei-Fotozelle vor, die auf einer Ebene parallel zu der Gleitebene des Zeigers selbst angebracht ist. Auch in diesem Falle ist mit dem Zeiger ein entsprechend profilierter flacher Abschnitt verbunden, der während der Rotation des Zeigers selbst nach und nach die Fotozelle verdunkelt und damit die Veränderung eines elektrischen Signals bewirkt, das notwendigerweise benutzt wird, um das Anzeigeinstrument auf Distanz installieren zu können.
• Auch in diesem letzten Falle liegt der Hauptnachteil in einer gewissen Ungenauigkeit bei dieser dritten Lösung sowie in den eher hohen Kosten.
• Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, eine Vorrichtung zur optischen Fernanzeige des in Behältern gemessenen Flüssigkeitsstandes oder des Gasdruckes, besonder bei Flüssiggas-oder Metananlagen in Kraftfahrzeugen zu liefern, die im Verhältnis zu den gültigen Vorschriften eine Herstellung von geringen Kosten und erheblicher Anzeigegenauigkeit ermöglicht.
• Weiterer Zweck der Erfindung ist die hohe Zuverlässigkeit der betreffenden Vorrichtung auf die Dauer gesehen, die ausserdem leicht anzubringen ist.
• Diese und noch weitere Zwecke werden durch die betreffende Erfindung erreicht, bei welcher der Stand oder der Druck der in dem Behälter vorhandenen Flüssigkeit durch einen an einer entsprechenden Skala entlang gleitenden Zeiger angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie wie folgt enthält: - Einen mit dem genannten Zeiger so verbundenen Dauermagnet, dass an einem festen Punkt eine Veränderung des Magnet feldes erfolgt und damit die Verschiebung des genannten Zeigers; - einen magnetischen Sensor mit HALL-Effekt, der an dem genannten festen Punkt angebracht ist und am Ausgang ein elektrisches Signal proportional zu den Veränderungen des Magnetfeldes liefert, die an seinem Eingang festgestellt wurden; - einen einstellbaren Verstärker im Anschluss an den genannten Sensor, der im Ausgang ein entsprechend verstärktes elektrisches Signal liefert; - ein Anzeigeinstrument, angebracht in einem bestimmten Abstand von dem Behälter, welches die Anzeige des Standes oder des Druckes der in dem Behälter vorhandenen Flüssigkeit vornimmt, und zwar proportional zu der Intensität des aus dem genannten Verstärker kommenden elektrischen Signals.
• Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung hervor, die rein als Beispiel und nicht begrenzend in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, von denen - Abb. 1 eine Vorderansicht der betreffenden Vorrichtung zeigt, die an der Stelle des Anzeigeinstrumentes angebracht ist, welches zu jeder normalen Anlage gehört; - Abb. 2 zeiqt die betreffende Vorrichtung wie in Abbildung 1, an der der elektromagnetische Teil jedoch anders angeordnet ist; - Abb. 3 zeigt ein Blockschema des zu der betreffenden Vorrichtung gehörenden Stromkreises.
• Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen findet die betreffende Vorrichtung zu einem Teil im Inneren eines Anzeiqeinstrumentes S bekannter Art Platz, welches in jeder beliebigen Flüssiggas- oder Metananlage für Kraftfahrzeuge vorhanden ist.
• In einer ersten Verwirklichungsform nutzt die Vorrichtung einen kleinen Dauermagneten 1, der mit dem Zeiger 2 des Instrumenfes S fest verbunden und mit seiner eigenen Längsachse quer im Verhältnis zu dem Zeiger 2 angeordnet ist.
• Dieser Dauermagnet 1 bewirkt ein Magnetfeld 3, =wie es in Abbildung 1 zu sehen ist, welches nach dem erfinderischen Konzept der betreffenden Vorrichtung entsprechend genutzt wird.
• In dem Instrument S befindet sich in der Tat ein magnetischer Sensor mit HALL-Effekt, der beispielsweise im Falle von Abbildung 1 im Anschluss und unterhalb des Magneten 1 angeordnet ist. Wie bekannt ist, liefern die magnetischen Sensoren mit HALL-Effekt im Ausgang ein Signal proportional zu den Veränderunsen des Magnetfeldes, die am Eingang erfasst wurden.
• In der betreffenden Vorrichtung ist also der Sensor SH den an seinem Eingang erfassten Veränderungen des Magnetfeldes gegenüber empfindlich, die durch die Rotation des Dauermagneten 1 um seine eigene Achse erzeugt wurden.
• Im @@ lLe von Abbildung 1 und in diesen Verwirklichungsformen ist es notwendig, den Sensor SH in einem gebührenden Abstand von dem Dauermagneten 1 anzubringen, so dass die durch das Magnetfeld 3 erzeugten Kraftlinien so linear wie möglich verlauten, Wenn während der Rotation des Zeigers 2 die Veränderungen des Magnetfeldes auf den Sensor SH ausreichend linear und proportional zi den Verschiebungen des Zeigers 2 selbst nd, wird der Ausgang I1 des Sensors SH an den Eingang ein Verstärkers A iiberrilittelt, der das an seinem Eingang erfasste Signal. entsprechend verstärkt und es direkt an ein Anzeigeinstrument SI weiterleitet, das diesmal in einer entsprechend gewählten Position angebracht ist, beispielsweise am Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges.
• Um das Anzeigeinstrument SI auf die beste Weise einzustellen, ist der Verstärker A von einem Typ, der an seinem Eingang Zw Signale I1 und 12 akzeptiert und die Differenz verstärkt.
• Au f diese Weise is es möglich, das Anzeigeinstrument 51 auf @ einzustellen, wenn der Zeiger 2 anzeigt, dass die Behälter der Anlage leer sind.
• Es ist klar, dass für den Fall, dass die auf den Sensor übermiltelte Veränderung des Magnetfeldes nicht linear sein sollte-, es möglich ist, zwischen den Verstärker A und das Anzeig-instrument SI eine Linearisierung BL zu schalten. Das heisst dann, wenn der Ausgang des Verstärkers A der Ausgang I ist, so der Ausgang aus der Linearisierung BL der Ausgang I' und linear in Verhältnis zu den von dem Zeiger 2 ausgeführten Verschiebungen. Natürlich hängt die Übertragungsfunktion der Linearisierung DL von der Übertragungsfunktion des Sensors SH ab.
• Der Fall, in dern die Veränderung des obengenannten Magnetfeldes nicht linear sein muss, ist der, bei dem der kleine Magnet 1 entlang dem Zeiger 2 angeordnet ist, und zwar exzentrisch im Verhältnis zur Rotationsachse des Zeigers selbst.Auf diese Weise befindet sich der Sensor SH seitlich des Zeigers 2 und das auf den Sensor erzeugte Magnetfeld erfährt grössere Veränderungen als in dem Fall von Abbildung 1. Zwischen der entferntesten Position des Zeigers 2 von dem Sensor SH und der am dichtesten an dem Sensor SH liegenden Position des Zeigers 2 selbst sind die Kraftlinien des Magnetfeldes 3 in der Tat im Verhältnis zu dem Sensor SH stark verändert. In diesem Falle jedoch, auch wenn die Position des Sensors SH im Verhältnis zu dem Zeiger 2 sorgfältig gewählt ist, sind die Veränderunyen des Magnetfeldes im Verhältnis zu Verschiebung des Zeigers 2 nicht vollkommen linear. Es ist also die Linearisierung BL notwendig.
• In einer weiteren Verwirklichungsform kann der Dauermagnet aus einem toroidförmigen ferromagnetischen Element bestehen, das einen Spalt aufweist, durch den man die Möglichkeit hat,ein entsprechend profiliertes und mit dem Zeiger 2 verbundenes Element frei durchzuführen. Das profilierte Element bestimmt untor Auffangen der tliesslinien des Spaltes einen entsprechenden Magnetfeldwert, der durch den Sensor SH erfassbar ist; letzterer ist in diesem Falle im Inneren des Spaltes und seitlich des profilierten Elementes angebracht.

Claims (6)

1. Titel: Vorrichtung zur optischen Fernanzeige des in Behältern gemessenen Flüssigkeitsstandes oder des Gasdruckes, besonders bei Flüssiggas-oder Methananlagen in Kraftfahrzeugen P A T- E N T A N 5 P R Ü C H E C Vorrichtung zur optischen Fernanzeige des in Behältern gemessenen Flüssigkeitsstandes oder des Gasdruckes, besonders bei Flüssiggas- oder Metananlagen in Kraftfahrzeugen, bei der der Stand oder der Druck der sich im Behälter befindlichen Flüssigkeit durch einen Zeiger 2 angezeigt wird, der sich entlang einer entsprechenden Skala bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass sie wie folgt enthält: - Einen mit dem genannten Zeiger 2 so verbundenen Dauermagnet 1, dass an einem festen Punkt eine Veränderung des Magnetfeldes erfolgt und damit die Verschiebung des genannten Zeigers; - einen magnetischen Sensor SH mit HALL-Effekt, der sich an dem genannten festen Punkt befindet und am Ausgang ein elektrisches Signal Ii proportional zu den Veränderungen des Magnetfeldes liefert, die an seinem Eingang erfasst wurden; - einen einstellbaren Verstärker A, der sich im Anschluss an den genannten Sensor befindet und am Ausgang ein entsprechend verstärktes elektrisches Signal I liefert; - ein Instrument zur Sichtbarmachung Sl, das in einem bestimmten Abstand von dem genannten Behälter angebracht ist und den Stand oder den Druck der im Behälter vorhandenen Flüssigkeit anzeigt, und zwar proportional zur Intensität I des aus dem genannten Verstärker austretenden elektrischen Signals.
2. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Dauermagnet 1 fest mit dem genannten Zeiger 2 verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Dauermagnet 1 aus einem Stab besteht, dessen Längsachse quer im Verhältnis zu dem genannten Zeiger 2 angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ddSS der genannte Dauermagnet 1 aus einem Stab besteht, dessen Längsachse mit der Achse des genannten Zeigers 2 zusammentrifft oder parallel zu dieser steht.
5. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Dauermagnet 1 aus einem toroidförmigen ferromagnetischen Element besteht, welches einen Spalt aufweist, durch den ein fest an die Drehung des genannten Zeigers gebundenes Profilelement geführt wird, wobei der genannte Sensor zwischein den sich geQnüberliegenden Wänden des genannten Spaltes angeordnet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung im Anschluss an den genannten Verstärker eine elektronische Linearisierung BL aufweist, die am Ausgang ein elektrisches Signal I liefert, dessen Intensitätsveränderung proportional zur Winkelverschiebung des genannten Zeigers ist.