DE2330156A1 - Geraet zur ueberwachung der betriebssicherheit - Google Patents

Geraet zur ueberwachung der betriebssicherheit

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DE2330156A1
DE2330156A1 DE2330156A DE2330156A DE2330156A1 DE 2330156 A1 DE2330156 A1 DE 2330156A1 DE 2330156 A DE2330156 A DE 2330156A DE 2330156 A DE2330156 A DE 2330156A DE 2330156 A1 DE2330156 A1 DE 2330156A1
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voltage
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Robert S Enabnit
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Goodyear Tire and Rubber Co
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Goodyear Tire and Rubber Co
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G43/00—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting
    • B65G43/02—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting detecting dangerous physical condition of load carriers, e.g. for interrupting the drive in the event of overheating
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    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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Description

THB GOODYEAR !PIRE & RUBBER COMPANY, Akron, Ohio / U.S.A. Gerät zur Überwachung der Betriebssicherheit
Die Erfindung bezieht sich auf ein ßerät zur Überwachung der Betriebssicherheit, bzw. auf ein Gerät zur Anzeige des Vorhandenseins eines anomalen Zustandes, insbesondere auf ein Gerät zur Anzeige des Zustandes zweier sich relativ zueinander bewegender Elemente. Ss gibt eine Reihe von Beispielen dafür, daß der Zustand eines sich bewegenden Teiles dauernd bekannt sein muß, damit die Anordnung in sicherem Betriebszustand gehalten wird. Die Überwachungseinrichtung muß betriebssicher bzw. zuverlässig und von einer Art sein, sowohl den Zustand des zu überwachenden Teile und des Überwachungsgerätes selbst zu kontrollieren. Sine Anwendung, wo dies erforderlich ist, ist bei Förderanlagen, wo es im Falle eines Bruche oder Risses im Förderband sehr wiohtig ist, die Anlage zu stoppen, bevor größere Schäden auftreten. Sine andere Anwendung kann die Überwachung des Luftdruokes eines Fahrzeugreifen sein, wodurch der Fahrer warnend auf den anomalen oder unsicheren Zustand eines oder mehrerer Reifen hingewiesen wird. Tür den Fachmann sind noch eine ganze Reihe weiterer Anwendungen denkbar, doch aus Gründen der Kürze, wird die Erfindung nur im Zusammenhang mit den beiden oben erwähnten Anwendungen beschrieben.
Büro Berlin
Fernsprecher· 8886037/8882382 Drahtwort· Invention Bertin
309885/0927
Bankkonto: W. Meissner, Berliner Bank AG, Berlln-Halensee KurfOrstendamm 130, Konto-Nr. 36 96716 000
Postscheckkonto ■ W. Meissner Berlin West 122 82-109
Bekannte Betriebsuberwachungsgeräte, mit denen der Zustand eines sioh bewegenden Elements beobachtet wird, leiden unter einem oder mehreren der nachfolgend aufgeführten Mängel:
1. sie sind so kompliziert, daß es nicht wirtschaftlich ist, sie herzustellen,
2. sie sind nicht in. einfacher Weise bei einer spezifischen Aufgabe anwendbar und erfordern komplizierte Befestigungsvorrichtungen wegen der kritischen Abständeerfordern!sse zwischen den Geber- und Empfängereiementen,
3. sie sind nicht soweit betriebssicher, daß sie sowohl die Pehlfunktion des zu überwachenden Teils als auch des Überwachungsgerätes anzeigen, und
4. sie werden durch Umgebungseinflüsse beeinträchtigt und erfordern regelmäßige Wartung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Betriebssicherheitsüberwaohungsgerät zu schaffen, das unter keinem der oben angeführten Mängel der bekannten Geräte leidet. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale geltist.
Ziele und die Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiele der Erfindung hervor, das in der Zeichnung dargestellt iat. Es zeigern
Wg. 1 eine Darstellung des Prinzips der Erfindung, Pig. 2 ein Schaltplan der bevorzugten Auaführungsfor« der
Erfindung,
fig. 3 die Signalform an bestianten Schaltungepunkten der
Schaltung gemäß Pig. 2,
Pig. 4a die Anwendung der Erfindung als Reifendruckirberwachungs-
gerät an eine» Pahrzeug, und
Pig. 4b die Anwendung der Erfindung als Pörderbandüberwachungsgerät.
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In Pig. 1 ist eine überwachungsschaltung 10 dargestellt, in der ein Verptärker enthalten ist, der eine Eingangsspule L1 und eine Ausgangsspule L2 aufweist· Der Ausgang der Schaltung 10 ist über eine Diode 12 Bit einer Warnanzeigeschaltung 14 verbunden, die unter der Wirkung der Verstärkereinrichtung und eines sich zu den Spulen L1 und L2 relativ bewegenden Stromkreises 16, für eine Anzeige des Zustandes des Stromkreises und / oder des Zustandes der überwachungsschaltung 10 sorgt.
Der Stromkreis 16 enthält einen Sohalter 18, der die Aufgabe hat, einen vorbestimmten Zustand des bewegten Teiles wahrzunehmen und eine Induktionsschleife L3, die für eine verstärkte Kopplung der Spulen L1 und L2 bei ihrer Relativbewegung über diese Spulen sorgt. Die Spulen L1 und L2 sind normalerweise als ungekoppelt cu betrachten, da in Abwesenheit eines geschlossenen Stromkreises 16 nureine ganz geringe Kopplung besteht, die nicht ausreicht, den Zustand des Verstärkers zu ändern. Bei ungestörtem Betrieb ist der Stromkreis 16 wegen Nichtvorhandenseins eines anomalen Zustandes des su Überwachenden Teiles geschlossen. Unter' diesen Umständen werden die Spulen L1 und L2 miteinander durch die in ihrer Iahe vorbeilaufende Spule L3 gekoppelt und der Verstärker beginnt aufgrund des Signale su arbeiten, das von den gekoppelten Spulen 11 und L2 ausgeht. Die Warnanzeigesohaltung 14 ist mit der Überwachungsschaltung verbunden, um sowohl eine Anzeige von dem normalen als auoh von dem anomalen Zustand des zu überwachenden Teils und des Überwachungsgerätes zu machen. Dies wird im Zusammenhang mit flg. noch eingehend beschrieben.
Die Sohaltung 10 gemäfl Fig. 2 enthält n-p-n-Transistoren Q1 und Q2 die Basis-, Slitter- und Kollektorenansohlüeaeaufweisen. Der Basisanechlufi 20 des Transistors Q1 ist über die Spule L1 und einen Kondensator 01 mit dem Srdpotential verbunden, während sein Emitter über einen Widerstand R2 geerdet ist. Der KollektoransohluS 24 des Transistors Q1 ist über einen Vorspannungswiderstand an eine positive GHeichspannungsquelle
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gelegt. Per Basisanschluß 26 des Transistors Q2 ist Bit den Kollektoranschluß des Transistors Q1 verbunden, während sein Emitteranschluß über einen Widerstand R3 geerdet ist. Der Kollektoranschluß 30 des Transistors Q2 ist über einen Schwingkreis, der aus einer Spule L2 und einem Kondensator 02 besteht, mit einer positiven Batteriespannung verbunden. Pie Grleiohstronverstärkeranordnung wird durch, einen Widerstand R1 stabilisiert, der zwischen den Eingang bei 20a und den Emitteranschluß des !Transistors Q2 am Knotenpunkt 28a gesohaltet ist, wobei für ein« Gegenkopplung durch die entsprechenden Emitterwiderstände R 2 und R 3 gesorgt ist.
Hit dem Ausgang des Verstärkers ist bei 30 ein Stromkreis verbunden, der die !Transistoren Q3, Q4 und Q5 aufweist, die jeweils einen Basis-, einen Emitter- und einen Kollektoranschluß haben. Per Transistor Q3 ist ein p-n-p-Translstor. Sein Basisansohluß 32 ist mit dem Kollektoranschluß 30 des Transistors Q2 verbunden, während sein Emitteranschlufi 34 mit der positiven Gleiehspannungsquelle verbunden ist. Per Kollektoransehluß 36 des Transistors Q3 ist über einen parallelen RC-Kreie, bestehend aus Widerstand R5 und Kondensator 03 geerdet und außerdem mit dem BasisansohluB 38 des Transistors Q4 über einen Koppelkondensator 04 verbunden·
Per Transistor Q4 ist in gewöhnlicher Emitterschaltung, wobei sein Kollektoranschluß mit der positiven Grleichspannungsquelle verbunden ist und sein Emitter 42 über einen Kondensator 05 geerdet ist. Per Basisanschluß 44 des Transistors Q5» der ein "voltage follower" (Spannungsfolger) ist, ist mit dem Emitteranschlue 42 des Transistors Q4 verbunden. Per Kollektoranschluß 46 des Transistors Q5 ist mit der positiven Grleichspannungsquelle verbunden, während vom Emitter des Ausgangsströme durch einen Widerstand R6 und einen entfernten Stromkreis mit Erdrückleitung fließt.
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• ο -
Der Ausgang der Überwachungsschaltung 10 wird auf die Yarnanzeigeschaltung 14 gegeben, und «war über eine Yerbindungsleitung 50, die in Pig. 2 gestrichelt wiedergegeben ist, üb die entfernte Anordnung der War^nanzeigesohaltung 14 gegenüber der Überwachungsschaltung 10 su illustrieren. Me Varnanseigesohaltung 14 weist n-p-n-Transistoren Q6, Q7 und QB auf· Aa Eingang bestirnt der Stroa durch den Widerstand 7 das Spannungeniveau, das die Diode D1 leitend oder nichtleitend sacht· Der Basisaneohluß 52 des Transietors Q6 ist ■it einen aus Widerständen R8 und £9 und der Diode D1 bestehenden Basisvorspannungskreis rerbunden· Der Transistor ist geeignet vorgespannt, ua zu leiten und sein KollektoranschluS 54 ist Bit der possitiven Gleichspannungequelle verbunden. Die Transistoren Q6 und Q7 sind in der Darlington-Schaltung alteinander verbunden, wobei der Saitter 56 des Transistors Q6 Bit der Basis 58 des Transistors Q7 gekoppelt ist· Der Xollektoransohlufi 60 des Transistors Q7 ist über eine AnzeigelaBpe 62 an die positive Gleichspannung gelegt· Mit dea Ausgang des Transistors Q7 ist der Basisanschluß 64 des Transistors Q8 Terbunden, dessen KollektoransohluB 66 ebenfalls über eine Anzeigelaape 68 an der positiven Gleichspannung liegt.
Ib Betrieb ist die Überwachungsschaltung 10 an dea stationären Teil der Anordnung befestigt, so dafi die Spulen L1 und L2 pich in relativer Lage zu der aa beweglichen Teil befestigten Spule L3 befinden·
Bei der Anwendung der Erfindung als Beifendrucküberwaohungsgerät an einen Fahrzeug (fig· 4a) ist ein Wühlerstroakreis 16, bestehend aus einer Spule 13 und eines Schalter 18, an jedea fahrzeugrad befestigt, wobei der Schalter 18 ein Druckschalter ist, der bei einwandfreies Reifendruck P geschlossen ist.
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Dl· Überwachungsschaltung 10 alt den Spulen 11 und 12 ist an Fahrzeugohassis in relativer Lage su der «it dee Rad umlaufenden Spule 13 angeordnet, so daS bei des nahen Vorbeilaufen der Spule 13 bei jeder Radumdrehung sich die Kopplung zwischen den Spulen 11 und 12 wesentlich erhöht und ein Signal erzeugt wird, das über die Verbindungsleitung 50 zur Warnanzeigeschaltung gegeben wird, die in der Fahrerkabine des Fahrzeugs angeordnet ist und dea Fahrer einen Hinweis auf den Zustand der Reifen seines Fahrzeuges gibt.
Bei der Anwendung der Erfindung als Förderbandüberwachungegerät (Fig. 4b) ist die Spule in das Förderband quer zur Bewegungsrichtung und über die gesamte Breite des Bandes eingebettet· Bei dieser Ausführung ist ein Schalter 18 nioht erforderlich, denn 13 ist eine geschlossene Stromsohleife, die geöffnet wird, wenn ein Längsriss in Förderband auftritt· In dea ganzen Förderband sind eine Reihe seloher Schleifen L3 in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet, so daß der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Schleifen kürzer ist als die Zeitkonetante der Überwachungsschaltung 10, was la übrigen noch la folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 näher beschrieben werden wird·
Die Waroanzeigesohaltung 14 (Fig· 4b) ist ferner noch alt einer Un / Aus-Steuerung sub automatischen Stillsetzen des Förderbandes für den Fall eines Risses la Band gekoppelt· Im Falle eines sehr langen Förderbandes, wie es z.B. zur Kohleförderung benutzt wird, können mehrere Überwaehungsschaltungen 10 in regelmäßigen Abständen über die länge des Bandes verteilt sein, damit eine frühzeitige Rifianzeige erfolgt.
Sie Iraneistoren Q1 und Q2 (Fig. 2) umfassen einen Gleichstromverstärker mit einer Gleichstromstabilisierung durch einen Widerstand R1 und einer Rückkopplung über die Widerstände R2 und R3, und eine Wechselstromrückkopplung wird durch den Kondensater 01 verhindert. Der Verstärker sorgt außerdem für eine nicht
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ausreichende Kopplung zwischen der Eingangespule L1 und der Ausgangsspule L2, us das Schwingen au bewirken. Bei» dichten Vorbeilauf der geschlossenen Leiterβchielf· L3 an den Spulen L1 und L2, wächst deren Kopplung auf einen solchen Wert, daß die Schwingung in eines Ispulsstoß auftritt, der in Figur 3 nit den Bezugszeiohen 1 beseiohnete Wellenform hat· Dieser Schwingungsispuls wird auf den Baeieanschluß des Traneietors Q3 gegeben und während der ,Transistor Q2 leitet, leitet der Transistor Q3 und der Kondensator C3 wird aufgeladen· Sie Entladung des Kondensators 03 erfolgt über den Widerstand R5 und ist langsas genug, us nur der Modulation des Ispulssignals zu folgen· Der Kondensator läßt den Iepuls,jedoch nicht die Gleichspannung durch und dieser Ispuls veranlaßt den Transistor Q4, Stros aus den Ladekondensator 05 su ziehen, dessen Zeitkonetante ein positives Hiveau swisohen den Impulsen hält· Die Wellenfors der Punkte B, β und D der Sohaltung sind in Figur 3 dargestellt·
Aus der bisherigen Besohreibung sollte su erkennen sein, daß, solange wie der bewegliche FUhlerstroskreis 16 eine geschlossene induktive Schleife L3 bildet, die periodisch Ale Spulen L1 und L2 koppelt, dann ein Hodulatlonsiapuls geschaffen wird, der' den Kondensator 5 in positiv aufgeladenes Zustand hält«
Bei geladenes Kondensator 05 leitet der Transistor Q5 und die Diode D1 ist umgekehrt vorgespannt. Bei dieses Zustand leiten die Transistoren Q6 und Q7 und die Anzeigelampe 62 ist "an". Die Lampe 62 kann eine kleine grüne Schalttafellaspe sein und solange sie "an** ist, weiß der Bedienungesann, daß das su überwachende Teil norsal arbeitet· Wenn jedoch der Stroskreis 16 infolge eines anomalen Zustandes geöffnet wird, dann wird kein Modulationsispuls erzeugt, der die Ladung des Kondensators aufrechterhält und der Transistor Q5 sperrt. Die Diode D1 wird durchlässig und die Transistoren Q6 und Q7 werden in nichtleitenden Zustand geschaltet. Unter diesen Usständen wird der Transistor Q8 leitend und die Laspe 68 angeschaltet während die Lampe 62 ausgeschaltet wird· Die Lampe 68 kann eine rote
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Schalttafellampe sein, um den Bedienungeuann auf einen anomalen Zustand des bewegten !Dell hinzuweisen. Statt eine Lampe kann natürlich auch eine andere optische oder akustische Vorrichtung vorgesehen sein·
Aus der bisherigen Beschreibung geht hervor, daß ein anomaler Zustand, durch den der Fühlerstromkreis 16 geöffnet wird» bewirkt, daß der Kondensator C5 sich unter eine vorbestimmte Schwellenspannung (Fig. 3 D) entlädt und den Zustand der Warnanzeigeschaltung 14 von "normal11 auf "anomal" umschaltet. Es ist ferner zu erkennen, daß jede Fehlfunktion der Überwachungsschaltung 10, die eine Entladung des Kondensators C5 zulässt, oder eine Unterbrechung der Verbindungsleitung 50 zur Anzeige eines anomalen Zustandes führte In dieser Hinsicht ist das erfindungsgemäße Gerät als "betriebssicher" anzusehen, weil es sowohl eine Anzeige des normalen als auch des anomalen Betriebszustandes macht, und zwar sowohl für das zu überwachende Teil als auch über die Überwachungsschaltung.
Schaltkreise des erfindungsgemäßen Gerätes lassen sich miniaturisieren, d.h. in Form von gedruckten Schaltungen herstellen und kapseln, so daß sie sich gut für die harten Umweltbedingungen eignen, die sowohl bei Fahrzeugen als auch bei Förderanlagen anzutrffen sind. Bei jeder dieser oder anderen Anwendungen nimmt, weil nur ein einziger Warnanzeigeschaltkreis 14 erforderlich ist, um ein Fehlfunktionsignal zu erzeugen, die miniaturisierte Schaltung so wenig Raum ein, daß jede Zahl Warnanzeigeschaltungen in Verbindung mit Fühlern 16 und Überwachungsschaltungen 10 benutzt werden kann, die spezielle Fehlerstelle genau zu lokalisieren. Dies kommt z.B. im Falle eines vielrädrigen Fahrzeuges in Betracht, wo es vorteilhaft ist, wenn der spezielle Reifen, der einen zu niedrigen Luftdruck hat, genau angezeigt wird. Aber auch bei sehr langen Endlosbandförderern ist es von Vorteil, das Band an verschiedenen Stellen über seine Länge zu überwachen, damit im Falle eines Bandrisses ein frühzeitiges Abschalten der Förderanlage erfolgen kann.
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Obwohl, hler nur ein einziges Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung alt zwei Anwendungen beschrieben ist, ist es für den Fachoaann selbstverständlich, daß eine Reihe von Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen· Zum Beispiel kann das Gerät, falls erforderlich, genausogut arbeiten, wenn der Stromkreis 16 unter normalen Betriebsbedingungen offen gehalten wird. Unter dieser Bedingung bleibt der Kondensator C5 entladen und alles was erforderlich ist, ist die Anzeigelampen 62 und 68 gegeneinander zu vertauschen· Das Auftreten eines anomalen Zustandes führt zua Schließen des Stromkreises 16 und es wird ein Modulationsifflpuls erzeugt, der den Kondensator C5 über die Schwellenspannung auflädt. Die Warnanzeigeschaltung 14 wird dabei in den entgegengesetzten Zustand geschaltet·
- Patentansprüche - 10 -
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    1. Gerät zur Überwachung des Zustandes eines Teils, das in geringen Abstand eine Relativbewegung zu einem zweiten Teil durchführt, gekennzeichnet durch
    (A) einen Überwachungsschaltkreis (10) an dem zweiten Teil, der einen Verstärker mit einer Eingangs- und einer Ausgangsinduktionsspule (L1, L2) aufweist, wobei ein Ausgangs signal aufgrund des magnetischen Flusses erzeugt wird, der die Eingangsspule (L1) und die Ausgangsspule (L2) miteinander koppelt,
    (B) einen Fühlerstromkreis (16) an dem ersten Teil, der dessen Zustand überwacht und für eine magnetische Kopplung entsprechend des überwachten Zustandes sorgt,
    (C) einen Warnanzeigeschaltkreis (14)» der auf das Ausgangssignal des Überwachungsechaltkreises (10) anspricht, um eine Anzeige des Zustandes zu machen, der vom Fühlerstromkreis (16) überwacht wird.
    2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerstromkreis (16) eine normalerweise geschlossene Induktionsschleife (L3) ist, die für eine erhöhte magnetische Kopplung zwischen der Eingangs- und der Ausgangsinduktionsspule (L1, L2) sorgt, welche ausreicht, den Verstärker zum Schwingen zu bringen, wenn die Induktionsschleife (Id), die bein Auftreten eines anomalen Zustandes geöffnet wird, sich ia Bereich der Spulen (L1 und L2) befindet.
    3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung (10) noch folgende Mittel aufweist
    (a) Mittel zum Demodulieren des Verstärkerausgangesignals, ua ein Impulssignal zu erzeugen, und
    (b) Mittel zum Summieren der Impulse, um eine erste Gleichspannung an den Warnanzeigeschaltkreis (H) zu geben, die den Zustand eines geschlossenen Fühlerstromkreises darstellt und eine zweite Gleichspannung zu liefern, die den Zustand eines offenen Fühlerstromkreises darstellt.
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    4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Warnanzeigeschaltlcreia (14) in Abhängigkeit von der Gleichspannung an seines Eingang einen normalen Zustand anzeigt, wenn die Spannung über eines vorbestimmten Niveau ist und einen anomalen Zustand anzeigt, wenn die Spannung unter dem vorbestimmten Xiveau liegt.
    5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerstroskreis (16) eine normalerweise offene Induktionsschleife (L3) ist, die bei Auftreten eines anomalen Zustandes geschlossen wird.
    6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung folgende Mittel aufweist
    (a) Mittel zum Demodulieren des Verstärkerausgangssignals zur Erzeugung eines Impulssignals
    (b) Mittel zum Summieren der Impulse, um eine erste Gleichspannung an den Warnanzeigeschaltkreis (14) zu geben, die den Zustand eines offenen Fühlerstromkreises darstellt und eine zweite Gleichspannung zu liefern, die den Zustand eines geschlossenen Fühlerstromkreiees darstellt.
    7* Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Warnanzeigeschal tkreie (14) in Abhängigkeit von der Gleichspannung an seines Eingang einen normalen Zustand anzeigt, wenn die Spannung unter eines vorbestimmten Niveau liegt und einen anomalen Zustand anzeigt, wenn die Spannung über des vorbestimmten liveau liegt.
    8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil ein Fahrzeugrad ist und ein Druckschalter bei norsales Reifendruck den FUhlerstromkreis geschlossen hält·
    9· Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste !Teil ein Förderband ist und wenigstens eine geschlossene Leiters chleife in dem Band über seine gesamte Breite quer zur Laufrichtung eingebettet ist·
    g. H. J. Pressling
    Patentanwalt
    309885/0927
DE2330156A 1972-06-08 1973-06-08 Geraet zur ueberwachung der betriebssicherheit Ceased DE2330156A1 (de)

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