DE2818055B2

DE2818055B2 - Einrichtung zum Erzeugen eines Vorwarnsignales, wenn Eisbildungsgefahr auf einer Fahrbahn besteht

Info

Publication number: DE2818055B2
Application number: DE2818055A
Authority: DE
Inventors: Marcel Schmitten Freiburg Boschung (Schweiz)
Original assignee: Marcel Boschung AG
Current assignee: Marcel Boschung AG
Priority date: 1977-05-04
Filing date: 1978-04-25
Publication date: 1979-10-25
Also published as: BE866550A; NO143827B; YU39568B; DK150416C; YU104578A; NO143827C; FR2389952A1; DK195578A; SU957775A3; JPS5916673B2; IT1095723B; NO781431L; JPS53138386A; DE2818055C3; US4222044A; SE437733B; ATA322978A; GB1586746A; CH613546A5; DD135544A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung wie im 65 schrieben, die die Eisbildungsgefahr im voraus angibt

Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben. und die effektive Eisbildung anzeigt. Diese bekannte

In der US-Palentschrift 35 96 264 ist eine auf Einrichtung umfaßt eine erste Fühlervorrichtung mit

Witterungseinflüsse ansprechende Einrichtung be- einer Temperatursonde zum Ermitteln der Lufttempe-

ratur und einem Sensor zum Ermitteln der Luftfeuchtigkeit, eine zweite in der Fahrbahn angeordnete Fühlervorrichtung mit einer Temperatursonde zum Ermitteln der Fahrbahntemperatur und einer aus zwei Elektroden gebildeten Meßstrecke zum Feststellen, ob die Fahrbahn trocken oder feucht ist, eine dritte Fühlervorrichtung, die ähnlich aufgebaut ist wie die zweite Fühlervorrichtung und zusätzlich ein Heizelement aufweist, ^iit dem die Meßstrecke zum Feststellen, ob die Fahrbahn trocken oder feucht ist, erwärmt werden kann, und eine Schaltungsanordnung zum Auswerten der von den Fühlervorrichtungen ermittelten Meßwerten. Die Schaltungsanordnung enthält eine Anzahl Referenzspannuiigsstromkreise und Komparatoren.

Ein erster Komparator ist an die Temperatursonde der zweiten Fühlervorrichtung und an einen ersten Referenzspannungsstromkreis angeschlossen, der eine Referenzspannung abgibt, die der Fahrbahntemperatur von 0⁰C entspricht Der erste Komparator erzeugt ein Ausgangssigna!, wenn die Fahrbahntemperatur auf 0°C sinkt Ein zweiter Komparator ist an die Tfvnperatursonde der zweiten Fühlervorrichtung und an die Temperatursonde der ersten Fühlervorrichtung angeschlossen. Der zweite Komparator erzeugt ein Signal, wenn die Fahrbahntemperatur um etwa 2° C niedriger ist als die Lufttemperatur. Ein dritter Komparator ist an den Sensor zum Ermitteln der relativen Feuchtigkeit und einen zweiten Referenzspannungsstromkreis angeschlossen, der eine Referenzspannung abgibt, die etwa einer relativen Luftfeuchtigkeit von 90% entspricht. Der dritte Komparator erzeugt ein Ausgangssignal, wenn die relative Luftfeuchtigkeit größer als 90% ist. Die Ausgänge der drei Komparatoren sind mit einer Torschaltung verbunden, die ein Vorwarnsignal auslöst, wenn alle drei genannten Komparatoren ein Ausgangssignal abgeben, d. h. wenn die Lufttemperatur 0⁰C oder darunter sinkt wenn die Fahrbahntemperatur 2°C niedriger als die Lufttemperatur ist und die relative Luftfeuchtigkeit größer als 90%.

Das auf die oben beschriebene Weise erzeugte Vorwarnsignal ist ein effektives Vorwarnsignal, wenn der Fahrbahnbelag vor dem Eintreten der geschilderten Witterungsverhältnisse trocken war. Wenn der Fahrbahnbelag von Anfang an naß ist, so wird das Vorwarnsignal zu spät erzeugt, nämjch erst dann, wenn die Fahrbahn schon vereist ist.

Die Eisbildung auf Fahrbahnen ist jedoch nicht allein abhängig vom Feuchtigkeitsgrad des Fahrbahnbelages und der Temperatur (kr Fahrbahn, sondern in sehr weitem Maße auch abhängig von auf die Fahrbahn gestreuten Taumitteln. Es wurden schon Anlagen vorgeschlagen, die das Vorhandensein von Taumitteln mit berücksichtigen, in dem die Änderung des elektrischen Widerstandes in Abhängigkeit der Temperatur für verschiedene Taumittelkonzentrationen gemessen und ausgewertet werden. Derartigen Anlagen haftet der Nachteil an, daß sie nicht unterscheiden können, ob ein bestimmter Widerstand durch wenig Wasser mit viel Taumittel oder mit viel Wasser und wenig Taumittel zustande kommt. Dementsprechend ist die Voranzeige, ob wirklich eine Eisbildungsgefahr bevorsteht, unsicher. Es kann durchaus eintreffen, daß die Straße bei Temperaturen unter 0°C langsam trocknet, so daß bei derartigen Anlagen ein Wider-Standsanstieg registriert und in der Folge ein Fehlalarm ausgelöst werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Einrichtung zum Erzeugen eines Vorwarnsignals, wenn Eisbildungsgefahr auf einer Fahrbahn besteht, zu schaffen, welcher die oben genannten Nachteile nicht anhaften, und die ein zuverlässiges Vorwarnsignal bei allen Witterungsverhältnissen zu erzeugen vermag.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist gekennzeichnet durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale, Die Erfindung ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschema eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 2 eine Sondenanordnung der Einrichtung nach der F i g. ί im Längsschnitt,

Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie III bis III der Fig. 2,

Fig.4 das Schaltschema eines Meßverstärkers zum Erzeugen eines Ausgangssignales, wenn die Temperatur der Luft der Fahrbahn oder einer der Sonden einen bestimmten Wert erreicht,

Fig. 5 das Schaltschema eines weiteren Meßverstärkers zum Erzeugen eines Signals, wenn die Fahrbahn naß ist oder eine der Sonden Nässe anzeigt,

Fig.6 das Schaltschema einer Vorrichtung zum Steuern eines Kühlelementes in einer der Sonden,

Fig./ das Schaltschema einer Vorrichtung zum Heizen der einen Sonde der Sondenanordnung,

F i g. 8 das Schaltschema einer Vorrichtung zum Heizen einer weiteren Sonde der Soiidenanordnung,

Fig.9 das Schaltschema einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, wenn die Fahrbahn naß ist,

Fig. 10 das Schaltschema einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Signals, wenn die Fahrbahn vereist ist,

Fig. 11 eine Schaltung zum Umschalten der Wirkungsweise des Kühlelementes,

Fig. 12 das Schaltschema einer Vorrichtung zum Erzeugen einer gleitenden Schwellwertspannung und

Fig. 13 die graphische Darstellung der gleitenden Schwellwertspannung in Funktion der Temperatur der Fahrbahn.

In der Fig. 1 ist das Blockschema einer Einrichtung zum Erzeugen eines Vorwarnsignal dargestellt, wenn Eisbildungsgefahr auf einer Fahrbahn besteht. Zur Erfassung der Witterungsbedingungen und des Fahrbahnzustandes sind eine Luftfeuchtigkjitssonce I, ein Lufttemperaturfühler 2 und eine drei Kombisonden 3,4 und 5 umfassende Sondenanordnung vorhanden. Der mechanische Aufbau der Sondenanordnung ist weiter unten mit Bezug auf die F i g. 2 und 3 näher beschrieben. Jede Kombisonde besitzt einen Temperaturfühler 6, 7 bzw. 8 und eine Meßstrecke 9, 10 bzw. 11 zum Feststellen ob die Fahrbahn naß oder trocken ist. Die Luftfeuchtigkeitssonde 1 und die Temperaturfühler 2,6, / und 8 sind an je einen Meßverstärker einer ersten Gruppe von Meßverstärkern 12, 13, 14, 15 ur.d 16 angeschlossen. Diese Meßverstärker sind vorzugsweise alle gleich aufgebaut und weiter unten in Verbindung mit der Fi g. 4 beschrieben. Die Meßstrecken 9, 10 und 11 sind mit je einem Meßverstärker einer zweiten Gruppe von Meßverstärkern 17, 18 und 19 verbunden, die weiter unten mit Bezugnahme auf die Fi g. 5 näher beschrieben sind.

Der Meßverstärker 12 erzeugt eine von der Luftfeuchtigkeit abhängige Ausgangsspannung, die über eine Leitung 20 und sine Endstufe 21 einem Anzeigeinstrument 22 zugeleitet wird. An der Erzeugung des Vorwarnsignales ist die Luftfeuchtigkeit nicht beteiligt.

Die Meßverstärker 13,14,15 und 16 erzeugen je eine

von der von den Temperaturfühlern 2, 6, 7 bzw. 8 festgestellten Temperatur abhängige Ausgangsspannung. Die Ausgangsspannung des Meßverstärkers 13 wird über eine Leitung 23 und eine Endstufe 24 einem Anzeigeinstrument 25 zur Anzeige der Lufttemperatur und die Ausgangsspannung des Meßverstärkers 14 wird über eine Leitung 26 und eine Endstufe 27 einem Anzeigeinstrument 28 zum Anzeigen der Fahrbahntemperatur zugeführt. Die mit den Meßstrecken 9, 10 oder 11 verbundenen Meßverstärker 17,18 bzw. 19 erzeugen eine kleine Ausgangsspannung, wenn die Meßstrecken feucht oder naß sind, und eine hohe Ausgangsspannung, wenn die Meßstrecken trocken sind.

Um festzustellen, ob die Ausgangsspannungen der Meßverstärker 13 bis 19 einen gewissen Schwellenwert übersteigen, sind acht Komparatoren 29 bis 36 mit je zwei Eingängen und einem Ausgang vorgesehen. Der eine Eingang der Komparatoren ist jeweils mit dem Ausgang eines der Meßverstärker und der andere Eingang der Komparatoren ist jeweils mit einer Bezugsspannungsquelle verbunden. Die Ausgänge der Komparatoren 29 bis 36 sind mit Vorrichtungen 36' bis 42 zur Erzeugung von Steuersignalen bzw. zur Auswertung der Ausgangssignale der Komparatoren verbunden. Die Vorrichtung, die durch ein UND-Tor 41 mit drei Eingängen dargestellt ist. erzeugt das Vorwarnsignal, weiin allen drei Eingängen ein H-Signal zugeführt wird. Das Vorwarnsignal wird beispielsweise durch eine Lampe 43 optisch angezeigt. Anstelle oder zusätzlich zur Lampe 43 kann ein nicht dargestellter akustischer Signalgeber vorgesehen sein.

Bevor eingehend auf die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß der F i g. 1 eingetreten wird, ist nachstehend mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 der Aufbau der Sondenanordnung näher beschrieben. Sie umfaßt die drei Kombisonden 3,4 und 5. von denen jede eine relativ dicke Scheibe 44 aus Metall aufweist, deren untere Seite durch eine Haube 45 aus Kunststoff abgedeckt ist. Inder Scheibe 44 sind zwei abgesetzte Bohrungen 46 vorhanden, in denen je eine Elektrode 47 in einem Kunststoffmantel 48 eingebettet und elektrisch von der Scheibe 44 isoliert ist. Die beiden Elektroden 47 deren obere Stirnfläche mit der Außenfläche der Scheibe 44 fluchtet, sind nur in der F i g. 3 sichtbar. Die beiden Elektroden 47 bilden die oben genannten Meßstrecken 9, 10 und 11 der Kombisonden 3, 4 und 5. Im Zentrum der Scheibe 44 und auf der Unterseite derselben befindet sich Sackbohrung 49, in welcher sich bei der Kombisonde 3 der Temperaturfühler 6. bei der Kombisonde 4 der Temperaturfühler 7 und bei der Kombisonde 5 der Temperaturfühler 8 befindet. Die Temperaturfühler sind Widerstände, die ihren elektrischen Widerstand in Abhängigkeit ihrer Temperatur ändern. Die Anschlußdrähte der Elektroden 47 und der Temperaturfühler 6, 7 bzw. 8 sind durch eine Öffnung 50 in der Haube 45 nach außen geführt. Der verbleibende Innenraum der Haube 45 ist mit einer Vergußmasse 51 ausgegossen.

Die Kombisonde 3 weist nur die aus den beiden Elektroden 47 gebildete Meßstrecke und den Temperaturfühler 6 auf. Die Kombisonde 5 besitzt zusätzlich ein Heizelement 52, das in einer Aussparung 53 der Scheibe 44 der Kombisonde 5 angeordnet ist Das Heizelement 52 dient zum Erwärmen der Scheibe 44 der Kombisonde

c u-._n. t.._~ π = __ j-_ ti-o.i_vani._ 44 j___:* „.,r a_Ow

~f Vl."*- Z.UIII L~ind!l!lCll UCI IVICUatI CUKC I I, U(IIIlIl dUI UCI Meßstrecke 11 liegender Schnee oder liegendes Eis geschmolzen oder bei entsprechenden Witterungsverhältnissen die Meßstrecke 11 vor der unbeheizten Meßstrecke 9 getrocknet wird. Die Kombisonde 4 weist anstelle des Heizelementes ein plattenförmiges Kühlelement 54 auf, das beispielsweise ein sogenanntes Peltierelement sein kann. Je nach Richtung des Stromes, der über Anschlußdrähte 55 dem Kühlelement 54 zugeführt wird, kühlt die obere Seite 56 des Kühlelementes 54 ab und erwärmt sich die untere Seite 57 des Kühlelementes bzw. umgekehrt. Die untere Seite 57 des KUhlelementes 54 liegt auf einem Metallblock 58 auf.

to Mittels Schrauben 59 und einer Wärmeisolierplatte 60 wird ein metallischer Wärmeleiter61 auf die obere Seite 56 des Kühlelementes 54 gepreßt. Ein Teil des Wärmeleiters 61 ragt über das Kühlelement 54 hinaus und erstreckt sich durch einen Ausschnitt 62 in der Haube 45 in den Innenraum derselben. Der genannte Teil des Wärmeleiters 61 ist mittels Schrauben 63 an der Scheibe 44 der Kombisonde 4 befestigt. Die Anschlußdrähte 55 des Kühlelcmentes 54 sind durch den Ausschnitt 62 und die Öffnung 50 in der Haube 45 hindurchgeführt. Auf der Unterseite des Metallblockes 58 ist eine Wärmeahleitnlatte 64 angeschraubt, die sich über die ganze Länge der Sondenanordnung erstreckt. Die drei Kombisonden 3, 4 und 5 inklusive das Kühlelement 54 und der Metallblock 58 sind in einem quaderförmigen Block 65 aus Gießharz eingegossen, wobei die Unterseite des Blockes 65 durch die Wärrneableitplatte 64 abgedeckt ist. Die obere Stirnseite der Scheiben 44 und die Außenflächen der Elektroden 47 liegen in der gleichen Ebene wie die Oberseite 66 des Blockes. Die ganze Sondenanordnung wird in den nicht dargestellten Fahrbahnbelag eingesetzt, wobei die Oberseite 66 mit dem Fahrbahnbelag in einer Ebene liegt. Sämtliche nur teilweise gezeichneten Anschlußdrähte für die Temperaturfühler 6, 7 und 8, die Elektroden 47, das Heizelement 52 und das Kühlelement 54 sind im Block 65 eingegossen und verlassen denselben über ein nur in der Fig. 3 teilweise dargestelltes Kabel 67, um mit den entsprechenden Eingängen der Mebverstärker 12 bis 19 verbunden zu werden, wie dies in der F i g. 1 gezeigt ist.

In der F i g. 4 ist stellvertretend für alle Meßverstärker 12 bis 16 beispielsweise das Schaltschema des Meßverstärkers 13 gezeichnet, dessen Eingangsklemmen 68 mit dem Temperaturfühler 2 verbunden sind, der, wie schon erwähnt, ein temperaturabhängiger Widerstand ist. Von einer stabilisierten mit —/ + bezeichneten Spannungsquelle wird an den Temperaturfühler 2 über zwei Widerstände 69 eine Spannung gelegt. Die am Temperaturfühler 2 auftretende, von der Temperatur abhängige Spannung wird übe" einen ersten Vorwiderstand 70 dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 71 und über einen zweiten Vorwiderstand 72 dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 71 zugeführt Die Werte der Widerstände 69 sind etwa zehnmal kleiner als die Werte der Vorwiderstände 70 und 72. Der oben beschriebene Eingangsstromkreis des Operationsverstärkers 71 bewirkt, daß die Länge der Leitungen zwischen dem Temperaturfühler 2 und den Eingangsklemmen 68 praktisch keine Auswirkung auf die am Temperaturfühler 2 auftretende, temperaturabhängige Spannung hat. Das am Ausgang des Operationsverstärkers 71 auftretende Signal gelangt über einen Widerstand 73 zum nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 74. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 74 ist über einen Rückkopplungswiderstand 75 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 74 und über einen Widerstand 76 mit dem Abgriff eines

Potentiometers 77 verbunden. Das Signal vom Ausgang des Operationsverstärkers 74 gelangt direkt zum nichtinvertiereiiden Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 78. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 78 ist über einen einstellbaren Widerstand 79 mit dem Ausgang des Operationsverstärker> 78, über einen Widerstand 80 mit Masse und über die Reihenschaltung aus einem Widerstand 81 und einem Heißleiter 82 mit Masse verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 78 ist an eine Ausgangsklemme 83 des Meßverstärkers angeschlossen. Würde in einer graphischen Darstellung die an der Ausgangsklemme 83 auftretende Spannung auf der Abszisse und die zwischen den Eingangsklemmen 68 angelegte Spannung auf der Ordinate aufgetragen, so ergäbe sich als Kurve eine Gerade. Mittels des Potentiometers 77 kann diese Gerade parallel zur Abszisse verschoben wprHpn Dip Νρίσπησ Hipspr Clpradpn kann mit Hilfp rlps einstellbaren Widerstandes 79 eingestellt werden. Dies ermöglicht das optimale Einstellen des Arbeitspunktes des Meßverstärkers.

Die Fig. 5 zeigt das Schaltschema eines der Meßverstärker 17,18 bzw. 19, welche feststellen, ob die Meßstrecken 9,10 bzw. 11 trocken oder feucht sind. Die aus den Elektroden 47 gebildete Meßstrecke 9, ζ. B. der Kombisonde 3, ist einerseits mit Masse und andererseits an eine Eingangsklemme 84 angeschlossen, die direkt mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 85 verbunden ist. Von einem Multivibrator 86 der an seinem Ausgang abwechslungsweise eine positive und eine negative Spannung gegenüber Masse erzeugt, werden alternierende Rechteckimpulse über eine zweite Eingangsklemme 87 und einen hochohmigen Widerstand 88 an die Meßstrecke 9 angelegt.

Ist die Meßstrecke 9 feucht, weist sie einen relativ kleinen Widerstand auf und die an den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 85 gelangende Spannung ist klein. Ist die Meßstrecke 9 trocken, so besitzt sie einen hohen Widerstand und die dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 85 zugeführte alternierende Spannung ist groß. Zur Begrenzung dieser Eingangsspannung ist die Reihenschaltung aus zwei zueinander entgegengesetzt geschalteten Z-Dioden 89 vorgesehen. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 85 ist mit dessen « Ausgang verbunden, wodurch der Operationsverstärker 85 als normale Verstärkerstufe arbeitet. Am Ausgang des Operationsverstärkers 85 tritt entsprechend der alternierenden Eingangsspannung eine alternierende Ausgangsspannung auf, deren Größe vom trockenen oder nassen Zustand der Meßstrecke 9 abhängig ist. Die am Ausgang des Operationsverstärkers 85 auftretenden positiven Rechteckwellen gelangen über eine Diode 90 und einen Widerstand 91 zum nichtinvertierenden Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 92 Mit der am Ausgang des Operationsverstärkers 92 auftretenden positiven Spannung wird ein Kondensator 93 aufgeladen. Die am Ausgang des Operationsverstärkers 85 auftretenden negativen Rechteckwellen gelangen über eine Diode 94 und einen Widerstand 95 zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 92, der an seinem Ausgang ebenfalls eine positive Spannung erzeugt, die zum Aufladen des Kondensators 93 dient Der Operationsverstärker 92 und die Dioden 90 und 94 wirken als Vollweggleichrichter für die am Ausgang des Operationsverstärkers 85 auftretenden Rechteckimpulse, wodurch der am Ausgang des Operationsverstärkers 92 angeschlossene Kondensator 93 auf eine hohe Spannung aufgeladen wird, wenn die Meßstrecke 9 trocken ist, und auf eine kleine Spannung aufgeladen wird, wenn die Meßstrecke 9 feucht ist. Über ein aus einem Widerstand 96 und einem Kondensator 97 bestehenden Siebglied gelangt die vom Zustand der Meßstrecke 9 abhängige Gleichspannung über einen Widerstand 98 zum nichtinvertierenden Eingang eines als Gleichstromverstärker geschalteten Operationsverstärkers 99, dessen Ausgang mit einer Ausgangsklemme 100 des in der F i g. 5 dargestellten Meßverstärkers verbunden ist.

Der Multivibrator 86 dient zur Speisung der Meßstreckenstromkreise aller drei Meßverstärker 17, 18 und 19. Die abwechselnde Speisung der Meßstrecken 9, 10 und Il mittels positiven bzw. negativen Rechteckimpulsen verhindert eine Krustenbildung an der Meßstrecke, da keine Elektrolyse stattfinden kann.

Das Schaltschema der Komparatoren 29 bis 36 ist nicht näher dargestellt, weil derartige Bausteine, bekannt sind. Sie können beispielsweise einen Operationsverstärker aufweisen, dessen nichtinvertierendem Eingang eine Bezugsspannung zugeführt und an dessen nichtinvertierenden Eingang die Vergleichsspannung angelegt wird. Am Ausgang des Operationsverstärkers entsteht dann ein Η-Signal, wenn die Vergleichsspannung die Bezugsspannung überschreitet. Die Bezugsspannung für die Komparatoren 29, 31 und 32 kann mit einem Potentiometer 101 eingestellt werden. Die Bezugsspannungen für die Komparatoren 30 und 33 werden an den Potentiometern 102 bzw. 103 abgegriffen. Die Bezugsspannung für die Komparatoren 34, 35 und 36 wird in einer Vorrichtung 104 in Abhängigkeit der vom Temperaturfühler 6 in der Kombisonde 3 ermittelten Fahrbahntemperatur erzeugt, siehe Fig. 1. Der Schwellenwert an dem die Komparatoren 34, 35 und 36 ansprechen, ist somit gleitend.

In der Fig. 12 ist das Schaltschema der Vorrichtung 104 dargestellt. Die Fig. 13 zeigt die Abhängigkeit der erzeugten Bezugsspannung Ub, die an der Ausgangsklemme 105 der Vorrichtung 104 auftritt, von d_-r Temperatur Tder Fahrbahn. Über eine Eingangsklemme 106 wird das am Ausgang des Meßverstärkers 14 auftretende, von der Temperatur der Fahrbahn abhängige Signal zugeführt. Es gelangt über einen Widerstand 107 zum invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 108, dessen nichtinvertierender Eingang an Masse gelegt ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 108 ist über einen Widerstand 109 mit dem invertierenden Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 110 verbunden; dieser Eingang ist über einen Rückkopplungswiderstand 111 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers HO verbunden, dessen nichtinvertierender Eingang an Masse gelegt ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 108 ist über einen einstellbaren Widerstand 112 und über die Reihenschaltung aus einer Diode 113 und einem Widerstand 114 auf den invertierenden Eingang rückgekoppelt Über einen Widerstand 115 wird der Diode 113 eine Vorspannung zugeführt, die mittels eines veränderbaren Widerstandes 116 einstellbar ist Die Vorspannung der Diode 113 ist so eingestellt.· daß die Diode bei einer an die Eingangsklemme 106 angelegten Eingangsspannung, die einer Fahrbahntemperatur von etwa 3^CC entspricht zu wirken beginnt Dies ist im Punkt 117 der Kurve 118 in der Fig. 13 angedeutet. Bei Punkt 119, der einer Fahrbahntemperatur von 0⁰C entspricht, ist die Diode 113 volleitend und die Ausgangsspannung, d.h. die Bezugsspannung für die

Komparatoren 34, 35 und 36, nimmt mit sinkender Temperatur linear weiter ab.

Aus der F i g. 1 ist ersichtlich, daß der Komparator 29 mit dem Ausgang des Meßverstärkers 14 verbunden ist. Der Komparator 29 erzeugt ein Η-Signal, wenn die durch den Temperaturfühler 6 ermittelte Fahrbahntemperatur kleiner oder gleich 0"C ist. Der Komparator 30 ist ebenfalls an den Meßverstärker 14 angeschlossen und erzeugt ein Η-Signal, wenn die Fahrbahntemperatur kleiner als 4°C ist. Der Komparator 31 ist an den Meßverstärker 13 angeschlossen und erzeugt ein H-Signal, wenn die vom Temperaturfühler 2 ermittelte Lufttemperatur kleiner als 0⁰C ist. Der Komparator 32 ist mit dem Ausgang des Meßverstärkers 15 verbunden und erzeugt ein H-Signal, wenn die vom Temperaturfühler 7 ermittelte Temperatur der Kombisonde 4 kleiner als 0⁰C ist. Wesentlich ist, daß der Komparator 32 eine Hysterese besitzt. Er erzeugt beispielsweise das H-Signai, wenn die Temperatur der Kombisonde 4 auf -TC absinkt. Das H-Signal verschwindet erst wieder, wenn die Temperatur der Kombisonde 4 auf +1"C angestiegen ist. Der Komparator 33 ist mit dem Meßverstärker 16 verbunden und erzeugt ein H-Signal, wenn die vom Temperaturfühler 8 ermittelte Temperatur der Kombisonde 5 kleiner als 0°C ist.

Die Komparatoren 34, 35 und 36 erzeugen je ein H-Signal, wenn die Meßstrecken 9, 10 bzw. U trocken sind. Am Ausgang der Komparatoren 34, 35 und 36 erscheint je ein L-Signal, wenn die von den Meßverstärkern 17, 18 bzw. 19 zugeführten Spannungswerte den weiter oben mit Bezug auf die Fig. 13 beschriebenen gleitenden Schwellwert unterschreiten.

Einer Steuervorrichtung 36' werden die Ausgangssignale der Meßverstärker 14 und 15 zum Feststellen der Temperaturdifferenz zwischen der vom Temperaturfühler 6 ermittelten Fahrbahntemperatur und der vom Temperaturfühler 7 ermittelten Temperatur der kühlbaren Kombisonde 4 zugeführt. Am Ausgang der Steuerschaltung 36' ist eine zweiadrige Leitung 120 angeschlossen, über die dem Kühlelement 54 in der Kombisonde 4 über einen F'olwender 121 der Speisestrom in Abhängigkeit von der genannten Temperaturdifferenz zugeführt wird. Das Schaltschema der Steuervorrichtung 36' ist in der F i g. 6 mit mehr Einzelheiten dargestellt. Über Eingangsklemmen 122 werden die von den Meßverstärkern 14 bzw. 15 erzeugten Signale zugeführt und gelangen über Widerstände 123 bzw. 124 zum invertierenden bzw. nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 125. Der Ausgang des Operationsverstärkers 125 erzeugt eine zur genannten Temperaturdifferenz proportionale Spannung, die über einen Widerstand 126 dem invertierenden Eingang eines als Komparator wirkenden Operationsverstärkers 127 zugeführt wird. Ober einen Umschalter 128, eine weitere Eingangsklemme 129 und einen Widerstand 130 wird dem anderen Eingang des Operationsverstärkers 127 eine an einem Potentiometer 131 einstellbare Bezugsspannung zugeführt, womit die genannte Temperaturdifferenz einstellbar ist Wenn die vom Operationsverstärker 125 abgegebene Ausgangsspannung den Wert der Bezugsspannung nicht erreicht, erzeugt der Operationsverstär ker 125 ein positives Ausgangssignal, das zur Basis eines Transistors 132 gelangt Wenn der Umschalter 128 sich in der nicht dargestellten Lage befindet, kann yon außen eine Bezugspannung Ober eine Anschlußkkmme 133 zugeführt werden; dadurch wird erreicht, daß die genannte Temperaturdifferenz so gesteuert werden kann, daß eine konstante Vorwarnzeit resultiert. Der Transistor 132 kann einen Schalttransistor 134 steuern, wenn einer Eingangsklemme 135 über eine Leitung 136 von einem UND-Tor 39, siehe Fig. 1, ein positives Signal zugeführt wird. Die Kollektor-Emitterstrecke des Schalttransistors 134 ist zwischen eine von zwei Ausgangsklemmen 137 und Masse geschaltet, während die andere Ausgangsklemme an den Pluspol einer nicht dargestellten Spannungsquelle angeschlossen ist. Es ist Aufgabe der oben beschriebenen Steuervorrichtung 36' dafür zu sorgen, daß, wenn die Fahrbahntemperatur unter 4"C sinkt, zwischen der Fahrbahntemperatur und der Temperatur der Kombisonde 4 eine festgelegte Temperaturdifferenz besteht.

Die Schaltung des Polwenders 121 ist in der F i g. 11 dargestellt. Er besitzt zwei Eingangsklemmen 137' ur.j zwei Ausgangsklemmen 138. An die letzteren ist das Kühlelement 54 der Kombisonde 4 angeschlossen, während die riiigiiiigikicniiiicii üuei die /.weiaui igt

M Leitung 120 mil den Ausgangsklemmen 137 der in der F i g. 6 gezeigten Steuervorrichtung verbunden sind. Die Ausgangsklemmen 138 sind über Umschaltkontakte 139 eines Relais 140 mit den Eingangsklemmen 137' verbunden. Bei Anzug des Relais 140 ist die Stromrichtung durch das Kühlelement 54 umgekehrt, so daß das Kühlelement 54 die Kombisonde 4 aufheizt. Das Relais 140 zieht auf, wenn über eine Eingangsklemme 141 und einen Widerstand 142 der Basis eines Transistors 143 eine positive Spannung zugeführt wird. Diese Spannung wird von einer Vorrichtung 38 geliefert, die ein H-Signal erzeugt, wenn die Bedingungen zum Aufheizen der normalerweise gekühlten Kombisonde 4 erfüiit sind. Das genannte Signal wird dem Polwender 121 über einen Leiter 1441 zugeführt.

Das Schaltschisma der vorgenannten Vorrichtung 38, die den Polwender 121 steuert, ist in der Fig. 8 dargestellt. Sie besitzt 4 Eingangsklemmen 145,146,147 und 148 sowie eine erste Ausgangsklemme 149, die über den Leiter 144 mit dem Polwender 121 verbunden ist, und eine zweite Ausgangskiemine 150, die über einen Leiter 151 mit einem der Eingänge des UKD-Tores 39 zum Aktivieren der Steuerschaltung 36' und mit einer Eingangsklemme· einer Vorrichtung 42 zum Erzeugen eines Signals verbunden ist, wenn die Fahrbahn vereist

■»5 ist, was durch eine Lampe 152 angezeigt wird. Die Schaltung besitzt ein NAN D-Tor 153 mit vier Eingängen und ein zwei NAND-Tore 154 und 155 aufweisendes Flipflop. Der Ausgang des NAND-Tores 153 ist mit dein Setzeingang des Flipflop verbunden.

Der eine Ausgang des Flipflop ist mit der Ausgangsklemme 149 und der andere Ausgang des Flipflop mit der Ausgangsklemme 150 verbunden. Der Eingangsklemme 145 wird über einen Leiter 156 das Ausgangssignal des Komparators 34 zugeführt, siehe Fig. 1.

Wenn die Meßsürecke 11 der Kombisonde 5 trocken ist, handelt es sich um ein »H«-Signal. Dieses Signal gelangt über einen Schutzwiderstand 157 und einen Inverter 158 zum ersten Eingang des NAND-Tores 153. Dem zweiten Eingang des NAND-Tores 153 wird das Ausgangssignal des Komparators 36 über einen Leiter 159 und die Eingangsklemme 146 zugeführt Dieses Ausgangssignal weist den »H«-Zustand auf, wenn die Meßstrecke 10 der Kombisonde 4 trocken ist Das Ausgangssignal des Komparators 35 wird über einen

cz Leiter 160 und die Eingangsklemme 147 dem dritten Eingang des NAND-Tores 153 zugeführt Wenn die Meßstrecke 9 der Kombisonde 3 trocken ist, handelt es sich um ein »H«-Signal. Der vierte Eingang des

NAND-Tores 153 ist mit dem Rücksetzeingang des oben genannten Flipflops verbunden. Diesen beiden Eingängen wird vom Komparator 32 über einen Leiter 161 und die Eingangsklemme 148 ein »H«-Signal zugeführt, wenn die durch den Temperaturfühler 7 in der Kombisonde 4 festgestellte Temperatur kleiner als 0° C ist. Die Vorrichtung 38 gemäß der F i g. 8 erzeugt an ihrem Ausgang 150 solange ein Η-Signal, wie die Temperatur der Kombisonde 4 höher als 0⁰C ist und zwar unabhängig davon, welche Signale an den übrigen Eingangsklemmen 145, 146 und 147 anliegen. Andererseits erzeugt die Vorrichtung 38 an ihrer Ausgangsklemme 149 ein Η-Signal, wenn der Eingangsklemme 145 ein Η-Signal zugeführt wird, d. h. wenn die Meßstrecke 11 der heizbaren Kombisonde 5 trocken ist und an den übrigen Eingangsklemmen 146, 147 und 148 je ein L-Signal anliegt, d. h. wenn die Meßstrecke 10 der kühlbaren Kombisonde 4 und die Meßstrecke 9 der

ixurfiuiSünuc j Παυ äifiu üfiu uic ι ciVipci iiiui uci* kühlbaren Kombisonde 4 größer als 0° C ist.

Die Schauung der Vorrichtung 37 ist in der F i g. 7 dargestellt. Sie umfaßt drei Eingangsklemmen 162, 163 und 164 sowie eine Ausgangsklemme 165, die über einen Leiter 166 an das Heizelement 52 der heizbaren Kombisonde 5 angeschlossen ist, siehe Fig. I. Die Eingangsklemmen 162 und 163 sind über je einen Schutzwiderstand 167 bzw. 168 an die beiden Eingänge eines NOR-Tores 169 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Inverter 170 mit einen ersten Eingang eines 'JND-Tores 171 verbunden ist. Der Ausgang des UND-Tores 171 ist an die Ausgangsklemme 165 angeschlossen. Die Eingangsklemme 164 ist über einen Schutzwiderstand 172 mit dem zweiten Eingang des UND-Tores 171 und über einen Kondensator 173 mit dem Eingang 174 eines Zeitgliedes 175 verbunden. Der Ausgang des Zeitgliedes ist über einen Inverter 176 mit dem dritten Eingang des UND-Tores 171 verbunden. Der Eingangsklemme 164 der Vorrichtung 37 wird über einen Leiter 177 das Ausgangssignal »H« des Komparators 33 zugeführt, wenn die Temperatur der heizbaren Kombisonde 5 kleiner als 0⁰C ist. Dieses H-Signal gelangt zum zweiten Eingang des UND-Tores 171, und zu Beginn dieses H-Signales gelangt ein kurzer Impuls über den Kondensator 173 zum Eingang 174 des Zeitgliedes, welches daraufhin an seinem Ausgang während einer einstellbaren Zeit von fünf bis zwanzig Minuten ein L-Signal abgibt, das im Inverter 176 invertiert und dem dritten Eingang des UND-Tores 171 zugeführt wird. Der Eingangsklemme 162 wird über einen Leiter 178 vom Komparator 29 ein H-Signal zugeführt, wenn die durch den Temperaturfühler 6 in der Kombisonde 3 festgestellte Fahrbahntemperatur unter 0⁰C ist Der Eingangsklemme 163 wird über einen Leiter 179 vom Komparator 31 ein H-Signal zugeführt, wenn die durch den Lufttemperaturfühler 2 festgestellte Lufttemperatur kleiner als 0⁰C ist Beide H-Signale gelangen an die Eingänge des NOR-Tores 169, an das der Inverter 170 angeschlossen ist, mit der Wirkung, daß dem ersten Eingang des UND-Tores 171 ein H-Signal anliegt, wenn die Fahrbahntemperatur oder die Lufttemperatur oder beide Temperaturen unter 0⁰C liegen. Die Vorrichtung 37 führt dem Heizelement 52 der Kombisonde 5 für eine im Zeitglied 175 einstellbare Zeit Energie zu, wenn die Lufttemperatur oder die Fahrbahntemperatur oder beide unter 0⁰C liegen sowie die Temperatur der heizbaren Kombisonde 5 unter 0⁰C sinkt Sobald die Temperatur der Kombisonde 5 durch die Beheizung wieder über 0⁰C ansteigt wird die Energiezufuhr zum Heizelement 52 unterbunden, auch dann, wenn die im Zeitglied 175 einstellbare Zeit noch nicht abgelaufen ist.

Die Vorrichtung 40 dient der Anzeige, ob die Fahrbahn feucht oder trocken ist. Das S^haltschema dieser Vorrichtung ist in der Fig. 9 dargestellt. Sie besitzt vier Eingangsklemmen 180, 181, 182 und 183 sowie eine Ausgangsklemme 184, an die eine Anzeigelampe 185 angeschlossen ist, welche aufleuchtet, wenn

ίο die Fahrbahn feucht oder naß ist. Die Vorrichtung enthält weiter drei UND-Tore 186, 187 und 188 sowie ein aus zwei NOR-Toren 189 und 190 gebildetes Flipflop, dessen eine Ausgang mit der Ausgangsklemme 184 verbunden ist. Die Ausgänge der UND-Tore 186 jnd 187 sind an je einen Eingang eines ODER-Tores 191 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Setzeingaig des genannten Flipflops verbunden ist. Der Ausgang des UND-Tores 188 ist direkt mit dem Rücksetzeingang des

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und 181 sind einerseits direkt mit zwei Eingängen der UND-Tore 186 bzw. 187 und andererseits über je einen Inverter 192 bzw. 193 mit den beiden Eingängen des UND-Tores 188 verbunden. Der Ausgang des UND-Tores 188 ist an den Rücksetzeingang des oben genannten Flipflops angeschlossen. Die Eingangsklemme 180 ist über den Leiter 156 an den Komparator 34 angeschlossen und empfängt ein H-Signal, wenn die Meßstrecke 11 der heizbaren Kombisonde 5 trocken ist. Die Eingangsklemme 181 ist über den Leiter 159 mit dem Komparator 36 verbunden und erhält ein H-Signal, wenn die Meßstrecke 10 der kühlbaren Kombisonde 4 trocken ist. Der Eingangskiemme 182 wird über den Leiter 178 ein vom Komparator 29 erzeugtes H-Signal zugeführt, wenn die Fahrbahntemperatur unter 0"C sinkt. Dieses H-Signal gelangt direkt zu einem der Eingänge des UND-Tores 187 und über einen Inverter 194 zum dritten Eingang des UND-Tores 186. Dementsprechend wird das genannte Flipflop über das UND-Tor 186 und das OD^PR-Tor 191 gesetzt, wenn die Meßstrecken 10 und 11 trocken sind und die Fahrbahntemperatur über 0°C ist, wobei das Flipflop im gesetzten Zustand kein Ausgangssignal abgibt. Sind jedoch die Meßstrecken 10 und 11 feucht bzw naß. so wird das Flipflop über die Inverter 192 und 193 und das UND-Tor 188 zurückgesetzt, wobei an der Ausgangsklemme 184 ein H-Signal erscheint.

Die Eingangsklemme 183 ist über den Leiter 166 an die Ausgangsklemme 165 der Vorrichtung 37 angeschlossen und empfängt ein H-Signal, wenn die

so Vorrichtung 37 dem Heizelement Energie zum Beheizen der Kombisonde 5 zuführt. Der Eingang eines Zeitgliedes 195 ist über einen Kondensator 196 mit der Eingangsklemme 183 verbunden. Das Zeitglied 195, das ein IC, z. B. NE 555 sein kann, ist so geschaltet, daß es auf die Rückflanke des von der Vorrichtung 37 erzeugten Η-Signals anspricht und einen kurzen positiven Impuls an seinen Ausgang abgibt, welcher einem der Eingänge des UND-Tores 187 zugeführt wird. Wenn die Meßstrecken 10 und 11 trocken sind, die Fahrbahntemperatur kleiner als 0⁰C ist und das Zeitgiied 195 den kurzen Impuls erzeugt erscheint am Ausgang des UND-Tores 187 kurzzeitig ein H-Signal, durch welches das genannte Flipflop wieder gesetzt wird, wobei das Ausgangssignai an der Ausgangsklemme 184 verschwindet Das genannte Flipflop wird zum Erzeugen des Ausgangssignals durch das UND-Tor 188 gesetzt wenn die beiden Meßstrecken 10 und 11 feucht sind und die Fahrbahntemperatur unter 0⁰C ist

Schließlich ist in der Fig. 10 das Schaltschema der Vorrichtung 42 zum Erzeugen eines Signals, wenn die Fahrbahn vereist ist, dargestellt Diese Vorrichtung besitzt fünf Eingangsklemmen 197 bis 201 und zwei Ausgangsklemmen 202 und 203. Die drei ersten Eingangsklemmen 197, 198 und 199 sind an je einen Eingang eines UND-Tores 204 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Eingang eines NAN D-Tores 205 verbunden ist.

Die vierte Eingangsklemme 200 ist mit einem Eingang des NAND-Tores 205 direkt und die fünfte Eingangsklemme 201 ist über einen Inverter 206 mit einem Eingang des NAN D-Tores 205 verbunden. Der Ausgang des NAND-Tores 205 ist mit dem Setzeingang eines aus NAND-Toren 207 und 208 gebildeten Flipflops verbunden, während der Ausgang des UND-Tores 204 an den Rücksetzeingang des genannten Flipflops angeschlossen ist. Die Ausgangsklemme 202 ist mit der Lampe 152 verbunden, die anzeigt, daß die Fahrbahn vereist ist, F i g. 1. Die Ausgangsklemme 203, welche das invertierte Signal der Ausgangskiemme 2ö4 führt, ist über einen Leiter 209 mit einem Eingang des UND-Tores 41, das zur Erzeugung eines Vorwarnsignals dient, verbunden.

Die Eingangsklemme 197 ist über den Leiter 178 mit dem Komparator 29 verbündender ein H-Signal abgibt, wenn die Fahrbahntemperatur unter 0⁰C ist Die Eingangsklemme 198 ist über den Leiter 160 mit dem Komparator 35 verbunden, der ein Η-Signal erzeugt, wenn die MeBstrecke 9 der Kombisonde 5 trocken oder vereist ist Die Eingangsklemme 199 ist über einen Leiter 210 mit dem Ausgang der Vorrichtung 40 verbunden, die ein Η-Signal erzeugt, wenn die Fahrbahn feucht ist Die Eingangsklemme 200 ist über den Leiter 144 mit der Ausgangsklemme 149 der Vorrichtung 38 zum Umkehren der Wirkungsweise des Kühlelementes 54 verbunden. Die Eingangsklemme 201 ist über den Leiter 159 mit dem Komparator 36 verbunden, der ein Η-Signal abgibt, wenn die MeBstrecke 10 der kühlbaren Kombisonde 4 trocken oder vereist ist.

Die Signale für Vorwarnung, Feuchte und Eisbildung, welche durch die Lampen 43, 185 bzw. 152 angezeigt werden, werden aufgrund der von den Temperaturfühlern 2, 6, 7 und 8 festgestellten Temperaturen und der von den Meßstrecken 9, 10 und 11 festgestellten Zustände erzeugt, wobei das Beheizen der Kombisonde 5 und das Kühlen bzw. Beheizen der Kombisonde 4 in Abhängigkeit der Witterungsverhältnisse, d. h. ereignisabhängig erfolgt. Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Einrichtung ist nachstehend anhand von verschie- so denen Witterungszuständen beschrieben.

Erstes Beispiel: bei trockener Witterung und bei einer Temperatur von über 0⁰C erfolgt eine Abkühlung. Alle drei Meßstrecken 9, 10 und 11 sind hochohmig und dementsprechend sind die Ausgangssignale der Meß- ss verstärker 17, 18 und 19 größer als die von der Vorrichtung 104 erzeugte Bezugsspannung. Die zugeordneten Komparatoren 34, 35 und 36 erzeugen somit je ein Η-Signal. Die übrigen Komparatoren 29 bis 33 erzeugen kein Η-Signal, weil alle von den Temperaturfühlern 2,6,7 und 8 ermittelten Temperaturen über dem Gefrierpunkt liegen. Sämtliche Vorrichtungen 36—42 sind inaktiv. Wenn nun vorerst die Lufttemperatur unter 0°C sinkt, was durch die Temperatursonde 2 festgestellt wird, erzeugt der Komparator 31 ein Η-Signal, das über den Leiter 179 zur Eingangsklemme 163 der Vorrichtung 37 zum Steuern der Heizung der Kombisonde 5 gelangt, siehe Fig.7. Dem ersten Eingang des UND-Tores 171 wird daher ein Η-Signal vom Inverter 170 zugeführt Da aber den beiden anderen Eingängen des UND-Tores 171 kein H-SignaT zugeführt wird, passiert vorläufig noch nichts Wenn durch die kühle Lufttemperatur die Fahrbahntemperatur auch unter 0°C sinkt, so wird dies durch den Temperaturfühler 6 der Kombisonde 3 und den Temperaturfühler 8 der Kombisonde 5, die zu dieser Zeit noch nicht beheizt ist, festgestellt Dementsprechend erzeugen die Komparatoren 29,30 und 33 je ein H-SignaL Das vom Komparator 33 erzeugte H-Signal gelangt über den Leiter 177 und die Eingangsklemme 164 der Vorrichtung 37 zum zweiten Eingang des UND-Tores 171 und mit der Vorderflanke dieses Η-Signals wird das Zeitglied 175 angeregt, so daß dieses über den Inverter 176 ein Η-Signal an den dritten Eingang des UND-Tores 171 abgibt Am Ausgang des UND-Tores 171 erscheint ein Η-Signal, das über die Ausgangsklemme 165 und den Leiter 166 dem Heizelement 52 zum Beheizen der Kombisonde 5 und der hingangskiemme 183 der in der F i g. 9 dargestellten Vorrichtung 40 zum Erzeugen des Feuchtesignals zugeführt wird, wobei aber diese Vorrichtung nicht anspricht weil die Meßstrecken 10 und 11 trocken sind.

Nach der im Zeitglied 175 eingestellten Zeit von vorzugsweise 15 Minuten sperrt dieses das UND-Tor 171. Während dieser Zeit wurde die Kombisonde 5 bzw. die Meßstrecke 11 erwärmt Der Temperaturfühler 8 stellt diese Erwärmung fest und, wenn die Temperatur der Kombisonde 5 über 0⁰C steigt so erzeugt dei Komparator 33 kein Η-Signal mehr. Findet diesel Temperaturanstieg innerhalb der genannten 15 Minuten statt, so wird das UND-Tor 171 gesperrt bevor die Zeit des Zeitgliedes 175 abgelaufen ist Danach kühlt sich die Kombisonde 5 wieder ab und, wenn ihre Temperatur wieder unter 0⁰C sinkt, wird den· Heizelement 52 wieder wie oben beschrieben, Energie zugeführt. Dieser Vorgang wird dauernd wiederholt solange die Fahrbahntemperatur unter 0°C und die Meßstrecken 9,10 und 11 trocken sind.

Falls während dieser Zeit trockener Schnee fällt se schmilzt der auf die beheizte Kombisonde 5 gefallene Schnee. Die Meßstrecke 11 wird dadurch leitend unc der Komparator 34 erzeugt kein Η-Signal meb/. Dei Ausgang des Komparator 34 ist über den Leiter 15( einerseits mit der Eingangsklemme 180 der Vorrichtung 40 und andererseits über denselben Leiter mit dei Eingangsklemme 145 der Vorrichtung 38 verbunden Dies hat zur Folge, daß das NAN D-Tor 153 dei Vorrichtung 38 ein Η-Signal erzeugt und das du NAND-Tore 154 und 155 umfassende Flipflop setzt Dies hat zur Folge, daß der Polwender 121 in die Stellung »Heizen der Kombisonde 4« gebracht wird indem das Relais 140 des Polwenders 121 anzieht Somi wird auch die Meßstrecke 10 der Kombisonde ' erwärmt Diese Erwärmung wird fortgesetzt, bis dei Temperaturfühler 7 der Kombisonde 4 meldet, daß dii Temperatur der Meßstrecke 10 über 0°C angestiegei ist; somit verschwindet das Η-Signal am Ausgang de: Komparator 32, so daß kein Η-Signal mehr ober dei Leiter 161 und die Eingangsklemme 148 zu π NAND-Tor 153 der Vorrichtung 38 gelangt, wodurcl das Beheizen der Kombisonde 4 eingestellt wird.

Wenn trockener Schnee auf der beheizten Meßsondi 10 der Kombisonde 4 lag, so schmilzt dieser, so daß di< Meßstrecke 10 feucht wird, was durch den Komparato 36 angezeigt wird, indem an seinem Ausgang da: Η-Signal verschwindet Dies bewirkt, daß UND-Tor 181

der Vorrichtung 40 über die Inverter 192 und 193 betätigt und daß die NOR-Tore 189 und 190 umfassende Flipflop gesetzt wird, so daß ein Η-Signal an der Ausgangsklemme 184 der Vorrichtung 40 erzeugt wird, wodurch die Anzeigelampe 185 aufleuchtet, als Zeichen dafür, daß die Meßstrecke 10 naß ist

Das Η-Signal an der Ausgangsklemme 184 gelangt zur Eingangsklemme 200 der Vorrichtung 42, wodurch das NAND-Tor 205 ein Η-Signal abgibt, das die NAND-Tore 207 und 208 umfassende Flipflop setzt Hierauf leuchtet die Anzeigelampe 152 auf, um anzuzeigen, daß die Fahrbahn vereist ist Dies trifft genau genommen nicht zu, aber auf der Fahrbahn liegt Schnee, was zu einer Schneeglätte führt und die Folgen davon sind ähnlich wie bei einer vereisten Fahrbahn.

Das Η-Signal an der Ausgangsklemme 184 der Vorrichtung 40 gelangt auch zu einer Eingangsklemme des UND-Tores 39, so daß am Ausgang des UND-Tores 39 ein Η-Signal erscheint das über den Leiter 136 zur Eingangsklemme 135 der Steuervorrichtung 36' gelangt und den Speisestrom für das Kühieiement 34 zum Kühlen der Kombisonde 4 einschaltet Die Kühlung der Meßstrecke 10 der Kombisonde 4 ist entweder solange wirksam, bis die auf der Meßstrecke 10 vorhandene Nässe bzw. Feuchtigkeit gefriert und die Meßstrecke dadurch wieder hochohmig wird, was bewirkt daß der Komparator 36 wieder ein Η-Signal erzeugt oder die Kühlung ist solange wirksam, bis die von der Steuervorrichtung 36' überwachte Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Meßstrecke 9 und der Temperatur der Meßstrecke 10 einen genügend großen Wert erreicht haben. Solange vom Unterhaltsdienst der Fahrbahn nichts unternommen wird, wechseln sich die Heiz- und Kühlzyklen der Meßstrecke 10 dauernd ab. Es sei nun angenommen, daß ein Taumittel gestreut wird. In diesem Falle werden alle drei Meßstrecken niederohmig, weil das Taumittel bewirkt, daß der Schnee auch bei einer Temperatur von weniger als 0⁰C schmilzt. Dies hat unter anderem zur Folge, daß das aus den NAND-Toren 207 und 208 gebildete Flipflop der Vorrichtung 42 zurückgesetzt wird, wodurch die Anzeigelampe 152 verlöscht, weil genügend Taumittel auf die Fahrbahn gestreut worden ist, und daher keine Vereisung vorliegt. Wäre beispielsweise zu wenig Taumittel gestreut worden, d. h. gerade so viel, daß die sich auf Belagtemperatur befindliche Meßstrecke 9 niederohmig geworden wäre, hingegen die unterkühlte Meßstrecke 10 hochohmig geblieben wäre, so wird die Anzeigelampe 152 gelöscht und die Anzeigelampe 53 leuchtet auf, zum Zeichen, daß Vereisungsgefahr besteht. Das Aufleuchten der Anzeigelampe 43 erfolgt, weil dem UND-Tor von der Ausgangsklemme 184 der Vorrichtung 40 über den Leiter 210 ein Η-Signal, dem zweiten Eingang des UND-Tores 41 das vom Komparator 36 erzeugte Η-Signal über den Leiter 159 und dem dritten Eingang des UND-Tores 41 das an der Ausgangsklemme 203 der Vorrichtung 42 anliegende Η-Signal über den Leiter 209 zugeführt wird. Der Komparator 36 erzeugt ein Η-Signal, weil die Meßstrecke 10 der gekühlten Kombisonde 4 immer noch vereist ist, da zu wenig Taumittel gestreut worden ist.

Zweites Beispiel: Bei nasser Witterung und ausgehend von einer Temperatur über 0⁰C erfolgt eine Abkühlung. Die Meßstrecken 9,10 und 11 sind naß und daher alle niederohmig. Die Komparatoren 34,35 bzw. 36 erzeugen dementsprechend alle ein L-Signal. Das UND-Tor 188 der Vorrichtung 40 wird deshalb über die Inverter 192 und 193 betätigt und das die beiden NOR-Tore 189 und 190 umfassende Flipflop wird zurückgesetzt, wobei an der Ausgangsklemme 184 ein Η-Signal erscheint, was bewirkt, daß die Anzeigelampe 185 zur Anzeige, daß die Fahrbahn naß ist, aufleuchtet Sinkt nun die Lufttemperatur unter 0°C und die Fahrbahntemperatur unter beispielsweise +4"C ab, was durch die Koraparatoren 30 und 31 festgestellt wird, indem sie je ein Η-Signal an ihren Ausgang abgeben, so hat dies zur Folge, daß alle drei Eingänge des UND-Tores 39 ein Η-Signal erhalten. Das am UND-Tor

39 erzeugte Η-Signal gelangt über den Leiter 136 zur Eingangsklemme 135 der Steuervorrichtung 36'. Da die Temperaturdifferenz zwischen den Kombisonden 3 und 4 bzw. zwischen den Meßstrecken 9 und 10 klein ist wird der Schalttransistor 134 entsperrt, wodurch dem Kühlelement 54 über den Polwender 121 *-ki Strom zugeführt wird, um die Meßstrecke 10 zu kühlen. Die Kühlung wird solange fortgesetzt bis die Nässe oder Feuchtigkeit auf der Meßstrecke 10 gefriert und dadurch die Meßstrecke f0 hochohmig wird. Dadurch erzeugt der Komparator 36 ein Η-Signal an seinem Ausgang, das über den Leiter 159 zum UND-Tor 41 gelangt an dessen Ausgang ein Η-Signal erscheint weil den beiden anderen Eingängen des UND-Tores 41 je ein Η-Signal von der Ausgangsklemme 184 der Vorrichtung

40 bzw. von der Ausgangsklemme 203 der Vorrichtung

42 zugeführt wird. Das Η-Signal am Ausgang des UND-Tores 41 läßt die Anzeigelampe 43 aufleuchten, wobei dieses Vorwarnsignal anzeigt daß Vereisungsgefahr besteht Sinkt die Temperatur der Fahrbahn weiter ab und wird trotz der Anzeige des Vorwarnsignals kein Taumittel gestreut so besteht akute Gefahr, daß bei einer Temperatur der Fahrbahn von etwa 0°C das Wasser auf derselben gefriert. Unterschreitet die Lufttemperatur oder die Fahrbahntemperatur die 0°-Grenze, so wird wie im Beispiel 1 beschrieben, das Heizelement 52 der Kombisonde 5 zyklisch ein- und ausgeschaltet Ist die Fahrbahn tatsächlich mit einer Eisschicht bedeckt so sind auch die Meßstrecken 9 und

10 mit Eis bedeckt und sind hochohmig, was bewirkt, daß anstelle der Kühlung der Meßstrecke 10 die Vorrichtung 38 ein Aufheizen der Meßstrecke 10 einleitet Wird die Meßstrecke 10 der Kombisonde 4 durch das Aufheizen niederohmig, so erzeugt die Vorrichtung 42 ein Η-Signal an seiner Ausgangsklemme 202 und ein L-Signal an seiner Ausgangsklemme 203, was zur Folge hat, daß anstelle des Vorwarnsignals das Eiswarnsignal abgegeben wird, wobei dls Anzeigelampe

43 verlöscht und die Anzeigelampe 152 aufleuchtet. Der Zustand der vereisten Fahrbahn wird durch das abwechselnde Heizen und Kühlen der Meßstrecke 10 solange überwacht, bis die Meßstrecke 9 der Kombisonde 3 durch gestreute Taumittel oder durch einen Temperaturanstieg niederohmig wird. Ist dies der Fall, so leuchtet anstelle der Anzeigelampe 152, die anzeigt daß die Fahrbahn vereist ist, die Anzeigelampe 43 auf, wenn beim Kühlen der Meßstrecke 10 diese noch hochohmig wird, oder beide Anzeigelampen 43 und 152 werden gelöscht, wenn alle drei Meßstrecken 9,10 und

11 dauernd niederohmig bleiben.

Die Anzeigelampe 185, die anzeigt, daß die Fahrbahn naß ist, verlöscht, wenn die Meßstrecken 10 und 11 hochohmig werden und der Temperaturfühler 6 der Kombisonde 3 feststellt, daß die Fahrbahntemperatur über 0°C angestiegen ist, weil dann allen drei Eingängen des UND-Tores 186 der Vorrichtung 40 je ein H-Signal zugeführt wird, wodurch das aus den NOR-Toren 189

und 190 gebildete! Flipflop gesetzt wird.

Das Verlöschen der genannten Anzeigelampe 185 kann auch dann erfolgen, wenir die Meßstrecken iO und 11 trocken, d,h. hochohmig sind, die Temperatur der Fahrbahn noch unter 0⁰C ist und gleichzeitig die Vorrichtung 37 das Heizelement 52 der Kombisonde 5 abschaltet, weil das Zeitglied 195 der Vorrichtung 40 auf die Hinterflanke des von der Vorrichtung 37 erzeugten Η-Signals anspricht und das UND-Tor 187 kurzzeitig betätigt, was ausreicht um das genannte Flipflop der Vorrichtung 40 zu setzen.

Da die oben beschriebene Einrichtung Mittel, d. h. die Steuervorrichtung 36', die Vorrichtung 38, den Polwender 121 und ein Peltierelement als Kühlelement enthält, kann die Kombisonde 4 abwechslungsweise gekühlt oder beheizt werden. Dies gestattet, daß das Vorwarnsignal in Abhängigkeit des effektiven Einfrierens der Meßstrecke 10 erzeugt wird, wobei die Menge des gestreuten Taumittels automatisch in die Auswertung mit einbezogen \iird. Durch die von der Fahrbahntemperaiur abhängige, gleitende Sezugsspannung, die in der Vorrichtung 104 erzeugt wird, kann der Einfluß des Taumittels auf die durch die Meßstrecken 9,10 und 11 festzustellenden Leitwerte ohne großen Aufwand weitgehend ausgeschaltet werden.

Um zu erreichen, daß die durch die Kombisonden 3,4 und 5 festgestellten Werte der Wirklichkeit entsprechen, ist es von Vorteil, wenn mehrere derartige Sondenanordnungen in die Fahrbahn eingebaut werden, so daß der Zustand der Fahrbahn nicht nur an einer einzigen Stelle überwacht wird

Zusammenfassung

Einrichtung zum Erzeugen eines Vorwarnsignal, wenn Eisbildungsgefahr auf einer Fahrbahn besteht, welche nebst einem Temperaturfühler zum Ermitteln der Lufttemperatur, einer ersten Kombisonde zum Ermitteln der Fahrbahntemperatur und der Fahrbahnfeuchtigkeit, eine zweite heizbare Kombisonde mit einem Heizelement und einer Feuchtigkeitsmeßstrecke, und Komparatoren zum Vergleichen der von den Temperaturfühlern und den Feuchtigkeitsmeßstrecken abgegebenen Spannungen mit Bezugsspannungen, eine zusätzliche dritte Kombisonde mit einer Feuchligkeits mößstrecke, Mitteln zum abwechslungsweisen Kühlen oder Beheizen dieser Feuchtigkeitsmeßstrecke und ein Temperaturfühler zum Ermitteln der Temperatur dieser Feuchtigkeitsmeßstrecke, und auf die Ausgangssignale der Komparatoren ansprechende Vorrichtungen auf weist zum Erzeugen des Vorwarnsignals, um anzuzei gen, ob die Fahrbahn trocken oder naß ist, und um anzuzeigen, daß die Fahrbahn vereist ist Das Vorwarnsignal wird in zuverlässiger Weise allein in Abhängigkeit von der Fahrbahntemperatur und vom Zustande der Feuchtigkeitsmeßstrecken erzeugt, wobei vorzugsweise die Anspruchsschwelle derjenigen Komparatoren, die den FeuchtigkeitsmeiSstrecken zugeordnet sind, zum Berücksichtigen des Einflusses von auf die Fahrbahn gestreuten Taumitteln auf die Gefriertemperatur in

Abhängigkeit der Fahrbahntemperatur verändert wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Einrichtung zum Erzeugen eines Vorwarnsignals, wenn Eisbildungsgefahr auf einer Fahrbahn besteht, mit einem Temperaturfühler (2) zum Ermitteln der Lufttemperatur, einer ersten, einen Temperaturfühler (6) zum Ermitteln der Fahrbahntemperatur und eine erste Feuchtigkeitsmeßstrecke (9) aufweisenden Kombisonde (3), einer zweiten, eine zweite Feuchtigkeitsmeßstrecke (11) und ein >o Heizelement (52) zum Beheizen der zweiten Feuchtigkeitsmeßstrecke aufweisenden Kombisonde (5), einer ersten Gruppe den Temperaturfühlern zugeordneten Komparatoren (29, 31, 33), einer zweiten Gruppe von den Feuchtigkeitsmeßstrecken is zugeordneten Komparatoren (34, 35), Mittel (101, 102,103) zum Erzeugen von Bezugsspannungen für die Komparatoren, einer ersten Vorrichtung (41) zum Erzeugen des genannten Vorwarnsignals, einer zweiten Vorrichtung (40) zum Erzeugen eines Signais, wenn die Fahrbahn feucht ist, einer dritten Vorrichtung (42) zum Erzeugen eines Signals, wenn sich Eis auf der Fahrbahn gebildet hat, und einer vierten Vorrichtung (37) zum Aus- bzw. Einschalten des genannten Heizelements, gekennzeichnet durch eine dritte Kombisonde (4), die eine dritte Feuchtigkeitsmeßstrecke (10), einen Temperaturfühler (7) zum Ermitteln der Temperatur der dritten Feuchtigkeitsmeßstrecke und Kühl- bzw. Heiz-Mittel (54) zum Kühlen oder Beheizen aufweisen, eine zum Liefen' des zum Betrieb der Kühl- bzw. Heizmittel (54) der dritten Kombisonde (4) notwendigen Stromes dienende Steuervorrichtung (36'), die auf die Fahrbahntemperajur, die Temperatur der dritten Feuchtigkeitsmeßstrecke und, in konjunktiver Abhängigkeit von zwei anderen Kriterien, auf das Ausgangssignal der zweiten Vorrichtung (40) anspricht, und eine fünfte Vorrichtung (38), die auf die Temperatur der dritten Feuchtigkeitsstrecke und den Zustand der ersten, zweiten und dritten *o Feuchtigkeitsmeßstrecke anspricht und zum Umstellen der Wirkungsweise der Kühl- bzw. Heizmi·- tel dient.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei dem Temperaturfühler (7) und der dritten Feuchtigkeits- <5 meßstrecke (10) der dritten Kombisonde (4) ein Komparator (32 bzw. 36) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine sechste Vorrichtung (104) zum Erzeugen einer von der Temperatur der Fahrbahn abhängigen Bezugsspannung für die ^M Komparatoren (34, 35, 36) der zweiten Gruppe vorhanden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sechste Vorrichtung (104) einen Operationsverstärker (108) aufweist, der über die Reihenschaltung einer Diode (113) und eines Widerstandes (114) rückgekoppelt ist, daß die Diode über Widerstände (115, 116) in der Sperrichtung derart vorgespannt ist, daß aufgrund des Ausgangssignals des Temperaturfühlers (6) die gleitende &o Bezugsspannung bei sinkender Fahrbahntemperatur bis etwa O⁰C langsam abnimmt und mit der Temperatur unter 0⁰C stärker abnimmt.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlbzw, Heizmittel (54) ein Peltierelement und einen Polwender (121) umfassen, daß der Polwwder auf das Ausgangssigna! der fünften Vorrichtung (38) anspricht und bewirkt, daß die dritte Feuchtigkeitsmeßstrecke (10) beheizt wird.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlbzw, Heizmittel (54) ein Peltierelement und ein in die Kombisonde (4) eingebautes Heizelement umfassen, und daß das Peltierelement mit dem Ausgang der Steuervorrichtung (36') und das Heizelement mit dem Ausgang der fünften Vorrichtung (38) verbunden sind.

6. Einrichtung nach einem der Anspräche 2—5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Temperaturfühler (7) der dritten Kombisonde (4) zugeordnete Komparator (32) eine Ansprechhysterese von etwa 2° C aufweist, wobei der genannte Komparator ein Η-Signal an seinem Ausgang erzeugt, wenn die Temperatur de; dritten Feuchtigkeitsmeßstrecke (10) auf — TC absinkt und daß das genannte Η-Signal verschwindet, wenn die Temperatur der dritten Feuchtigkeitsmeßstrecke auf mehr als + 1°C ansteigt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2—6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung zum Erzeugen des Vorwarnsignals ein UND-Tor (41) mit drei Eingängen ist, daß der erste Eingang an den Ausgang der zweiten Vorrichtung (40), der zweite Eingang an den Ausgang des der dritten Feuchtigkeitsmeßstrecke (10) der dritten Kombisonde (4) zugeordneten Komparatt; (36) und der dritte Eingang an den invertierten Ausgang der dritten Vorrichtung (42) angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Spannungsquelle zum Anlegen einer Meßspannung an die Feuchtigkeitsmeßstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle ein positive und negative Impulse erzeugender Multivibrator (86) ist, welcher über Vorwiderstände (88)jede Meßstrecke(9,10,11)speist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (36') erste Mittel (122,123,124,125) zum Erzeugen eines von der Differenz zwischen der Fahrbahntemperatur und der Temperatur der dritten Feuchtigkeitsmeßstrecke (11) abhängigen Signals und zweite Mittel (126, 127, 130, 131) zum Erzeugen eines Ausgangssignales aufweist, wenn das erstgenannte Signal eine einstellbare Bezugsspannung erreicht, wobei durch die eingestellte Bezugsspannung die Dauer der Vorwarnzeit bestimmt ist.