Schaltung zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit einer Flüssigkeit, insbesondere zum Bestimmen des Salzgehaltes einer Lösung Zum Messen der spezifischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten werden in die Flüssigkeit eintauchende Elektroden in Form sogenannter Messzellen verwen det. Die Messzelle, auch nur Elektrode genannt, liegt dabei an einer konstanten Wechselspannung, so dass der Elektrodenstrom der spezifischen Leitfähigkeit proportional ist und diese an einem entsprechend ge eichten Strommesser abgelesen werden kann.
Da die spezifische Leitfähigkeit von der Temperatur der Flüssigkeit abhängt, werden temperaturabhängige Wi derstände, und zwar mit negativem Temperaturgang zur Temperaturkompensation ein der Messschaltung verwendet.
Zur Überwachung von Kationenaustauschern wird vielfach eine Skalencharakteristik verlangt, die bei kleinen spezifischen Leitfähigkeiten stark auseinan- dergezogen ist, die jedoch einen Gesamtmessbereich von etwa 2 Zehnerpotenzen mit unendlich hoher Leit fähigkeit am Ende der Skala umfassen soll. Diese gekrümmte Charakteristik lässt sich erreichen, wenn der Elektrode ein Vorwiderstand zugeschaltet wird. Mit dieser an sich bekannten Massnahme wird jedoch die Temperaturkompensation gestört.
Um auch für alle Messebereiche mit einer gekrümmten Skalen charakteristik die Temperaturkompensation zu erhal ten, wird gemäss der Erfindung als Vorwiderstand ein temperaturabhängiges Widerstandsgebilde (Einzelwi derstand oder Widerstandskombination) eingeschal tet, dessen Temperaturgang einstellbar ist.
Der einzu schaltende Widerstand besitzt vorzugsweise ebenfalls einen negativen Temperaturgang, und ihm kann ein Parallelwiderstand sowie ein Vorwiderstand zuge schaltet sein, damit die Widerstandskombination einen bestimmten Grundwiderstand und ein Abhängigkeit von der Temperatur eine bestimmte Krümmung der Widerstands-Temperatur-Kurve erhält.
Zn. der Zeichnung -ist ein Schaltungsbeispiel darge stellt, .nach dem die Elektrode El zwischen die An zapfungen eines Eingangsübertragers Tr und eines Stromwandlers SW für das Anzeigegerät M ange schlossen ist. Hierbei sind die Anzapfung beider Ge räte so bemessen, dass bei gleichem Ausgangsstrom für alle Messbereiche die Elektrode in jedem Bereich den gleichen Widerstand hat und für die Spannungs versorgung die gleiche Bürde darstellt.
Eine derartige Schaltung mit einem Eingangsübertrager und einem Stromwandler ist für die Messung von Scheinwider- ständen an sich bekannt.
Bei der nachfolgend in der Zeichnung beschriebe nen Schaltung liegt das Anzeigegerät M auf der Se kundärseite des Stromwandlers SW in einer Gleich- richterschaltung. Eine Temperaturkompensation kann dadurch erreicht werden, dass in den Ausgang des Stromwandlers ein temperaturabhängiger Widerstand WT eingeschaltet wird, der das gleiche Temperatur- verhalten hat wie die zu messende Lösung und der in die Elektrode eingebaut und der zu messenden Tem peratur ausgesetzt ist.
Der Spannungsabfall an dem Widerstand ist dann unabhängig von der Temperatur. Die Kennlinie dieses Widerstandes kann mit Hilfe von Vor- und Parallelwiderständen dem Temperatur gang der Lösung angepasst werden.
Nach der Zeichnung erzeugt ein Spannungskon- stanthalter K eine von Spannungs- und Frequenz schwankungen des Netzes möglichst unabhängige Spannung, die den Eingangsübertrager Tr speist. Der Übertrager ist mit einer grösseren Zahl von Anzap- fungen versehen, die mit Hilfe eines Umschalters Sch eingeschaltet werden können. An die beiden Schalt arme des Umschalters ist die Messelektrode El ange schlossen, die innerhalb der zu messenden Flüssig keit, z. B. einer Salzlösung, angeordnet ist.
Mit der Elektrode in Reihe ist zur Erzielung einer gekrümm ten Skalencharakteristik ein temperaturabhängiger Widerstand WTl mit negativem Temperaturbeiwert geschaltet. Zur Einstellung des Grundwiderstandes und der Krümmung der Temperatur-Widerstands- Kennlinie sind ausserdem ein fester Parallelwiderstand und ein Vorwiderstand verwendet.
Damit die Temperaturkompensation erhalten bleibt, muss ein temperaturabhängiger Vorwiderstand WTi verwendet werden, der den gleichen Temperatur gang besitzt wie die zu messende Lösung. Mit dem festen Parallel- und Vorwiderstand, die beide in der Messelektrode angeordnet sind, damit die Elektrode austauschbar ist, wird der Widerstand WTl auf einen bestimmten Grundwiderstand und auf eine bestimmte Krümmung der Charakteristik abgestimmt.
Der die Elektrode durchfliessende Strom wird mit Hilfe des als Impedanzwandler wirkenden Strom wandlers SW so übersetzt, dass von der Sekundärseite, d. h. von der Messschaltung her der Elektrodenwider- stand gross ist gegenüber den Widerständen des Mess- kreises, dabei jedoch für jeden Messbereich gleich grüss ist.
Mit Hilfe des Umschalters Sch sind die der verwendeten Elektrode zugeordneten Anzapfungen am Eingangsübertrager Tr und die dem benötigten Messbereich zugeordneten Anzapfungen am Strom wandler SW auszuwählen.
Die auf der Sekundärseite des Stromwandlers auftretende Spannung wird mit Hilfe von zwei Siliziumgleichrichtern G1, und G12 gleichgerichtet und der Temperaturkompensations- schaltung zugeführt, die aus dem Widerstand W, und den beiden Widerständen R,- und R, aufgebaut ist.
Der Widerstand W, ist ein bekannter I-Ia-Ibleiterwi- derstand, der einen negativen Temperaturgang hat. Er wird der Temperatur der zu messenden Lösung ausgesetzt. Parallel zur Temperaturkompensations- schaltung Fliegt das Messinstrument M, dem ein Wi derstand R vorgeschaltet ist.
Der Widerstand R @be- steht zweckmässig aus mehreren in Serie geschalteten Widerständen, die auf die einzuschaltenden Mess- instrumente abgestimmt .sind. Soll beispielsweise ein Messinstrument mit anderem Innenwiderstand oder zusätzlich ein schreibendes Gerät angeschlossen wer den, so wird eine entsprechende Anzahl der Serien widerstände R entfernt, so dass der Gesamtwiderstand erhalten bleibt.
Bei der Bestimmung von R, und R, muss dieser Parallelwiderstand natürlich berücksich tigt werden.
Das Übersetzungsverhältnis des Stromwandlers ist jedoch so gewählt, dass die Widerstandsänderun gen im Sekundärkreis den gesamten Ausgangsstrom nicht beeinflussen, wenn diese Widerstandsänderun gen sich in bestimmten Grenzen halten. So gehen bei- spielsweise die Widerstandsänderungen der Gleich- richter mit der Belastung und der Temperatur und die Änderungen des der Temperaturkompensation dienenden Widerstandes WT in die Messung nicht ein.
Um eine gekrümmte Skalencharakteristik bei un gestörter Temperaturkompensation zu erreichen, ist es nicht notwendig, den mit der Elektrode in Reihe geschalteten temperaturabhängigen Widerstand mit negativem Temperaturbeiwert zusammen mit der in der Zeichnung angegebenen Schaltung mit den um schaltbaren Anzapfungen für den Eingangsübertrager und den Stromwandler zu verwenden.
Wird jedoch diese Schaltung benutzt, so sind zweckmässig noch ein Umschalter U oder entsprechende Anschlussklem- men Bim Elektrodenkopf vorgesehen, so dass die Wi derstandskombination mit dem Widerstand WTl kurzgeschlossen werden kann, um in Sonderfällen einen linearen Skalenverlauf zu erhalten.
Hierzu sind bestimmte Anzapfungen des Stromwandlers auf den Elektrodenwiderstand bei kurzgeschlossenem Vorwi- derstand abgestimmt, die jeweils anzuschalten sind, wenn die Vorwiderstände kurzgeschlossen werden.
Circuit for measuring the electrical conductivity of a liquid, in particular for determining the salt content of a solution To measure the specific conductivity of liquids, electrodes immersed in the liquid in the form of so-called measuring cells are used. The measuring cell, also called just the electrode, is connected to a constant alternating voltage so that the electrode current is proportional to the specific conductivity and this can be read on a correspondingly calibrated ammeter.
Since the specific conductivity depends on the temperature of the liquid, temperature-dependent resistors are used with a negative temperature response for temperature compensation in the measuring circuit.
For the monitoring of cation exchangers, a scale characteristic is often required which is strongly drawn apart for small specific conductivities, but which should cover a total measuring range of around 2 powers of ten with an infinitely high conductivity at the end of the scale. This curved characteristic can be achieved if a series resistor is connected to the electrode. With this known measure, however, the temperature compensation is disturbed.
In order to get the temperature compensation for all measuring areas with a curved scale characteristic, according to the invention a temperature-dependent resistor structure (single resistor or resistor combination) is switched on as a series resistor, the temperature response of which is adjustable.
The resistor to be switched preferably also has a negative temperature response, and a parallel resistor and a series resistor can be switched on so that the resistor combination receives a certain basic resistance and a certain curvature of the resistance-temperature curve as a function of the temperature.
Zn. The drawing -is a circuit example Darge provides. After the electrode El between the taps of an input transformer Tr and a current transformer SW for the display device M is connected. The taps of both devices are dimensioned in such a way that with the same output current for all measuring ranges the electrode has the same resistance in each range and represents the same burden for the voltage supply.
Such a circuit with an input transformer and a current transformer is known per se for the measurement of apparent resistances.
In the circuit described below in the drawing, the display device M is on the secondary side of the current transformer SW in a rectifier circuit. Temperature compensation can be achieved by connecting a temperature-dependent resistor WT to the output of the current transformer, which has the same temperature behavior as the solution to be measured and which is built into the electrode and exposed to the temperature to be measured.
The voltage drop across the resistor is then independent of the temperature. The characteristic of this resistance can be adapted to the temperature range of the solution with the help of series and parallel resistors.
According to the drawing, a voltage constant K generates a voltage which is as independent as possible of voltage and frequency fluctuations in the network and which feeds the input transformer Tr. The transformer has a large number of taps that can be switched on with the aid of a switch Sch. At the two switching arms of the switch, the measuring electrode El is connected, the speed within the liquid to be measured, z. B. a saline solution is arranged.
With the electrode in series, a temperature-dependent resistor WT1 with a negative temperature coefficient is connected to achieve a curved scale characteristic. In addition, a fixed parallel resistor and a series resistor are used to set the basic resistance and the curvature of the temperature-resistance characteristic.
In order to maintain the temperature compensation, a temperature-dependent series resistor WTi must be used, which has the same temperature response as the solution to be measured. With the fixed parallel and series resistance, which are both arranged in the measuring electrode, so that the electrode can be exchanged, the resistance WT1 is matched to a certain basic resistance and a certain curvature of the characteristic.
The current flowing through the electrode is translated with the help of the current converter SW acting as an impedance converter so that from the secondary side, d. H. The electrode resistance of the measuring circuit is large compared to the resistances of the measuring circuit, but is the same for each measuring range.
With the help of the switch Sch, the taps on the input transformer Tr assigned to the electrode used and the taps on the current transformer SW assigned to the required measuring range are to be selected.
The voltage occurring on the secondary side of the current transformer is rectified with the help of two silicon rectifiers G1 and G12 and fed to the temperature compensation circuit, which is made up of the resistor W and the two resistors R, - and R.
The resistance W is a well-known I-Ia-Ibleiterwi- resistor, which has a negative temperature response. It is exposed to the temperature of the solution to be measured. The measuring instrument M, which is preceded by a resistor R, flies parallel to the temperature compensation circuit.
The resistor R @ expediently consists of several resistors connected in series which are matched to the measuring instruments to be switched on. For example, if a measuring instrument with a different internal resistance or a writing device is also connected, a corresponding number of the series resistors R is removed so that the total resistance is retained.
When determining R, and R, this parallel resistance must of course be taken into account.
However, the transformation ratio of the current transformer is chosen so that the changes in resistance in the secondary circuit do not affect the entire output current if these changes in resistance are within certain limits. For example, the resistance changes of the rectifiers with the load and the temperature and the changes in the resistance WT serving for temperature compensation are not included in the measurement.
In order to achieve a curved scale characteristic with undisturbed temperature compensation, it is not necessary to use the temperature-dependent resistor with a negative temperature coefficient connected in series with the electrode together with the circuit shown in the drawing with the switchable taps for the input transformer and the current transformer.
If, however, this circuit is used, a changeover switch U or corresponding connection terminals B are expediently provided in the electrode head so that the resistance combination can be short-circuited with the resistor WT1 in order to obtain a linear scale curve in special cases.
For this purpose, certain taps of the current transformer are matched to the electrode resistance when the series resistor is short-circuited and must be switched on when the series resistors are short-circuited.