Vorrichtung zur Anzeige der Höhe von Füllgut in einem Behälter
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige der Höhe von Füllgut in einem Behälter, mit einem Messkondensator, der zusammen mit einer Spule den Parallelresonanzkreis eines Transistoroszillators bildet, dessen Transistor mit seinem Emitter über einen Kopplungskondensator an eine Anzapfung der Spule des Parallelresonanzkreises und mit seinem Kollektor an eine andere Anzapfung derselben Spule angeschlossen ist.
Derartige Vorrichtungen sind schon bekannt. Sie beruhen darauf, dass das Füllgut bei seinem Anstieg mehr oder weniger zwischen die Elektroden des Messkondensators eindringt und dadurch die Kapazität des Messkondensators ändert, so dass eine Verstimmung des Parallelresonanzkreises, in welchem der Messkondensator geschaltet ist, hervorgerufen wird. Diese Verstimmung wird zur Anzeige bzw. zur Betätigung eines Relais ausgenützt.
Die Oszillatoren der bekannten Vorrichtung dieser Art sind mit Elektronenröhren bestückt, müssen vor grösseren Erschütterungen und andere schädlichen Einflüssen geschützt werden und nehmen einen verhältnismässig grossen Raum ein, so dass die Messonde getrennt vom Oszillator angeordnet werden muss.
Es ist zwar an sich denkbar, zu dem erwähnten Zwecke einen Transistoroszillator zu verwenden und dadurch die Abmessungen der Vorrichtung zu verkleinern, aber bisher bekannte Transistoroszillatoren sind für die Pegelanzeige nicht geeignet. Ein Transistoroszillator muss nämlich zu diesem Zwecke derart ausgebildet sein, dass schon eine verhältnismässig kleine Verstimmung seines Resonanzkreises eine hinreichend grosse Anderung des Emitter- oder Kollektorstromes des Transistors hervorruft, die zur Anzeige oder zur Betätigung eines Relais verwendbar wäre. Bei bisher bekannten Transistoroszillatoren ist diese Forderung nicht erfüllt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen und eine transistorierte Vorrichtung zur Anzeige der Höhe von Füllgut zu schaffen, die das Überoder Unterschreiten eines bestimmten Sollpegels des zu überwachenden Füllgutes zuverlässig anzeigt und dabei so kleine Abmessungen hat, dass sie einschliesslich des Oszillators in einer kleinen Hülle im Inneren eines Behälters untergebracht werden kann.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass im Transistoroszillator der Anzeigevorrichtung der eingangs erwähnten Art an einen zwischen dem Kopplungskondensator und dem Emitter des Transistors liegenden Knotenpunkt eine Diode geschaltet ist, die mit ihrem anderen Pol an die Stromquelle angeschlossen und im Emitterkreis des Transistors in gleicher Richtung gepolt ist wie die Emitter-Basis-Diode des Transistors.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Transistoroszillator im Innenraum einer rohrförmigen Messelektrode des Messkondensators untergebracht sein, die ihrerseits von einer Isolierhülle gas- und flüs sigkeitsdicht umgeben werden kann, während die Gegenelektrode des Messkondensators durch die Wand des Behälters gebildet wird. Dadurch wird eine besonders raumgedrängte Anordnung geschaffen, so dass nicht nur der Oszillator, sondern auch die erforderliche Stromquelle in einer kleinen Hülle untergebracht und die ganze Vorrichtung im Inneren des Behälters befestigt werden kann.
Anhand der Zeichnung soll der Erfindungsgegen stand beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 die Schaltungsanordnung eines Transistoroszillators und
Fig. 2 deren Längsschnitt einer Messvorrichtung, in schematischer Darstellung.
Der Transistoroszillator gemäss Fig. 1 besteht aus einem Messkondensator Ct, der aus einer Messelektrode 7 und einer Gegenelektrode 13 besteht und in Fig. 1 mit dem üblichen Symbol dargestellt ist, während seine tatsächliche Ausbildung erst anhand der Fig. 2 erläutert werden wird. Der Messkondensator Ct ist zusammen mit einer Spule L in einem Parallelresonanzkreis geschaltet. Wie in Fig. 1 angedeutet, ist der Parallelresonazkreis für die Zwecke der Erfindung derart ausgebildet, dass das eine Ende der Spule L an die Mess elektrode 7 des Messkondensators C, angeschlossen ist und das andere Ende der Spule L geerdet ist, während die Gegenelektrode 13 des Messkondensators C, ebenfalls, jedoch getrennt von der Spule L, geerdet ist.
Der Transistor T des Oszillators ist mit seinem Emitter über einen Kopplungskondensator C2 an eine Anzapfung der Spule L und mit seinem Kollektor unmittelbar an eine andere Anzapfung 2 der Spule L angeschlossen. An einen zwischen dem Kopplungskondensator C2 und dem Emitter des Transistors T liegenden Knotenpunkt 3 ist eine Diode D geschaltet, die mit ihrem anderen Pol an die Stromquelle Q angeschlossen ist und im Emitterkreis des Transistors T in gleicher Richtung gepolt ist wie die Emitter-Basis-Diode des Transistors T. Die Widerstände Rt und R2 dienen in an sich bekannter Weise zur Ein stellung der Arbeitsvorspannung des Emitters gegen die Basis und der Basis gegen die Erde. Die Basis des Transistors T ist ausserdem über einen Kondensator C3 an Erde angeschlossen, um unerwünschte Hochfrequenzschwingungen von der Basis an Erde abzuleiten.
Das aus einem Kondensator C4 und einem Widerstand R5 bestehende Filter verhindert das Eindringen der Hochfrequenzschwingungen in die Stromquelle Q, die in Reihe mit einem Anzeigegerät A an die Klemmen 4, 5 des Transistoroszillators angeschlossen ist.
Der Transistoroszillator arbeitet in folgender Weise: Nach Anschluss der Stromquelle Q an die Klemmen 4, 5 entstehen im aus der Spule L und dem Messkondensator Ct bestehenden Parallelresonanzkreis Schwingungen, die in an sich bekannter Weise durch den Transistor T und die Stromquelle Q aufrechterhalten werden. Der Kopplungskondensator C überträgt dabei praktisch verlustlos die Hochfrequenzschwingungen an den Knotenpunkt 3. Negative Halbwellen dieser Schwingungen fliessen vom Knotenpunkt 3 über die Diode D weg, für positive Halbwellen ist jedoch dieser Weg gesperrt, so dass durch sie die Spannung des Emitters gegen die Basis erhöht wird.
Durch den Emitterkreis des Transistors T fliesst daher bei der Aufrechterhaltung der Hochfrequeiizschwingungen ein grösserer Strom, als wenn kein Wechselstromsignal an den Knotenpunkt 3 gelangt. Falls das zu üerwachende Füllgut einen bestimmten Sollpegel überschreitet, gelangt es in den zwischen der Messelektrode 7 und der Gegenelektrode 13 des Messkondensators Ct vorhandenen Raum. Dadurch erhöht sich die Kapazität des Messkondensators C1 und die Schwingungsfrequenz des Parallefres onanzkreises sinkt ab.
Der Kopplungskondensator C2, der vorher de Hochfrequenzschwingungen fast verlustlos an den Knotenpunkt 3 übertrug, hat nunmehr für die Schwingungen niederer Frequenz einen höheren Wechselstromwider- stand, so dass an den Knotenpunkt 3 nur ein schwächeres Wechselstromsignal gelangt. Die Spannung des Emitters gegen die Basis sinkt daher ab, was sich durch eine Verminderung des durch das Anzeigegerät A fliessenden Stromes bemerkbar macht. Das Anzeigegerät A kann jedoch ebenso gut im Kollektorkreis des Transistors T geschaltet sein.
Falls das Füllgut wiederum den Soilpegel erreicht, spielen sich entgegengesetzte Vorgänge ab. Die Schwing gungsfrequenz des Parallelresonanzkreises erhöht sich und der Emitterstrom des Transistors T nimmt wiederum einen höheren Wert an.
Fig. 2 zeigt in schematischer Vereinfachung ein Ausführungsbeispiel der Messvorrichtung. Der Transistoroszillator, Idessen Einzelheiten auf diesem Bilde nicht dargestellt sind, ist auf einem rechteckförmigen, aus Isolierstoff gefertigten Plättchen ausgebildet. Das Plättchen trägt gedruckte Schaltungen, die das in Fig. 1 dargestellte Schaltbild verwirklichen. Vom ganzen Oszillator sind in Fig. 2 lediglich die Klemmen 4, 5 dargestellt. Der Transistoroszillator ist im Innenraum einer rohrförmigen Messelektrode 7 untergebracht, die aus Metall ge- fertigt ist. Die Messelektrode 7 ist von einer Isolierhülle 8 umgeben.
Das den Transistoroszillator tragende Plättchen 6 ist mit einem kreisscheibenförmigen, ebenfalls aus Isolierstoff gefertigten Kopf 9 verbunden, der im abgesetzten Innenrand der Isolierhülle 8 sitzt. Die Isolierhülle 8 ist mit einer Kappe 10 gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen. Anschlussdrähte 11, 12 sind von den Klemmen 4, 5 isoliert herausgeführt und an eine in Fig. 2 nicht dargestellte Stromquelle und an ein Anzeigegerät angeschlossen.
Die Messelektrode 7 bildet zusammen mit der Gegenelektrode 13 den in Fig. 1 dargestellten Messkondensator C. Die Gegenelektrode 13 wird durch die Wand 13 eines Behälters 14 gebildet, in dem sich das zu überwachende Füllgut, hier eine Flüssigkeit 15, befindet.
Diese Wand ist im dargestellten Ausführungsbeispiel aus elektrisch leitendem Material gefertigt und ist geerdet.
Es ist jedoch möglich, die erfindungsgemässe Vorrichtung auch in solchen Fällen zu benutzen, wo der Behälter 14 aus elektrisch nichtleitendem Material gefertigt ist. In einem solchen Falle kann an einer geeigneten Stelle der Innen- oder Aussenwand des Behälters ein elektrisch leitender, geerdeter Belag angeordnet werden, der dann die Gegenelektrode 13 bildet.
Je nach der Höhe des Flüssigkeitspegels füllt die Flüssigkeit 15 den zwischen der Messelektrode 7 und der Gegenelektrode 13 vorhandenen Zwischenraum aus, wodurch die Kapazität des Messkondensators Ct geän dert wird und die oben beschriebenen Vorgänge hervorgerufen werden.
In der Praxis wird die beschriebene Vorrichtung meistens nicht zentral im Behälter befestigt, sondern mehr oder weniger nahe an der Wand derselben. Auch ist die Vorrichtung in der Regel relativ zum Behälter nicht so gross, wie es in Fig. 2 der besseren Verständlichkeit halber dargestellt ist.
Das Anzeigegerät A (Fig. 1) kann durch ein Relais ersetzt werden, das beim tZber-oder Unterschreiten des Sollpegels im Behälter ein Steuerventil öffnet oder schliesst. In einem solchen Falle kann auch die Stromquelle in der Isolierhülle 8 untergebracht werden, die zu diesem Zwecke entsprechend länger ausgeführt werden muss. Die ganze, einen nur kleinen Raum einnehmende Vorrichtung kann im Inneren des Behälters 14 untergebracht werden, ohne mit dem Aussenraum irgendwelche elektrische oder sonstige Verbindungen zu haben.
Die Anordnung der ganzen Vorrichtung kann jedoch auch anders als in Fig. 2 ausgeführt werden.