CS213918B1

CS213918B1 - Converter circuitry for metering electric conductivity

Info

Publication number: CS213918B1
Application number: CS87880A
Authority: CS
Inventors: Michal Bendik; Ludek Skorpil
Original assignee: Michal Bendik; Ludek Skorpil
Priority date: 1980-02-11
Filing date: 1980-02-11
Publication date: 1982-04-09

Description

Vynález se týká-zapojení převodníku pro měření elektrické vodivosti zejména pomocí čtyřelektrodového čidla. Je však použitelný i pro dvouelektrodová čidla.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a wiring of a transmitter for measuring electrical conductivity, in particular by means of a four-electrode sensor. However, it can also be used for two-electrode sensors.

Doposud známá zapojení vyžadují použití rozměrných snímacích elektrodových systémů. Z toho výplývá nutnost provádět měření ve značně velkém objemu tekutiny. U provozních měření je nutno použít rozměrné snímače, aby se zabránilo vlivu tělesa snímače na výsledek měření.Hitherto known connections require the use of bulky sensing electrode systems. This implies the need to perform measurements in a very large volume of fluid. For field measurements, large sensors must be used to prevent the sensor body from affecting the measurement result.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení převodníku pro měření elektrické vodivosti podle vynálezu, využívající čtyřelektrodového čidla s dvojicí napájecích elektrod a s dvojicí snímacích elektrod a obsahující obvod pro měření napětí mezi snímacími elektrodami čidla a střídavý zesilovač, přičemž snímací elektrody jsou svými výstupy spojeny se vstupy obvodu pro měření napětí mezi snímacími elektrodami a druhá napájecí elektroda je svým výstupem spojena se vstupem střídavého zesilovače a přes odpor s uzemněním.These drawbacks are overcome by the wiring of an electrical conductivity meter according to the invention using a four-electrode sensor with a pair of supply electrodes and a pair of sensing electrodes and comprising a voltage measuring circuit between the sensor electrodes of the sensor and an AC amplifier. between the sensing electrodes and the second supply electrode, its output is connected to the input of the AC amplifier and via a resistor to ground.

Podstatou zapojení převodníku podle vynálezu je, že oscilátor je výstupem připojen k prvnímu vstupu řízeného zesilovače, jehož druhý vstup je spojen s výstupem integrátoru a výstup řízeného zesilovače je spojen jednak s výstupem první napájecí elektrody čidla elektrické vodivosti a jednak se vstupem stejnosměrného zesilovače, jehož výstup je spojen rovněž s druhým vstupem řízeného zesilovače a vstup integrátoru je spojen s výstupem obvodu tepelné kompenzace a s výstupem obvodu pro měření napětí mezi snímacími elektrodami čidla elektrické vodivosti.The principle of the converter according to the invention is that the output is connected to the first input of the controlled amplifier, the second input is connected to the output of the integrator and the output of the controlled amplifier is connected to the output of the first supply electrode of the conductivity sensor. it is also coupled to the second input of the controlled amplifier and the integrator input is coupled to the output of the thermal compensation circuit and the output of the voltage measuring circuit between the sensing electrodes of the electrical conductivity sensor.

213918 2213918 2

Zapojení podle vynálezu má tyto výhody:The circuit according to the invention has the following advantages:

. 2 S. 2 S

Umožňuje použít čidlo - elektrodový systém, s minimální plochou elektrod - cca 1 mm . Měření se může provádět v minimálním objemu tekutiny. Způsob zapojení dává měřicí smyčce dokonalou Stabilitu v celém rozsahu měření a současně umožňuje velice snadné galvanické oddělení vstupních obvodů od obvodů výstupních. Zápol jení kromě toho umožňuje provozovat díl pro korekci teplotní závislosti měřeného roztoku v stejnosměrném / režimu.It allows to use a sensor - electrode system, with a minimum electrode surface - approx. 1 mm. The measurement can be performed in a minimum volume of fluid. The method of connection gives the measuring loop perfect stability over the whole measuring range and at the same time allows very easy galvanic separation of input circuits from output circuits. In addition, the cross-linking allows the part to be used to correct the temperature dependence of the measured solution in the DC / mode.

Tato vlastnost je výhodná při provozních aplikacích přístroje v prostředí s vyšší hladinou elektromagnetického rušení, hlavně v těch případech, kdy je vzdálenost čidla pro měření teploty roztoku od převodníku větší. iThis feature is advantageous for operating applications in environments with higher levels of electromagnetic disturbance, especially when the distance of the sensor for measuring the temperature of the solution from the transmitter is greater. and

Na připojených výkresech je příklad provedení'vynálezu .The accompanying drawings show an exemplary embodiment of the invention.

Na ohr. 1 je znázorněno blokové schéma příkladu zapojení podle vynálezu a na obr. 2 je znázorněno < detailní provedení příkladu podle obr. 1.Na ohr. 1 shows a block diagram of an exemplary circuit according to the invention, and FIG. 2 shows a detailed embodiment of the example of FIG. 1.

V blokovém schématu podle obr. 1 je čidb X elektrické vodivosti připojeno prvním výstupem 10 k výstupu 25 řízeného zesilovače 2, třetím výstupem 17 ke vstupu 75 a čtvrtým výstupem 18 ke vstupu 76 obvodu Z. pro měření napětí mezi snímacími elektrodami 12, 13 čidla elektrické vodivosti X a druhým výstupem 16 ke vstupu 80 střídavého zesilovače 8, na jehož výstupu 86 se svorkou 822 připojuje indikační přístroj zde neznázorněný. Čidlo X elektrické vodivosti je druhým výstupem 16 rovněž připojeno přes odpor 2 k uzemnění 19. Řízený zesilovač 2 je vstupem 20 napojen na výstup 40 oscilátoru 4 ^a vstupem 24 k výstupu 36, integrátoru J, jenž je spojen vstupem 30 a výstupem 50 obvodu 5 tepelné kompenzace a s výstupem 70 obvodu £ pro měření napětí mezi snímacími elektrodami 12, 13 čidla χ elektrické vodivosti.In the block diagram of FIG. 1, the electrical conductivity sensor X is connected by the first output 10 to the output 25 of the controlled amplifier 2, the third output 17 to the input 75 and the fourth output 18 to the input 76 of the Z circuit. the second output 16 to the input 80 of the AC amplifier 8, at the output 86 of which the indicator device (not shown) is connected to the terminal 822. The electrical conductivity sensor X is also connected via a resistor 2 to ground 19 via a second output 16. The controlled amplifier 2 is connected via input 20 to output 40 of oscillator 4 ^and input 24 to output 36, integrator J, which is connected by input 30 and output 50 of thermal circuit 5 compensation and with the output 70 of the circuit for measuring the voltage between the sensing electrodes 12, 13 of the electrical conductivity sensor.

Stejnosměrný zesilovač 6 je vstupem 60 připojen k výstupu 25 řízeného zesilovače 2 a výstupem 64 k druhému vstupu 24 řízeného zesilovače.The DC amplifier 6 is connected via input 60 to the output 25 of the controlled amplifier 2 and via output 64 to the second input 24 of the controlled amplifier.

Na obr. 2 je znázorněno detailní provedení příkladu podle obr. 1. Čidlo X elektrické vodivosti obsahuje; dvě napájecí elektrody 11, 14 a dvě snímací elektrody 12, 13. První napájecí elektroda 11 čidla X elektrické vodivosti je připojena výstupem 10 k výstupu 213 zesilovače 21 řízeného zesilovače X, sestávajícího ze zesilovače 21 a tranzistoru 22. Uzemněný oscilátor 4 ie výstupem 40 připojen na první vstup 211 zesilovače 21, jehož druhý vstup 212 je připojen jednak k výstupu 613 zesilovače 61, tvořícího spolu s kondenzátorem 62 a s odporem 62 stejnosměrný zesilovač 6. Emitor 222 transistoru 22 je spojen s uzemněním 23. Řídící elektroda 221 transistoru 22 je připojena k výstupu 313 zesilovače 31. tvořícího spolu ^s kondenzátorem 32 a dvěma odpory 23. ^a 34 integrátor J. Na vstup 30 integrátoru 2 j® připojen výstup 50 obvodu 2 teplotní kompenzace sestávající z čidla 51 teploty připojenému k řízenému zdroji 52. Řízený zdroj 52 je jedním pólem připojen lřuzemnění.23, druhým pólem přes odpor 33 s jedním vstupem 312 zesilovače 21, jehož druhý vstup 311 je spojen s uzemněním 35. Mezi výstup 313 a vstup 312 zesilovače 11 je zapojen kondenzátor 32 Druhý vstup 611 zesilovače 61, tvořícího spolu s kondenzátorem 62 stejnosměrný zesilovač 6 je spojen přes odpor 65 s uzemněním 62. Mezi uzemněný vstup 611 a výstup 613 zesilovače 61 je vřazen kondenzátor 62. Obvod ]_ pro měření napětí mezi snímacími elektrodami 12 a 13 čidla ]. elektrické vodivosti je tvořen zesilovačem JI, usměrňovačem 72 a filtračním kondenzátorem 73. Na vstup 711 zesilovače 71 je připojena přes výstup 17 čidla J a vstup 75 první snímací elektroda 12 čidla 1 elektr ické vodivosti. Na vstupu 712 zesilovače JI je přes výstup 18 čidla_1 a vstup 76 připojena druhá snímací elektroda 13 čidla 1_ elektrické vodivosti. Výstup 713 zesilovače Jlje připojen na vstup 721 usměrňovače 73, jehož výstup 722 je jednak připojen k jednomu pólu filtračního kondenzátoru 73 a jednak přes odpor 34 ke vstupu 312 zesilovače 31. Druhý pol filtračního kondenzátoru 73 je připojen k uzemnění 74. Střídavý zesilovač 8 je tvořen vstupním zesilovačem 81, výstupním zesilovačem 82 a transformátorem 83, jehož první vinutí 831 je připojeno jednak k výstupu 812 vstupního zesilovače 81 a jednak k uzemnění 84 a druhé vinutí 832 je připojeno jednak ke vstupu 821 výstupního zesilovače 82 a jednak k uzemnění 85.. Na vstup 811 zesilovače je připojena výstupem 16 druhá napájecí elektroda 14 čidla elektrické vodivosti, jež je rovněž připojena přes odpor 5 k uzemnění 19.FIG. 2 shows a detailed embodiment of the example of FIG. 1. The electrical conductivity sensor X comprises; two power electrodes 11, 14 and two sensing electrodes 12, 13. The first power electrode 11 of the electrical conductivity sensor X is connected through an output 10 to an output 213 of an amplifier 21 of a controlled amplifier X consisting of an amplifier 21 and a transistor 22. to the first input 211 of the amplifier 21, the second input 212 of which is connected to the output 613 of the amplifier 61 forming a DC amplifier 6 together with the capacitor 62 and the resistor 62. The emitter 222 of the transistor 22 is coupled to ground 23. the output 313 of the amplifier 31 forming together ^{with the} capacitor 32 and the two resistors 23 ^and 34 an integrator J. Output 50 of the temperature compensation circuit 2 consisting of a temperature sensor 51 connected to the controlled source 52 is connected to the input 30 of the integrator. 23, the other pole through a resistor 33 with one input 312 The second input 611 of the amplifier 61, which together with the capacitor 62 forms a DC amplifier 6, is connected via a resistor 65 to the ground 62. Between the grounded an input 611 and an output 613 of an amplifier 61 is coupled to a capacitor 62. A circuit for measuring the voltage between the sensor electrodes 12 and 13 of the sensor]. The electrical conductivity consists of an amplifier 11, a rectifier 72 and a filter capacitor 73. At the input 711 of the amplifier 71 is connected via the output 17 of the sensor J and the input 75 the first sensing electrode 12 of the electrically conductive sensor 1. At the input 712 of the amplifier 11, a second sensing electrode 13 of the electrical conductivity sensor 7 is connected via the output 18 of the sensor 1 and the input 76. The output 713 of amplifier 11 is connected to input 721 of rectifier 73, whose output 722 is connected both to one pole of filter capacitor 73 and through resistor 34 to input 312 of amplifier 31. The other half of filter capacitor 73 is connected to ground 74. an input amplifier 81, an output amplifier 82, and a transformer 83, the first winding 831 of which is connected both to the output 812 of the input amplifier 81 and to ground 84, and the second winding 832 is connected to both the input 821 of output amplifier 82 and ground 85. the amplifier input 811 is connected via output 16 to a second power electrode 14 of the conductivity sensor, which is also connected via a resistor 5 to ground 19.

Zapojení podle vynálezu pracuje takto:The circuit according to the invention works as follows:

Střídavé harmonické napětí generované oscilátorem 4 vhodně zesílené řízeným zesilovačem J napájí napájecí elektrody 11 a 14 čidla_1 elektrické vodivosti. Napětí mezi snímacími elektrodami 12 a líčidla J elektrické vodivosti je snímáno a zesíleno diferenčním zesilovačem 71 obvodu J pro měření napětí mezi snímacími elektro dami 12 a 13 čidla ^elektrické vodivosti. Po usměrnění usměrňovačem 72 a filtraci filtračním kondenzátorem 73 je výstupní napětí obvodu 7 pro měření napětí mezi snímacími elektrodami 12 a 13 čidla l_elektrické vodivosti přivedeno na vstup 312 zesilovače 31 integrátoru 3.. Teplota měřeného roztoku, snímaná čidlem 51 teploty obvodu_5 tepelné kompenzace, v uvedeném příkladu provedení platinovým měřicím odporem, řídí výstupní napětí řízeného zdroje 52 obvodu 5 tepelné kompenzace tak, že se dosáhne požadované závislosti. Výstupní napětí zdroje 52 a direfenčního zesilovače 7 jsou porovnávána na vstupu 30 integrátoru J. Výstupním napětím integrátoru 3 je upraveno zesílení řízeného zesilovače 2_tak, aby výstupní napětí diferenčního zesilovače J a zdroje 52 byla přesně stejná. Napětí na odporu 34 je za těchto podmínek přímo úměrné elektrické vodivosti měřeného roztoku. Toto napětí zesiluje střídavý zesilovač 8. Výstupní zesilovač 82 je oddělen od ostatních obvodů přístroje transformátorem 83.The alternating harmonic voltage generated by the oscillator 4 suitably amplified by the controlled amplifier J powers the power electrodes 11 and 14 of the electrical conductivity sensor. The voltage between the sensing electrodes 12 and the electrical conductivity detector 6 is sensed and amplified by the differential amplifier 71 of the circuit for measuring the voltage between the sensing electrodes 12 and 13 of the electrical conductivity sensor. After being rectified by the rectifier 72 and filtered by the filter capacitor 73, the output voltage of the voltage measuring circuit 7 between the sensing electrodes 12 and 13 of the conductivity sensor 11 is applied to the input 312 of the integrator 31. The temperature of the solution being sensed by the temperature compensation temperature sensor 51 in said By way of example with a platinum measuring resistor, the output voltage of the controlled source 52 controls the thermal compensation circuit 5 so that the desired dependence is achieved. The output voltages of the source 52 and the reference amplifier 7 are compared at the input 30 of the integrator J. The output voltage of the integrator 3 adjusts the amplification of the controlled amplifier 2 so that the output voltages of the differential amplifier J and the source 52 are exactly the same. The voltage at the resistor 34 is proportional to the electrical conductivity of the solution under these conditions. This voltage is amplified by the AC amplifier 8. The output amplifier 82 is separated from the other circuits of the apparatus by a transformer 83.

Stejnosměrný zesilovač 6 udržuje stejnosměrnou složku výstupního napětí řízeného zesilovače 2 na hodnotě blízké nule a tím zabraňuje vzniku rušivých polarizujících efektů, na povrchu elektrod čidla.The DC amplifier 6 maintains the DC component of the output voltage of the controlled amplifier 2 at a value close to zero, thereby avoiding interfering polarizing effects on the sensor electrode surface.

Claims

Electrical Conductivity Transmitter wiring employing a four-electrode power supply and sensing electrode pair and comprising a sensor-to-sensor voltage measuring circuit and an AC amplifier, the sensor electrodes being connected to the input of the sensor-electrode voltage measuring circuit and a second power supply the electrode is connected via its output to the input of an AC amplifier and through a resistor to ground, characterized in that the oscillator (4) is connected via output 40 /

213918 4 to the first input (20) of the controlled amplifier (2), the second input (24) of which is connected to the output (36) of the integrator (3) and the output (25) of the controlled amplifier (2) is connected to the output (10) of the electrodes of the conductivity sensor (1) and also the input (60) of the DC amplifier (6), whose output (64) is connected to the second input (24) of the controlled amplifier (2) and the input (30) of the integrator (3) connected to the thermal compensation output (5) of the circuit (5) and to the output (70) of the circuit (7) for measuring the voltage between the sensing electrodes (12, 13) of the sensor (1) of electrical conductivity.