DD299338A5 - Schaltung zur ermittlung des schwebstoffgehaltes in transparenten fluessigkeiten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Ermittlung des Schwebstoffgehaltes in transparenten Fluessigkeiten. Die Schaltungsanordnung betrifft eine kontinuierliche Meszeinrichtung zur UEberwachung des Schwebstoffgehaltes in transparenten Fluessigkeiten, insbesondere bei der Aufbereitung von Trinkwasser, mit einem Auswertesystem, dessen Arbeitsfrequenz sofort fuer eine analoge und digitale Anzeige sowie als Ansteuerung fuer Alarm- bzw. Havarieschutzeinrichtungen genutzt werden kann. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dasz ein Sender im Infrarotbereich das zu untersuchende Medium durchstrahlt und ein Empfaenger den nicht absorbierten Anteil der Infrarotstrahlen empfaengt, dadurch gekennzeichnet, dasz der Empfaenger als Vorwiderstand zum Aufladen eines Kondensators dient, der am Eingang eines Schwellwertschalters liegt. Beim Erreichen einer bestimmten Schwellspannung schaltet der Schwellwertschalter die Signalpegel seiner beiden Ausgaenge so um, dasz der Kondensator gegen Masse entladen und der Vorgang periodisch wiederholt wird. Der Schwebstoffgehalt des zu pruefenden transparenten Mediums beeinfluszt ueber die Intensitaet der Durchstrahlung die Leitfaehigkeit des Empfaengers und somit die Zeit zur Aufladung des Kondensators. Die auf dem Empfaenger auftreffende Strahlung ist proportional der auswertbaren Arbeitsfrequenz der Schaltungsanordnung.{Schwebstoffgehalt; UEberwachung Schwebstoffgehalt; Wasseraufbereitungskontrolle; Havarieschutzeinrichtung fuer Wasseraufbereitung; Infrarotdurchstrahlung; elektronische Schaltungsanordnung; Fototransistor; Kondensator}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Schaltungsanordnung findet Anwendung in Anlagen, wo transparente Flüssigkeiten oder gasförmige Medien einer ständigen Kontrolle bezüglich des Schwebstoffgehaltes bedürfen.

Die Schaltung ist auch als Havarieschutz anwendbar, vorrangig in mobilen und stationären Wasseraufbereitungsanlagen. Dabei erfolgt die Kontrolle des Schwebstoffgehaltes in einem strömenden Medium in Form eines kontinuierlichen Meßverfahrens.

Charakteristik des unbekannten Standes der Technik In der Offenlegungsschrift DE 2429832 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Grades der Abwasserverunreinigung beschrieben. Hier wird das konstantströmende Abwasser mittels einer Lichtquelle durchleuchtet, und

es erfolgt eine Auswertung der durch das Medium gedrungenen Strahlen unter Verwendung eines Analogrechners.

In der Patentschrift DE 2328328 C 2 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Grades der Verunreinigung von natürlichen Gewässern veröffentlicht. Die zu analysierende Flüssigkeit wird in einen separaten Behälter geleitet und mittels einer Strahlungsquelle durchleuchtet. Es erfolgt eine Erfassung des Strahlungsanteils, der durch das in der Probe enthaltene Tyrosin absorbiert wird mit Hilfe eines Photodetektors. Der auf dem photoelektrischen Wege erzeugte Strom wird durch ein geeignetes Meßgerät angezeigt. In der Offenlegungsschrift DE 2657851 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen meßtechnischen Erfassen der Verschmutzung

einer wäßrigen Lösung durch Öl dargestellt. Eine Lichtquelle und ein Detektor sind auf einem Schwimmer angeordnet. Diese

Lichtquelle sendet ultraviolette Strahlen aus, die das öl zur Fluoreszenz anregen, und der Detektor Ist mit selektiver Empfindlichkeit für Licht außerhalb des ultravioletten Bereiches ausgebildet. Er zeigt eine Ölverschmutzung über ein geschlossenes Meß- und/oder Warngerät an. Alle diese vorgenannten Verfahren bzw. Vorrichtungen haben die Nachteile, daß die Auswertung bzw. die Bestimmung d Verschmutzungsgrades mit sehr hohem technischen Aufwand realisiert werden muß. ^ Unter mobileoBedingungen sind diese Auswertesysteme sehr störanfällig und arbeiten somit nicht zuverlässig. Des weiteren

sind sie extrem kosten- und wartungsaufwendig. ι

Die notwendige Zeit für die Auswertung und Aufbereitung der Meßdaten ist nicht geeignet, Havariefälle zu verhindern, die

besonders bei hochwertigen Wasseraufbereitungsanlagen zu großen Folgeschäden führen können.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine elektronische Schaltungsanordnung zur kontinuierlichen Ermittlung des Schwebstoffgehaltes in transparenten strömenden Flüssigkeiten und gasförmigen Medien zu entwickeln, die eine einfache und schnelle sowie unkomplizierte Erfassung und Anzeige der in flüssigen Medien enthaltenen Schwebstoffe gewährleistet und als Havarieschutzschaltung genutzt werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Schaltungsanordnung zur Ermittlung des Schwebstoffgehaltes in transparenten strömenden Flüssigkeiten zu schaffen, mittels der die kontinuierliche Überwachung des Verschmutzungsgrades eines flüssigen Mediums erfolgt und die bei unzulässiger Verunreinigung als aktive Havarieschutzschaltung wirkt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Sender im Infrarotbereich mit konstanter Strahlungsleistung arbeitet und das zu überwachende Medium in Abhängigkeit von dessen physikalischen Eigenschaften durchstrahlt. Die am Empfänger, der mit dem Sender in einer Achse liegt, ankommende Strahlung beeinflußt dessen Leitfähigkeit. Der Empfänger wirkt in dieser Art als Vorwiderstand zum Aufladen des Kondensators, der am Eingang eines Schwellwertschalters liegt. Mit zunehmender Ladezeit vergrößert sich der Spannungsabfall über dem Kondensator. Bei Erreichen einer bestimmten

Schwellspannung schaltet der Schwellwertschalter die Signalpegel seiner beiden Ausgänge υπ ι, d. h., es erfolgt ein Pegelwechsel. Damit wird die Rückkopplung über einen Transistor gegen Masse entladen. Gleichzeitig ist die Schaltbedingung

des Schwellwertschalters aufgehoben, der dadurch in seine Ausgangslage zurückkehrt. Aufgrund der am Empfänger anliegenden Strahlung beginnt die analoge Wiederholung dieses Vorganges.

Die im zu prüfenden transparenten Medium vorhandenen Schwebstoffe beeinflussen über die Leitfähigkeit des Empfängers die Zeit zur Aufladung des Kondensators. Da der o.g. Vorgang periodisch abläuft, steht am Ausgang des Schwellwertschalters eine Frequenz zur Auswertung bureit. Das

auf dem Empfänger auftreffende Licht ist somit proportional zur Arbeitsfrequenz der Schaltung. Durch den Betrieb des

Empfängers und des Senders mit konstanter Spannung werden reproduzierbare Ergebnisse erreicht. Die Änderung bzw. Optimierung des Arbeitspunktes läßt sich mit einem regelbaren Widerstand in Reihe zum Empfänger

realisieren.

Ausführungsbeispiele Die kontinuierliche Ermittlung des Schwebstoffgehaltes in transparenten Flüssigkeiten sowie das schnelle Auslösen einer Havarieschutzeinrichtung können mit der in der Erfindung dargestellten elektronischen Schaltungsanordnung gemäß Figur 1

vollzogen werden.

Die Meßeinrichtung wird realisiert über eine als Sender arbeitende Infrarotlumineszensdiode 1 und einen Empfänger 2 in Form

eines Fototransistors, die in der zu überwachenden Rohrleitung auf einer optischen Achse diametral installiert sind. Für die von der Infrarotlumineszenzdiode 1 ausgestrahlte Wellenlänge von ca. 930mm Ist der gewählte Transistor in seiner spektralen

Empfindlichkeit optimal geeignet. Dar Betrieb der Infrarotlumineszensdiode 1 mit einer konstanten Betriebsspannung von 12 V

garantiert eine konstante Strahlungsleistung.

Als Grundbaustein für den NF-Generator wird eine für Näherungsinitiatoren eingesetzte integrierte Schaltung verwendet, die

hier als Schwellwertschalter 7 genutzt wird.

Fototransistor 2 und Kondensator 3 bilden ein RC-Glied am Eingang des integrierten Schaltkreises. Die am Fototransistor 2

ankommende Strahlung beeinflußt dessen Leitfähigkeit. Der Empfänger 2 wirkt in dieser Schaltung als Vorwiderstand zum

Aufladen des Kondensators 3. Mit zunehmender Ladezeit vergrößert sich der Spannungsabfall über den Kondensator 3, und

beim Erreichen der notwendigen Schwellspannung schaltet der Schwellwertschalter 7 die Signalpegel seiner beiden Ausgänge

Dadurch wird der Kondensator 3 über einen Transistor 4 gegen Masse entladen. Der intearierte Schaltkreis kehrt in seinen Ausgangszustand zurück. In Abhängigkeit von der am Empfänger *? ankommenden Strahlung erfolgt ein periodischer Ablauf dieses Vorganges. Die Schaltung schwingt dabei auf einsr Frequenz, die vom RC-Glied bestimmt wird. Da die Entladung des Kondensators 3 nur bis auf

eine Restladungsmenge erfolgt, die durch U_Ce_u, des Transistors 4 bestimmt wird, berechnet sich die Frequenz überschlagsmäßig

2...3(R-C) "

Somit ist das auf den Fototransistor 2 auftreffende Licht proportional der Arbeitsfrequenz. Die Änderung bzw. Optimierung des Arbeitspunktes des Fototransistors 2 läßt sich mit einem in Reihe geschalteten regelbaren Widerstand 8 erreichen. Damit kann man die Frequenzkurve linearisieren.

Die Arbeitsfrequonz steht am Ausgang 6 des integrierten Schaltkreises mit möglichen 5OmA Last zur Verfügung. Als mögliche Auswerteverfahren kommen in Frage:

- Anschluß eihes analogen Meßgerätes über eine integrierende Baugruppe und Auswertung des jeweiligen Meßwertes;

- direkte Ermittlung der Frequenz am Ausgang der Baugruppe durch Zählen der Impulse je Zeiteinheit, d. h. Messung der NF über einen Zähler und Zuführung des Ergebnisse an einen Kleinstrechner, der direkt ein Meßergebnis in mg/l ausgibt;

- Anschluß von frequonzselektiven Baugruppen, die bei Abweichung von einer festgelegten Normalfrequenz eino Havarieschutzeinrichtung auslösen.

Claims (1)

1. -1- 29? 338 Erfindungsanspruch:

   Schaltung zur Ermittlung des Schwebstoffgehaltes in transparenten Flüssigkeiten mit einem Infrarotsender, der das zu untersuchende Medium durchstrahlt, einem Empfänger, der die in dem Medium nicht absorbierten Infrarotstrahlen empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß der am Eingang eines Schwellwertschalters (7) liegende Kondensator (3) über einen als Vorwiderstand installierten Empfänger (2), vorteilhaft Fototransistor, dessen Leitfähigkeit von der ankommenden Strahlungsintensität abhängig ist, aufgeladen wird, wobei der Empfänger (2) und der Kondensator (3) am Eingang des Schwellwertschalters (7) ein RC-Glied bilden und der von einem über dem Kondensator (3) entstehenden Spannungsabfall ausgelöste Pegelwechsel an den Ausgängen des Schwellwertschalters (7) den Transistor (4) aktiviert, der den Kondensator (3) gegen Masse entlädt, so daß aufgrund des periodischen Ablaufs dieses Vorganges am Ausgang (6) eine auswertbare Frequenz anliegt, die der am Empfänger (2) ankommenden Strahlungsintensität proportional ist.