DE102006038648B4

DE102006038648B4 - Device for function control and / or calibration of a conductivity sensor and method for correcting values measured therewith

Info

Publication number: DE102006038648B4
Application number: DE200610038648
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dr. Knutz; Gunnar Schlumbohm
Original assignee: GO SYSTEMELEKTRONIK GmbH
Current assignee: GO SYSTEMELEKTRONIK GmbH
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2026-08-18
Also published as: DE102006038648A1

Abstract

Vorrichtung zur Messung des Leitwertes einer Flüssigkeit in einer Flüssigkeitsleitung (10) mit einer Spule (2) als Anregungübertrager, einer Spule (1) als Messübertrager und einer Auswerteelektronik (A), dadurch gekennzeichnet, dass sie eine durch beide Spulenkerne im gleichen Sinne verlaufende, schließbare Leiterschleife (6) aufweist.contraption for measuring the conductivity of a liquid in a liquid line (10) with a coil (2) as exciting transformer, a coil (1) as a measuring transformer and an evaluation (A), characterized in that they a through both coil cores extending in the same sense, closable conductor loop (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfahrenskontrolle und/oder Kalibrierung eines Leitwertsensors mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Hauptanspruches.The The invention relates to an apparatus and a method for process control and / or calibration of a conductivity sensor having the features of Generic term of the main claim.

Bei allen, auch bei induktiven Leitfähigkeitssensoren stellt sich das Problem, dass diese über die Zeit sich in ihrer Genauigkeit verschlechternde Werte liefern und man daher stets durch vordefinierte mit bekannten Leitfähigkeiten versehene Flüssigkeiten eine Kalibrierung der Sensoren in kurzen Abständen durchführen muss.at all, including inductive conductivity sensors the problem arises that these over time in their Accuracy deliver deteriorating values and therefore always through predefined fluids provided with known conductivities Calibration of the sensors must be carried out at short intervals.

Eine vorbekannte Vorrichtung zum induktiven Messen der elektrischen Leitfähigkeit einer Flüssigkeit ist beispielsweise der DE 100 05 491 B4 und der US 3,030,573 zu entnehmen. Die letztgenannte Druckschrift betrifft die Vermeidung von Polarisationsphänomenen an der Oberfläche von Elektroden in Flüssigkeiten. Sie setzt eine aufwendige Kompensation, einen Nullabgleich, voraus und weist eine stets geschlossene Leiteschleife auf.A previously known device for inductively measuring the electrical conductivity of a liquid is, for example, the DE 100 05 491 B4 and the US 3,030,573 refer to. The latter document relates to the avoidance of polarization phenomena on the surface of electrodes in liquids. It requires a complex compensation, a zero balance, and has an always closed circuit loop.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorgenannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass mit einfachen Mitteln eine Funktionskontrolle und eine Kalibrierung durchführbar ist und somit dem häufigen Problem der Verkrustungen oder auch Alterungen der elektronischen Komponenten begegnet werden kann.task The invention is to provide an aforementioned device to improve that with simple means a functional control and a calibration feasible is and thus the frequent Problem of encrustations or even aging of the electronic Components can be countered.

Eine weitere Aufgabe ist, die Funktionsprüfung des Leitwertsensors (ohne dass in die Vorrichtung schon Flüssigkeit eingefüllt wird) zu ermöglichen, also eine Funktionsprüfung beim Zusammenbau beispielsweise eines Haushaltsgerätes wie einer Waschmaschine oder Geschirrspülmaschine noch am Band zu ermöglichen.A Another task is the functional test of the conductivity sensor (without that in the device already liquid filled will allow) So a functional test when assembling, for example, a household appliance such as a washing machine or dishwasher still on the tape to allow.

Bei einer derartigen Funktionskontrolle werden regelmäßig zwei Stufen geprüft. In der ersten Stufe wird eine reine Funktionskontrolle durchgeführt, dieses kann zum Beispiel die Erfassung eines Messignals bedeuten, ohne das Ergebnis qualitativ weitergehend zu analysieren.at Such a function check regularly becomes two Stages checked. In the first stage, a pure function control is performed, this may mean, for example, the acquisition of a measurement signal without to qualitatively analyze the result further.

In einer zweiten Stufe wird eine Funktionsprüfung durchgeführt, bei der das Ergebnis auf Einhaltung von Grenzwerten analysiert wird. Dabei ist es möglich, die Qualität der Messung auch über längere Einsatzzeiten automatisch zu erfassen und zu dokumentieren. So sind Rückschlüsse auf Ablagerungen im Sensorsystem möglich, insbesondere die Ausgabe eines Warnsignals, ab wann die Ablagerungen entfernt werden müssen.In In a second stage, a functional test is carried out at the result is analyzed for compliance with limit values. It is possible the quality the measurement also over longer operating times automatically record and document. So are conclusions on Deposits in the sensor system possible, in particular the issue of a warning signal, when the deposits removed Need to become.

Mit einer Mehrzahl von Referenzwerten ist auch eine Kalibrierung möglich, so dass sich mit einer Vielzahl von Referenzwerten das Driften oder Alterungsprozesse in einzelnen Komponenten kompensieren lassen, um einen definierten Genauigkeitsbereich nicht zu verlassen.With a plurality of reference values, a calibration is also possible that with a variety of reference values drifting or Allow aging processes to be compensated in individual components, not to leave a defined accuracy range.

Erfindungsgemäß wird in den o. g. Fällen eine Leiterschleife in die Spulenanordnung dauerhaft eingebracht, wobei insbesondere vorgeschlagen wird, den Leiterschleifen-Widerstand variierbar zu gestalten, so dass durch eine Kopplung der Spulen eine Funktionsprüfung erreicht werden kann. Dies kann bereits mit einem festen Schleifenwiderstand realisiert werden, wobei die Schleife nur dann geschlossen wird, wenn eine Funktionskontrollmessung ansteht. Ansonsten wird die Leiterschleife offen während der üblichen Leitfähigkeitsmessungen belassen.According to the invention is in the o. g. Cases one Conductor loop permanently inserted into the coil assembly, wherein is proposed in particular, the conductor loop resistance variable to design, so that achieved by a coupling of the coils a functional test can be. This can already be realized with a fixed loop resistance be closed, the loop is closed only if one Function control measurement is pending. Otherwise, the conductor loop open during the usual conductivity measurements leave.

Die Leiterschleife kann manuell, elektronisch, elektromechanisch oder über andere Schaltvorgänge geschlossen werden, wobei der Sensor wassergefüllt sein kann oder nicht, jedoch ist bei einem Vergleich mit einem Referenzwert stets entsprechend mit gleichem Flüssigkeitsstand vordefinierter Wert heranzuziehen. Vorteilhafterweise wird ein Leitschleifenwiderstand demzufolge entsprechendes Messbereiches und der zu erwartenden Eigenschaften der Flüssigkeitslösung vorbestimmt werden.The Conductor loop can be manual, electronic, electromechanical or other switching operations however, the sensor may or may not be water-filled is always the same when compared to a reference value with the same fluid level to use a predefined value. Advantageously, a Leitschleifenwiderstand Accordingly, corresponding measuring range and the expected properties the liquid solution predetermined become.

Soll eine Funktionskontrolle mit qualitativer Auswertung stattfinden, so ist ein Vergleich mit der Messung ohne Leiterschleife und entsprechender Signalnormierung einfach durchzuführen. Alternativ kann die Überprüfung auch bei entleertem Messkreis stattfinden, wodurch es zu keiner Signalbeeinflussung durch ein im Sensor befindliches Medium kommt.Should a functional check with qualitative evaluation take place so is a comparison with the measurement without conductor loop and corresponding Signal normalization easy to perform. Alternatively, the review can also take place with emptied measuring circuit, whereby there is no signal influencing comes through a medium in the sensor.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung. Dabei zeigt:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of a preferred embodiment with reference to attached Drawing. Showing:

1 eine Prinzipskizze zweier Spulen um zwei gleiche Wege einer Wasserführung 1 a schematic diagram of two coils to two equal paths of a water supply

2 eine Anordnung zweier parallel zueinander liegender Spulen um je zwei gegenläufige Wasserführungen, 2 an arrangement of two mutually parallel coils around two opposing water ducts,

3 die Anordnung der 2 im Schnitt entlang der Linie A-A, 3 the arrangement of 2 in section along the line AA,

4 eine Anordnung der beiden Spulen, wobei jede um je einen Teilarm der Wasserführung angeordnet ist, und 4 an arrangement of the two coils, each arranged around a respective arm of the water supply, and

5 die Anordnung der 4 in um 90° gedrehter, seitlicher Ansicht. 5 the arrangement of 4 in 90 ° rotated, lateral view.

Bei einer Anordnung der Strömungskanäle wie in 2 – d. h. in Draufsicht haben die gegeneinander verschlungenen Kanäle die Form einer Acht – verlaufen zwei entgegenlaufende Strömungskanäle mittig parallel zueinander, so dass es möglich ist, die Spulen nebeneinander um gemeinsam zwei Kanäle zu legen. Die Leiterschleife kann hier bevorzugt zwischen den gegenläufig verlaufenden Kanälen angeordnete werden, wie dies 3 in einer gegenüber der 2 um 90° gedrehten, seitlichen Ansicht ebenfalls verdeutlicht.In an arrangement of the flow channels as in 2 - That is, in plan view, the mutually intertwined channels in the form of a figure eight - two opposing flow channels run centrally parallel to each other, so that it is possible, the coils next to each other to lay two channels together. The conductor loop can be arranged here preferably between the opposing channels, as this 3 in one opposite the 2 rotated by 90 °, side view also clarified.

Prinzipiell werden die elektrischen Verhältnisse in der 1 dargestellt, wobei die Spule 2 mit einer Wechselstromquelle U₀ verbunden ist, deren Anregung durch das in der Flüssigkeitsleitung 10 befindliche Medium auf spezifische Weise auf die andere Spule 1, die Meßspule übertragen wird, an der mit einer Auswertelektronik A die Leitwertmessung und damit der Befund über das Medium erfolgen kann. Mit Bezugszeichen 9 ist eine Kompensationsspule dargestellt, die in einer bevorzugten Ausführungsform zur Kompensation zusätzlich vorgesehen ist.In principle, the electrical conditions in the 1 shown, with the coil 2 is connected to an AC power source U ₀ , whose excitation by the in the liquid line 10 specific medium in a specific way to the other coil 1 , the measuring coil is transmitted, at the with an evaluation A the conductivity measurement and thus the findings on the medium can be done. With reference number 9 a compensation coil is shown, which is additionally provided in a preferred embodiment for compensation.

In der 4 zeigt eine alternative Anordnung, in der die Spulen getrennt um jeweils einen Arm einer verzweigten und später wieder zusammengeführten Flüssigkeitsleitung 10 gelegt sind. 5 zeigt wieder eine gegenüber 5 um 90° gedrehte seitliche Ansicht. Eine derartige Meßzelle ohne die erfindungsgemäße Funktionskontrolle oder Kalibriermöglichkeit ist in der DE 37 18 111 C2 beschrieben.In the 4 shows an alternative arrangement in which the coils separated by one arm of a branched and later recombined liquid line 10 are laid. 5 again shows one opposite 5 90 ° rotated lateral view. Such a measuring cell without the functional check according to the invention or calibration is in the DE 37 18 111 C2 described.

Dabei kann die Leiterschleife wie in 5 angedeutet durch das Medium verlaufen, an den Flüssigkeitsführungen außen anliegend oder – bevorzugt – in das Spulengehäuse integriert werden, so dass keine Beeinflussung der Strömung zu erwarten ist.The conductor loop can be as in 5 indicated by the medium extend, on the liquid guides outside fitting or - preferably - be integrated into the coil housing, so that no influence on the flow is expected.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Funktionskontrolle und/oder Kalibrierung eines Leitwertsensors an einer Flüssigkeitsleitung 10, bei der der Leitwertsensor zwei Spulen 1, 2 besitzt, in deren Kern im wesentlichen gleiche Strömungsbereiche für eine Flüssigkeit vorgesehen sind, und eine Spule 1 als Anregungsübertrager und eine Spule als Meßübertrager 2 wirkt kann nun durch die durch beide Spulenkerne verlaufende, durch Schaltung schliessbare Leiterschleife 6 beeinflusst werden, wenigstens durch Schließen der Leiterschleife, die ja einen gewissen Widerstand besitzt. Bevorzugt werden aber ein oder mehrere Widerstandsmittel 7 einkoppelbar sein, die in der Größenordung dessen liegen, was die Flüssigkeit bei Befüllung der Strömungskanäle aufweisen würde.The inventive device for functional control and / or calibration of a conductivity sensor on a liquid line 10 in which the conductivity sensor has two coils 1 . 2 has, in the core of which substantially equal flow areas are provided for a liquid, and a coil 1 as excitation transformer and a coil as a measuring transformer 2 can now work through the running through both coil cores, closable by circuit conductor loop 6 be affected, at least by closing the conductor loop, which indeed has a certain resistance. However, preference is given to one or more resistance agents 7 be coupled, which are in the order of magnitude of what the liquid would have when filling the flow channels.

Die Widerstandsmittel 7 für den Leiterschleifenwiderstand werden dann wiederum bevorzugt zwischen wenigstens zwei diskreten Widerstandswerten umschaltbar sein.The resistance means 7 in turn, for the conductor loop resistance, it is then preferably possible to switch between at least two discrete resistance values.

Das durch die Erfindung vorgeschlagene Verfahren zur Korrektur eines von einem Leitwertsensor an einer Flüssigkeitsleitung 10 gemessenen Wertes zum Ausgleich externer Einflüsse, einer Alterung der elektronischen Bauteile oder Verkrustungen im Strömungsbereich 5, nutzt die zwei Spulen 1, 2, in deren Kern im wesentlichen gleiche Strömungsbereiche für eine Flüssigkeit vorgesehen sind, wobei eine Spule 2 als Anregungsübertrager und eine Spule 1 als Meßübertrager mit einer Auswerteelektronik gekoppelt ist, und vergleicht eine Leitwertmessung an der Meßspule 1 bei einer geschlossenen, durch beide Spulenkerne verlaufenden Leiterschleife 6 mit einem vorgegebenen Referenzwert.The method proposed by the invention for correcting one of a conductivity sensor on a liquid line 10 measured value to compensate for external influences, aging of the electronic components or incrustations in the flow area 5 , uses the two coils 1 . 2 in whose core substantially equal flow areas are provided for a liquid, wherein a coil 2 as excitation transformer and a coil 1 is coupled as a measuring transformer with a transmitter, and compares a Leitwertmessung to the measuring coil 1 at a closed, through both coil cores extending conductor loop 6 with a given reference value.

Der Referenzwert sollte bei entleertem Meßkreis ermittelt werden und die Vergleichsmessung bei geschlossener Leiterschleife 6 ebenfalls bei entleertem Meßkreis stattfinden.The reference value should be determined when the measuring circuit is empty and the comparative measurement when the conductor loop is closed 6 also take place with emptied measuring circuit.

Schließlich kann auch ein Verfahren zur automatischen Dokumentation der Qualität der Messungen über die Zeit, z. B. zur Erfassung des Ausmaßes von Ablagerungen im System unter Nutzung von regelmäßigen Korrekturmessungen und Vergleich der Abweichungen der Vergleiche mit einer Referenzmessung, und weiterem Vergleich der absoluten Abweichungen mit einem vordefinierten Grenzwert erfolgen, nach dessen Überschreiten ein Signal zur Anzeige von in dem Meßsystem befindlichen zu entfernenden Ablagerungen gegeben wird.Finally, can also a method for automatically documenting the quality of the measurements over the Time, z. To detect the extent of deposits in the system using regular correction measurements and comparing the deviations of the comparisons with a reference measurement, and further comparing the absolute deviations with a predefined one Limit value occur after exceeding a signal for indicating to be removed in the measuring system to be removed Deposits is given.

Claims

Device for measuring the conductivity of a liquid in a liquid line ( 10 ) with a coil ( 2 ) as exciting transformer, a coil ( 1 ) as a measuring transformer and an evaluation (A), characterized in that they run through both coil cores in the same sense, closable conductor loop ( 6 ) having.

Device according to claim 1, characterized in that the conductor loop ( 6 ) has additional resistance means.

Device according to claim 2, characterized in that the resistance means ( 7 ) the resistance of a liquid filling in a liquid line ( 10 ) substantially correspond.

Device according to Claim 2 or 3, characterized in that the resistance means can be switched between at least two discrete resistance values are.

Method for checking the function of a Vorrich for measuring the conductance according to one of claims 1 to 4, characterized in that the conductor loop ( 6 ) is closed.

Method for calibrating a device for measuring the conductance according to one of claims 1 to 4, characterized in that the conductor loop ( 6 ) is closed in each case including at least two discrete resistance means.

Method for checking the quality of a measurement as a result of changes in individual components of the device for measuring the conductance according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the conductor loop ( 6 ) to detect deviations from reference values.