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Die Erfindung betrifft eine Schaltung für einen induktiven Leitfähigkeitssensor, einen induktiver Leitfähigkeitssensor und ein Verfahren zum Betreiben der Schaltung.
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In der Analysemesstechnik, insbesondere im Bereich der Wasserwirtschaft, der Umweltanalytik, im industriellen Bereich, z.B. in der Lebensmitteltechnik, der Biotechnologie und der Pharmazie, sowie für verschiedenste Laboranwendungen sind Messgrößen wie der pH-Wert, die Leitfähigkeit, oder auch die Konzentration von Analyten, wie beispielsweise Ionen oder gelösten Gasen in einem gasförmigen oder flüssigen Messmedium von großer Bedeutung. Diese Messgrößen können beispielsweise mittels elektrochemischer Sensoren erfasst und/oder überwacht werden, wie zum Beispiel optische, potentiometrische, amperometrische, voltammetrische oder coulometrische Sensoren, oder auch Leitfähigkeitssensoren.
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Es ist allgemein erwünscht, dass Sensoren möglichst lange zuverlässig funktionieren, und falls eine Funktionsstörung auftritt, diese möglichst schnell erkannt wird.
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Bei induktiven Leitfähigkeitssensoren, welche eine Sendespule und eine Empfangsspule aufweisen, ist aus diesem Grund von Zeit zu Zeit zu prüfen, dass zum Beispiel kein Windungsschluss in einer der Spulen vorliegt.
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Im Stand der Technik wird bisher eine Leiterschleife mit vorbestimmten Referenzwiderständen zwischen der Sendespule und Empfangsspule hinzugeschaltet, um die Funktion der Empfangsspule zu prüfen. Das Vorhandensein der Leiterschleife führt jedoch zu einer Signalverfälschung von bis zu 5%, vor allem, wenn der induktive Leitfähigkeitssensor zur Messung von hoch leitfähigen Medien verwendet wird. Somit sind im Stand der Technik bisher keine Lösungen bekannt, um, ohne den induktiven Leitfähigkeitssensor ausbauen zu müssen, selbst in hoch leitfähigen Medien zuverlässig die Funktion insbesondere der Empfangsspule zu prüfen.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung für einen induktiven Leitfähigkeitssensor bereitzustellen, welche es erlaubt, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltung für einen induktiven Leitfähigkeitssensor gemäß Anspruch 1.
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Die erfindungsgemäße Schaltung umfasst:
- - eine sekundäre Spule mit einem ersten Spulenanschluss und einem zweiten Spulenanschluss,
- - einen Schalter mit einem ersten Schalteranschluss, einem zweiten Schalteranschluss, einem dritten Schalteranschluss,
- - ein erster Potentialanschluss,
- - eine Steuereinheit mit einem ersten Steueranschluss und einem zweiten Steueranschluss,
wobei der erste Spulenanschluss mit dem ersten Steueranschluss verbunden ist und der zweite Spulenanschluss mit dem ersten Schalteranschluss verbunden ist, wobei der zweite Schalteranschluss mit dem ersten Potentialanschluss verbunden ist und der dritte Schalteranschluss mit dem zweiten Steueranschluss verbunden ist,
wobei die Steuereinheit dazu geeignet ist, den Schalter zwischen einer ersten Position, in welcher der erste Schalteranschluss mit dem zweiten Schalteranschluss verbunden ist, und zwischen einer zweiten Position, in welcher der erste Schalteranschluss mit dem dritten Schalteranschluss verbunden ist, zu schalten,
wobei die Steuereinheit dazu geeignet ist, ein Prüfsignal am zweiten Steueranschluss auszugeben und dazu geeignet ist, das Prüfsignal als Prüfantwort am ersten Steueranschluss zu empfangen und auszuwerten,
wobei die sekundäre Spule dazu geeignet ist, ein Messsignal zu detektieren, und die Steuereinheit dazu geeignet ist, das Messsignal am ersten Steueranschluss zu empfangen und auszuwerten.
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Anhand der erfindungsgemäßen Schaltung wird ermöglicht, die Sekundärspule eines induktiven Leitfähigkeitssensors unabhängig von seiner Primärspule auf ordnungsgemäße Funktion zu überprüfen. Ebenso wird erreicht, dass Komponenten im Schaltungskreis der Sekundärspule auf einwandfreie Funktion in einem Prüfmodus überprüfbar werden. Zudem wird dank der Schaltung erreicht, dass eine Signalverfälschung im Messmodus minimiert bzw. vermieden wird. Somit wird letztlich erreicht, die Nachteile bestehender induktiver Leitfähigkeitssensoren zu überwinden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem zweiten Steueranschluss und dem dritten Schalteranschluss ein erster Verstärker und ein Spannungsteiler mit einem ersten Widerstand und einem zweiten Widerstand angeordnet. Der Spannungsteiler weist einen ersten Spannungsteileranschluss auf, welcher mit dem ersten Widerstand und dem zweiten Steueranschluss verbunden ist, und weist einen zweiten Spannungsteileranschluss auf, welcher mit dem zweiten Widerstand und einem zweiten Potentialanschluss verbunden ist und weist einen dritten Spannungsteileranschluss auf, welcher zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand angeordnet ist. Der erste Verstärker weist einen Verstärkereingang auf, welcher mit dem dritten Spannungsteileranschluss verbunden ist und weist einen Verstärkerausgang auf, welcher mit dem dritten Schalteranschluss verbunden ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem ersten Spulenanschluss und dem ersten Steueranschluss ein zweiter Verstärker angeordnet. Der zweite Verstärker weist einen ersten Verstärkereingang, einen zweiten Verstärkereingang und einen Verstärkerausgang auf. Der erste Verstärkereingang ist an den ersten Spulenanschluss angeschlossen. Der zweite Verstärkereingang ist an den Verstärkerausgang über einen vierten Widerstand angeschlossen und der Verstärkerausgang ist an den ersten Steueranschluss angeschlossen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein dritter Widerstand zwischen dem ersten Spulenanschluss und dem ersten Steueranschluss angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Steuereinheit einen Filter zur analogen Signalverarbeitung auf.
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Die oben genannte Aufgabe wird ebenso gelöst durch einen induktiven Leitfähigkeitssensor gemäß Anspruch 6.
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Der erfindungsgemäße induktiver Leifähigkeitssensor umfasst:
- - eine primäre Spule,
- - eine erfindungsgemäße Schaltung.
Die primäre Spule ist mit der Steuereinheit verbunden und die Steuereinheit ist dazu geeignet, ein Stimulationssignal an die primäre Spule zu schicken, um ein Messsignal in der sekundären Spule zu detektieren.
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Die oben genannte Aufgabe wird ebenso gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Schaltung für einen induktiven Leitfähigkeitssensor gemäß Anspruch 7.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Schaltung,
- - Messen eines Messsignals, wobei das Messen ein Steuern des Schalters durch die Steuereinheit umfasst, so dass der Schalter in seiner ersten Position ist, und des Weiteren ein Auswerten des in der sekundären Spule detektierten Messsignals durch die Steuereinheit umfasst,
- - Prüfen der Schaltung, wobei das Prüfen ein Steuern des Schalters durch die Steuereinheit umfasst, so dass der Schalter in seiner zweiten Position ist, und des Weiteren ein Senden eines Prüfsignals durch die Steuereinheit am zweiten Steueranschluss umfasst, und des Weiteren ein Auswerten der durch das Prüfsignal generierten Prüfantwort am ersten Steueranschluss umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Prüfsignal ein Wechselspannungssignal.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt des Prüfens ein Vergleichen des Prüfsignals mit der Prüfantwort durch die Steuereinheit auf.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren des Weiteren einen Schritt der Ausgabe eines Zustandsprotokolls der Schaltung auf.
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Die oben genannte Aufgabe wird ebenso gelöst durch ein Verfahren zum Prüfen einer Schaltung für einen induktiven Leitfähigkeitssensor gemäß Anspruch 11.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Schaltung,
- - Prüfen der Schaltung, wobei das Prüfen ein Steuern des Schalters durch die Steuereinheit umfasst, so dass der Schalter in seiner zweiten Position ist, und des Weiteren ein Senden eines Prüfsignals durch die Steuereinheit am zweiten Steueranschluss umfasst, und des Weiteren ein Auswerten der durch das Prüfsignal generierten Prüfantwort am ersten Steueranschluss umfasst.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- - 1: eine beispielhafte Darstellung eines erfindungsgemäßen induktiven Leitfähigkeitssensors,
- - 2: eine beispielhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltung für einen induktiven Leitfähigkeitssensor.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen induktiven Leitfähigkeitssensor 100 mit einer primären Spule 110 und einer sekundären Spule 10. Die primäre Spule 110 ist zum Beispiel die Spule, welche ein Stimulationssignal ST aussendet. Die sekundäre Spule 10 ist zum Beispiel die Spule, welche das von der primären Spule 110 ausgesendete und durch das Messmedium veränderte Stimulationssignal ST als Messignal MS detektiert. Eine Steuereinheit 40 ist mit der primären Spule 110 und der sekundären Spule 10 verbunden (siehe 1).
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Der induktive Leitfähigkeitssensor 100 ist dazu geeignet, einem Messemedium ausgesetzt zu werden, um die Leitfähigkeit des Messmediums zu ermitteln.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltung 1, welche zum Steuern zumindest der Sekundärspule des induktiven Leitfähigkeitssensor 100 zum Einsatz kommt. Die Schaltung 1 umfasst die sekundäre Spule 10, einen Schalter 20, einen ersten Potentialanschluss 30 und eine Steuereinheit 40.
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Der Schalter 20 ist vorzugsweise ein Multiplexer. Der erster Potentialanschluss 30 ist zum Beispiel das Massepotential, oder aber ein anderes vorbestimmtes Potential. Die Steuereinheit 40 ist zum Beispiel ein Mikrocontroller. Der Schalter 20 ist dazu geeignet, in einem explosionsgefährdeten Bereich angeordnet zu werden.
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Die sekundäre Spule 10 weist einen ersten Spulenanschluss 11 und einen zweiten Spulenanschluss 12 auf. Der Schalter 20 weist einen ersten Schalteranschluss 21, einen zweiten Schalteranschluss 22 und einen dritten Schalteranschluss 23 auf. Die Steuereinheit 40 weist einen ersten Steueranschluss 41 und einen zweiten Steueranschluss 42 auf.
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Der erste Spulenanschluss 11 ist mit dem ersten Steueranschluss 41 verbunden. Der zweite Spulenanschluss 12 ist mit dem ersten Schalteranschluss 21 verbunden. wobei der zweite Schalteranschluss 22 mit dem ersten Potentialanschluss 30 verbunden ist und der dritte Schalteranschluss mit dem zweiten Steueranschluss 42 verbunden ist.
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Die Steuereinheit 40 ist mit dem Schalter 20 zur Steuerung seiner Schalterposition verbunden (siehe gestrichelte Linie in 2). Die Steuereinheit 40 ist dazu geeignet, den Schalter 20 zwischen einer ersten Position P1, in welcher der erste Schalteranschluss 21 mit dem zweiten Schalteranschluss 22 verbunden ist (siehe 2), und zwischen einer zweiten Position P2, in welcher der erste Schalteranschluss 21 mit dem dritten Schalteranschluss 23 verbunden ist (siehe gestrichelten Pfeil und gestrichelte Schalterstellung in 2), zu schalten. Die Steuereinheit 40 ist dazu geeignet, ein Prüfsignal PS am zweiten Steueranschluss 42 auszugeben und ist dazu geeignet, das Prüfsignal PS als Prüfantwort PA am ersten Steueranschluss 41 zu empfangen und auszuwerten. Auf das Senden des Prüfsignals PS und das Empfangen der Prüfantwort PA wird später im Detail eingegangen.
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Die Steuereinheit 40 ist mit der primären Spule 110 verbunden und dazu geeignet, ein Stimulationssignal ST an die primäre Spule 110 zu schicken, um ein Messsignal MS in der sekundären Spule 10 erzeugen und letztlich zu detektieren. Alternativ hierzu kann das Stimulationssignal ST auch durch eine separate nicht dargestellte weitere Steuereinheit des induktiven Leitfähigkeitssensors 100 erzeugt werden.
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Die sekundäre Spule 10 ist dazu geeignet, das Messsignal MS zu detektieren, und die Steuereinheit 40 ist dazu geeignet, das Messsignal MS zu empfangen und auszuwerten. Auf die Auswertung des Messsignals MS wird später im Detail eingegangen.
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Gemäß einer Ausführungsform, welche mit den weiteren hier beschriebenen Ausführungsformen kompatibel ist, ist zwischen dem zweiten Steueranschluss 42 und dem dritten Schalteranschluss 23 ein erster Verstärker 50 und ein Spannungsteiler 60 angeordnet.
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Der Spannungsteiler 60 weist einen ersten Widerstand R1 und einen zweiten Widerstand R2 sowie einen ersten Spannungsteileranschluss 61, einen zweiten Spannungsteileranschluss 62 und einen dritten Spannungsteileranschluss 63 auf. Der erste Spannungsteileranschluss 61 ist mit dem ersten Widerstand R1 und dem zweiten Steueranschluss 42 verbunden. Der zweite Spannungsteileranschluss 62 ist mit dem zweiten Widerstand R2 und einem zweiten Potentialanschluss 31 verbunden. Der dritte Spannungsteileranschluss 63 ist zwischen dem ersten Widerstand R1 und dem zweiten Widerstand R2 angeordnet. Der erste Verstärker 50 weist einen Verstärkereingang 51 und einen Verstärkerausgang 52 auf. Der erste Verstärker 50 ist zum Beispiel ein Operationsverstärker. Der zweite Potentialanschluss 31 ist beispielsweise ein Massepotential, oder aber ein anderes vorbestimmtes Potential. Der Verstärkereingang 51 ist mit dem dritten Spannungsteileranschluss 63 verbunden und der Verstärkerausgang 52 ist mit dem dritten Schalteranschluss 23 verbunden.
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Der erste Widerstand R1 und der zweite Widerstand R2 sind derart gewählt, dass ein durch den Spannungsteiler 60 zum ersten Verstärker 50 gelangendes Signal spannungsmäßig nicht zu hoch für den ersten Verstärker 50 ist. In anderen Worten ist der Spannungsteiler 60 zumindest auf das Prüfsignal PS abgestimmt. Der erster Widerstand R1 ist beispielsweise um ein Vielfaches größer als der zweite Widerstand R2. Zum Beispiel ist der erste Widerstand R1 im Mega-Ohm-Bereich und der zweite Widerstand R2 ist zum Beispiel im Kilo-Ohm-Bereich.
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Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform, welche mit den weiteren hier beschriebenen Ausführungsformen kompatibel ist, ist ein Filterkondensator zwischen den zweiten Steueranschluss 42 und den ersten Spannungsteileranschluss 61 des Spannungsteilers 60 angeschlossen. Der Filterkondensator ist dazu geeignet, einen Gleichstromanteil zu filtern. Somit wird erreicht, dass das Prüfsignal PS frei von Gleichstromanteilen ist.
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Gemäß einer Ausführungsform, welche mit den weiteren hier beschriebenen Ausführungsformen kompatibel ist, ist zwischen dem ersten Spulenanschluss 11 und dem ersten Steueranschluss 41 ein zweiter Verstärker 70 angeordnet. Der zweite Verstärker 70 ist vorzugsweise ein I/U-Wandler. Der zweite Verstärker 70 weist einen ersten Verstärkereingang 71, einen zweiten Verstärkereingang 72 und einen Verstärkerausgang 73 auf. Der erste Verstärkereingang 71 ist an den ersten Spulenanschluss 11 angeschlossen. Der zweite Verstärkereingang 72 ist an den Verstärkerausgang 73 über einen vierten Widerstand R4 angeschlossen und der Verstärkerausgang 73 ist an den ersten Steueranschluss 41 angeschlossen. Der vierte Widerstand R4 ist derart gewählt, dass er eine geeignete Verstärkung für die Schaltung erzeugt. Der vierte Widerstand R4 fungiert als Rückkoppelwiderstand für den zweiten Verstärker 70, also den I/U Wandler.
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Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform, welcher mit den weiteren hier beschriebenen Ausführungsform kompatibel ist, weist der zweiter Verstärker 70 einen Kondensator zwischen dem ersten Verstärkereingang 71 und dem Verstärkerausgang 73 auf. Dank diesem parallel zum zweiten Verstärker 70 angeordneten Kondensator wird eine EMV-Schutzbeschaltung realisiert.
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Gemäß einer Ausführungsform, welche mit den weiteren hier beschriebenen Ausführungsformen kompatibel ist, ist ein dritter Widerstand R3 zwischen dem ersten Spulenanschluss 11 und dem ersten Steueranschluss 41 angeordnet. Der dritte Widerstand R3 ist vorzugsweise dazu geeignet, in einem explosionsgefährdeten Bereich angeordnet zu werden. Durch den dritten Widerstand R3 wird erreicht, dass die Steuereinheit 40 vor zu großen Strömen geschützt wird. Der dritter Widerstand R3 weist zum Beispiel einen Widerstand zwischen 100 Ohm und 1 kOhm auf. Der dritte Widerstand R3 ermöglicht, ein von der sekundären Spule 10 kommendes Messsignal MS strommäßig zu begrenzen.
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Gemäß einer Ausführungsform, welche mit den weiteren hier beschriebenen Ausführungsformen kompatibel ist, weist die Steuereinheit 40 einen Filter 43 zur analogen Signalverarbeitung auf. Der Filter 43 ist zum Beispiel ein passiver Filter. Ein Vorteil eines passiven Filters ist, dass dieser unabhängig vom zu filternden Signal nicht ins Schwingen gerät. Der Filter 43 ist zum Beispiel ein RC-Glied. Der Filter 43 ist zum Beispiel ein aus passiven und aktiven Komponenten erstellter Bandpassfilter.
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In einer möglichen Ausführungsform ist der Filter 43 ein aktiver Filter. Der Vorteil eines aktiven Filters ist, dass so eine hohe Filterordnung erreichbar ist und somit eine Frequenzselektivität möglich ist.
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In einer möglichen Ausführungsform ist die Verstärkung des Filters 43 einstellbar. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Filtersignal somit an einen in der Steuereinheit 40 vorhandenen Analog-digital-Wandler anpassbar ist. Die Steuereinheit 40 weist vorzugsweise den Analog-digital-Wandler am ersten Steueranschluss 41 auf (nicht dargestellt).
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Im Folgenden wird auf das Verfahren zum Betreiben der oben beschriebenen Schaltung 1 für den oben beschriebenen induktiven Leitfähigkeitssensor 100 eingegangen.
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In einem ersten Schritt wird die oben beschriebene Schaltung 1 bereitgestellt. Die Schaltung 1 ist vorzugsweise im induktiven Leitfähigkeitssensor 100 angeordnet, oder zumindest teilweise, im induktiven Leitfähigkeitssensor 100 angeordnet.
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Die Schaltung 1 wird vorzugsweise zum Detektieren von Messsignalen, also an der sekundären Spule 10 des induktiven Leitfähigkeitssensors 100 verwendet.
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Wie in 1 durch die Doppelpfeile angedeutet und oben in Bezug zur primären Spule 110 erwähnt, ist die Steuereinheit 40 vorzugsweise dazu geeignet, auch die primäre Spule 110 zu steuern. Dies bedeutet, dass das Stimulationssignal ST, welches der primären Spule 110 aufgeprägt wird, zum Beispiel durch die Steuereinheit 40 erzeugt wird. Das Stimulationssignal ST wird durch das Messmedium beeinflusst und der sekundären Spule 10 aufgeprägt. Die primäre Spule 110 ist vollständig unabhängig von der sekundären Spule 10 ansteuerbar.
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Das Verfahren umfasst des Weiteren einen Schritt des Messens eines Messsignals MS mittels der Schaltung 1. Der Schritt des Messens umfasst ein Ansteuern des Schalters 20 durch die Steuereinheit 40 derart, dass der Schalter 20 in seine erste Position P1 gebracht wird. Ist der Schalter 20 in seiner ersten Position P1, so ist die Schaltung 1 in einem Messmodus. Der Schritt des Messens umfasst des Weiteren ein Auswerten des in der sekundären Spule 10 detektierten Messsignals MS durch die Steuereinheit 40.
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Das Verfahren umfasst des Weiteren einen Schritt des Prüfens der Schaltung 1. Der Schritt des Prüfens umfasst ein Ansteuern des Schalters 20 durch die Steuereinheit 40 derart, dass der Schalter 20 in seine zweite Position P2 gebracht wird. Ist der Schalter 20 in seiner zweiten Position P2, so ist die Schaltung 1 in einem Prüfmodus. Der Schritt des Prüfens umfasst des Weiteren ein Senden eines Prüfsignals PS durch die Steuereinheit 40 am zweiten Steueranschluss 42. Durch das Senden des Prüfsignal PS am zweiten Steueranschluss 42 durchläuft das Prüfsignal PS je nach Ausführungsform der Schaltung 1 etliche Schaltungskomponenten zwischen dem zweiten Steueranschluss 42 und dem ersten Steueranschluss 41 der Steuereinheit 40. Insbesondere durchläuft so das Prüfsignal PS den Spannungsteiler 60, den erster Verstärker 50, den Schalter 20, die sekundäre Spule 10, den dritten Widerstand R3, den zweiten Verstärker 70 und den in der Steuereinheit 40 angeordneten Filter 43. Das Prüfsignal PS wird vorzugsweise mehrmals von der Steuereinheit 40 ausgegeben, wobei die Frequenz des Prüfsignals PS je Prüfdurchgang vorzugsweise verändert wird. Durch die Frequenzänderung wird es beispielsweise möglich, verschiedene Prüfkriterien bzw. bestimmte Komponenten der Schaltung 1 zu überprüfen.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Schritt des Messens und des Prüfens auch beliebig vertauscht werden können und/oder jeweils beliebig wiederholt werden können.
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Der Schritt des Prüfens umfasst des Weiteren ein Auswerten der durch das Prüfsignal PS generierten Prüfantwort PA durch die Steuereinheit 40. Die Prüfantwort PA ist somit ein durch die vom Prüfsignal PS durchlaufenen Schaltungskomponenten verändertes Prüfsignal PS.
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Der Schritt des Auswertens der Prüfantwort PA umfasst ein Vergleichen der Prüfantwort PA mit dem Prüfsignal PS, also ein Auswerten einer Differenz zwischen dem Prüfsignal PS und der Prüfantwort PA. Insbesondere wird hierbei die Phasenverschiebung und/oder die Amplitudenveränderung und/oder die Verstärkung bzw. Dämpfung zwischen Prüfsignal PS und Prüfantwort PA und/oder die Formdifferenz zwischen dem Prüfsignal PS und dem Prüfantwort PA untersucht. Zum Beispiel wird beim Schritt des Auswertens der Prüfantwort PA insbesondere ein periodisches Signal, zum Beispiel ein Rechtecksignal und hiervon insbesondere eine Rechtecksignal-Flanke des Rechtecksignals, auswertet. Wobei der Schritt des Auswertens der Prüfantwort PA ein Vergleichen des Prüfsignals PS und der Prüfantwort PA umfasst, um zum Beispiel auf die Impedanz der vom Prüfsignal PS durchlaufenen Schaltungskomponenten zu schließen und diese ermittelte Impedanz mit einer in der Steuereinheit 40 hinterlegter Referenzimpedanz zu vergleichen.
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Wobei wenn der Schritt des Auswertens der Prüfantwort PA ergibt, dass die Prüfantwort PA geringer als ein Schwellwert ist, zum Beispiel gleich Null ist, so muss die sekundäre Spule 10 defekt sein.
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Das Prüfsignal PS ist vorzugsweise ein Wechselspannungssignal bzw. Wechselstromsignal. Der Vorteil eines Wechselspannungssignal ist, dass durch den Filter 43, insbesondere im Fall eines Bandpasses, nur ein Wechselsignal ankommt. Das Wechselspannungssignal ist zum Beispiel ein Sinussignal, ein Rechtecksignal, ein Dreiecksignal oder ein anderes geformtes Wechselspannungssignal. Die Frequenz des Wechselspannungssignals wird vorzugsweise so eingestellt, dass es der Messfrequenz entspricht (Bandpassfrequenz). Die Amplitude des Wechselspannungssignals wird vorzugsweise so eingestellt, dass das Wechselspannungssignal optimal auf die Schaltungskomponenten der Schaltung 1 abgestimmt ist.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird als Prüfsignal PS ein Gleichspannungs- bzw. Gleichstromsignal gewählt.
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In einem weiteren Schritt erfolgt nach dem Schritt des Prüfens ein Schritt der Ausgabe eines Zustandsprotokolls über die Schaltung 1. Die Ausgabe des Zustandsprotokolls umfasst vorzugsweise einen Hinweis darüber, welche Schaltungskomponenten fehlerfrei bzw. fehlerbehaftet sind. Insbesondere wird ein Hinweis ausgegeben, ob ein Windungsschluss oder eine Unterbrechung in der sekundären Spule 10 vorliegt oder nicht. Wird also, wie oben beschrieben, beim Auswerten der Prüfantwort PA bemerkt, dass die Prüfantwort PA einen Grenzwert unterschreitet, also zum Beispiel gleich Null ist, so muss eine Unterbrechung der sekundären Spule 10 vorliegen. In diesem Fall umfasst der ausgegebene Hinweis zum Beispiel die Nachricht: „Achtung, eine Unterbrechung der sekundären Spule liegt vor!“.
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Dank der Schaltung und des Prüfverfahrens wird erreicht, die fehlerfreie Funktion der Schaltungskomponenten zu Prüfen. Das Prüfverfahren ermöglicht außerdem, dass keine Leiterschleife hinzugeschalten werden muss, um die Funktion der sekundären Spule 10 zu prüfen. Somit werden keine Referenzwiderstände benötigt und die Signalqualität der im Messmodus gemessenen Signale nicht durch die Leiterschleife verfälscht.
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Dank der Schaltung und dem Messverfahren wird eine bessere Messqualität erreicht. Insbesondere ist dank der Schaltung der empfindlicher Schaltungsteil der Empfangsseite unabhängig zur Sendeseite.
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Dank der Schaltung und des Prüfverfahren ist des Weiteren die Impedanz des Übertragungswegs, also zwischen dem ersten Steueranschluss 41 und dem zweiten Steueranschluss 42 der Steuereinheit 40 bestimmbar. Somit sind Anomalien der Bauteile des Übertragungswegs ebenso erkennbar. Bei einer im Übertragungsweg erkannten Anomalie wird zum Beispiel eine Warnmeldung an den Benutzer ausgegeben und abhängig von der Anomalie ein mögliches fehlerhaftes Bauteil benannt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltung
- 10
- sekundäre Spule
- 11
- erster Spulenanschluss
- 12
- zweiter Spulenanschluss
- 20
- Schalter
- 21
- erster Schalteranschluss
- 22
- zweiter Schalteranschluss
- 23
- dritter Schalteranschluss
- 30
- erster Potentialanschluss
- 31
- zweiter Potentialanschluss
- 40
- Steuereinheit
- 41
- erster Steueranschluss
- 42
- zweiter Steueranschluss
- 43
- Filter
- 50
- erster Verstärker
- 51
- Verstärkereingang
- 52
- Verstärkerausgang
- 60
- Spannungsteiler
- 61
- erster Spannungsteileranschluss
- 62
- zweiter Spannungsteileranschluss
- 63
- dritter Spannungsteileranschluss
- 70
- zweiter Verstärker
- 71
- erster Verstärkereingang
- 72
- zweiter Verstärkereingang
- 73
- Verstärkerausgang
- 100
- induktiver Leitfähigkeitssensor
- 110
- primäre Spule
- R1
- erster Widerstand
- R2
- zweiter Widerstand
- R3
- dritter Widerstand
- R4
- vierter Widerstand
- PS
- Prüfsignal
- P1
- erste Position
- P2
- zweite Position
- PA
- Prüfantwort
- MS
- Messsignal
- ST
- Stimulationssignal
